Электроснабжение завода измерительных приборов

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. О. СУХОГО»
Энергетический факультет
Кафедра «Электроснабжение»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Электроснабжение промышленных предприятий»
На тему: «Электроснабжение завода измерительных приборов»
Исполнитель:студент гр. ЗЭ-51
Руководитель: доцент к.т.н.

5-10.docx

5 ВЫБОР ЕДИНИЧНЫХ МОЩНОСТЕЙ И КОЛИЧЕСТВА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП ПРЕДПРИЯТИЯ
На промышленных предприятиях применяются одно- и двухтрансформатор-ные цеховые подстанции что позволяет создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число трансформаторов в цеху определяется его нагрузкой и требованиями к надежности электроснабжения. Наиболее простым и дешевым решением является сооружение однотрансформаторных цеховых подстанций. На крупных предприятиях имеющих складской резерв трансформаторов их можно применять для питания электроприемников не только III но и II категории.
Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании электроприемников I и II категорий бесперебойное электроснабжение которых необходимо по требованиям технологического процесса производства или для устранения опасностей для жизни людей а также в энергоемких цехах предприятий при большой удельной плотности нагрузки (достигающей 4 и более).
При выборе цеховых трансформаторов для промышленных предприятий обычно приходится сравнивать трансформаторы единичной мощностью 630 1000 1600 и 2500 кВА. Число и мощность трансформаторов зависят от распределения нагрузок по площади цеха наличия места для расположения цеховых подстанций характера и режима работы электроприемников. При этом следует учитывать что наиболее экономичные трансформаторы мощностью 1000 кВА.
Выбор единичной мощности цеховых трансформаторов целесообразно проводить на основе технико-экономического сравнения вариантов.
При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентировочно может быть принята по величине удельной плотности нагрузки определяемой по выражению:
где – расчетная полная мощность нагрузки цеха (табл. 2);
При этом число трансформаторов определяется следующим образом:
где – экономически целесообразная номинальная мощность трансфор-матора.
Значение принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки [3]:
Если то независимо от требований надежности электроснабжения целесообразно применять двухтрансформаторные подстанции.
Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие быстроменяющихся цен на электрооборудование и в частности ТП.
В проектной практике трансформаторы ТП часто выбирают по расчетной нагрузке объекта и рекомендуемым коэффициентам экономической загрузки трасформаторов.
Для двух-трансформаторной подстанции с преобладающей нагрузкой первой категории надёжности составляет 065-07 для одно-трансформаторной подстанции с преобладающей нагрузкой второй категории при наличии взаимного резервирования ТП с нагрузкой третьей категории – 09-095.
Если расчетная нагрузка цеха то для его питания применяется вводно-распределительное устройство (ВРУ).
При известном числе трансформаторов номинальная мощность трансформатора определяется по выражению:
где - расчётная мощность кВА;
- коэффициент загрузки ТР в номинальном режиме.
Приведем пример расчета выбора трансформатора механического цеха имеющего вторую категорию надежности от которого еще питаются лакокрасочный цех и заводоуправление:
Принимаем к установке трансформатор ТМГ11–100010 с учетом дальнейшей компенсации реактивной мощности. Произведем пересчет коэффициента загрузки:
Аналогично произведем выбор трансформаторов для других цехов. Результаты расчетов сведем в таблицу 4.
Таблица 4 – Выбор количества и мощности трансформаторов
Число трансформаторов
Лакокрасочных покрытий
Переработки пластмасс
Ремонтно-механический
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНЫХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПРЕДПРИЯТИЯ
1. Определение экономического значения реактивной мощности потребляемой из энергосистемы
Для предприятий с присоединенной мощностью 750 кВА и более экономическое значение реактивной мощности потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок электрической сети определяется по формуле:
где – математическое ожидание расчетной активной нагрузка завода:
где – расчетная активная нагрузка завода (см. табл. 2);
– коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию; согласно [1 п. 2.1]
– максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности определяемого по выражению [1 п. 3.3]:
где – современная основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности рубкВт·год принимаем =60·19417=1165020 рубкВт·год;
– современная дополнительная ставка тарифа за электроэнергию копкВт·ч принимаем =18·10-2·48849=879282 рубкВт·ч;
– базовый коэффициент реактивной мощности принимаемый по [1 п. 3.3] равным 025;
– отношение потребления энергии в квартале максимума нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале его максимальной нагрузки принимаем =1 по [1 п. 3.3];
– коэффициент отражающий изменение цен на компенсирующие устройства:
где – коэффициенты увеличения соответственно основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию: .
– число часов использования максимальной нагрузки;
Экономическое значение реактивной мощности потребляемой из энергосистемы:
2. Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ
Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число необходимое для питания расчетной активной нагрузки:
где – расчетная активная нагрузка до 1 кВ данной группы;
– коэффициент загрузки трансформаторов определяемый в зависи- мости от категории электроприемников по электроснабжению;
– номинальная мощность трансформаторов.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность которую рационально передавать через масляные трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ.
Суммарная мощность батареи низковольтных конденсаторов (БНК) для рассматриваемой группы:
где – расчетная реактивная нагрузка до 1 кВ рассматриваемой группы.
Величина распределяется между цехами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам :
Рассмотрим выбор БНК для КТП 1:
Минимальное количество трансформаторов необходимое для питания активной нагрузки этой группы определяем по формуле (6.4):
Наибольшая реактивная мощность которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:
Суммарная мощность БНК для рассматриваемой группы:
Т.к. значение получилось со знаком минус то компенсация не требуется расчет для остальных КТП производиться аналогично. Результаты расчетов представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Определение мощности КУ до 1кВ
3 Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя и определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
Мощность конденсаторных установок на стороне высокого напряжения определяется по формуле:
где – суммарная реактивная мощность всех цехов предприятия кВар;
– потери мощности в цеховых трансформаторах кВар;
– мощность конденсаторных установок на стороне напряжения до 1 кВ (см. табл.6.1).
Потери реактивной мощности в цеховых трансформаторах определяются по формуле:
Результаты расчета представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Потери реактивной мощности в трансформаторах
На стороне высокого напряжения устанавливаем 2 конденсаторных установки УКЛ 56-63-1800 УЗ [12] номинальной мощностью1800 квар каждая. Тогда .
Расчетная мощность завода с учетом компенсирующих устройств:
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЗАВОДА
При разработке схемы электроснабжения завода учитываем расположение цехов предприятия а также их категории надежности электроснабжения. Цеховые трансформаторные подстанции запитаны от ГПП кабельными линиями. На ГПП завода приходит 2 ВЛ длиной 48 км.
Электрическая сеть выполненная по радиальной схеме обеспечивает передачу электроэнергии от источника питания к электроприемникам без ответвлений по пути для питания других потребителей. Такая схема обуславливает использование большого количества аппаратов и линий электропередачи и применяется для питания ответственных и крупных потребителей.
Электрическая сеть выполненная по магистральной схеме представляет линию электропередачи поочередно запитывающие подстанции (ТП РП) при кабельной канализации электроэнергии или линию электропередачи с ответвлением к отдельным подстанциям при воздушной канализации электроэнергии. Схемы магистрального питания применяется при упорядоченном расположении подстанций на территории завода при необходимости резервирования подстанций от другого источника а также во всех случаях когда магистральные схемы имеют технико-экономические преимущества перед другими схемами.
Распределение электроэнергии выполнено по радиальной схеме для повышения надежности электроснабжения. КТП1 КТП2 КТП3 КТП4 КТП5 КТП6 КТП7 запитаны радиально от источника питания (ГПП). ВРУ1 ВРУ2 ВРУ3 ВРУ4 ВРУ5 запитываются магистрально от КТП. Схематическое описание схемы электроснабжения показано на рисунке 7.
Рисунок 7 – Принципиальная схема электроснабжения
РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОАППАРАТУРЫ
Расчетная схема рассматриваемой сети электроснабжения предприятия и схема замещения представлены на рисунках 3 и 4 соответственно.
Рисунок 3 Расчетная схема сети электроснабжения предприятия
Рисунок 4 – Схема замещения сети электроснабжения предприятия
За базисную мощность принимаем мощность равную Sб = 900 МВА т.е. мощность короткого замыкания. За базисное напряжение принимаем напряжения равные средним напряжениям сети которые равны: Uб1=115 кВ; Uб2=65 кВ. Принятые базисные напряжения вытекают из точек к.з. которые намечаются в расчетной схеме т.е. К1 – на шинах высокого напряжения подстанции К2– на шинах низкого напряжения. Записываем формулу для определения мощности короткого замыкания:
МВА выражаем из нее :
Находим сопротивление системы в именованных единицах:
Определяем базисное сопротивление:
Сопротивление системы в относительных единицах равно:
Определяем сопротивления элементов схемы замещения. Сопротивление системы:
Сопротивление линий:
l - протяженность линии км.
Сопротивление трансформаторов рассчитываем по следующему выражению:
Далее рассчитываем токи КЗ в точках К1 и К2.
где UС – напряжение системы о.е.;
ХРЕЗ – результирующее сопротивление ветви о.е.
)Ток КЗ со стороны ВН в точке К1:
)Ток КЗ со стороны НН в точке К2:
Выберем на ГПП завода комплектное распределительное устройство.
Максимальный ток определяется следующим образом:
Термический импульс:
Выберем на 6 кВ КРУ серии D-12P-630 У3 [11].
Результаты расчетов по выбору КРУ приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Выбор КРУ 6 кВ
В КРУ применяем вакуумные выключатели серии BBTEL.
Выбор вводного выключателя на стороне 6 кВ
Выбираем выключатель типа BBTEL-10-125630 У2 по [11].
Условия выбора вводного выключателя приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 – Условия выбора вводного выключателя 6 кВ
Выключатель BBTEL-10-125630 удовлетворяет всем условиям выбора.
Выбор выключателей для КУ 6 кВ
Расчётный ток определим по формуле:
Выбираем выключатель типа BBTEL-10-125630 У2.
Результаты расчетов по выбору выключателя приведены в таблице 8.5.
Таблица 8.5 – Выбор выключателя для КУ на стороне 6 кВ
Выбор трансформаторов тока 6 кВ
Условия выбора трансформатора тока представлены в таблице 8.9.
Таблица 8.9 – Условия выбора трансформатора тока
Расчетные параметры цепи
Выберем приборы которые подключаются к трансформатору тока.
Таблица 8.10 – Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТТ
Наименование и тип прибора
Определяем вторичную нагрузку трансформатора тока упрощенно без учета ее комплексного характера:
Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ-6 с номинальной нагрузкой в классе точности 05: .
Выбор трансформаторов напряжения на стороне 6 кВ
Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:
) по номинальному напряжению:
где Uном - номинальное первичное напряжение.
) по вторичной нагрузке:
где S2расч – мощность внешней вторичной цепи (вторичная нагрузка);
S2ном – номинальная вторичная нагрузка.
Определим расчетную мощность подключаемых приборов (табл. 8.15).
Таблица 8.15 – Расчет нагрузки трансформаторов напряжения
Вольтметр с переключателем
Эквивалентная мощность приборов: S2расч = P = 255 В·А
Установим трансформатор напряжения типа НАМИТ-10. Номинальная мощность трансформатора в классе точности 05 – .
Условия выбора трансформатора напряжения представлены в таблице 8.16.
Таблица 8.16 – Условия выбора трансформатора напряжения
Каталожные данные трансформатора напряжения
Выбор вводных автоматических выключателей для КТП на стороне 04 кВ
Выбор автоматических выключателей выполняется по следующим условиям:
где – номинальный ток автомата А;
– номинальный ток теплового расцепителя А;
– расчетной ток защищаемой цепи А.
Рассмотрим пример выбора автоматического выключателя для КТП1.
Поскольку коммутируемый силовой ток достаточно велик выбираем автоматический выключатель серии ВА55-43 с = 2000 А = 092000=1800 А.
Проверяем по условию (8.3):
Условие выполняется.
Аналогично производим выбор и для остальных КТП. Результаты расчета изображены на чертеже.
ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СПОСОБОВ ПРОКЛАДКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Так как в состав предприятия входят цеха которые относятся ко II категории по надежности электроснабжения то внешнее электроснабжение будет осуществлено по двум независимым силовым линиям. В качестве независимых линий электроснабжения будут использоваться высоковольтные воздушные линии электропередачи.
Прокладка двух кабельных линий в земле идущих к КТП будет осуществлена в одной траншее на глубине 08 метра параллельно друг другу на расстоянии по горизонтали в свету 300 мм. Кабели в траншее будут иметь снизу подсыпку а сверху засыпку слоем мелкой земли не содержащей камней строительного мусора и шлака. На всём протяжении кабельной трассы для защиты от механических повреждений кабели будут покрыты ещё и глиняным обыкновенным кирпичом в один слой поперёк кабельной трассы. В соответствии с действующими правилами охраны электрических сетей над кабельной трассой будет организована охранная зона в размере площадки по 1 метру с каждой стороны от крайних кабелей (пункт 2.3.13 ПУЭ). В соответствии с пунктом 2.3.39 ПУЭ при отсутствии опасности механических повреждений для питания завода будут использоваться небронированные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Прокладка внутризаводской сети электроснабжения будет осуществляться следующим образом:
- питание цеховых трансформаторных подстанций КТП1 КТП2 КТП3 КТП4 КТП5 КТП6 КТП7 будет осуществлено высоковольтными силовыми кабелями которые будут прокладываться в траншеях.
- питание ВРУ1 ВРУ2 ВРУ3 ВРУ4 ВРУ5 будет осуществлено низковольтными кабелями проложенными в траншее. Способ прокладки будет такой же как и для сети питающей цеховые трансформаторные подстанции.
Все трансформаторные подстанции питаются по радиальной схеме электроснабжения что повышает надежность СЭС.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТЕЙ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Питание завода осуществляется от ГПП по воздушным линиям 110 кВ от трансформаторной подстанции энергосистемы.
Выбор кабеля питающего КТП
Выбор питающих кабелей рассмотрим на примере КТП1:
Ток протекающий по линии:
Экономическая плотность тока для линий выполненных алюминиевыми кабелями с пластмассовой изоляцией по табл.1.3.36 ПУЭ равна = 17 Амм2.
Экономически целесообразное сечение линии:
Выбираем ближайшее стандартное сечение кабеля 50 мм2 марки АПвП с =173 А по табл. 3.2 [9].
Определяем минимальное сечение по условию термической стойкости к токам КЗ:
Сечение не прошло по термическому импульсу КЗ. Выбираем кабель сечением 70 мм2 с =212 А.
Проверяем данное сечение по условию нагрева в послеаварийном режиме:
Окончательно принимаем кабель марки АПвП-3(1х70) с =
Аналогичный расчёт производим и для остальных КТП. Результаты сводим в таблицу 10.1.
Выбор кабелей питающих ВРУ
Расчёт рассмотрим на примере ВРУ1.
Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются или проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током :
где – допустимый ток проводника А;
– поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей; принимаем равным 1.
Расчётный ток определяем по формуле:
Принимаем кабель марки АВВГ-(4х150) с = по табл.1.3.6 ПУЭ.
Выбор остальных кабелей аналогичен и результаты расчета представлены в таблице 10.2.
Таблица 10.1 – Расчет электрической сети предприятия с Uh = 6 кВ
Количество и марка кабеля
Таблица 10.2 – Расчет электрической сети с Uh = 04 кВ
В данном курсовом проекте была спроектирована система электро-снабжения завода измерительных приборов.
При проектировании данной системы были рассмотрены и решены следующие задачи: охарактеризованы и проанализированы основные исходные данные для проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения определены расчетные электрические нагрузки цехов и завода в целом составлена картограмма и определён условный центр электрических нагрузок завода выбрано напряжение внешнего электроснабжения выбраны единичные мощности и количество трансформаторов цеховых ТП предприятия выполнена компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия разработана схема электроснабжения завода произведён расчет токов короткого замыкания и выбрано основное электрооборудование и электроаппаратура произведён выбор и описаны способы прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения выполнен электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения.
Предприятие было отнесено ко II категории надежности электроснабжения. Питание завода осуществляется на напряжении 110 кВ по двум независимым силовым линиям выполненным сталеалюминевыми проводами марки АС-7011 .
Расчётная мощность завода в целом до компенсации равна 80415 кВА после компенсации – 64283 кВА. На стороне 6 кВ установлены компенсирующие устройства мощностью 3600 кВар на стороне 04 кВ расчет показал что компенсация не требуется.
Распределение электроэнергии по территории предприятия осуществляется по радиальной схеме по линиям из кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвП.
На высокой стороне были выбраны ячейки КРУ высоковольтные вакуумные выключатели заземлители трансформаторы тока и напряжения а на низкой стороне – автоматические выключатели и трансформаторы тока.
В графической части проекта выполнен чертеж генплана промышленного предприятия с электрической сетью и картограммой нагрузок а так же чертеж полной однолинейной схемы электроснабжения предприятия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения промышленных предприятий. РТМ36.18.32.6–92 Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. – М.: ВНИПИ ТЯЖПРОМЭЛЕКТРО-ПРОЕКТ 1992. №7-8 – 53 с.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация Под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. – 2-е изд. перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат 1981. – 624 с.
Кудрин Б. И. Прокопчик В. В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк. 1988. – 357 c.
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования:Учебное пособие для вузов. –4-е изд. перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат1989. – 608 с.
Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения: Учеб. Пособие. – Мн.: НПООО «ПИОН» 2001. –292с.
Ус А.Г. Евминов Л.И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Учеб. пособие. – Мн.: НПООО «ПИОН» 2002. – 457 c.
Колесник Ю.Н. Токочакова Н.В. Промышленные потребители электрической энергии: практикум по одноименному курсу для студентов специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение». – УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2006.
Ус А.Г. Бахмутская В.В. Электроснабжение промышленных предприятий: методическое указание к изучению одноименного курса для студентов заочной форм обучения специальности 1-43 01 03 «Электро-снабжение». – УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2008.
Канализация электрической энергии по территории предприятия: Практическое руководство к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий». – Гомель: УО «ГГТУ им.П.О. Сухого» 2001. – 28 с.
Силовые трансформаторы. Каталог Минского электротехнического завода им. В.И. Козлова.
Каталог технической продукции компании “ТАВРИДА ЭЛЕКТРИК”.

генплан.dwg

Цех переработки ШФЛУ
Электроснабжение завода измерительных приборов
Генплан предприятия
Экспликация зданий и сооружений
Кабельная линия напряжением выше 1 кВ
Условные обозначения:
Кабельная линия напряжением до 1 кВ
Трансформаторная подстанция
Осветительная нагрузка
Условный центр электрических нагрузок
Деревья лиственной породы
Цех переработки пластмасс

схема.dwg

КТП-1 2хТМГ-1000-100.4
Трансформатор тока Т-0
Силовой трансформатор
Распределительное устройство с камерами КРУ 3КВЭ-10РН
Напряжение короткого замыкания
Трансформатор силовой
Электроснабжение завода измерительных приборов
Полная однолинейная схема электроснабжения предприятия
Переработка пластмасс
КТП-2 2хТМГ-1000-100.4
КТП-3 2хТМГ-1000-100.4
КТП-4 2хТМГ-1000-100.4
КТП-5 2хТМГ-1000-100.4
КТП-7 2хТМГ-1000-100.4
КТП-6 2хТМГ-1000-100.4

1-4.docx

Характеристика и анализ основных исходных данных для
проектирования систем внешнего и внутреннего электроснабжения . ..5
Определение расчетных электрических нагрузок цехов и завода в целом..6.
Составление картограммы и определение условного центра электрических нагрузок завода . 10.
Технико-экономическое обоснование по укрупненным показателям выбора напряжения внешнего электроснабжения 13
Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП предприятия 20
Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях предприятия 24
1.Определение экономического значения реактивной мощности потребляемой из энергосистемы .. 24
2.Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ .. 25
3.Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ 28
Разработка схемы электроснабжения завода 29
Расчет токов КЗ и выбор основного электрооборудования и электроаппаратуры 31
Выбор и описание способов прокладки электрических сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения . 37
Электрический расчет сетей внешнего и внутризаводского электроснабжения 38
Список используемой литературы . .42
Электроэнергетика более чем какая-нибудь другая отрасль народного хозяйства определяет уровень экономического развития страны. Так связи с этим в настоящее время эта отрасль широко развивается и как составляющая ее система электроснабжения промышленных предприятий.
Под системой электроснабжения понимается совокупность электроустановок предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией.
Системы электроснабжения обеспечивая электрической энергией промышленные объекты оказывают существенное влияние на работу электроприводов осветительных преобразовательных установок и в конечном счете на производственный процесс в целом.
Надежное и экономичное снабжение электроприемников электроэнергией требуемого качества – необходимое условие нормального функционирования любого промышленного предприятия. В связи с этим специалисты в области электроснабжения должны иметь глубокие знания целого комплекса вопросов проектирования электроустановок промышленных объектов. Знать основы проектирования весьма важно так как именно в проекте формируется структура системы электроснабжения и закладываются основные свойства определяющие её технические эксплуатационные и экономические показатели.
Целью данного курсового проекта является разработка схемы внутризаводского электроснабжения завода измерительных приборов.
Задачей курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надежности экономичности гибкости безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений; выполнения расчетов электрических нагрузок на ПЭВМ.
При проектировании внутризаводского электроснабжения завода необходимо рассмотреть и выбрать:
- возможность применения для электроснабжения завода ГПП или ГРП;
- способ выполнения внутризаводской распределительной сети (по радиальной магистральной или смешанной схеме);
- напряжение распределительной сети завода;
- компенсирующие устройства на напряжение выше 1000 В; -трансформаторы ЦТП;
- коммутационную и защитную аппаратуру. При рассмотрении выше перечисленных вопросов необходимо учитывать надежность экономичность гибкость безопасность систем электроснабжения и условия окружающей среды помещений.
В графической части проекта выполнен чертеж генплана предприятия с картограммой нагрузок и электрической сетью предприятия и схема электроснабжения завода.
ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Согласно ПУЭ электроприемники промышленных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения подразделяются на три категории: I-й категории; II-й категории и III-й. При проектировании систем электроснабжения также необходимо учитывать условия окружающей среды. Окружающая среда и электроустановки взаимно влияют друг на друга что может иметь негативные последствия. Характеристика цехов предприятия по надежности электроснабжения и условиям окружающей среды приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика цехов по надежности электроснабжения и условиям окружающей среды
Категория надежности
Характеристика окружающей среды
Лакокрасочных покрытий
Переработки пластмасс
Ремонтно-механический
Большинство цехов завода относятся ко II категории надежности электроснабжения поэтому электроснабжение этих цехов необходимо выполнять от двух источников питания в целях повышения надежности электроснабжения.
Для цехов третьей категории надежности электроснабжение будет производиться от одного источника питания.
Большинство цехов по характеристики окружающей среды являются нормальными однако имеются цеха взрывоопасные электроснабжение которых должно осуществляться с помощью оболочек кожухов защитных покрытий. Большое значение будет иметь правильное размещение электрооборудование на территории предприятия.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХОВ И ЗАВОДА В ЦЕЛОМ
Силовую нагрузку цехов просчитаем методом коэффициента спроса по следующим формулам:
где КС – коэффициент спроса (табл.4.1 [7]);
- коэффициент реактивной мощности (табл.4.1 [7]).
Приведем пример расчета для РМЦ:
Расчет для остальных цехов аналогичен. Результаты расчета силовых нагрузок цехов завода приведены в таблице 2.
Расчетную осветительную нагрузку цехов найдем методом коэффициента спроса на примере РМЦ:
где – площадь цеха м2;
– коэффициент спроса осветительной нагрузки;
– коэффициент учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре; для ламп типа ДРЛ [5] для люминесцентных ламп с электронными ПРА;
– удельная мощность осветительной нагрузки; .
По [8] табл. 6.14 определяем для освещенности
Коэффициент спроса принимаем равным [5 стр.195] .
Находим полную нагрузку РМЦ:
Результаты расчета для остальных цехов представлены в таблице 2.
Осветительная нагрузка
Лакокрасочный покрытий
Таблица 2 – Расчет силовых осветительных и суммарных нагрузок цехов
Суммарная полная нагрузка всех цехов рассчитывается по формуле:
Определяем расчетную нагрузку завода в целом:
где – коэффициенты одновременности максимумов активной и реактивной нагрузки соответственно учитывают разновременность максимумов нагрузки отдельных цехов предприятия;
– активные и реактивные потери мощности в распределительной сети завода:
где – потери активной и реактивной мощности в линиях электропередачи на территории завода;
– потери активной и реактивной мощности в трансформаторах.
На стадии когда нет схем электроснабжения и отсутствуют сведения об ее элементах потери мощности в них допускается определять по приближенным выражениям:
Тогда по формулам 2.4 и 2.5:
Полная расчетная нагрузка завода:
Коэффициент реактивной мощности нагрузки завода:
СОСТАВЛЕНИЕ КАРТОГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА
При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является нахождение оптимального размещения на территории промышленного предприятия (генплане) подстанций. Размещение всех подстанций должно удовлетворять минимуму приведенных затрат на систему электроснабжения.
Общим правилом при выборе месторасположения подстанций всех мощностей и напряжений является необходимость расположения их как можно ближе к центру питаемых ими групп нагрузок. Отступление от этого правила приводит к дополнительным приведенным затратам и росту потерь электроэнергии.
Для определения месторасположения подстанций на генеральном плане наносится картограмма электрических нагрузок. На картограмме электрические нагрузки цехов изображаются в виде кругов (Лист графической части 1). Площади кругов в определенном масштабе отображают величины электрической нагрузки цеха.
В данной курсовой работе построена картограмма электрических нагрузок завода измерительных приборов.
Каждому цеху соответствует своя определенная окружность центр которой совпадает с центром тяжести фигуры изображающей цех а радиус окружности определяется по выражению [5]:
где – расчетная нагрузка
m – масштаб для определения площади круга принимаем 13 кВтмм2.
Каждый круг разделен на секторы соответствующие величинам силовой и осветительной нагрузок. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по выражению [5]:
где – расчетная осветительная нагрузка i- го цеха кВт из табл. 2.
Определение электрического центра нагрузок (ЦЭН) производится несколькими методами а именно по методике Федорова суть которой состоит в следующем: считая что нагрузки цеха равномерно распределены по его площади принимают центр нагрузки совпадающий с центром тяжести фигуры изображающей на генплане цех. При нахождении на генплане ЦЭН всего предприятия необходимо определить центр тяжести данной системы масс. Таким образом по аналогии между массами и электрическими нагрузками цехов координаты ЦЭН всего предприятия определяются по формуле:
где – координаты i-го узла нагрузки.
Найденный ЦЭН есть некоторая постоянная точка которая носит условный характер. В действительности она не будет постоянной т.к. изменяется потребляемая мощность электроприемников и всего предприятия происходит изменение режимов работы предприятия по сменам развитие предприятия.
Согласно вышесказанного определим ЦЭН.
Например для РМЦ координаты центра нагрузки равны:
Расчетные величины силовой и осветительной нагрузки берем из табл. 2 тогда радиус окружности цеха определяем по (3.1):
определяем центральный угол пропорциональный осветительной нагрузке:
Расчет для всех остальных цехов аналогичен. Полученные результаты представлены в таблице 3.
Определим координату условного центра электрических нагрузок комбината хлебопродуктов:
Таблица 3 – Картограмма электрических нагрузок завода
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПО УКРУПНЕННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ВЫБОРА НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы и параметров в электрической сети и ее элементов.
Расчетная нагрузка завода в целом составляет:
Единичная мощность трансформатора связи с энергосистемой 32 МВА:
При рассмотрении вариантов внешнего электроснабжения критерием экономичности является минимум приведенных затрат.
где – нормативный коэффициент экономической эффективности равный 015;
– капитальные вложения состоящие из капитальных затрат на сооружение питающей линии установку высоковольтной аппаратуры и установок силовых трансформаторов тыс.руб.
– ежегодные эксплуатационные расходы тыс.руб.
где – капитальные вложения на сооружения питающей линии тыс.руб;
– капитальные вложения на установку высоковольтной аппаратуры тыс. руб;
– капитальные вложения на установку силовых трансформаторов.
где – издержки связанные с потерями электроэнергии в элементах сети тыс.руб.
– издержки на амортизацию линий или подстанций тыс.руб.;
– издержки на эксплуатацию линий или подстанций тыс.руб.
Для электроснабжения завода требуется рассмотреть два варианта. По первому варианту электроснабжения предполагается осуществлять по кабельной линии напряжением
Рис.4.1 – Схемы внешнего электроснабжения
Сечения кабеля выбираем по допустимому току.
Находим расчетный ток кабеля:
Определяем экономически целесообразное сечение кабельной линии:
Экономическая плотность тока для линий выполненных алюминиевыми кабелями с пластмассовой изоляцией и Тм=4000 часов по табл.1.3.36 ПУЭ равна = 17 Амм2.
где – экономическая плотность тока Амм2.
Выбираем кабель АпВП 3(1х240) с допустимым током 423 А.
Проверяем выбранный кабель по условию нагрева:
где – поправочный коэффициент учитывающий число рядом проложенных кабелей принимаем равный 09;
– коэффициент учитывающий отличия температуры от номинальной принимаем равный 1;
– коэффициент перегрузки в аварийном режиме принимаем равный 117 (установлен заводом-изготовителем).
условие не выполняется выберем кабель марки АпВП 3(1х630) с допустимым током 702 А.
Рассмотрим второй вариант схемы внешнего электроснабжения завода. Принимаем схему внешнего электроснабжения с ГПП в которой предполагается осуществить электроснабжение завода на напряжение 110 кВ проводами марки АС.
Рис.4.2 – Схемы внешнего электроснабжения
Трансформаторы на ГПП выбираем исходя из условия:
где – коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора;
– суммарная расчетная мощность;
– количество трансформаторов.
Выбираем трансформатор для ГПП марки ТМН-6300110. [3]
Определяем расчётный ток в часы максимума системы по формуле:
Сечение проводов линий так же выбираем по экономической плотности тока которая для высоковольтных линий принимается равной 1.1 Ам2:
По шкале стандартных сечений выбираем с учётом короны находим ближайшее значение сечения. Выбираем провод марки АС-7011 с
Делаем проверку провода по нагреву в после аварийном режиме:
Проверка выполнятся окончательно принимаем провод марки АС-7011.
Определяем величины капитальных вложений для двух вариантов. Расчет будем производить в российских рублях.
Таблица 3.1 - Расчет капиталовложений по двум вариантам
Ячейка КРУ 3КВЭ-10РН с выключателем ВВTEL
ВЛ 110 кВ со свободно стоящими железобетонными опорами
Поскольку на данном этапе расчетов не известна схема электроснабжения завода то было принято на ЦРП девять выключателей в составе ячеек КРУ (2 вводных 1 секционный 6 отходящих линий к ТП).
Таблица 3.2. Расчёт отчислений на амортизацию и обслуживание.
Кабельная линия 6 кВ
Определяем стоимость потерь электрической энергии:
Время наибольших потерь определяется по выражению:
Потери мощности в кабельной линии 6 кВ:
Условимся что завод работает в две смены тогда Тм=4000 часов.
Определим время максимальных потерь:
Потери электрической энергии:
Переводя в российский рубль получим
Для трансформатора выписываем данные:
Рассчитываем потери электроэнергии в трансформаторе:
где – количество трансформаторов шт.;
– потери холостого хода кВт;
– потери короткого замыкания кВт.
Рассчитываем потери в ВЛ:
Посчитаем ежегодные эксплуатационные расходы:
В результате проведенных технико-экономических расчетов наиболее целесообразнее питание производить воздушной линией линией 110 кВ.
Выбор напряжения внешнего электроснабжения.
При решении задач о рациональном напряжении в общем случае следует предварительно определить нестандартное напряжение при котором имели бы место минимальные затраты. Зная такое напряжение можно вернее выбрать целесообразное стандартное напряжение применительно к каждому конкретному случаю.
Например напряжение внешнего электроснабжения ориентировочно можно определить по следующим формулам:
по формуле Илларионова:
Поскольку по экономическим соображениям наиболее целесообразно проводить воздушную линию 110 кВ то на проектируемом заводе будет располагаться ГПП.

7п-сх.dwg