Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Энергоснабжение завода

ВВЕДЕНИЕ

Надежное и экономичное обеспечение промышленных предприятий электрической энергией надлежащего качества в соответствии с графиком ее потребления является важной задачей. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электросварочные и осветительные установки.

Инженерный проект - это модель будущей системы электроснабжения, представленная в схемах, чертежах, таблицах и описаниях, которые созданы в результате логического анализа исходных данных и на основе расчетов и сопоставления вариантов. Система электроснабжения, как в схемах, так и в конструктивных чертежах должна обеспечивать без существенной ее реконструкции возможность роста электроснабжения объектами предприятия. Схема электроснабжения должна строиться так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой, а при аварии или плановом ремонте оставшиеся в работе могли принять на себя нагрузку, обеспечив после необходимых переключений функционирование основного производства предприятия.

В условиях действующих предприятий особую заботу для энергетиков представляют задачи экономии электрической энергии, особенно в части нормирования и регулирования электроснабжения.

Задача данного дипломного проекта – спроектировать систему электроснабжения элеваторного узла пивоваренного завода «Балтика-Хабаровск». В ходе проектирования затрагиваются все аспекты проектирования электроснабжения необходимые для нормального функционирования элеваторного узла при номинальных и послеаварийных режимах.

Данная система электроснабжения должна соответствовать самым современным требованиям к системам, таким как надежность, экономичность, безопасность для человека и окружающей среды.

1 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ

1.1 Характеристика потребителей

Целью дипломного проекта является проектирование электроснабжения элеваторного узла, расположенного на пивоваренном заводе «Балтика-Хабаровск».

Приемники электрической энергии делят на:

приемники трехфазного тока, напряжением выше 1 кВ с частотой 50 Гц;
приемники трехфазного тока, напряжением до 1 кВ с частотой 50 Гц;
приемники однофазного тока, напряжением до 1 кВ с частотой 50 Гц;
приемники, работающие с частотой отличной от 50 Гц.

Электроснабжение рассматриваемого элеваторного узла ведется на переменном токе с частотой 50 Гц.

Также приемники могут быть разделены на группы по сходству режимов работы, т.е. по сходству графиков нагрузки. Это позволяет более точно находить среднюю и расчетную нагрузку узла системы электроснабжения, к которому присоединены группы различных по режиму работы приемников.

Различают три характерные группы электроприёмников:

приемники, работающие в режиме с продолжительной неизменной или мало меняющейся нагрузкой;
приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузки;
приемники, работающие в режиме с повторно-кратковременной нагрузкой.

Кроме того, электроприемники подразделяются по категориям электроснабжения. Существуют следующие категории электроприемников:

I категория – перерыв в снабжении которых может привести к опасности для жизни людей, поломку дорогостоящего оборудования.
II категория – перерыв в работе которых может привести к массовому недовыпуску продукции, простою механизмов и рабочих.
III категория – прочие.

Элеваторный узел является неотъемлимой частью производственного процесса в условиях увеличения производственных мощностей. Таким образом, длительное отключение питания электроэнергии (в случае аварии), приведет к массовому браку продукции и выходу из строя дорогостоящего оборудования. Все электроприемники элеваторного узла по характеру электроснабжения относятся к первой группе, работающие в режиме с маломеняющейся неизменной нагрузкой. Элеваторный узел относится к первой категории электроснабжения.

1.2 Определение расчетных нагрузок

Первым этапом проектирования любой системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.

Цель расчета – определить наибольшую мощность на шинах проектируемой подстанции. Определение данной нагрузки необходимо для выбора числа и мощности силовых трансформаторов. Данный расчет производится с помощью метода по установленной мощности и коэффициента спроса.

Предварительно схема электроснабжения элеваторного узла представляет собой разделение электроприемников по удаленности от источника питания на группы (подключение к шкафам управления – ШУ-1, ШУ-2, ШУ-3). Питание шкафов управления предусмотрено от проектируемой комплектной трансформаторной подстанции через главный распределительный щит (ГРЩ). Наименование и мощности электроприемников элеваторного узла приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Наименования и мощности электроприемников

№ Э/П	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт	Заданный cos	Точка подключения
1	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 19.5м	15	0,86	ШУ-1
2	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 10м	7,5	0,81	ШУ-1
3	Нория- 1 DTG 36/18 100т/ч, h= 16,75м	11	0,85	ШУ-1
4	Сепаратор TQLZ 100х200	7,5	0,65	ШУ-1
5	Нория-2 DTG 36/18 100т/ч, h= 28,75м	18,5	0,88	ШУ-2
6	Распределитель FPB-3-30	0,37	0,6	ШУ-2
7	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 24м	18,5	0,89	ШУ-2
8	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 33м	22	0,89	ШУ-2
9	Задвижка на бункере DZM30 №1	0,37	0,59	ШУ-2
10	Задвижка на бункере DZM30 №2	0,37	0,59	ШУ-2
11	Задвижка на бункере DZM30 №3	0,37	0,59	ШУ-2
12	Задвижка на бункере DZM30 №4	0,37	0,59	ШУ-2
13	Задвижка на бункере DZM30 №5	0,37	0,59	ШУ-2
14	Задвижка на бункере DZM30 №6	0,37	0,59	ШУ-2

Продолжение таблицы 1.1

№ Э/П	Наименование оборудования	Установленная мощность, кВт	Задан-ный cos φ	Точка подклю-чения
15	Задвижка на бункере DZM30 №7	0,37	0,59	ШУ-2
16	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 50,6м	7,5	0,74	ШУ-3
17	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 60,6м	7,5	0,74	ШУ-3
18	Распределитель FPB-3-25	0,37	0,6	ШУ-3
19	Нория-3 DTG 36/18, 20т/ч, h= 14,5м	1,5	0,7	ШУ-3
20	Задвижка на бункере DZM30 №8	0,37	0,59	ШУ-3
21	Задвижка на бункере DZM30 №9	0,37	0,59	ШУ-3
22	Задвижка на бункере DZM30 №10	0,37	0,59	ШУ-3
23	Задвижка на бункере DZM30 №11	0,37	0,59	ШУ-3
24	Задвижка на бункере DZM30 №12	0,37	0,59	ШУ-3
25	Задвижка на бункере DZM30 №13	0,37	0,59	ШУ-3
26	Задвижка на бункере DZM30 №14	0,37	0,59	ШУ-3
27	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 34,4м	7,5	0,81	ШУ-3
28	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 30,4м	5,5	0,74	ШУ-3
29	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 10,4м	2,2	0,71	ШУ-3
30	Шлюзовой затвор TGFY16	2,2	0,79	ШУ-3
31	Импульсный аспирационный фильтр TBLM130	1,5	0,8	ШУ-3
32	Вентилятор аспиратора 4-72№8С	22	0,87	ШУ-3
33	Шнек TLSS20 5м	2,2	0,74	ШУ-3
34	Шнек TLSS20 10м	3	0,82		ШУ-3
35	Вентилятор фильтра 4-72№2.8С	12	0,8		ШУ-3
	Итого по всем потребителям:	180,52

Расчетная нагрузка для группы однородных приемников, кВт

, (1.1)

Где - номинальная мощность потребителя, кВт;

- коэффициент спроса, учитывающий режим работы потребителя, загрузку и к.п.д. оборудования, одновременность его включения.

Коэффициентом спроса в условиях проектирования называется отношение расчетной активной мощности к номинальной активной мощности группы приемников.

Коэффициент спроса

, (1.2)

Расчетная реактивная нагрузка, кВар

, (1.3)

Где - тангенс угла φ, который определяется по заданному в паспортных данных cos .

Полная мощность электроприемника, кВА

, (1.4)

Пример расчета согласно формулам (1.1-1.4) приведен для приемника из первой группы ШУ-1– цепного транспортера MS32 100т/ч, L – 19.5м, остальные расчеты сведены в таблицу 1.2.

кВт.

кВАр.

кВА.

Таблица 1.2 – Расчетные мощности электроприемников

№ Э/П	Наименование оборудование	Расчетная активная мощность,Р_Р, кВт	Коэффициент спроса	tg	Расчетная реактивная мощность, Q_Р, кВар	Полная мощность, S, кВа	Точка подключения
1	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 19.5м	15	1	0,59	8,85	17,42	ШУ- 1
2	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 10м	7,5	1	0,72	5,40	9,24	ШУ- 1
3	Нория- 1 DTG 36/18 100т/ч, h= 16,75м	11	1	0,62	6,82	12,94	ШУ- 1
4	Сепаратор TQLZ 100х200	7,5	1	1,17	8,78	11,54	ШУ- 1
5	Нория-2 DTG 36/18 100т/ч, h= 28,75м	18,5	1	0,54	9,99	21,02	ШУ-2
6	Распределитель FPB-3-30	0,37	1	1,33	0,49	0,62	ШУ-2
7	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 24м	18,5	1	0,51	9,44	20,77	ШУ-2
8	Цепной транспортер MS32 100т/ч, L – 33м	22	1	0,51	11,22	24,70	ШУ-2
9	Задвижка на бункере DZM30 №1	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
10	Задвижка на бункере DZM30 №2	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
11	Задвижка на бункере DZM30 №3	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
12	Задвижка на бункере DZM30 №4	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
13	Задвижка на бункере DZM30 №5	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
14	Задвижка на бункере DZM30 №6	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
15	Задвижка на бункере DZM30 №7	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-2
16	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 50,6м	7,5	1	0,9	6,75	10,09	ШУ-3
17	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 60,6м	7,5	1	0,9	6,75	10,09	ШУ-3
18	Распределитель FPB-3-25	0,37	1	1,33	0,49	0,62	ШУ-3

Продолжение таблицы 1.2

№ Э/П	Наименование оборудование	Расчетная активная мощность,Р_Р, кВт	Коэффициент спроса	tg φ	Расчетная реактивная мощность, Q_Р, кВар	Полная мощность, S, кВа	Точка подключения
19	Нория-3 DTG 36/18, 20т/ч, h= 14,5м	1,5	1	1,02	1,53	2,14	ШУ-3
20	Задвижка на бункере DZM30 №8	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
21	Задвижка на бункере DZM30 №9	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
22	Задвижка на бункере DZM30 №10	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
23	Задвижка на бункере DZM30 №11	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
24	Задвижка на бункере DZM30 №12	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
25	Задвижка на бункере DZM30 №13	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
26	Задвижка на бункере DZM30 №14	0,37	1	1,37	0,51	0,63	ШУ-3
27	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 34,4м	7,5	1	0,72	5,40	9,24	ШУ-3
28	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 30,4м	5,5	1	0,9	4,95	7,40	ШУ-3
29	Цепной транспортер MS32 20т/ч, L – 10,4м	2,2	1	0,99	2,18	3,10	ШУ-3
30	Шлюзовой затвор TGFY16	2,2	1	0,78	1,72	2,79	ШУ-3
31	Импульсный аспирационный фильтр TBLM130	1,5	1	0,75	1,13	1,88	ШУ-3
32	Вентилятор аспиратора 4-72№8С	22	1	0,57	12,54	25,32	ШУ-3
33	Шнек TLSS20 5м	2,2	1	0,9	1,98	2,96	ШУ-3
34	Шнек TLSS20 10м	3	1	0,7	2,10	3,66	ШУ-3
35	Вентилятор фильтра 4-72№2.8С	12	1	0,75	9,00	15,00	ШУ-3
	Итого по всем потребителям:	180,52			124,65	219,37	ШУ-3

Расчетная нагрузка узла системы электроснабжения определяется суммированием расчетных нагрузок с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки, кВА

, (1.5)

Где – сумма расчетных активных нагрузок приемников, кВт;

– сумма расчетных реактивных нагрузок приемников, кВар;

– коэффициент разновременности максимумов, принимаемый согласно справочным данным [1] равным 1.

кВА.

2 Выбор числа и мощности трансформаторов

Мощность трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии потребителя. Мощность трансформаторов выбирают с учетом экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного трансформатора и то, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращение естественного срока его службы.

Основными требованиями при выборе числа трансформаторов является надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок.

Для питания элеваторного узла устанавливается комплектная трансформаторная подстанция 10/0,4кВ. При определение числа цеховых трансформаторов необходимо учитывать следующие факторы:

категории надежности электроснабжения потребителей;
перегрузочную способность трансформаторов в нормальном и аварийном режимах;
ряд стандартных мощностей трансформаторов (160, 250, 400, 630, 1000, 2500 кВА).

Так как в рассчитываемом узле преобладают потребители первой категории, то в данном случае целесообразно применить двухтрансформаторную КТП.

Выбор мощности трансформаторов производится, исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. При этом номинальная мощность трансформаторов определяется по средней нагрузке за максимально загруженную смену.

Номинальная мощность трансформатора, кВА

_(2.1)

где N – число трансформаторов;

К_з – коэффициент загрузки трансформаторов. На стадии проектирования загрузка трансформаторов принимается равной К_з = 0,7 [1]

Таким образом, принимаем к установке КТП – 2×160/10/0,4 с трансформатором ТСЗ – 160/10 с номинальной мощностью 160 кВА.

Трансформаторы сухие силовые типа ТСЗ с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией "Номекс" класса нагревостойкости Н (180^oС), используются во многих отраслях народного хозяйства. Трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц и устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, к которым предъявляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты. Трансформаторы соответствуют стандартам МЭК - 76, производство

сертифицировано по ИСО 9001.
Условия эксплуатации:

температура окружающего воздуха: от -5^oС до +40^oС;
относительная влажность воздуха - 98% при температуре +25 ^oС;
высота установки над уровнем моря - не более 1000 м;
окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли;

Таблица 2.1 - Технические характеристики трансформатора ТСЗ 160/10

Мощность трансформатора, кВА

Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ

Потери холостого хода, Р_х.х, кВт

Потери короткого замыкания, Р_к.з, кВт

Напряжение короткого замыкания, %

Ток хо-

лостого

хода, %

160

0,57

2,3

4,0

2,0

Преимущество сухих трансформаторов типа ТСЗ по сравнению с масляными трансформаторами, трансформаторами, залитыми эпоксидным компаундом и "Резиблок" заключаются, прежде всего, в том, что они:

пожаро- и взрывобезопасны;
ремонтопригодны;
потери холостого хода и короткого замыкания уменьшены на 10%;
не содержат вредных веществ и при утилизации легко подвергаются вторичной переработке;
превосходные диэлектрические импульсные характеристики позволяют повышать запас прочности и увеличивают их надежность;
испытательные нормы приложенным напряжениям и импульсным перенапряжениям увеличены на 25%;
не содержат побочные продукты разложения при рабочих и повышенных температурах трансформаторов;
пренебрежимо малое старение изоляции при повышенных температурах позволяет выдерживать нормальные и аварийные нагрузки в более широком диапазоне;
работа в условиях аварийных пиковых нагрузок не приводит к хрупкости диэлектрической изоляции;
дешевле в производстве.

Трансформаторы состоят из следующих основных сборочных единиц:

магнитопровода;
обмоток, размещенных на магнитопроводе (активной части);
отводов (вводов, шин ВН и НН);
защитного кожуха.

Магнитопровод изготавливается из высококачественной электротехнической стали. Специальная порезка на линии "Георг" и методы сборки с применением бандажей, стяжных шпилек и специальных клеев обеспечивают низкие потери холостого хода и уровень шума. Для защиты от коррозии применены кремнийорганические краски.

Обмотки низкого напряжения изготавливаются из медных или алюминиевых проводов с изоляцией "Номекс" или из медной или алюминиевой фольги. В качестве межслоевой изоляции используется бумага "Номекс".
Обмотки высокого напряжения изготавливаются как катушечные, так и слоевые из проводов с изолированием бумагой "Номекс".
Трансформаторы изготавливаются со степенью защиты IP20(с кожухом).

Таблица 2.2 - Габаритно-установочные размеры трансформаторов ТСЗ

Мощность, кВА	Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ	Размеры, мм			Масса, кг
		L	В	Н
160	10	1220	735	1000	1017

Коэффициент загрузки трансформаторов

_(2.2)

В аварийных условиях проверим оставшийся в работе трансформатор на допустимую перегрузку

_(2.3)

_{Проверив
трансформатор в
аварийных условиях
видим, что условие
соблюдается.}

2.1 Расчёт потерь мощности и энергии в трансформаторах

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной Δ Р_х и потерь реактивной мощности Δ Q_х.

Потери активной мощности состоят из двух составляющих:

потерь, идущих на нагревание обмоток трансформатора Δ Р, зависящих от тока нагрузки;
потерь, идущих на нагревание стали ΔР_ст, не зависящих от тока нагрузки;

Потери реактивной мощности состоят из:

потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе ΔQ, зависящих от квадрата тока нагрузки;
потерь, идущих на намагничивание трансформатора Δ Q_х.х, не зависящих от тока нагрузки, которые определяются током холостого хода;

Приведенные потери активной мощности для режимов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) для трансформатора мощностью 160 кВА и напряжением 10 кВ

Коэффициент загрузки трансформаторов

(2.4)

Реактивная мощность режима холостого хода, кВАр

, (2.5)

где - ток холостого хода, % принимается по таблице 2.1

кВАр.

Реактивная мощность режима короткого замыкания, кВАр

, (2.6)

где - напряжение короткого замыкания, % (см.таблицу 2.1).

кВАр.

Приведенные потери активной мощности режима холостого хода трансформатора, кВт

, (2.7)

где - коэффициент повышения потерь, для заводских подстанций принимается равным 0,05 кВт/кВАр;

- потери активной мощности трансформатора режима холостого хода, кВт, (см.таблицу 2.1).

кВт.

Приведенные потери активной мощности режима короткого замыкания трансформатора, кВт

(2.8)

где - потери активной мощности трансформатора режима короткого замыкания, кВт;

кВт.

Значение полных приведенных потерь активной мощности в трансформаторах КТП, кВт

, (2.9)

кВт.

Значение полных приведенных потерь реактивной мощности в трансформаторах КТП, кВАр

, (2.10)

кВАр.

Значение полных потерь в трансформаторах, кВА

, (2.11)

кВА.

Потери энергии в трансформаторах, кВтч

, (2.12)

где – время включения трансформатора, принимается равным 8760 часов;

кВтч.

Количество электроэнергии, потребленной в течении года, МВтч

, (2.13)

МВтч.

3 ВЫБОР СЕЧЕНИЙ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ, ПАРАМЕТРОВ КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

3.1 Расчёт сечений кабельных линий на 10 кВ

Проектирование и сооружение кабельных линий должны производиться с учетом развития сети, ответственности и назначения линий, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей.

При определении стандартного сечения жил кабелей исходят из следующих условий:

При выборе по механической стойкости Fм самое малое (начальное в таблице сечений жил) сечение должно быть механически стойким.
При выборе сечения по нагреву определяют ближайшее большее значение, во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований.
При выборе сечения по термической стойкости определяют ближайшее меньшее значение (на основании повышенного процента ошибки, заложенного в самом методе расчета).
По потерям напряжения выбирают ближайшее большее значение.

Выбор сечений кабельных линий производим по экономической плотности тока. Кабельные линии прокладываются в земле, в траншеях. Расчетная нагрузка определяется начиная с конца магистрали. Произведем расчет для участка ТП 35- КТП160/10/0,4.

Полная мощность, которая проходит по рассматриваемому участку кабельной линии, кВА

, (3.1)

кВА.

Рабочий максимальный ток, А

, (3.2)

где - напряжение кабельной линии, =10 кВ;

n - количество кабелей питающих потребитель, n=1;

А.

Расчетное экономическое сечение проводов, мм²

, (3.3)

где - экономическая плотность тока, =1,2 А/мм² [2];

мм².

Так как на предприятии ОАО «Балтика-Хабаровск» в сетях электроснабжения 10кВ применяются кабели марки ААБл, принимается от ТП 35 до проектируемой КТП кабель марки ААБл 3х25мм2, допустимо длительный ток I_доп=90А.

Определим расчетный длительный ток кабельной линии в аварийном режиме, А

Энергоснабжение завода 📙 Дипломная → 🆔 23733