Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Панишев И.В., Кукушкин Д.С. обучающиеся 5 курса, группа 3-14ЭЭ(ба)Э

кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики

Механико-технологический факультет,

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ

Рассмотрим вопросы оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения промышленного предприятия на примере ОАО «ОЗЛМК», который расположен в юго-западной промышленной части города Орска и имеет одну промышленную площадку. В окружении завода размещены завод им. Чкалова, завод «Строймаш», кирпичный завод. В южном направлении, в 200 м и далее находятся транспортная и железнодорожная магистрали и жилые массивы.

Основное производство ОАО «ОЗЛМК» размещено в двух корпусах. Корпус 1 состоит из следующих цехов и участков:

участка подготовки металла, где производятся складирование, первичная обработка черного металла различной формы (очистка металла от ржавчины, окалины и промышленного мусора);

цеха металлоконструкций, где производится вторичная обработка металла, сборка и сварка зданий типа «Молодечно»;

цеха рамных конструкций, где производится вторичная обработка металла, сборка и сварка зданий типа «Орск»;

участка сборосварки и окраски, где полученные конструкции окончательно комплектуются, окрашиваются и подготавливаются к отгрузке. Корпус 2 состоит из:

1) участка металлоконструкций, производство которого аналогично производству цеха металлоконструкций корпуса 1;

2) участка сборосварки, где производится сборосварка металлоконструкций;

3) участка профнастила, где изготовляются профнастилы, из которых собираются трехслойные стеновые панели;

4) склада готовой продукции.

Кроме этого, на предприятии существует ряд вспомогательных цехов и участков:

механоинструментальный цех;

деревообрабатывающий участок;

блок вспомогательных служб, включающий компрессорную станцию, канализационная станцию, насосную станцию, склад, гараж, депо, ЦРП;

административно-бытовой корпус, в котором находится администрация завода, столовая, медпункт, автоматическая телефонная станция;

энергоремонтный участок;

теплопункт;

кислородная станция.

Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1000 В равна 11373 кВт. Электроприемники напряжением выше 1000 В отсутствуют. Категории основных потребителей по надежности электроснабжения: к I категории относится насосная станция; к III категории относится 30% от общего количества потребителей; ко II категории относятся остальные потребители.

Полная расчетная мощность на шинах ЦРП составляет 7152,3 кВА. Коэффициент реактивной мощности tg = 0,51, напряжение внешнего электроснабжения 10 кВ, мощность короткого замыкания в точке подключения питающих линий равна 220 МВА. Расстояние от предприятия до источника питания составляет 0,95 км. Предприятие питается двумя кабельными линиями ААШвУ - 2(3Ч240). Напряжение внутреннего электроснабжения 10 кВ. На ЦРП предприятия установлены КРУ-10 кВ, внутренней установки типа К-59-10/20 с выкатным вакумным выключателем - ВВ/TEL.

На предприятии установлено восемь трансформаторных подстанций. В качестве цеховых ТП используются комплектные трансформаторные подстанции типа КТП - 250/10, КТП - 630/10, КТПМ - 1000/10, КТПМ - 1600/10 с установкой на них трансформаторов типа ТМ.

Основной продукцией ОАО «ОЗЛМК» являются трехслойные стеновые панели и сборные металлоконструкции, из которых изготовляют здания типа «Орск» и «Молодечно».

Для изготовления сборных металлоконструкций черный металл (швеллер, уголок, лист и т.д.) поступает на склад корпуса 1. На участке подготовки металла, на линиях «Гутман» и «Гитарт», он очищается от ржавчины, окалины и мусора и покрывается защитным слоем грунтовки. Затем заготовки поступают в цеха металлоконструкций и рамных конструкций, где листовой металл выпрямляется, выравнивается угловая сталь и швеллер, затем обрабатывается прессованием, резкой на нужные размеры, сверлятся и пробиваются отверстия и т.д.. После чего заготовки поступают на участок сборосварки, где изготовляют колонны, балки, связи, ригели рам, прогоны на коттеджи, отдельные детали и узлы. При этом используют кондукторы для сборки и сварочные порталы. Затем эти узлы поступают на участок окраски и сушки, где окрашивают изделия распыленней в электростатическом поле на двух покрасочных линиях типа «Плауэн». Окрашенные детали поступают на участок складирования, где они комплектуются к отгрузке, затем грузятся в вагоны.

На участок металлоконструкций корпуса 2 поступает металл, обработанный на участке подготовки металла корпуса 1, из которого производятся заготовки, поступающие затем на участок сборосварки, где изготовляются узлы, аналогичные произведенным узлам на участке сборосварки корпуса 1. На склад участка профнастила поступает оцинкованный лист в рулонах, из которого катают профнастил различных профилей от 15 до 75 мм на двух прокатных станах «Фата» и «Комэк».

Для комплектации зданий утепленного типа изготовляют панели из профлиста с использованием минватного утеплителя. Готовые панели поступают на склад готовой продукции, где они комплектуются к отгрузке и отправляются заказчику железнодорожным транспортом.

Основными электроприемниками завода являются сварочные трансформаторы ручной и полуавтоматической сварки, асинхронные электродвигатели различных станков: металлообрабатывающих (прессов, пресс-ножниц, ножниц, сверлильных, токарных, фрезерных, отрезных, листоправильных, долбежных), деревообрабатывающих (фуговальных, пилорамы). Кроме этого на заводе работает большое количество мостовых кранов (ПВ = 40%), вентиляторов.

Все эти электроприемники рассчитаны на номинальное напряжение 380/220 В с частотой переменного тока 50 Гц. По степени бесперебойности электроснабжения станки относятся ко II категории. Высоковольтные электро-приемники на заводе отсутствуют.

Окрасочные линии, линии очистки металла, прокатные линии имеют длительный режим работы и относятся ко II категории.

Синхронные двигатели, участвующие в компенсации реактивной мощности и подпитке токов короткого замыкания, установлены четыре - в кислородной и три - в компрессорной типа БСДК мощностью 200 кВт.

Компрессоры, установленные на компрессорной станции, применяют для получения сжатого воздуха, необходимого для работы станков и ручного пневмооборудования. Компрессоры относят ко II категории.

Насосная станция предназначена для перекачки воды в производственных целях и снабжена насосами с приводами от асинхронных двигателей 22 - 30 кВт.

Питание ОАО «ОЗЛМК» осуществляется от подстанции «Заводская», расположенной вне предприятия. На ней установлены два трансформатора мощностью 63 МВА каждый, которые получают электроэнергию от ТЭЦ-1 по воздушной линии длиной 4 км. Низкое напряжение трансформаторов составляет 10 кВ. Питание ОАО «ОЗЛМК» осуществляется напряжением 10 кВ с помощью кабельной линии длиной 950 м. Распределение электроэнергии по заводу производится от ЦРП - 10 кВ, расположенной в блоке вспомогательных служб.

На предприятии установлено восемь цеховых КТП, получающих электроэнергию от ЦРП по радиальным линиям. Комплектные трансформаторные подстанции мощностью от 400 до 1000 кВА имеют глухое присоединение кабельной линии высокого напряжения.

Определение расчетных электрических нагрузок производится по средней нагрузке и коэффициенту расчетной мощности, руководствуясь [12]. Расчет производится на примере, результаты сводятся в таблицу 1.

Согласно планировки корпуса 2, электрооборудование выделяется в группы не более восьми электроприемников в каждой. Для каждой группы предусматривается установка распределительного пункта. РП запитываются от цеховой подстанции магистральными шинопроводами.

Рассмотрим РП₁.

В первую графу записываются группы электроприемников с одинаковым режимом работы. Выделяются две группы: ножницы листовые с К_и = 0,17, cos = 0,7; кромкогибочный пресс с К_и = 0,17, cos = 0,73.

Во вторую графу записывается количество электроприемников по группам и по РП.

В третью графу заносится минимальная и максимальная мощность электроприемников для групп (по паспортам оборудования) и по РП в итоговой строке. Паспортная мощность оборудования с повторно-кратковременным режимом работы приводится к длительному режиму работы ПВ-100%, по формулам:

для электродвигателей кранов:

Р_н = Р_пасп ^.; (1)

для трансформаторов ручной и автоматической сварки, сварочных машин:

Р_н = S_пасп ^{. .} cos . (2)

В четвертую графу заносятся суммарная номинальная мощность электроприемника для групп и по РП.

Р_нс = ?P_нi, (3)

где Р_нi - номинальная активная мощность одного электроприемника, кВт.

Р_нс = 30 + 30 + 40 = 100 кВт;

Р_нс = 18 + 22 = 40 кВт.

В итоговой строке

Р_нс = 100 + 40 = 140 кВт.

В пятую графу заносится для РП значение модуля сборки

, (4)

где Р_нмакс - номинальная максимальная мощность для итоговой строки, кВт;

Р_нмин - номинальная минимальная мощность для итоговой строки, кВт.

m = 40/18 = 2,22 < 3

Шестая графа содержит значение коэффициента использования К_и по паспорту оборудования.

В седьмую графу записывается значение cos по паспорту оборудования, tg определяется на ЭВМ.

В графу восемь и девять записываются значения средней активной мощности Р_cм , кВт, и реактивной мощности Q_cm , квар, для групп.

Р_cм = К_и ^. Р_н, кВт (5)

Q_cm = Р_cм ^. tg , квар (6)

В итоговой строке определяются суммы этих величин.

Р_cм1 = 0,17 ^. 100 = 17 кВт, Q_cm1 = 17 ^. 1,02 = 17,34 квар

Р_cm2 = 0,17^. 40 = 6.8 кВт, Q_cm2 = 6,8 ^. 0,94 = 6,37 квар

Итоговая строка:

Р_{cм с} = 17 + 6,8 = 23,8 кВт, Q_cmс = 17,34 + 6,37 = 23,71 квар

Определяется средневзвешенное значение К_и и tg для РП, cos определяется на ЭВМ, и заносится в графы 6 и 7 соответственно.

К_и = 23,8/140 = 0,17, tg = 23,71/23,8 = 0,996, cos = 0,71

Определяется эффективное число электроприемников. Эффективное число электроприемников - такое число однородных по режиму работы и номинальной мощности злектроприемников, которое обуславливает ту же расчетную нагрузку, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.

(7)

Nэ округляется до ближайшего меньшего целого числа. При m > 3, К_и > 0, 2, N > 5

(8)

При этом учитывается.

По формуле (7) рассчитаем эффективное число электроприемников:

принимается N_э = 4 и заносится в графу 10.

В графу 11 заносится значение коэффициента расчетной нагрузки К_р равное 2,17, взятое из [1].

В графу 12 заносится расчетная активная нагрузка, найденная по следующей формуле

Р_р = К_р ^. Р_{см с.} (9)

Р_р = 2,17 ^. 23,8 = 51,74 кВт.

В 13 графе значение расчетной реактивной нагрузки:

если N_э < 10, то Q_p = 1,1^. Q_{cm с};

если N_э 10, то Q_p = Q_{cm с.}

В нашем случае N_э = 4, поэтому Q_p = 1,12 ^. 3,71 = 26,08

В графу 14 заносится полная расчетная мощность.

В графу 15 записывается расчетный ток

(10)

где U_н - номинальное напряжение питающей сети, кВ.

Расчет распределительной сети 0,4 кВ

Распределительная сеть выполняется проводами марки АПВ и кабелем АВВГ, проложенными в стальных водогазопроводных трубах. Сечение проводов выбирается по условию нагрева:

(11)

где I_{дл доп} - длительно допустимый ток, протекающий по проводу и не вызывающий нагрев, А;

I_p - расчетный ток провода, А.

где Р_н - номинальная мощность электроприемника по паспорту оборудования, кВт.

Внутренний диаметр труб определяется по формуле:

, (12)

где D - диаметр трубы, мм;

n_i - число проводов в трубе;

d_i - наружный диаметр проводов, мм, по [11, 34].

Пример: позиция 3 (по планировке оборудования).

Из [3] выбирается сечение провода 10 мм² с I_{дл доп} = 47 А и нулевым проводом 6 мм² и проверяется по условию нагрева по формуле (11).

45,8 < 47 А

Принимается D = 40 мм.

Проверяем провод по потере напряжения до наиболее удаленного или наиболее мощного электроприемника, исходя из требования:

ДU ДU_доп , (13)

где ДU_доп = 5% - допустимая потеря напряжения в сети.

(14)

мощность электроприемник нагрузка трансформаторный

где I_p - расчетный ток, А;

1 - длина провода (кабеля), км;

r_o, x_o - удельное активное и реактивное сопротивление провода, из [2].

Позиция 38 (по планировке оборудования):

L = 20 м; r_o= 0,326/2 = 0,163 Ом/км; х_о = 0,0608/2 = 0,0304 Ом/км.

Ниже приведены фрагменты таблиц 1 и 2, где записываются результаты расчётов.

Таблица 1 - Расчет электрических нагрузок корпуса 2 (фрагмент)

Таблица 2 - Результаты расчета распределительной сети 0,4 кВ (фрагмент)

Список литературы

Чиндяскин В.И., Абрамова Е.Я. Расчет электрических нагрузок цеха и промышленного предприятия в целом. Методические указания- Оренбург: ОГТУ, 1995.- 31 с.

Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 368 с.

Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 464 с.

Размещено на Allbest.ru