Реконструкция системы электроснабжения завода литейных машин

Общая характеристика технологического процесса завода. Расчет электрических нагрузок и токов короткого замыкания. Разработка схемы электроснабжения и картограммы электрических нагрузок. Выбор расположения подстанций, аппаратов токоведущих элементов.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2016
Размер файла 221,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Реконструкция системы электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ». Проект представлен пояснительной запиской на 56 страницах, содержит 18 таблиц, 69 формул, 8 рисунков и графической частью на 5 плакатах.

Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка проекта электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ».

В работе проведена общая характеристика технологического процесса завода. Приведены характеристики потребителей завода по степени бесперебойности электроснабжения. Проведен расчет электрических нагрузок по цехам. Разработана схема электроснабжения на напряжение 10кВ. Рассчитана картограмма электрических нагрузок, выбраны расположения подстанций. Проведен расчет токов короткого замыкания. Выбраны электрические аппараты и сечения токоведущих элементов напряжением 10кВ. Произведен выбор и расчет средств релейной защиты и автоматики.

Содержание

Введение

1. Описание технологического процесса

2. Характеристика потребителей электроэнергии завода

3. Расчет электрических нагрузок по цехам

4. Разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 10 кВ

5. Картограмма электрических нагрузок. Выбор расположения подстанции

6. Расчет токов короткого замыкания

7. Выбор электрических аппаратов и сечений токоведущих элементов и напряжением выше 10 кВ

7.1 Выбор кабелей

7.2 Выбор сборных шин

7.3 Выбор выключателей и разъединителей

7.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения

8. Релейная защита и автоматика

8.1. Выбор необходимого количества и типов устройств релейной защиты и автоматики

8.2. Выбор оперативного тока

8.3. Расчёт параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики

8.4 Расчёт двухступенчатой токовой защиты

8.5 Расчёт защиты от замыканий на землю

8.6 Описание работы схемы, приведенной на листе графической части

9. Электрические измерения и учёт электроэнергии

Заключение

Список используемых источников

Введение

Рациональное электроснабжение промышленных предприятий, отдельных производственных цехов и прочих объектов является важной задачей на этапе ввода их в действие. Основную массу сетей промышленных предприятий составляют сети напряжением до 1 кВ, они обслуживают большинство технологических процессов. Доля этих сетей примерно составляет 60-80 % длины всех электрических сетей. Системы электроснабжения, обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты, оказывают существенное влияние на работу электроприводов, осветительных, преобразовательных и электротехнологических установок и, в конечном счете, на производственный процесс в целом. Темп времени требует постоянного повышения надежности внутрицеховых электрических сетей и сетей внутризаводского электроснабжения, внедряя новые технологические решения и электрооборудование. Бесперебойное электроснабжение приемников энергией требуемого качества является важным условием для нормального функционирования промышленных предприятий.

Грамотное проектирование внутрицеховых и внутризаводских сетей промышленных предприятий не только позволит избегать непроизводственных потерь, но и даст возможность в дальнейшем без значительных затрат на перепроектирование и новое электрооборудование вводить в действие новое технологическое оборудование (или демонтировать старое), производить перепланировку производственных площадей.

Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка проекта электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ».

В выпускной квалификационной работе решаются вопросы проектирования электроснабжения завода. Определение электрических нагрузок цехов и предприятия в целом производится методом коэффициента расчетных нагрузок.

Расчеты, выполненные в проекте, произведены по методике, изложенной в литературе [1] с учетом основных требований - «Правил устройства электроустановок ».

Проектируемая схема электроснабжения отвечает как условиям надежности, так и несложной эксплуатации как низковольтного, так и высоковольтного оборудования за счет расположения его в удобных для обслуживания местах, а также применения комплектного оборудования.

В выпускной квалификационной работе решается и вопрос экономии электроэнергии, который является актуальным в настоящее время, когда необходимо с одной стороны вводить новые мощности, а с другой - уделять внимание усиливающимся экологическим проблемам.

электрический ток подстанция нагрузка

1. Описание технологического процесса

Заготовительный цех. Исходные материалы для заготовительного цеха поступают с других заводов. Исходным материалом для цеха является листовой и прутковый металл, а также металл в виде брусков. Цех оборудован гильотинными ножницами для резки листа толщиной от 0,5 до 70 мм, отрезными станками для круга диаметром до 350 мм, гаммой кривошипных прессов для штамповки и заготовки из листового металла, прессом усилием 1000 т для листовых деталей размером 2000Х3000 мм. В данном цеху производится заготовка деталей для их последующей обработки в других цехах. Прокат и прутки режутся на заготовки на гильотинных ножницах, кривошипных прессах, а также на отрезных станках. Для заготовки деталей из крупных листов применяется пресс. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Цех механообработки. В цехе механообработки удаляются лишние припуски, контуры заготовок максимально приближаются к будущим деталям. В цеху располагается следующее оборудование:

- координатно-расточные, шлифовальные станки, имеющие высокую точность обработки и продольно-обрабатывающие станки фрезерной и строгальной групп с габаритом деталей до 6000 мм.

- участок станков с ЧПУ, включающих обрабатывающие центры и станки с программным управлением;

- метизный участок с группой токарно-револьверных полуавтоматов и шестишпиндельных автоматов для обработки пруткового материала толщиной от 8 до 40 мм.;

- термоконстантного отделения с рядом прецизионных шлифовальных станков для обработки точных тел вращения, винтовых пар и шпинделей;

- участок зубчатых колес, включающий зубообрабатывающие станки для косозубых и прямозубых зубчатых колес, в том числе конических, с диаметром до 1000 мм и модулем до 12, червячных передач с модулем до 4, реечных до 8 мм.

- участок изготовления гидроцилиндров диаметром от 50 до 160 мм и длиной хода 1440 мм.

Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Кузнечный цех. Оборудован молотами усилием до 1 тонны. Молоты применяются для штамповки наиболее крупных деталей. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Инструментальный цех. Оснащен оборудованием для нормализации заготовок в соляных ваннах. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Гальванический цех. В этом цеху находится оборудование для нанесения покрытий методом хромирования, цинкования и химического оксидирования, изготовления табличек методом фотопечати. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Сборочно-сварочный цех. Оборудован стендами для сварочных работ и полуавтоматами для сварки в среде углекислого газа. Сварочные конструкции изготавливаются любой массы, габаритов и степени сложности с использованием ручной дуговой сварки и автоматической сварки в СО2. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

Сборочный цех. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.

2. Характеристика потребителей электроэнергии завода

К первой категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из их состава выделяется особая группа электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова предприятия с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Во вторую категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта.

К третьей категории относятся все остальные электроприёмники, не подходящие под определения первой и второй категорий.

На проектируемом заводе автоматических линий в соответствии с выше изложенным определим категории по надежности электроснабжения каждого цеха. Данные сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Характеристика потребителей по степени надёжности электроснабжения

№ цеха

Наименование цеха

Категория надёжности

1

Заготовительный цех

1

2

Цех механообработки

2

3

Кузнечный цех

2

4

Термический цех

2

5

Гальванический цех

2

6

Сборочно-сварочный цех

2

7

Сборочный цех

2

8

Административный корпус

2

3. Расчет электрических нагрузок по цехам

Таблица 3.1-Состав силовых электроприёмников по цехам

№ цеха

Наименование цеха

Ном. мощность групп электроприёмников, кВт

Ки

cos ц/ tg ц

Pнаиб, кВт

1

Заготовительный цех, 800 кВт

1.Гильотинные ножницы 300

2.Отрезные станки 180

3.Кривошипные прессы 120

4.Пресс усилием 1 тонна 80

5.Вентиляция 55

6.Кран. оборудование 65

0,14

0,14

0,17

0,17

0,8

0,35

0,5/1,73

0,5/1,73

0,65/1,17

0,65/1,17

0,8/0,75

0,5/1,73

80

2

Цех механообработки, 826 кВт

1.Вентиляция 80

2.Кран. оборудование 36

3.Металлообрабатывающие станки 570

4.Многошпиндельные автоматы 160

0,8

0,35

0,12

0,2

0,8/0,75

0,5/1,73

0,4/2,29

0,6/1,33

38

3

Кузнечный цех, 530 кВт

1.Вентиляция 130

2.Кран. оборудование 150

3.Молоты 250

0,8

0,35

0,24

0,8/0,75

0,5/1,73

0,65/1,17

50

4

Инструментальный цех, 510 кВт

1.Вентиляция 120

2.Кран. оборудование 150

3.Соляные ванны 240

0,8

0,35

0,5

0,8/0,75

0,5/1,73

0,8/0,75

55

5

Гальванический цех, 340 кВт

1.Вентиляция 70

2.Кран. оборудование 160

3.Гальванические установки 110

0,8

0,35

0,4

0,8/0,75

0,5/1,73

0,7/1,02

60

6

Сборочно-сварочный цех, 1600 кВт

1.Вентиляция 120

2.Кран. оборудование 160

3.Стенды для сварочных работ 720

4.Полуавтоматы для сварки 600

0,8

0,35

0,2

0,2

0,8/0,75

0,5/1,73

0,4/2,29

0,4/2,29

80

7

Сборочный цех, 410 кВт

1.Вентиляция 60

2.Кран. оборудование 350

0,8

0,35

0,8/0,75

0,5/1,73

60

8

Административный корпус, 205 кВт

1.Оргтехника 160

2.Санитарно-гигиеническая вентиляция 45

0,6

0,8

0,9/0,48

0,8/0,75

5,5

Расчёт силовых электрических нагрузок производим методом расчётных коэффициентов.

Эффективное число электроприёмников определяется по формуле

, (3.1)

где n - число электроприёмников в группе;

рном.i - номинальная активная мощность i-го электроприёмника, кВт;

рном.наиб. - номинальная активная мощность наибольшего электроприёмника группы, кВт.

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле

, (3.2)

где ки.i - коэффициент использования электроприёмника, определяемый по [1].

Расчётная активная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле

; (3.3)

где кр - коэффициент расчётной нагрузки, принимаемый в зависимости от nэф и ки по [1].

Расчётная реактивная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле

; (3.4)

. (3.5)

На шинах цеховых ТП

. (3.6)

Произведём расчёт для кузнечного цеха.

По формуле (8.1) определяем эффективное число электроприёмников

.

Принимаем nэ=21.

Рассчитываем средневзвешенный коэффициент использования

.

По таблице 3.6 [1] по значениям nэ и Kuср находим значение Кр=0,85. Коэффициент расчётной нагрузки мы выбираем по таблице для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ и на шинах цеховых трансформаторов, т.к. в этом цехе целесообразна установка ТП.

Определяем расчётную активную нагрузку

кВт.

Определяем расчётную реактивную нагрузку

квар.

Рассчитаем осветительную нагрузку всех цехов методом удельных норм освещения на единицу производственной площади.

Расчётную активную мощность определим по формуле

, (3.7)

где Кс- коэффициент спроса;

Ру - установленная мощность светильников, кВт;

F - площадь здания, м2;

- количество этажей здания.

Установленную мощность светильников определяем по формуле

, (3.8)

где Рут - установленная, табличная мощность светильников Вт/м2;

Е - нормируемая освещённость цеха, лк;

- КПД светильника.

Определим расчётную нагрузку для кузнечного цеха.

Принимаем светильники типа РСП 05-400,с лампами ДРЛ мощностью 400 кВт.

Тип кривой света - Г.

КПД светильника =80%, высота подвеса 6-8м.

Площадь цеха =3000 м2, количество этажей =1.

Нормируемая освещённость для ремонтно-механического цеха =300 лк.

Установленная, табличная мощность светильников =6 Вт/м2.

кВт/м2,

кВт.

Определим расчётную реактивную нагрузку освещения цеха по формуле

, (3.9)

где - коэффициент реактивной мощности освещения.

квар.

Для остальных участков произведём аналогичный расчёт. Результаты сносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2-Результаты расчёта нагрузки освещения

№ цеха

Название

, м2.

,

лк.

,

Вт/м2.

,

Вт/м2.

,

кВт.

,

квар.

1

Заготовительный цех

2800

0,8

200

11,1

27,5

73,15

126,3

2

Цех механообработки

2450

0,8

300

11,1

41,25

96

166,1

3

Кузнечный цех

860

0,8

300

6

22,5

18,3

31,6

4

Инструментальный цех

1100

0,8

200

8,4

21

21,9

37,9

5

Гальванический цех

150

0,8

300

6

22,5

3,2

5,5

6

Сборочно-сварочный цех

3440

0,8

200

11,1

27,5

89,87

154

7

Сборочный цех

3870

0,8

200

11,1

27,5

101,1

174

8

Административный корпус

375

0,48

300

6

22,5

8,01

6,4

Расчетную активную и реактивную нагрузку на напряжении до 1 кВ для всего цеха определяем по выражениям

, (3.10)

, (3.11)

кВт,

квар.

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3-Результаты расчёта нагрузок

№ цеха

Наименование

Кр

Pрц, кВт

Qрц, квар

1

Заготовительный цех, 800 кВт

0,209

14

0,8

207,5

309

2

Цех механообработки, 826 кВт

0,21

13

0,8

221,6

360,1

3

Кузнечный цех, 530 кВт

0,408

21

0,85

202,4

225,1

4

Инструментальный цех, 510 кВт

0,526

9

0,9

263,6

265,4

5

Гальванический цех, 340 кВт

0,45

6

0,94

149,84

178,2

6

Сборочно-сварочный цех, 1600 кВт

0,26

23

0,75

401,97

734,1

7

Сборочный цех, 410 кВт

0,415

7

0,94

261,37

407,1

8

Административный корпус, 205 кВт

0,644

3

1,08

150,57

85,32

Проанализировав полученные результаты можно объединить заготовительный цех номер 1 и гальванический цех номер 5, цех механообработки номер 2 и кузнечный цех номер 3, термический цех номер 4 и сборочный цех номер 7, а также сборочно-сварочный цех номер 6 и административный корпус номер 8. Производим повторный пересчёт по объединённым цехам по выше приведённым формулам. Рассчитанную ранее нагрузку освещения складываем между собой. Результаты объединения приведены в таблице 3.4.

Рассчитываем нагрузку по предприятию в целом.

Определяем расчётную нагрузку предприятия по формуле

, (3.12)

. (3.13)

где Ко - коэффициент одновременности максимумов нагрузки, определяем по [1] исходя из условия Ко=f(Ки ср;n), n - число присоединений 6(10) кВ на шинах РП, ГПП.

Таблица 3.4 - Результаты объединения цехов

№ цеха

Наименование

Кр

Pрц, кВт

Qрц, квар

1,5

Заготовительный цех, инструментальный цех, 1310 кВт

0,284

20

0,85

351,65

482,4

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

0,286

25

0,85

449,75

625,9

4,7

Термический цех, сборочный цех, 920 кВт

0,477

16

0,85

496,11

637,5

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

0,303

36

0,75

508,8

795,29

кВт.

квар

.

Т.к. Ки ср=0,41, n=14, то по [1] Ко=0,85.

кВт.

квар.

кВА.

4. Разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 10 кВ

Блок цехов завода автоматических линий, для которого проектируется схема сети электроснабжения, состоит из восьми корпусов с различной расчётной мощностью. При выборе трансформаторов понизительных подстанций уже была заложена предварительная структура размещения ТП по территории цехов.

Потребители завода относятся ко второй и третьей категориям надёжности по электроснабжению, поэтому возможно применение магистрального питания подстанций (для уменьшения общей протяженности кабельных сетей). Трансформаторы двухтрансформаторных подстанций должны быть подключены к различным секциям шин РП завода.

Все кабельные линии проложены в земле. Структурная разработанная схема электроснабжения 10 кВ представлена на рисунке 4.1 и на рисунке 4.2.

Все линии внутризаводской сети выполнены кабельными с прокладкой в земле в траншеях. В местах пересечения КЛЭП с автомобильными дорогами кабели проложены в асбоцементных трубах.

Рисунок 4.1 - Вариант 1 схемы электроснабжения

Рисунок 4.2 - Вариант 2 схемы электроснабжения

С целью отыскания наиболее экономичного варианта воспользуемся методом минимума приведенных затрат. Приведенные затраты для каждого варианта определяются как

, (4.1)

где Кi- капитальные вложения, тыс. руб.;

Иi-издержки, тыс. руб./год;

Ен- нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, равный 0,12 (руб./год)/руб.;

i- номер варианта.

Капитальные вложения в элементы системы электроснабжения определяем по укрупненным показателям стоимости с учетом изменения оптовых цен на промышленную продукцию коэффициентом Кинф=2200. Капвложения определяются как

, (4.2)

, (4.3)

, (4.4)

где Ктп- стоимость трансформаторной подстанции;

Кку- стоимость конденсаторных установок;

Кя- стоимость ячейки, установленной в РП.

Ежегодные издержки, связанные с эксплуатацией электрооборудования и сетей определяются как

, (4.5)

где Иам- амортизационные отчисления;

Иэкс- эксплуатационные расходы;

Ипот- стоимость потерь электрической энергии.

Составляющие издержек определяются по формулам

, (4.6)

, (4.7)

, (4.8)

где АМ- норма амортизационных отчислений, для оборудования 4,4%, для линий 4%;

ЭКС- норма эксплуатоционных расходов, для оборудования 3%, для линий 2%;

СР- средняя стоимость электроэнергии, определяемая по (4.9).

Средняя стоимость электроэнергии

, (4.9)

где a - основная ставка тарифа за 1кВт заявленной максимальной мощности, принимаемый равным, а=120000 руб./(кВтгод);

b - дополнительная ставка тарифа за 1кВт электроэнергии, учтённой расчётным счётчиком на стороне первичного напряжения, принимаемый равным b=83 руб./кВтч;

Tmax - число часов использования максимальной нагрузки предприятия Tmax=4500 ч.

Капитальные вложения в электрооборудование напряжением выше 1кВ определим по выражению

(4.10)

Определим капитальные вложения на сооружение линий, результаты сведем в таблицу 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 - Капитальные вложения на сооружение кабельных линий для первого варианта

Номер цеха

Цех

Линия

Длинна,

км.

Rо, Ом/км

Xо, Ом/км

Куд, тыс.руб/км

Стоимость КЛ, млн.руб

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

2хРП-ТП1

0,007

0,447

0,086

2,52

0,03528

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

2хРП-ТП2

0,09

0,447

0,086

2,52

0,4536

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

2хРП-ТП3

0,155

0,447

0,086

2,52

0,7818

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

2хРП-ТП4

0,108

0,447

0,086

2,52

0,54432

Питающая линия

1,8

0,261

0,081

5,71

20,556

Всего

22,371

Таблица 4.2 - Капитальные вложения на сооружение кабельных линий для второго варианта

Номер цеха

Цех

Линия

Длинна,

км.

Rо, Ом/км

Xо, Ом/км

Куд, тыс.руб/км

Стоимость КЛ, млн.руб

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

2хРП-ТП1

0,007

0,447

0,086

2,52

0,03528

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

2хТП2-ТП3

0,054

0,447

0,086

2,52

0,27216

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

2хТП1-ТП4

0,101

0,447

0,086

2,52

0,50904

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

2хРП-ТП2

0,09

0,447

0,086

2,52

0,4536

Питающая линия

1,8

0,261

0,081

5,71

20,556

Всего

21,826

Таблица 4.3 - Стоимость трансформаторов

Номер цеха

Наименование участка

№ТП

Трансформатор

Ктпi, тыс.руб

Ктп, млн.руб

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

ТП1

2х630

4,525

19,91

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

ТП2

2х630

4,525

19,91

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

ТП3

2х630

4,525

19,91

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

ТП4

2х630

4,525

19,91

Всего

79,64

Укрупнённые показатели стоимости ячеек КРУ 10кВ (берём из таблицы 10.33 [12]): равна 1,48 тыс.руб., общая стоимость РП

млн.руб,

млн.руб.

Суммарные капиталовложения по вариантам

млн.руб,

млн.руб.

Время максимальных потерь в технико-экономических расчётах, определяется, как правило, по таблице 3.2 1 или графику (рисунок 3.7 1), то исходя из этого, принимаем =2500ч.

Годовые потери электроэнергии в рассматриваемом варианте, кВтч

, (4.11)

где ДWтi - потери активной энергии в i-м трансформаторе, кВтч;

ДWлk- потери активной энергии в k-й кабельной линии, кВтч.

Потери активной энергии в двухобмоточном трансформаторе определяются как, кВтч

. (4.12)

Потери активной энергии в кабельной линии

, (4.13)

где ro -удельное активное сопротивление кабельной линии Ом/км.

Результаты потерь мощности в трансформаторах и линиях заносим в таблицы 4.4-4.6.

ДWгод1=77261,7+29435,09=106696,79 кВтч,

ДWгод2=77261,7+29180,43=106442,13 кВтч,

руб./кВтгод,

млн.руб,

млн.руб,

млн.руб.,

млн.руб.,

Таблица 4.4 - Потери мощности в трансформаторах

Номер цеха

Наименование участка

№ТП

Трансформатор

в

ДWт, кВтч

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

ТП1

2х630

0,51

16351,9

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

ТП2

2х630

0,65

18859,9

4,7

Термический цех, сборочный цех, 920 кВт

ТП3

2х630

0,69

19572,4

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

ТП4

2х630

0,78

22477,5

Всего

77261,7

Таблица 4.5- Потери мощности в кабельных линиях первого варианта

Номер цеха

Цех

Линия

Iрл, А

Марка кабеля

ДWл, кВтч

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

2хРП-ТП1

17,65

ААШвУ-3х70

7,3

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

2хРП-ТП2

22,75

ААШвУ-3х70

156,16

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

2хРП-ТП3

23,8

ААШвУ-3х70

294,34

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

2хРП-ТП4

27,65

ААШвУ-3х70

276,81

2хГПП-РП

84,2

ААШвУ-3х120

28700,48

Всего

29435,09

Таблица 4.6- Потери мощности в кабельных линиях второго варианта

Номер цеха

Цех

Линия

Iрл, А

Марка кабеля

ДWл, кВтч

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

2хРП-ТП1

40,4

ААШвУ-3х70

38,3

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

2хТП2-ТП3

22,75

ААШвУ-3х70

93,69

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

2хТП1-ТП4

23,8

ААШвУ-3х70

191,8

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

2хРП-ТП2

22,75

ААШвУ-3х70

156,16

2хГПП-РП

84,2

ААШвУ-3х120

28700,48

Всего

29180,43

млн.руб.,

млн.руб,

млн.руб,

млн.руб,

млн.руб,

млн.руб.

Т.к. разница между вариантами составляет более 5%, то принимаем второй вариант.

5. Картограмма электрических нагрузок. выбор расположения подстанции

Выбор места ЦРП, РП и ЦТП удобно производить с помощью картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружности. Площади ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе отражают расчётные нагрузки цехов.

Радиус окружности в мм для каждого цеха определяем по выражению

, (5.1)

где m - масштаб площади круга, кВт/мм2.

Каждый круг разделяется на секторы, соответствующие силовой и осветительной нагрузкам. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по формуле

. (5.2)

Центр электрических нагрузок определяется по формулам

, (5.3)

(5.4)

где xi, yi - координаты i-го цеха.

Цеховые ТП, РП и ГПП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок предприятия. РУ располагают на границе питаемых участков сети.

Для составления картограммы нагрузок находим центр нагрузки для каждого цеха. Принимаем декартову систему координат, находим координаты (мм) центра электрических нагрузок каждого цеха. Затем находим условный центр электрических нагрузок предприятия и выбираем место расположения РП.

Приведём пример расчёта картограммы нагрузок для заготовительного цеха.

Для этого цеха центр нагрузок Хц1=30 мм, Yц1=136мм. Принимаем масштаб площади круга m=0,125 кВт/мм2. Радиус окружности для участка МКП определяем по выражению (5.1)

мм.

Угол сектора осветительной нагрузки для цеха определяем по выражению (5.2)

=126.

Для остальных цехов расчёт производим аналогично, результаты сводим в табл.5.1.

Условный центр электрических нагрузок предприятия определяем по (5.3) и (5.4)

Центр электрических нагрузок находится в точке А( 265,2;309,1).

По данным таблицы 5.1 строим картограмму.

Таблица 5.1-Расчёт картограммы нагрузок

Цех

Расчётные мощности цеха, кВт

Координаты центра нагрузок

r, мм

бо, град.

бс, град.

Ppс

Pp.o

Pp.ц

xi

yi

Заготовительный цех

134,35

73,15

207,5

139

410

23

127

233

Цех механообработки

125,6

96

221,6

140

272

23,7

156

204

Кузнечный цех

184,1

18,3

202,4

212

90

22,7

32

328

Инструментальный цех

241,7

21,9

263,6

300

72

26

30

330

Гальванический цех

146,64

3,2

149,84

160

513

19,5

8

352

Сборочно-сварочный цех

312

89,87

401,97

383

442

32

80

280

Сборочный цех

160,27

101,1

261,37

368

259

25,8

139

221

Административный корпус

142,56

8,01

150,57

252

469

19,6

19

341

6. Расчет токов короткого замыкания

Вычисление токов КЗ производится с целью: выбора электрических аппаратов; проверки устойчивости элементов схемы при электродинамическом и термическом действии токов КЗ; расчета релейной защиты.

Для вычисления токов КЗ составляется расчетная схема, включающая все элементы, по которым протекают токи к выбранным точкам. На схеме приводятся основные параметры оборудования, которые потребуются для последующего расчета. По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой каждый элемент заменяется своим сопротивлением. Генераторы, трансформаторы, высоковольтные линии и короткие участки распределительных сетей обычно представляются индуктивными сопротивлениями.

Расчет токов КЗ может выполняться в относительных или именованных единицах. В сетях напряжением выше 1кВ наибольшее распространение получил метод расчета в относительных величинах, при котором все расчетные данные приводятся к базисным напряжению и мощности.

Расчет токов КЗ произведем в относительных единицах. За базисную мощность принимаем SБ=1000 МВА, за базисное напряжение UБ=10,5 кВ.

Для вычисления токов КЗ составим расчётную схему (рисунок 6.1), включающую в себя все элементы, по которым протекают токи к выбранным точкам. На схеме приведём основные параметры оборудования, которое потребуется для последующего расчёта. По расчётной схеме составим схему замещения (6.2), в которой каждый элемент заменяется своим сопротивлением.

Базисный ток определяем по выражению

, (6.1)

Рисунок 6.1 - Расчетная схема

Рисунок 6.2 - Cхема замещения сети

Приведение сопротивлений к базисным условиям производится по следующим формулам.

Генераторы.

, (6.2)

где xd - сверхпереходное относительное индуктивное сопротивление генератора;

Рн - активная номинальная мощность, МВт;

cosн - номинальное значение коэффициента мощности генератора.

Двухобмоточные трансформаторы.

, (6.3)

где Uк - напряжение короткого замыкания, %;

SНТ - номинальная мощность трансформатора, МВА.

Кабельные линии.

Индуктивное сопротивление.

(6.4)

где X0 - индуктивное сопротивление одного км линии, принимаемое равным для воздушных линий 610 кВ X0=0,4 Ом/км кабельных линий X0=0,08 Ом/км;

l - длина кабельной линии, км.

ЭДС генератора находим по формуле

(6.5)

Генераторы G1, G2 марки ТГВ-300-2У3 Рн=300 МВт, Uн=20 кВ, xd=0,195, соs=0,85.

Трансформаторы Т1,Т2 марки ТДЦ-400000/110, Uk=10,5%, Рн=400 МВА, Рх=320 кВт ,Рк=900 кВт, Iх=0,45 %.

Используется необходимое количество генераторов для получения заданной мощности. На ТЭЦ два генератора, на ГРЭС - три. Каждый генератор соединяется с системой через отдельный трансформатор на рисунке показан Т1, Т2.

Т3,Т4 - ТДН-16000/10, UВН=10,5 кВ, Uk=10,5%, Sн=16МВА, ?Рх=19 кВт, ?Рк=84 кВт, Iх=7 %.

По формуле (6.5) рассчитаем ЭДС генераторов G1G7

По формулам (6.3), (6.4) рассчитаем сопротивление трансформаторов

Сопротивление генераторов вычисляем по формуле (6.2)

По формуле (6.4) рассчитаем сопротивление линии электропередач:

Для дальнейших расчетов необходимо преобразовать схему замещения, используя способ токораспределения и сложив сопротивления трансформаторов Т3 и Т4 с сопротивлениями присоединенных к ним линий.

,

,

,

.

Далее произведем преобразование треугольника сопротивлений.

,

,

.

Рисунок 6.3 - Схема замещения сети

Ток установившегося КЗ в начальный момент времени определяется как

(6.6)

Ударный ток КЗ определяется по формуле

(6.7)

где Ку - ударный коэффициент, значение которого находим по 9, в зависимости от отношения xУ/rУ.

Для точки К1 приведем схему к простейшему виду.

Рисунок 6.4 - Схема замещения сети

Приведем схему к простейшему виду

,

.

Чтобы посчитать ток КЗ в точке К2, необходимо знать сечение кабеля от ГПП до РП. Согласно [1] удельные сопротивления выбранного кабеля ГПП - РП будут

и ,

Тогда по формуле (6.4) активное и индуктивное сопротивления в относительных единицах

и .

Результирующее сопротивление до точки КЗ К2 будет

.

Активное сопротивление не учитываем, поскольку отношение Хрез/Rрез=6,455/0,635>3.

При Х/R=10 по [2] kу=1,72.

,

.

7. Выбор электрических аппаратов и сечений токоведущих элементов и напряжением выше 10 кВ

7.1 Выбор кабелей

Сечения жил кабелей выбираются по экономической плотности тока и проверяются по нагреву и термической стойкости при КЗ.

Для примера выберем кабели для варианта 1 электроснабжения.

Покажем на примере выбор кабеля для ТП1.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока

, (7.1)

где jэ - экономическая плотность тока, А/мм2. Принимаем для кабелей с пластмассовой изоляцией при Тмакс=4500 ч, jэ=1,7 А/мм2;

Iрл - расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, A.

, (7.2)

где - расчётная нагрузка линий с учётом потерь

А,

мм2.

Выбираем кабель ААБ-3х16 с допустимым током Iдоп=75 А.

Минимальное допустимое сечение кабеля по термической стойкости

Fт=, (7.3)

где Bk - тепловой импульс от тока КЗ, ;

С - расчётный коэффициент, принимаем С=100.

Результирующий тепловой импульс тока КЗ

, (7.4)

где Iп - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии;

tотк - время отключения КЗ;

Ta - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, в распределительных сетях 10 кВ можно принять Ta=0,01с.

А2•с.

Fт= мм2.

Выбираем кабель ААБ-3х70 с допустимым током Iдоп=165 А.

Из двух найденных сечений (по экономической плотности тока и термической стойкости) принимаем большее.

Далее необходимо произвести проверку по нагреву максимальным расчётным током линии Iрmax

, (7.5)

А.

Выбранное сечение кабеля должно удовлетворять условию

IдопIрmaxп, (7.6)

где Кп - поправочный коэффициент учитывающий фактическую температуру окружающей среды, число работающих кабелей, проложенных в одной траншее, фактическое удельное тепловое сопротивление земли, принимаем 1.

Ток послеаварийного режима рассчитывается по формуле

. (7.7)

А.

Послеаварийный режим может возникнуть в случаях, когда одна из линий отключается, а оставшаяся несёт двойную нагрузку. Сечение жил кабеля для такого режима выбирается по условию

Iпа?Iдоп•Кпер, (7.8)

где Iпа - ток нагрузки в послеаварийном режиме, А;

Кпер - коэффициент допустимой послеаварийной перегрузки, принимаем равным 1,3.

Окончательно принимаем кабель ААБ-3х70 с допустимым током Iдоп=165 А.

50,9<165·1,3.

Результаты выбора кабелей 10 кВ приведены в таблице 7.1. Все выбранные кабели марки ААБ.

Таблица 7.1. - Результаты расчета выбора сечения кабелей для варианта 1

Линия

S'тп, кВА

Iрл, А

Iрмакс, А

Fэ, мм2

Fт, мм2

F, мм2

Iдоп, А

Iпа, А

2хРП-ТП1

611

17,65

36,4

10,4

52,5

70

165

50,9

2хРП-ТП2

788

22,75

36,4

13,38

52,5

70

165

50,9

2хРП-ТП3

825

23,8

36,4

14

52,5

70

165

50,9

2хРП-ТП4

956

27,65

36,4

16,3

52,5

70

165

50,9

Питающая линия

2913

84,2

145,7

49,5

98

120

240

168,4

Аналогично выбираем кабели для варианта 2. Результаты выбора заносим в таблицу 7.2. При этом учитываем, что схема электроснабжения варианта 2 является магистральной.

Таблица 7.2. - Результаты расчета выбора сечения кабелей для варианта 2

Линия

S'тп, кВА

Iрл, А

Iрмакс, А

Fэ, мм2

Fт, мм2

F, мм2

Iдоп, А

Iпа, А

2хРП-ТП1

611

40,4

72,8

23,7

52,5

70

165

91,3

2хТП2-ТП3

825

22,75

36,4

13,38

52,5

70

165

50,9

2хТП1-ТП4

956

23,8

36,4

14

52,5

70

165

50,9

2хРП-ТП2

788

22,75

36,4

13,38

52,5

70

165

50,9

Питающая линия

2913

84,2

145,7

49,5

98

120

240

168,4

7.2 Выбор сборных шин

Шины распределительных устройств выбираются по нагреву максимальным расчётным током Iрм и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

При выборе шин по нагреву учитываются наиболее тяжёлые послеаварийные и ремонтные режимы. Допустимый ток шины Iдоп должен быть не менее Iр.м.

(7.13)

При расположении шин плашмя (большая грань полосы находится в горизонтальной плоскости) допустимый ток, указанный в [2] таблице П7.6, должен быть уменьшен на 5% для полос шириной до 60мм и на 8% - для полос большей ширины.

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется сравнением механического напряжения в материале шины ур с допустимыми значениями удоп

(7.14)

Механические напряжения в материале шины, возникающие под действием изгибающего момента, МПа

(7.15)

где iу - ударный ток КЗ, А;

l - расстояние между опорными изоляторами, см, которое в нашем случае принимаем равным l =1 м;

а - расстояние между осями шин смежных фаз, см, которое в нашем случае принимаем равным а=0,25 м;

W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см3, который при расположении шин плашмя вычисляется как

(7.16)

где b и h - соответственно меньший и больший размеры сторон поперечного сечения шины.

Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимального допустимого сечения

(7.17)

где С - расчётный коэффициент, С=91 Ас0,5/мм2.

Произведём выбор шины РП напряжением 10кВ и проверим их на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Выбираем по нагреву шины шириной до 60мм. В этом случае условие выбора примет вид

А,

456 А>168.

Принимаем шины размером 40x4мм, имеющие площадь сечения 160 мм2 и Iдоп=456 А.

кА2•с,

мм2.

Что меньше принятого нами сечения равного 160 мм2.

Выполним проверку на электродинамическую стойкость. Момент сопротивления шин при расположении их плашмя

см3.

Расчётные напряжения в материале шины

МПа,

Для материала шин марки АДО удоп =49 МПа. Так как условие

МПа>МПа

выполняется, выбранные шины динамически устойчивы.

7.3 Выбор выключателей и разъединителей

Выбор выключателя осуществляется по следующим условиям:

- по напряжению ;

- по току ,;

- по отключающей способности

- по динамической стойкости ;

- по термической стойкости .

Выбор разъединителей осуществляется по следующим условиям

- по напряжению ;

- по току;

- по динамической стойкости ;

- по термической стойкости .

Рассмотрим выбор выключателя и разъединителя на линии РП-ТП1.

Выбор выключателя:

- по напряжению

10 кВ=10 кВ,

- по току

40,4 А<630 А,

72,8 А<630 А,

к установке принимаем выключатель ВВ/TEL - 10 -630/16.

- по отключающей способности, определим отключающую мощность

, (7.18)

МВ·А,

, (7.19)

МВ·А,

173,8 МВ·А<277,1 МВ·А.

- по динамической стойкости

22,59 кА<41 кА,

- по термической стойкости

55,75кА2•с<202·3=1200 кА2•с,

Выбор разъединителя

по напряжению

10 кВ=10 кВ,

- по току

72,8 А<630 А,

к установке принимаем разъединитель РВЗ-10-630,

- по динамической стойкости

22,59 кА<51 кА,

- по термической стойкости

55,75 кА2•с<202·1=400 кА2•с.

Аналогично производим выбор остальных выключателей и разъединителей результаты выбора заносим в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Результаты выбора выключателей и разъединителей

Номер цеха

Цех

Соединение

Выключатель

Разъединитель

1,5

Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт

РП-ТП1

ВВ/TEL-10-630-У3

РВЗ 10-630-У3

2,3

Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт

РП-ТП2

ВВ/TEL-10-630-У3

РВЗ 10-630-У3

4,7

Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт

РП-ТП3

ВВ/TEL-10-630-У3

РВЗ 10-630-У3

6,8

Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт

РП-ТП4

ВВ/TEL-10-630-У3

РВЗ 10-630-У3

Питающая линия

ВВ/TEL-10-630-У3

РВЗ 10-630-У3

7.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения

Трансформаторы тока выбираются по тем же условия, что и ранее выбранные аппараты напряжением 10кВ. Произведём выбор трансформатора тока для питающей линии.

Номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока S2 должна быть не менее суммы мощности, потребляемой приборами Sпр, и мощности, теряемой в проводах и переходных контактах

(7.20)

где rпр, rк - сопротивление проводов и контактов, Ом.

Сопротивление всех переходных контактов принимают равным 0,1Ом, величину тока I2=5А. Тогда сопротивление проводов между трансформатором тока и ...


Подобные документы

  • Станкостроительный завод: электроснабжение, графики нагрузок, центр электрических нагрузок, схема электроснабжения, мощность конденсаторных установок и трансформаторов, выбор напряжений, сетей завода и токов, экономическая часть и охрана труда.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.07.2008

  • Проектирование электроснабжения цехов цементного завода. Расчет электрических нагрузок: цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса, завода в целом, мощности трансформаторов. Определение центра нагрузок и расположения питающей подстанции.

    курсовая работа [142,1 K], добавлен 01.02.2008

  • Проектирование внутрицеховых электрических сетей завода ОАО "Тагат" имени С.И. Лившица. Определение силовой и осветительной нагрузок; выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции. Расчет релейной защиты и автоматики; меры электробезопасности.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 18.02.2013

  • Изучение схемы электроснабжения подстанции, расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов. Составление схемы РУ высокого и низкого напряжений подстанции. Расчёт токов короткого замыкания. Подбор выключателей, кабелей и их проверка.

    курсовая работа [571,1 K], добавлен 17.02.2013

  • Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.

    дипломная работа [653,6 K], добавлен 20.07.2008

  • Однолинейная схема главных электрических соединений подстанции. Расчет токов нормального режима и короткого замыкания. Выбор и проверка токоведущих частей и изоляторов, электрических аппаратов, контрольно-измерительной аппаратуры, трансформаторов.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.09.2015

  • Анализ и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор типа и числа подстанций. Расчет и питающих и распределительных сетей до 1000В, свыше 1000В. Расчет токов короткого замыкания. Расчет заземляющего устройства. Вопрос ТБ.

    курсовая работа [100,4 K], добавлен 01.12.2007

  • Вопросы реконструкции электроснабжения восточной части г. Барнаула. Расчет электрических нагрузок потребителей и района в целом. Выбор количества и мощности трансформаторов потребителей и трансформаторов ГПП, высоковольтной аппаратуры и кабеля.

    дипломная работа [418,1 K], добавлен 19.03.2008

  • Расчёт электрических нагрузок осветительной сети. Выбор мощности компенсирующих устройств. Проектирование трансформаторной подстанции. Конструктивное исполнение цеховой электрической цепи. Проектирование освещения и организация мер безопасности.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 07.11.2012

  • Краткая характеристика механосборочного цеха. Схемы внешнего электроснабжения. Анализ электрических нагрузок. Выбор схемы электроснабжения, расчет трансформаторов. Компоновка цеховой подстанции. Принцип работы установки инверторной сварки "Магма–315Р".

    дипломная работа [710,8 K], добавлен 13.07.2014

  • Характеристика компрессорного цеха, классификация его помещений. Расчёт электрических нагрузок, компенсирующих устройств, выбор трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Расчет автоматического выключателя. Проектирование систем молниезащиты.

    курсовая работа [615,4 K], добавлен 05.11.2014

  • Исследование и характеристика электроприёмников, анализ и выбор категории электроснабжения. Расчет электрических нагрузок цеха. Ознакомление с процессом выбора низковольтных аппаратов защиты. Рассмотрение особенностей проверки провода на селективность.

    курсовая работа [209,8 K], добавлен 25.10.2022

  • Картограмма и определение центра электрической нагрузки кузнечного цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения.

    дипломная работа [538,0 K], добавлен 18.05.2015

  • Разработка главной электрической схемы КЭС. Выбор мощности силовых трансформаторов. Технико-экономическое сравнение вариантов схем. Разработка электрических схем распределительных устройств. Принцип выбора коммутационных аппаратов и токоведущих частей.

    курсовая работа [490,0 K], добавлен 04.03.2011

  • Определение и анализ электрических нагрузок системы электроснабжения объекта. Ознакомление с процессом выбора числа и мощности цеховых трансформаторов. Характеристика основных аспектов организации технического обслуживания электрооборудования цеха.

    дипломная работа [7,1 M], добавлен 08.02.2022

  • Расчет рационального варианта электроснабжения электромеханического цеха. Общие требования к электроснабжению. Выбор трансформаторов, аппаратов защиты и распределительных устройств, сечения шинопроводов и кабельных линий. Расчет токов короткого замыканий.

    курсовая работа [224,1 K], добавлен 16.11.2009

  • Описание технологического процесса в аммиачно-холодильном цехе, его назначение и необходимое оборудование. Характеристика окружающей среды производственных помещений. Выбор рационального напряжения питающей сети. Выбор системы внешнего электроснабжения.

    дипломная работа [678,1 K], добавлен 08.12.2010

  • Разработка технологической схемы. Расчет сырьевой смеси и расхода материалов. Режим работы цехов и завода, проект производства работ. Расчёт материального баланса по цехам. Контроль соблюдения технологического режима на стадии процесса обжига клинкера.

    курсовая работа [134,5 K], добавлен 09.01.2013

  • Характеристика потребителей электроэнергии. Категории надежности потребителей. Режимы работы электроприемников. Расчет электрических нагрузок, силовых нагрузок, осветительной нагрузки. Проектирование освещения производственного здания. Источники света.

    курсовая работа [484,4 K], добавлен 15.06.2008

  • Нефтеперерабатывающая отрасль как звено нефтяного комплекса РФ. Разработка поточной схемы завода по переработке западнотэбукской нефти, ее обоснование, расчет материальных балансов установок. Сводный материальный баланс завода, порядок его составления.

    курсовая работа [188,4 K], добавлен 24.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.