Введение
Целью решения данного курсового проекта является: обобщение, закрепление знаний по дисциплине "Электроснабжение промышленных и коммунальных объектов", приобретение навыков использования этих знаний для выполнения дипломного проекта и для самостоятельного и инженерного вопроса электроснабжения промышленных и коммунальных объектов.
Электроснабжение промышленных предприятий и установок является профилирующим предметом в подготовке техников-электриков.
Приемники электрической энергии промышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения, которая является составной частью энергетической системы. Приведем основные понятия и определения, применяемые при передаче и приеме электрической энергии.
Система электроснабжения - совокупность взаимосвязанных электроустановок предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии.
Энергетическая система – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей потребителей электроэнергии и теплоты, связанных с общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии на определенной территории, состоящей из подстанций распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, аппаратуры присоединения, защиты и управления.
Кабельной линией электропередачи называется электроустановка являющаяся совокупностью токоведущих элементов, их изоляцией и несущих конструкций, предназначенных для передачи электроэнергии на расстояния.
Приемным пунктом электроэнергии называется электроустановка, на которую поступает электроэнергия для электроприемников предприятий от внешнего источника питания. В зависимости от потребителя, потребляемой им мощности и его удаления от источника питания приемными пунктами могут быть: УРП, ГПП, ПГВ, ТП, РП и ЦРП.
Главной понизительной подстанцией (ГПП) называется подстанция, получающая питание напряжением 35 – 220 кВ непосредственно от районной энергосистемы и распределяющее электроэнергию на более низкое напряжение 6 – 35 кВ по всему объекту или отдельному его району, т.е. по ТП предприятия, включая и питание крупных ЭП на 6, 10 и 35 кВ.
1. Краткое описание процессов и подразделений, характеристик электроустановок по уровням напряжения и их категориям
Электроустановками (ЭУ) – называют совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенные для производства, трансформации, передачи и распределения электроэнергии и преобразования ее в другой вид энергии.
ЭУ различают:
- по назначению рода тока (постоянный и переменный)
- по напряжению (до 1 кВ и выше 1 кВ)
В отношении мер безопасности ЭУ делятся на:
1) ЭУ напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нетралью
2) ЭУ напряжением до 1 кВ с изолированной нетралью
3) ЭУ с малым напряжением (до 42 В)
4)ЭУ с напряжением выше 1 кВ с малыми токами замыкания на землю (Iз
< 500 А) в сетях с изолированной нетралью.
5) ЭУ с напряжением выше 1 кВ с большими токами замыкания на землю (Iз
>500 А) в сетях с эффективно заземленной нетралью.
Приемники электрической энергии называются аппараты, механизмы, предназначенные для преобразования электроэнергии в другой вид энергии.
Бесперебойность электроснабжения электроприемников электрической энергией в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электрической энергии (ЭЭ) согласно ПУЭ разделяются на категории:
Электроприемники первой (
I
) категории:
Электроприемники перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный урон народному хозяйству, повреждение дорогостоющего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложенного технологического процесса, нарушение функционирования особоважных элементов коммунального хозяйства.
Нефтехимические заводы – (75 – 80%)
Металлургические заводы – (70 - 80%)
Электроприемники второй (
II
) категории:
К ним относятся такие ЭП перерыв электроснабжения, которых приводит к массовому простою рабочих, недопуску продукции, механизмов, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. ЭП второй категории рекомендуется обеспечивать ЭЭ от двух независимых источников питания(ИП). Нарушение электроснабжения одного ИП допустимы перерывы электроснабжения на время необходимое для включения резервного питания, действия дежурного персонала.
Электроприемники третьей (
III
) категории:
Все остальные ЭП не подходящие под определения первой и второй категории. К ним можно отнести ЭП во вспомогательных цехах, в цехах несерийного производства.
Для электроснабжения ЭП третьей категории достаточно одного ИП при условии, что перерыв электроснабжения необходим для ремонта или замены поврежденного элемента не превышает 1 сутки.
2. Расчет электрических нагрузок и определение суммарной мощности компенсирующих устройств с учетом режимов энергосистемы
Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. По назначению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потерю мощности и ЭЭ. От правильной оценки нагрузок зависят капитальные вложения на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования. При проектировании системы электроснабжения или анализа режимов ее работы потребители ЭЭ рассматриваются в качестве нагрузок. Для характеристики потребляемой мощности используются следующие понятия:
1) Номинальная активная мощность приемника ЭЭ – это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приемника ЭЭ, при которой ЭП должен работать.
2) Номинальная реактивная мощность – понимают реактивная мощность потребляемую или из сети или отдаваемую в сети при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.
3) Номинальная мощность активную или реактивную определяют как алгебраическую сумму номинальных мощностей отдельных приемников.
Производим расчет электрических нагрузок для одного ЭП, а остальные расчеты сводим в таблицу.
Токарный винторезный станок:
средняя нагрузка за максимально загруженную смену
Ки – коэффициент использования
Cosφ и tgφ – выбираем из таблицы
Км – коэффициент максимума находим из графика, зависимость Ки и nэ
nэ
– эффективное число ЭП
Максимальная нагрузка:
| Название цеха |
cosφ |
Рм
|
Qм
|
Sм
|
Imax
|
| Механический цех |
0,57 |
1314,716 |
2143,8 |
2507 |
3,8 |
| Термический цех |
0,93 |
2448,44 |
1390,2 |
2582 |
3,3 |
| Механо-сборочный цех |
0,62 |
650 |
484 |
810 |
1,23 |
| Прессовый цех |
0,814 |
269 |
213 |
343 |
0,5 |
| Механо-сборочный цех |
0,62 |
650 |
484 |
810 |
1,23 |
| Механо-сборочный цех |
0,62 |
650 |
484 |
810 |
1,23 |
| Сумма |
5800 |
5100 |
7723 |
11,5 |
| № поз |
Наименование цеха |
Р,кВт |
соsφ |
S,кВА |
| Вспомогательные корпуса |
||||
| 7 |
Котельная |
450 |
0,65 |
692 |
| 8 |
Административный корпус |
450 |
0,6 |
583 |
| 9 |
Энергоцех |
450 |
0,75 |
733 |
| 10 |
Сварочный цех |
450 |
0,7 |
643 |
| 11 |
Гальванический цех |
450 |
0,65 |
692 |
| 12 |
Инструментальный участок
|
450 |
0,6 |
583 |
2.1 Определение центра электрических нагрузок и месторасположения ГПП
ГПП является одним из основных звеньев системы электроснабжения любого промышленного предприятия, поэтому оптимальное размещение подстанций на территории промышленного предприятия - важнейший вопрос при построении рациональных схем электроснабжения. Это означает, что размещение всех подстанций должно соответствовать наиболее рациональному сочетанию капитальных затрат на сооружение системы электроснабжения и эксплуатационных расходов.
Для определения местоположения ГПП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок.
Главную понизительную, распределительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.
Принимаем нагрузки цеха равномерно распределенными по площади цеха. Тогда центр нагрузки совпадает с центром площади фигуры, изображающей цех на плане.
Ввиду небольшой расчетной мощности большинства цехов принимаем решение о групповых трансформаторных подстанциях, расположенных на территории предприятия. Центр электрической нагрузки предприятия, а значит и теоретического расположения ГПП определяется с помощью аналогии системы масс и электрическими нагрузками цехов Р, координаты центра можно определить в соответствии со следующими формулами:
Таблица 1.2
– Данные о трансформаторных подстанциях
| Наименование цехов |
Xi |
Yi |
Sp, кВА |
Sтр,кВА |
| ТП-1 |
||||
| Механический |
18 |
49,5 |
2507 |
4000 |
| ТП-2 |
||||
| Механо-сборочный цех |
77 |
49,5 |
2430 |
4000 |
| Механо-сборочный цех |
||||
| Механо-сборочный цех |
||||
| ТП-3 |
||||
| Термический, Прессовый |
42 |
28,3 |
2923 |
4000 |
| ТП-4 |
||||
| Котельная Энергоцех Компрессорная станция Административный корпус Гальванический цех Инструментальный участок |
35 |
24 |
3926 |
4000 |
Таблица 1.3
– Данные расположения ГПП
| Xo |
Yo |
|
| ГПП |
51 |
38,4 |
3.
Выбор силовых трансформаторов
3.1 Общие требования к силовым трансформаторам ПС
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Критериями при выборе силовых трансформаторов являются надежность электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность. Оптимальный вариант выбирается на основе сравнения капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов. Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует стремиться выбирать не более двух стандартных мощностей основных трансформаторов. Желательна, где это осуществимо, установка трансформаторов одинаковой мощности.
Цеховые трансформаторные подстанции, как правило, не должны иметь распределительного устройства на стороне высшего напряжения. Следует широко применять непосредственное (глухое) присоединение питающей кабельной линии к трансформатору при радиальных схемах питания и присоединение через разъединитель или выключатель нагрузки при магистральных схемах питания. При номинальной мощности трансформатора 2500 кВА и выше вместо разъединителя необходимо устанавливать выключатель нагрузки, так как при напряжении 6-20 кВ разъединителем можно отключать ток холостого хода трансформатора мощностью не более 630 кВА.
При сооружении цеховых трансформаторных подстанций предпочтение следует отдавать комплексным трансформаторным подстанциям (КТП), полностью изготовленным на заводах.
3.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП
Главные понизительные подстанции и цеховые подстанции желательно выполнять с числом трансформаторов не более двух. Для потребителей третьей и частично второй категории, возможно рассматривать варианты установки одного трансформатора с осуществлением резервного питания от соседней трансформаторной подстанции. Однако, в связи с тем, что подавляющее число электропотребителей являются потребителями 2 категории, этот вариант нецелесообразен
Таким образом, учитывая вышеуказанное выберем двухтрансформаторную ГПП.
В системах электроснабжения промышленных предприятий мощность силовых трансформаторов должна обеспечить в нормальных условиях питание всех электроприемников.
При выборе мощности трансформаторов следует добиваться как экономически целесообразного режима работы, так и соответствующего обеспечения явного или неявного резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформатора в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращения естественного срока его службы. Мощность трансформаторов должна обеспечивать потребную мощность в режиме работы после отключения поврежденного трансформатора в зависимости от требований, предъявляемых потребителями данной категории.
Зная расчетную величину нагрузки завода, Sзав.=11649 кВА, определяем номинальную мощность трансформатора Sном.тр.≥ / 2 · 0, 7 = 11649/1,4 = 8320. Выбираем 2 трансформатора ТДН-10000/110
Проверяем выполнение условия по перегрузке
1,4·11000 ≥ 8320 - условие выполняется
4. Выбор схемы электроснабжения предприятия
4.1 Общие положения
Схемы электроснабжения промышленных предприятий делятся на схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. Схемы электроснабжения выбираются из соображений надежности, экономичности и безопасности. Надежность определяется в зависимости от категории потребителей. Если в числе приемников или потребителей предприятия имеется хотя бы один, относящийся к первой категории, то количество источников питания должно быть не менее двух.
В зависимости от установленной мощности приемников электроэнергии различают объекты большой (75-100 МВт и более), средней (от 5-7 до 75 МВт) и малой (до 5 МВт) мощности. Для предприятий малой и средней мощности, как правило, применяют схемы электроснабжения с одним приемным пунктом электроэнергии (ГПП, ГРП, ТП). Если имеются потребители первой категории, то предусматривают секционирование шин приемного пункта и питание каждой секции по отдельной линии.
Наиболее дешевыми являются схемы с отделителями и короткозамыкателями.
Число секций зависит от числа подключений и принятой схемы внутризаводского распределения электроэнергии. В большинстве случаев число секций не превышает двух. Каждая секция работает раздельно и получает питание от отдельной линии или трансформатора. В нормальном режиме работы секционный аппарат (разъединитель или выключатель) отключен.
Применение секционного выключателя обеспечивает автоматическое включение резерва (АВР), что позволяет использовать такую схему для потребителей любой категории по надежности.
Внутреннее и внешнее электроснабжение потребителей электроэнергии осуществляют с помощью радиальных, магистральных и смешанных схем питания.
Радиальными называют такие схемы, в которых электроэнергию от источника питания (электростанции предприятия, энергосистемы и так далее) передают непосредственно к ПС, без ответвлений на пути для питания других потребителей.
Радиальные схемы имеют большое количество отключающей аппаратуры и питающих линий. Эти схемы применяют только для питания достаточно мощных потребителей.
Магистральными называют такие схемы, в которых электроэнергию от источника питания передают к ПС не непосредственно, а с ответвлениями на пути для питания других потребителей. Как правило магистральные схемы обеспечивают присоединение пяти-шести ПС с общей мощностью потребителей электроэнергии не менее 5000-6000 кВА. Схемы характеризуются пониженной надежностью, имеют меньшее количество отключающих аппаратов, дают возможность более рационально скомпоновать потребителей.
В практике проектирования и эксплуатации систем промышленного электроснабжения редко встречаются схемы, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу.
4.2 Выбор конструктивного исполнения и схемы соединения ГПП
Схему ГПП выбираем с учетом установленной мощности потребителей электроэнергии и категории их надежности, характера электрических нагрузок и размещения их на генеральном плане предприятия, а также производственных, архитектурно-строительных и эксплуатационных требований.
Принимаем схему ГПП без сборных шин на высшем напряжении как наиболее простую и экономичную.
Для РУ 10 кВ принимаем схему с одной секционированной системой шин с двумя секциями. Каждая секция работает раздельно и получает питание от отдельного трансформатора. В нормальном режиме секционный выключатель отключен.
Трансформаторы размещаем, открыто, все остальное оборудование размещаем в закрытом помещении.
Для устройства РУ 10 кВ используем комплексные распределительные устройства КРУ2 -10 -20У3
5. Выбор схемы распределительной сети предприятия
5.1 Выбор рационального напряжения распределительной сети
Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопросов электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различное сочетание напряжений отдельных звеньев системы.
С применением схем глубокого ввода напряжение первых ступеней распределения электроэнергии возросло до 220 кВ. Широкому распространению напряжения 110 кВ для небольших и средних по мощности предприятий способствует выпуск силовых трансформаторов с номинальной мощностью 2500 кВА. Более высокое номинальное напряжение и отсутствие промежуточных трансформаций значительно сокращают потери электроэнергии в системе электроснабжения.
Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов.
Преимущество напряжения 20 кВ по сравнению с напряжением 35 кВ заключается в более простом устройстве и более дешевых коммутационно- защитных аппаратах.
Несмотря на имеющиеся преимущества применение напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием электрооборудования на это напряжение.
Напряжение 10 кВ и 6 кВ широко используют на промышленных предприятиях: на средних по мощности предприятиях для питающих и распределительных сетей; на крупных предприятиях - на второй и последующих ступенях распределения электроэнергии.
Напряжение 10 кВ является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают приемники электроэнергии с номинальным напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки предприятия питается от заводской ТЭЦ, где установлены генераторы напряжением 6 кВ.
5.2 Компенсация реактивной мощности в сетях напряжением 10 кВ
Система промышленного электроснабжения представляет собой единое целое, и от правильного выбора средств компенсации, размещения источников реактивной мощности в сети, расчета их мощности зависит эффективность использования энергетических ресурсов и электрооборудования.
Увеличение потребления реактивной мощности электроустановкой вызывает рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижения величины коэффициента мощности электроустановки.
С целью уменьшения потребляемой реактивной мощности в сетях промышленного назначения устанавливают компенсирующие устройства.
Мощность компенсирующего устройства определяется как разность между фактической реактивной мощностью нагрузки предприятия и предельной реактивной мощностью предоставляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы.
где α – коэффициент, равный 0,9, учитывающий повышение коэффициента мощности способами, не требующими установки компенсирующих устройств
tgφсв
– средневзвешенный тангенс угла сдвига фаз соответствующий коэффициенту мощности по предприятию до компенсации;
tgφэ
- коэффициент реактивной мощности энергосистемы задается и равен tgφэ
=0,5 .
тогда
Из расчетов видно, что мощности из энергосистемы недостаточно для компенсации реактивной мощности нагрузок, значит необходимо установить компенсирующее устройство.
В качестве компенсирующего устройства выбираем конденсаторную батарею КС 2-1,05-60 -2200 кВАр.
6
. Электрический расчет схемы электроснабжения завода
6.1 Выбор схемы электроснабжения ТП и троссировка КЛ
Найдем расчетные токи в сети высокого напряжения завода 10 кВ.
Сеть высокого напряжения представленна на рисунке 1.1
Рисунок 1.1- Сеть высокого напряжения
Определяем расчетный ток каждой цепи.
-суммарная мощность подстанций входящих в петлю
- номинальное напряжение сети
Расчетный ток первой линии.
Расчетный ток второй линии
Для первой петли выбираем трехжильный алюминиевый кабель марки ААШВ на 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией на низкое напряжение в свинцовой оболочке, прокладываемых в земле проложенный в лотке и сечением каждой жилы 70 мм2
с допустимым током
Для первой петли выбираем трехжильный алюминиевый кабель марки ААШВ на 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией на низкое напряжение в свинцовой оболочке, прокладываемых в земле проложенный в лотке и сечением каждой жилы 70 мм2
с допустимым током
Проверяем выбранный кабель по тепловому нагреву
где -поправочный коэффициент по условиям прокладки проводников
-поправочный коэффициент по количеству проводов ПУЭ
кабель сечением 70 ;
кабель сечением 70 ;
Из расчетов видно, что выбранные кабели удовлетворяют условиям проверки по нагреву.
6.2 Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением выше 1 кВ
В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах тока К.З. выделяют два характерных случая: К.З в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности, и К.З вблизи генератора ограниченной мощности. Системой бесконечной мощности условно считают источник, напряжение, на шинах которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи. Отличительной особенностью такого источника является малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи К.З.
Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности.
Для расчета токов К.З составляем расчетную схему электроснабжения и на ее основе схему замещения изображенную на рисунке 1.2
Рисунок 1.2- Расчетная схема электроснабжения и схема замещения
Принимаем за базисную мощность номинальную мощность трансформатора ГПП, Sб
= Sном.т
=10000 кВА. За базисное напряжение принимаем величину, равную среднему напряжению ступени с точками к.з., то есть Uб
= Uср
= 10,5 кВ
Определяем базисный ток по формуле:
Находим сопротивление Z1
линии 110 кВ схемы замещения.
где - удельные активное и реактивное сопротивление кабеля Ом/км
1
- длина воздушной линии, км
Находим сопротивление Z2
трансформатора ТДН 10000/110
Находим сопротивление Z3
кабельной линии 1-ой петли
Находим сопротивление Z4
кабельной линии 2-ой петли
Определяем токи КЗ в точке К1 на сборных шинах РУ-10 кВ
Находим ударный ток короткого замыкания.
где - ударный коэффициент (выбирается по табличным данным или в зависимости от отношения x/r по графику).
Определяем токи КЗ в точке К2
Находим ударный ток короткого замыкания.
Определяем токи КЗ в точке К3
Находим ударный ток короткого замыкания.
7. Выбор аппаратуры на подстанции напряжением 110/10 кВ
Выбор электрических аппаратов состоит из выбора аппаратов по условиям длительной работы в нормальном режиме и проверки аппаратов по условиям кратковременной работы в аварийном режиме, т.е. в режиме короткого замыкания. Все аппараты, включенные в электрические цепи последовательно, должны надежно работать не только в нормальном режиме, но и обладать необходимой устойчивостью при коротком замыкании. В целом условия выбора выключателей высокого напряжения можно записать так:
Условия выбора разъединителей:
Условия выбора трансформаторов тока (измерительных):
Условия выбора трансформаторов н
Выбор аппаратов выше 1 кВ приведен в таблице 1.4
Таблица 1.4-Выбор аппаратов выше 1 кВ
| Наименование оборудования |
Тип |
Параметры |
||||
| Отделитель |
ОД-110/800 Т1 |
Uн
|
Iн
|
|||
| Короткозамыкатель |
КЗ-110Б-У1 |
Uн
|
Iпр.кз
|
Iтерм
|
||
| Разрядник |
РВМГ-110МУ1 |
Uн
|
Uнаиб.доп
|
Uп.раб
|
||
| Разрядник |
РВС-15У1 |
Uн
|
Uнаиб.доп
|
Uп.раб
|
||
| Маслян.выключатель |
ВМПЭ-10-630-20УЗ |
Uн
|
Iн
|
Imax
|
||
| Трансформатор тока |
ТПЛК-10У3 |
Uн
|
Iн.п
|
Iн.в
|
||
| Трансформатор напряжения |
НТМИ-10-66УЗ |
Uн.п
|
Uн.в
|
|||
| Разъединитель |
РВ-10/400УЗ |
Uн
|
Iн
|
|||
| Выключатель нагрузки |
ВНР-10/400-10зУЗ |
Uн
|
Iн
|
Imax
|
||
| Предохранитель |
ПКТ 105-12-50-20ТЗ ПКТ 105-12-80-20ТЗ ПВТ 104-10-100-5У1 |
Uн
Uн
Uн
|
Iн
Iн
Iн
|
Iн.откл
Iн.откл
Iн.откл
|
||
8. Расчет и выбор цеховой электрической сети Электротехнического цеха
8.1 Выбор схемы цеховой электрической сети
Цеховые схемы распределения электрической сети должны:
-обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;
-быть удобными и безопасными в эксплуатации;
-иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведенных затрат;
-иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа;
Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью).
Главные магистрали рассчитывают на большие рабочие токи (до 6300 А), они имеют небольшое количество присоединений. Магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если это не препятствуют территориальное расположение нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели. Недостатком магистральных схем является более низкая надежность по сравнению с радиальными схемами, так как исключается возможность резервирования на низшем напряжении однотрансформаторных подстанций при питании их по одной магистрали.
Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту и представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения. Однако они требуют больших затрат на электрооборудование и монтаж.
На основании вышеприведенных рассуждений в качестве схемы внутрицехового электроснабжения электротехнического цеха принимаем радиальную схему. Так как данный цех имеет на своей территории разнородное оборудование, такое как сушильные камеры, станки, мостовой кран, компрессорная установка, размещенные в разных частях цеха, то использование такой схемы электроснабжения является наиболее целесообразным. Кроме того, радиальная схема обеспечивает высокую надежность электроснабжения ответственных потребителей.
8.2 Выбор типа кабелей и их сечений
Сечения проводов и жил кабеля цеховой сети выбирают по нагреву длительным расчетным током где - расчетный ток линии;
длительно допустимый ток проводника;
Для проводов предусматриваем скрытую прокладку в изоляционных трубах в полу.
Проверка основана на соблюдении следующего условия , где - допустимая потеря напряжения
Потерю напряжения кабельной линии определяем по формуле.
,
где - расчетный ток кабельной линии А
- длина линии м
- номинальное напряжение сети 380 В
;- удельные активное и реактивное сопротивление линии
- коэффициент мощности кабельной линии.
Таблица 1.6-Расчет токов цехового оборудования
| 1-30 |
Токарно-винторезный |
30 |
300 |
АПВГ 4×95 |
| 31-35 |
Токарный с программным управлением |
5 |
50 |
АПВГ 4×35 |
| 36-45 |
Токарно-винторезный |
10 |
180 |
АПВГ 4×16 |
| 46-55 |
Токарно-гидрокопировальный |
10 |
150 |
АПВГ 4×16 |
| 56-65 |
Токарный многорезцовый полуавтомат с двусторонним приводом для шатунных и коренных шеек коленчатого вала |
10 |
250 |
АПВГ 4×16 |
| 25-26 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×10 |
| 27 |
Токарно-револьверный с горизонтальной осью револьверной головки, прутковый |
1 |
12 |
АПВГ 4×10 |
| 28 |
Токарно-револьверный с вертикальной осью револьверной головки, прутковый |
1 |
25 |
АПВГ 4×10 |
| 29 |
Токарно-револьверный одношпиндельный прутковый автомат |
1 |
10 |
АПВГ 4×10 |
| 30 |
Токарный восьмишпиндельный вертикальный полуавтомат последовательного действия |
1 |
32 |
АПВГ 4×10 |
| 31 |
Токарно-карусельный, одностоечный |
1 |
18 |
АПВГ 4×10 |
| 41 |
Горизонтально-расточный с неподвижной передней стойкой, поворотным столом и планшайбой |
10 |
280 |
АПВГ 4×10 |
| 42-46 |
Алмазно-расточный |
5 |
35 |
АПВГ 4×10 |
| 47-49 |
Вертикально-сверлильный одношпиндельный |
3 |
13,5 |
АПВГ 4×10 |
| 50 |
Радиально сверлильный |
1 |
17,2 |
АПВГ 4×10 |
| 51 |
Широкоуниверсальный фрезерный |
1 |
12 |
АПВГ 4×10 |
| 52, 53 |
Горизонтально-фрезерный |
2 |
25 |
АПВГ 4×10 |
| 54,55 |
Вертикально-фрезерный |
20 |
300 |
АПВГ 4×50 |
| 56-66 |
Продольно-фрезерный двухшпиндельный |
10 |
200 |
АПВГ 4×35 |
| 67-77 |
Копировально-фрезерный с программным управлением |
10 |
250 |
АПВГ 4×35 |
| 78 |
Резьбофрезерный полуавтомат |
1 |
11 |
АПВГ 4×10 |
| 79 |
Поперечно-строгальный |
10 |
150 |
АПВГ 4×25 |
| 80-90 |
Продольно-строгальный двухстоечный |
10 |
350 |
АПВГ 4×50 |
| 91 |
Долбежный |
1 |
6 |
АПВГ 4×10 |
| 92-102 |
Вертикально-протяжный для наружного протягивания |
10 |
220 |
АПВГ 4×35 |
| 103 |
Горизонтально-протяжный |
10 |
250 |
АПВГ 4×35 |
| 104 |
Зубофрезерный универсальный, работающий червячной фрезой |
1 |
13 |
АПВГ 4×10 |
| 105 |
Зубодолбежный универсальный |
1 |
9 |
АПВГ 4×10 |
| 106 |
Зубострогальный п/а повышенной точности для конических прямозубых колес |
1 |
8,5 |
АПВГ 4×10 |
| 107 |
Зубозакругляющий |
10 |
142 |
АПВГ 4×25 |
| 108 |
Круглошлифовальный |
10 |
195 |
АПВГ 4×35 |
| 109-119 |
Плоскошлифовальный с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем |
10 |
220 |
АПВГ 4×25 |
| 120 |
Внутришлифовальный |
1 |
10 |
АПВГ 4×10 |
| 121 |
Бесцентрово-шлифовальный для наружного шлифования |
1 |
18 |
АПВГ 4×10 |
| 122 |
Резьбошлифовальный, универсальный |
1 |
15,9 |
АПВГ 4×10 |
| 123 |
Шлицешлифовальный |
1 |
20,5 |
АПВГ 4×10 |
| 124-126 |
Дисковая пила быстроходная |
3 |
21,6 |
АПВГ 4×10 |
| 127-131 |
Фрезерно-центровальный п/а |
5 |
105 |
АПВГ 4×35 |
| 132-134 |
Двусторонний шпиндельный сверлильный |
3 |
75 |
АПВГ 4×35 |
| 135-137 |
Трехсторонний 65 шпиндельный сверлильный |
3 |
84 |
АПВГ 4×35 |
| 138-140 |
Двухсторонний 11-шпиндельный сверлильный |
3 |
60 |
АПВГ 4×35 |
| 141-143 |
Трехсторонний 11-шпиндельный сверлильный |
3 |
72 |
АПВГ 4×35 |
| 144-146 |
Четырехшпиндельный вертикально-расточный |
3 |
45 |
АПВГ 4×25 |
| 147 |
Двусторонний 9-шпиндельный резьбонарезной |
1 |
12,5 |
АПВГ 4×10 |
| 148 |
Трехсторонний 41-шпиндельный сверлильно-расточный |
1 |
19,2 |
АПВГ 4×10 |
| 149 |
Трехшпиндельный горизонтально-расточный |
10 |
200 |
АПВГ 4×50 |
| 2. Термический Цех |
||||
| 150-152 |
Печь камерная с обычной атмосферой (воздух) различного назначения (однофазная) |
3 |
43,8 |
АПВГ 4×25 |
| 153-155 |
Печь камерная с обычной атмосферой (воздух) различного назначения |
6 |
426 |
АПВГ 4×50 |
| 156,157 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×35 |
| 159 |
Печь шахтная для нагрева под закалку, отжиг и нормализацию в обычной атмосфере |
10 |
1000 |
АПВГ 4×95 |
| 160 |
Шахтная для нагрева под высокий отпуск с защитной атмосферой |
1 |
37,2 |
АПВГ 4×35 |
| 161-164 |
Шахтная для цементации и др. видов термообработки в защитной атмосфере |
4 |
292,8 |
АПВГ 4×50 |
| 165 |
Соляная электрическая ванна |
1 |
30 |
АПВГ 4×35 |
| 166 |
Конвеерная для закалки стальных изделий в защитной атмосфере |
10 |
1020 |
АПВГ 4×95 |
| 3. Механо-сборочный участок |
||||
| 167-168 |
ПТУ |
10 |
74 |
АПВГ 4×35 |
| 169,170 |
Сверлильный |
2 |
11 |
АПВГ 4×10 |
| 171-172 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×50 |
| 4, Прессовый цех |
||||
| 173-182 |
Пневматический пресс |
10 |
57 |
АПВГ 4×35 |
| 183-192 |
Пневматический пресс |
10 |
57 |
АПВГ 4×35 |
| 193-202 |
Пневматический цпесс |
10 |
145 |
АПВГ 4×35 |
| 203 |
Пневматический пресс |
1 |
14,5 |
АПВГ 4×10 |
| 204 |
Гидравлический пресс |
1 |
170 |
АПВГ 4×50 |
| 205-204 |
Металлообрабатывающий станок |
10 |
15 |
АПВГ 4×10 |
| 205 |
Металлообрабатывающий станок |
1 |
2,8 |
АПВГ 4×10 |
| 206 |
Металлообрабатывающий станок |
1 |
4,5 |
АПВГ 4×10 |
| 207 |
Компрессор |
1 |
28 |
АПВГ 4×10 |
| 208 |
Вентилятор |
1 |
2,5 |
АПВГ 4×10 |
| 209,210 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×35 |
| 211 |
ПТУ |
1 |
7,4 |
АПВГ 4×10 |
| 5. Механо-сборочный участок |
||||
| 167-168 |
ПТУ |
10 |
74 |
АПВГ 4×35 |
| 169,170 |
Сверлильный |
2 |
11 |
АПВГ 4×10 |
| 171-172 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×35 |
| 6. Механо-сборочный участок |
||||
| 167-168 |
ПТУ |
10 |
74 |
АПВГ 4×35 |
| 169,170 |
Сверлильный |
2 |
11 |
АПВГ 4×10 |
| 171-172 |
мост.кран |
2 |
100 |
АПВГ 4×35 |
В таблице 1.7 произведем расчет токов для распределительных пунктов и выберем питающие кабели.
Таблица 1.7 - Расчет токов для трансформаторных подстанций и выбор питающих кабелей
| Наименование оборудования |
Sн
|
I р
|
Тип и сечение кабеля |
I д
|
| ТП-1 |
2507 |
380 |
АВВГ3х95+1х16 |
400 |
| ТП-2 |
2430 |
380 |
АВВГ3х95+1х16 |
400 |
| ТП-3 |
2923 |
369 |
АВВГ3х95+1х16 |
400 |
| ТП-4 |
3926 |
400 |
АВВГ3х95+1х16 |
400 |
Цеховое освещение запитано с ТП-2, ТП-3.
8.3 Выбор режима нейтрали в цехе с учетом технологических особенностей потребителей электроэнергии
На Украине принята следующая классификация режимов нейтрали:
-системы с изолированной нейтралью;
-системы с глухозаземленной нейтралью;
Выбор того или иного режима нейтрали электроустановок является результатом учета многих технико-экономических факторов конкретной системы электроснабжения. При выборе способа заземления нейтрали должны учитываться следующие требования:
-надежность работы сетей;
-бесперебойность электроснабжения приемников электроэнергии;
-экономичность системы
-возможность устранения опасных перенапряжений;
-ограничение электромагнитного влияния на линии связи;
-безотказность системы;
-возможность дальнейшего развития системы без значительной реконструкции;
В электроустановках напряжением до 1 кВ применяются следующие режимы нейтрали:
-глухое заземление нейтрали трансформаторов и генераторов;
-полностью изолированная нейтраль (только у генераторов);
-нормальноизолированная нейтраль трансформатора с включенным в нейтраль или фазу заземленным пробивным предохранителем. В соответствии с ПУЭ в четырехпроводных сетях переменного тока 380/220 В или трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление обязательно.
Заключение
В результате расчета были получены необходимые обобщающие показатели по всему предприятию, коэффициент мощности на предварительной стадии расчета получился равным 0.83. Следующим этапом являемся выбор схемы внешнего электроснабжения в результате которого была принята схема электроснабжения напряжением 110 кВ, с сооружением ГПП 110/10 кВ. После этого была выбрана схема Внутреннего Электроснабжения, которая представляет собой смешанную схему, как и единственную удовлетворяющую требованиям надёжности электроснабжения. Далее были рассчитаны токи КЗ, выбрано аппаратура высокого напряжения, и был произведен выбор конструктивного исполнения ГПП. На последнем этапе была произведена оценка качества электроэнергии в сети проектируемого предприятия, при этом падения напряжения не превысили допустимых значений.
Литература
1. Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. – 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.
2. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1973. - 584 с.
3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий/ Под общей редакцией А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского. - М.: Энергия, 1973.-Кн.1-2.
4. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети/ Под общей редакцией А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 575 с.
5. 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.:Энергоиздат, 1981.– 624 с.
6. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под редакцией В.И.Круповича и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. – 456 с.
7. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения. 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1968. – 991 с.
8. Кнорринг Г.М. Осветительные установки. -Л.: Энергоиздат, 1981.-288 с.
9. Справочная книга для проектирования освещения/ Под редакцией Г.М.Кнорринга. -Л.: Энергия.- 1976.
10. Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях. - М.: Энергия.- 1974.
11. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей/ Под редакцией В.М.Блок. - М.: Высшая школа, 1981. – 304 с.
12. Электрооборудование промышленных предприятий. Часть вторая/ Я.М.Бунич, А.Н.Глазков, К.А.Кастовский. - М.: Стройиздат, 1981. – 392 с.
13. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1976. - 368 с.
14. ГОСТ 13109-87. Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 20 с.
15. Электротехнический справочник. Т.1. Общие вопросы. Электротехни-ческие материалы/ Под ред. В.Г.Герасимова и др. – 7-е изд., испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 488