Проектирование схемы электроснабжения первого отделения пылеулавливания плавильного цеха ОАО "КазЦинк"

Определяем зависимость момента от угла ? по формуле:

M =MMAX*Sin?, при ? от 0 до 180; (10.25)

М =8,1*Sin0 =0кНм;

М =8,1*Sin30 =4.05кНм;

М =8,1*Sin60 =7.01кНм;

М =8,1*Sin90 =8.1кНм;

М =8,1*Sin120 =7.01кНм;

М =8,1*Sin150 =4.05кНм;

М =8,1*Sin180 =0кНм.

По полученным данным строим угловую характеристику, смотри рисунок 10.4

Рисунок10.4- Угловая характеристика

10.8 Выбор высоковольтного оборудования

Выбор разъединителя

Исходные данные:

U_Н=6 кВ;

I^II = 10,48 кА - таблица 4.1;

i_У = 21,86 кА - таблица 4.1;

t_Д=0,02 с.

Определяем номинальный ток двигателя:

(10.26)

Определяем пусковой ток двигателя:

(10.27)

где Кn=6.

Выбираем по напряжению:

(10.28)

По току:

(10.29)

Выбираем разъединитель для внутренней установки РВФ-6/400 IIIУЗ [6] таблица 5.5.

Проверяем на динамическую устойчивость:

 (10.30)

Разъединитель динамически устойчив.

Проверяем по термической стойкости:

(10.31)

(10.32)

Разъединитель термически устойчив.

Выбор высоковольтного выключателя

Исходные данные:

U_Н=6 кВ;

I^II=10,48 кА

i_У =21,86 кА

t_Д=0,02 с.

Выбираем по напряжению:

(10.33)

По току:

(10.34)

Выбираем высоковольтный выключатель для внутренней установки со встроеным приводом ВВ/TEL-10/12,5/630 У2.

Проверяем по отключающему току:

(10.35)

(10.36)

(10.37)

Апериодический ток за время

(10.38)

где е=0,1 - затухание апериодической составляющей тока короткого замыкания [2] рисунок 3.26.

Проверяем на динамическую стойкость:

(10.39)

(10.40)

Выключатель динамически устойчив.

Проверка на термическую устойчивость:

 (10.41)

(10.42)

Выключатель термически устойчив.

Таблица 10.2 - Условия выбора высоковольтного оборудования

Условия выбора	Расчётные данные	Каталожные данные	Примечание
		ВВ/TEL-10-630	РВФ-6-400
UАПАР ? UУСТ	6	10	6	По напряжению
IДОП ? IН.Д	57,2	630	400	По току
IОТКЛ ? I''(кА)	10,48	12,5	-	По току отключения
ЯА.ОТКЛ ? ЯА.ф(кА)	1,48	5	-
IПР.С ? I"(кА)	10,48	12,5	-	По динамической стойкости
IПР ? ЯУ(кА)	21,86	32	41
I2НТУ * tНТУ ? ВК	3,295	468,8	1024	По термической стойкости
Привод	-	Встроенный	ПР-10	-

Выбор трансформатора тока

Исходные данные:

U_УСТ =6кВ;

I_НД =57,2А - подпункт10.8.3;

i_У =21,86кА - таблица 4.1;

I^II =10,48кА- таблица 4.1;

Класс точности 0,5 - [6] § 5.9.

Выбираем по току и напряжению:

(10.43), (10.44)

Выбираем трансформатор ТОЛ-10-100/5 [6] таблица 5.9

Коэффициент трансформации:

 (10.45)

Проверяем на динамическую прочность:

(10.46)

Трансформатор тока динамически устойчив.

Термическая стойкость:

(10.47)

(10.48)

Проверяем по классу точности :

Счетчик предназначен для расчетного учета, поэтому примем класс точности 0,5 по § 4.11 а [ 2 ] принимаем значение сопротивления контактов:

Таблица 10.3- Нагрузка по фазам приборов учета

Наименование приборов	Код	Нагрузка по фазам
		А	В	С
Счетчик	Меркурий	0,1	0,1	0,1

Берем наиболее загруженную фазу: .

Определяем сопротивление приборов:

(10.49)

Определяем сопротивление проводов:

(10.50)

где r_КАТ =0,4Ом - сопротивление каталожное при классе точности 0,5 [6] таблица 5.9.

Сечение проводов:

(10.51)

(10.52)

Согласно [1] сечение берём не менее 4 мм² ;

Выбираем провод АКВРГ-1-(4х4);

=32 для алюминия.

Согласно [1] принимаем сечение жил 4 мм² ;

Принимаем контрольный провод АКВРГ.

10.9 Выбор проводниковой продукции

Исходные данные:

U_Н=6кВ - номинальное напряжение;

I_НД=57,2А - ток номинальный двигателя;

I^II=10,48кА - ток короткого замыкания (таблица 4.1);

L=75м - длина кабеля;

t_ОС=25⁰ С - температура окружающей среды;

Т_МАКС=7000ч - время максимальных нагрузок.

Выбор кабеля

Выбираем кабель по допустимому току:

(10.53)

где К_ПВ=1, так как продолжительный режим работы ;

К_t=1 -коэффициент зависящий от температуры окружающей среды;

К_п=1 -коэффициент учитывающий количество работающих кабелей.

таблица 1.3.18. [1]

Выбираем кабель по экономической плотности тока:

(10.54)

где - [1] таблица 1.3.36.

Определяем тепловой импульс:

(10.55)

Определяем минимальное сечение кабеля:

 (10.56)

где С=85 [3] §6.3.

Из полученных трех значений выбираем наиболее требуемое:

Проверка выбранного кабеля по потере напряжения:

L=75м=0,075км - длина кабеля;

cosц=0,9;

tgц=0,484;

r₀=0,62Ом - активное сопротивление кабеля [5] таблица 7.28;

x₀=0,083 Ом - реактивное сопротивление кабеля [5] таблица 7.28;

(10.57)

(10.58)

(10.59)

(10.60)

(10.61)

(10.62)

Согласно [1] кабель проходит по потере напряжения

10.10 Релейная защита

Расчет уставок максимально-токовой защиты

Исходные данные:

U =6 кВ;

I_Н.Д=57,2 А

I_ПУСК=343,2А

I^II_К-2=10,48 кА

Выбираем трансформатор тока:

(10.63)

Берем трансформатор тока ТОЛ-10-50/5 [6] таблица 5.9.

Коэффициент трансформации:

(10.64)

Определяем ток срабатывания защиты:

(10.65)

где К_Н - коэффициент надежности;

К_С.ЗАП - коэффициент самозапуска;

К_ВОЗ - коэффициент возврата реле.

Определяем ток срабатывания блока:

 (10.66)

где К_СХ - коэффициент схемы для полной и не полной звезды =1.

Принимаем уставку:

I_УСТ ? I_С.Б = 13,5 А;

МТЗ для двигателя на чувствительность не проверяется.

Расчет уставок токовой отсечки

Определяем ток срабатывания защиты:

(10.67)

Определяем ток срабатывания блока:

(10.68)

Принимаем уставку:

I_УСТ ? I_С.Б = 39,5 А;

Ток срабатывания защиты с учетом выбранной уставки:

(10.69)

Проверяем чувствительность максимально токовой защиты:

 (10.70)

Чувствительность удовлетворяет.

10.11 Выбор аппаратуры управления и элементов автоматики

Выбор тиристоров в цепи возбуждения:

Схема трехфазная мостовая

I_В =173А;

U_В =33В.

Определяем ток нагрузки:

I_d =1,1*I_В = 1,1*173 =190,3А. (10.71)

Определяем средний выпрямленный ток:

I_CP =0,33*I_d =0,33*190,3=62,799A. (10.72)

Определяем напряжение нагрузки:

U_d =1,1*Uв =1,1*33=36,3В. (10.73)

Определяем максимально допустимое импульсное обратное напряжение:

U_ОБР.MAX =1,05*Ud =1,05*36,3 =38,12 B. (10.74)

Выбираем тиристор при естественном охлаждении:

 (10.75)

Выбираем марку тиристора Т14 - 200 - 111 - 0,8 [6].

Выбранный тиристор проверяем по нагреву:

(10.76)

(10.77)

(10.78)

где K_t =0,25;

Q =25С - температура окружающей среды.

Тиристор проходит по нагреву т.к. 47,07С ^П<125С^П

Определяем вторичный ток силового трансформатора:

I₂ = 0,58*I_d =0,58*190,3=110,37A. (10.79)

Определяем вторичное напряжение силового трансформатора:

U₂ =0,427*U_d=0,427*36,3=15,5B. (10.80)

Определяем мощность силового трансформатора:

S_mp >1,05*U_d*I_d=1,05*190,3*36,3=7,25кВт. (10.81)

Выбираем марку трансформатора ТСП - 25 - 380/36 [6].

10.12 Описание работы схемы

Двигатель дымососа получает питание с шин РУ - 6 кВ, и запускается после включения вакуумного выключателя.

Электрические и технологические защиты:

От тока короткого замыкания ТО

От перегруза электродвигателя МТЗ

От однофазного замыкания на землю

От снижения напряжения на шинах 6 кВ

От потери напряжения в цепях управления

Защита по температуре подшипников

Работа схемы электродвигателя

Управление дымососом предусмотрено со шкафа управления ШКУР.

Для включения двигателя необходимо включить автоматические выключатели цепей управления SF1;SF2,а также автоматический выключатель QF в цепи терристорного возбудителя. Со шкафа управления подается сигнал на включение. Получает питание контактор КМ1 замыкает свои контакты в цепи электромагнита включения УАС и включает вакуумный выключатель, который подает питание на двигатель.

Отключение электродвигателя

Остановка электродвигателя предусмотрена в ручном и автоматическом режимах.

В ручном режиме сигнал подается со шкафа управления.

В автоматическом режиме предусмотрено отключение вакуумного выключателя при срабатывании защит, в этом случае получает питание электромагнит отключения УАТ и вакуумный выключатель отключается.

При срабатывании электрических и технологических защит срабатывают соответствующие указательные реле и замыкают свои силовые контакты в цепях сигнализации: выпадают бленкера и загорается сигнальная лампа.

11. Экономика и планирование

11.1 Экономика и организация производства

В схеме электроснабжения могут быть использованы разные типы трансформаторов - как масляные, так и сухие.

Сухие имеют очевидные преимущества: простота обслуживания, более длительный срок эксплуатации, меньшая пожароопасность, но сухие трансформаторы более дорогие. Поэтому необходимо произвести технико-экономический анализ использования разных типов трансформаторов.

Расчет выполнен для четырех трансформаторной подстанции. В одном случае с масляными трансформаторами типа ТМГ-1000/6/0,4 в другом случае с сухими трансформаторами на 1000 кВА типа TRIAL.

11.2 Расчет суммы капиталовложений

Капитальные вложения в проектируемый вариант могут включать:

- стоимость оборудования;

- стоимость монтажа - установка трансформаторов в РУ, соединение с линией;

- доставка оборудования до места установки;

- расходы, связанные с устройством и установкой средств пожарной сигнализации и пожаротушения;

- расходы, связанные с вводом оборудования в эксплуатацию (прочие расходы).

Расчет сведен в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 - Капитальные вложения

Элементы капитальных вложений	1 вариант - К1, тенге	2 вариант - К2, тенге
	Сухие	Масляные
1 Стоимость оборудования	4*2970046=11880184	4*1870176=7480704
2 Стоимость монтажа	2 п/ст * 40=80	2 п/ст * 50=100
3 АПТ и АПС	--------	2 п/ст * 150=300
4 Прочие расходы	2 п/ст * 20=40	2 п/ст * 40=80
5 Итог	12000184	7960704

11.3 Расчет эксплуатационных расходов

Ежегодные эксплуатационные расходы по проектируемым вариантам включают:

- амортизационные отчисления;

- фонд оплаты труда электромонтеров по ремонту и обслуживанию электрооборудования;

- социальный налог;

- затраты на вспомогательные материалы и запчасти, используемые при ремонте и эксплуатации электрооборудования;

- прочие расходы (связанные с управлением и содержанием объектов службы энергохозяйств);

- оценка потерь электроэнергии в трансформаторах.

11.4 Расчет амортизационных отчислений

Амортизационные отчисления используются для полного возмещения основных фондов (реновацию) после окончания их нормативного срока эксплуатации:

(11.1)

где А - амортизационные отчисления;

С_б - балансовая стоимость (в данном расчете С_б = К);

Н_а - годовая норма амортизации.

Таблица 11.2 - Амортизационные отчисления

Тип трансформатора	Балансовая стоимость Сб, тенге	Норма амортизации На, %	Амортизационные отчисления А, тенге
Сухие	12000184	4,4	528008
Масляные	7960704	6,4	509485

11.5 Расчет фонда оплаты труда электромонтеров по ремонту и обслуживанию электрооборудования

Фонд оплаты труда включает в себя:

- тарифный фонд (Ф_Т);

- премиальный фонд (Ф_П);

- доплаты, связанные с работой в ночные часы, праздничные дни, за руководство бригадой и так далее (Д);

- оплата отпусков: очередного (24 дня), дополнительного (10 дней), учебного (3 дня) (Ф_Д).

Для расчета фонда оплаты труда необходимо рассчитать трудоемкость работ по ремонту и обслуживанию оборудования:

Таблица 11.3 - Ремонтные нормативы

Тип трансформатора	Срок эксплуатации Т, лет	Продолжительность межремонтных периодов, в месяцах	Трудоемкость ремонта, чел-час
		Между капитальными ремонтами РЦ	Между текущими ремонтами МРП	капитального АК	текущего АТ
Сухие	23	144	60	4*300	4*80
Масляные	16	144	36	4*500	4*150

Таким образом трудоемкость работ по ремонту и обслуживанию трансформаторов (в расчете на год):

(11.2)

где А_ТО - трудоемкость технического обслуживания 10%(А_Т*n_Т)

Тарифный фонд:

(11.3)

где ТС_ЧАС - часовая тарифная ставка.

Часовая тарифная ставка:

(11.4)

где ТС¹_МЕС - месячная тарифная ставка первого разряда(не ниже минимальной оплаты труда, принятой законодательно);

К_ТАР - тарифный коэффициент в расчете принимаем 1,33;

Т_Н - номинальный фонд времени 365-114=251 день;

T_С - продолжительность смены 8 часов.

Премиальный фонд

 (11.5)

где П% - процент премии по положению 0,3ч0,5

Компенсирующие доплаты:

(11.6)

Оплата отпусков:

(11.7)

(11.8)

Общий фонд оплаты труда:

(11.9)

Социальный налог:

 (11.10)

где П - пенсионные отчисления 10%Ф_ОБЩ

11.6 Затраты на вспомагательные материалы и запчасти, используемые для ремонта и эксплуатации электрооборудования

Затраты включают трансформаторное масло, смазочные материалы, запчасти для ремонта и так далее:

Таблица 11.4 - Вспомагательные материалы

Тип трансформатора	Балансовая стоимость Сб, тенге	Удельная величина затрат, %	Годовые затраты тенге
Сухие	12000184	0,1	12000,2
Масляные	7960704	2	159214,1

11.7 Прочие расходы

Таблица11.5 - Прочие расходы

Тип трансформатора	ФОБЩ + ФВ.М тенге	Удельная величина затрат, %	Годовые затраты тенге
Сухие	48485,7	5	2424,3
Масляные	212703,8	5	10635,2

11.8 Расчет потерь электроэнергии в трансформаторах

Исходные данные:

S_Р1=1266,6 кВА - расчетная мощность по первой подстанции - таблица 3.1

S_Р2=1437, 6кВА - расчетная мощность по второй подстанции - таблица 3.1

Таблица 11.6 - Технические данные трансформаторов

Тип трансформаторов	Sнт, кВА	Рхх, кВт	Ркз, кВт	Uкз, %	Iхх,%
Сухие	1000	2	8,8	6	1,2
Масляные	1000	3,3	12,2	5,5	2,8

Коэффициент загрузки трансформатора при максимальной расчетной нагрузке:

К_Р1=== 0,633. (11.11)

К_Р2=== 0,719. (11.12)

Допустимая нагрузка трансформатора в послеаварийном режиме:

К_Р.А1=== 1,27. (11.13)

К_Р.А2=== 1,44. (11.14)

Реактивные потери мощности при холостом ходе в трансформаторах:

Q_ХХ.С=*S_НТ=*1000 =12 кВАр; (11.15)

Q_ХХ.М=*S_НТ=*1000 =28 кВАр; (11.16)

Реактивные потери мощности при коротком замыкании в трансформаторах:

Q_КЗ.С=*S_НТ=*1000 =60 кВАр. (11.17)

Q_КЗ.М=*S_НТ=*1000 =55 кВАр. (11.18)

Приведенные потери мощности активной при холостом ходе в трансформаторах:

(11.19)

где К_Э = 0,047 кВт/кВАр - экономический эквивалент реактивной мощности

Приведенные потери активной мощности при коротком замыкании в трансформаторах:

(11.20)

Время максимальных потерь при максимальном числе использования максимальной нагрузки:

Т_М=7000 часов

 (11.21)

Потери энергии в силовых трансформаторах:

(11.22)

(11.23)

где Т_В - время включения работы потребителей;

Т_М - максимальное время использования максимальной нагрузки;

Т_ДО - время работы трансформатора в режиме холостого хода при ремонте.

Стоимость потерянной энергии:

(11.24)

где m - тариф за кВт-час 4,47 тенге с учетом НДС

11.9 Смета эксплуатационных затрат

Таблица 11.7 - Смета эксплуатационных затрат

Элементы сметы	Сумма, тенге
	С1Э Вариант 1(сухие)	С2Э Вариант 1(масляные)
1 Амортизационные отчисления	528008	509485
2 Фонд оплаты труды	36485,5	53489,7
3 Вспомогательные материалы	12000,2	159214,1
4 Социальный налог	3940,4	5776,9
5 Прочие расходы	2424,3	10635,2
6 Потери электроэнергии	1203761	1765992
7 Всего	1786619,4	2504592,9

11.10 Выбор рационального варианта схемы электроснабжения

Составление вариантов производится на основе определения экономической эффективности капиталовложений, критерием которой являются минимальные приведенные годовые затраты:

(11.25)

где С_Э - суммарные эксплуатационные расходы;

К - капитальные вложения в данный вариант;

Е_Н - нормативный коэффициент экономической эффективности (для промышленных объектов принимают 0,15).

Согласно расчетам первый вариант является предпочтительным, так как приведенные затраты в этом варианте ниже.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в более дорогой вариант.

 (11.26)

Нормативный срок окупаемости для промышленных объектов 6-7 лет

Т_ОК ? Т_Н

Из проведенного выше сравнительного анализа видно, что масляный трансформатор дешевле сухого трансформатора, тем не менее, в процессе эксплуатации сухой трансформатор окупает себя в 5,6 летний срок, поскольку он более прост в эксплуатации и не требует за собой такого ухода как масляный трансформатор.

Список используемой литературы

1. Правила устройства электроустановок. Министерство, 6-е изд. -М Энергоатомиздат, 1985г.

2. Рожков Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. М. Энергия, 1980г.

3. Постников М.П. Электроснабжение промышленных предприятий Л. Стройиздат 1989г.

4. Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М. Энергоатомиздат 1989г.

5. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М. Высшая школа, 1990г.

6. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. -М. Энергоатомиздат 1989г.

7. Бабырин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения. -М. Энергоатомиздат 1990г.

8.Цигельман И.Е. Электроснабжение, электрические сети и освещения. - М. Высшая школа 1969г.

9. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х книгах - М. Энергия, 1973г.

10. Кноринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения - М. Энергия 1976г.

11. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М. Энергоатомиздат 1984г.

12. Электротехнический справочник. Издание 2-е. - М. Энергоатомиздат 1986г.

13. ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей. 4-е издание. - М. Энергоатомиздат 1986г.

14. Указания по проектированию силового электрооборудования промышленных предприятий.

15. Панели распределительные щитов ЩО-70. Каталог-2.

16. Система проектной документации для строительства спецификаций.

17. Каталог КСО-285. Издание-1.

18. Шаповалов «Справочник по расчету электрических сетей».

19.Нормы искусственного освещения основных цехов предприятий цветной металлургии. Часть 2 г.Свердловск, 1977г.

20. Козловская Б.В., Радкевич В.Н., Сацкевич В.Н. «Электрическое освещение» изд. Техноперспектива, 2008г.

21. Технические данные промышленного каталога на лампы высокого давления.

22. Ю.Д. Сибикин «Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий». Москва «Высшая школа» 2002г

23. В.Н. Мелехин «Планирование энергохозяйства промышленных предприятий». Ленинград «Энергоиздат» 1986г.

24. Н.А. Сафронов «экономика предприятия». Москва «Юрист» 2002г.

25. «Налоговый кодекс РК»

Размещено на Allbest.ru

...