Министерство  образования Украины

 

Донецкий  политехнический техникум 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

 

на тему: “Электроснабжение промышленных предприятий  

  

                                                        Руководитель проекта

 

 «____»_________2010г. 
 
 
 

Проект  разработал 

 «____»_________2010г. 
 
 
 
 
 
 
 

2010

    СОДЕРЖАНИЕ

1.   Общая  часть

1.1 Характеристика потребителей электроэнергии

1.2 Расчет электрических нагрузок

1.3 Компенсация  реактивной мощности

1.4 Выбор места  расположения ГПП

1.5 Выбор числа  и мощности трансформаторов

1.6 Выбор схемы  внешнего электроснабжения

1.7 Выбор схемы  внутреннего электроснабжения

2.   Специальная  часть

2.1 Расчёт токов  короткого замыкания

2.2 Выбор электрооборудования

3. Выбор и расчет релейной защиты

4. Расчёт заземляющего устройства

5. Мероприятия по технике безопасности при обслуживании цеховых ТП

Литература 

Приложение А Курсовое задание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                   
 
 
 
 
 

    

      
 

Вариант № 14 

Тема  проекта׃ Электроснабжение завода

Исходные  данные׃ 

1. Ситуативный план завода

 

 

Масштаб׃ 1см – 50м. 

   2.  Данные о нагрузках  завода                                  Цех № 1. I категория 

 

Цех №2  Рр=1350 кВт                         cosφ=0.8 I категория

Цех №3  Рр=1400 кВт cosφ=0.7 II категория

Цех №4  Рр=2400 кВт cosφ=0.9 II категория

Цех №5  Рр=2810 кВт cosφ=0.6 II категория 

3.Данные  об источнике питания.

ЛЭП - 110 кВ на расстоянии 5 км от предприятия.

ЛЭП – 35 кВ на расстоянии 5 км от предприятия.

S” = 1500 МВ·А, 2 трансформатора ТДТГ – 63 МВ·А, U_кз=10,5%. 

 

ВВЕДЕНИЕ 

    Проблема  обеспечения украинской экономики  энергоносителями – одна из самых  болезненных проблем нашего времени. Газ, нефть, уголь и даже электроэнергию приходится экспортировать. Ежегодно на это затрачивается около 8 млрд. долларов, что соответствует 2/3 всего товарного экспорта. Дефицит энергоносителей влечет за собой шлейф тяжких последствий: недобор урожая, систематическое отключение населенных пунктов от электроснабжения и т.д. Поэтому проблема требует кардинального решения.

    В производстве электроэнергии создалось  тяжелое положение. Главные производители электроэнергии – теплоэлектростанции страдают из-за чрезмерной стоимости отечественного угля и не меньшей дороговизны газа. Затраты на производство электроэнергии выше, чем цена продажи потребителям. Не все в порядке с обеспечением атомных станций ядерным топливом. Уранового сырья вполне достаточно, но реакторные кассеты приходится импортировать из России, т.к. у нас их изготовление еще не налажено. Относительно невысокие модули стока рек ограничивают использование гидроресурсов. Доля ГЭС в общем производстве электроэнергии составляет только 4 %; эту величину обеспечивают преимущественно 8 самых больших станций на Днепре.

    В связи с вышеизложенным, устранение дефицита производства электроэнергии видится в создании миниэлектростанций на карпатских реках, что помогло бы одновременно с решением проблемы электроснабжения в Западном регионе предотвратить разрушительные наводнения и наладить надежное водоснабжение населенных пунктов. Наверное, следует также возродить построенные в 50 - 60-е годы миниэлектростанции, а также всемерно использовать возможность производства электроэнергии в двигателях-электрогенераторах для обеспечения собственных потребностей семейных или перерабатывающих хозяйств, а также жилья, энергоносителями для которых могут являться побочные продукты промышленного и сельскохозяйственного производства или энергия природного происхождения (например, шахтный метан, био-газ, ветер и солнце).

    Дополнительное количество топлива можно получить также внедрением современных технологий при добыче и переработке нефти, угля и газа.

    Как видим, существует много путей для  решения энергетической проблемы: увеличение собственной добычи топлива и энергии, значительное расширение круга контрагентов – поставщиков энергоносителей, применение альтернативных видов топлива, внедрение современных технологий. Но есть еще один путь – рациональное использование, экономия топлива и энергии. Здесь незаменимы счетчики. Дело в том, что плата за энергоресурсы начисляется большей частью не по фактическим затратам. Это приводит к перерасходу средств предприятиями, углубляет платежно-расчетный кризис, что приводит к еще большему углублению энергетического кризиса. 
 
 

    

    

    

      

1. Общая часть 

    1.1. Характеристика потребителей электроэнергии 

     Для более надёжного снабжения электроэнергией  все потребители делятся на III группы. Данный завод является потребителем I категории так как в его состав входят цеха I категории.

      Согласно [1, с.15] для более надёжного снабжения электроэнергией все потребители делятся на 3 группы. Данный завод является потребителем первой категории так как в его состав входят цеха первой категории.

    К электроприемникам I категории относят те электроприемники перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, большой ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции. Электроприемники I категории должны питаться от 2 независимых взаиморезервирующих источников питания, перерыв в электроснабжении которых может допускаться только на время включения АВР.

    В I цехе основными потребителями электроэнергии являются:

• Задвижки
• Прессы
• Компрессоры
• Конвейеры

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
1.2. Расчёт электрических нагрузок 

    Расчетные нагрузки определяем методом коэффициента максимума, положенным в основу «Указаний по определению электрических нагрузок в промышленных установках».

    Рассмотрим  ряд понятий данного метода:

    Определяем  номинальную мощность электроприемников по формуле

    Р_н.общ =N·P_max+ N·P_min                                                (1)

где  N-максимальное и минимальное значение электроприемников, работающие в разные смены.

P_max-максимальное значение мощности в наиболее загруженную смену, кВт

P_min-минимальное значение мощности в наиболее разгруженную смену, кВт

Определяем  m по формуле

       m=P_max/ P_min                                                                                 (2)

где  P_max-максимальное значение мощности в наиболее загруженную смену, кВт

          P_min-минимальное значение мощности в наиболее разгруженную смену, кВт

Определяем коэффициент использования

                                                                                                   K_и=P_ср/ Р_н                                                                      (3)

где    Р_ср – средняя мощность за единицу времени,

         Р_н  - номинальная мощность электроприемника

Данные коэффициенты просчитаны для разных видов электроприемников и определяются по [ ]

    Определение n_э по данной формуле рекомендуется производить при числе электроприемников в группе до пяти. При большем числе приемников в связи с возникающими техническими трудностями рекомендуется пользоваться следующими упрощенными способами вычисления n_э, допустимая погрешность которых лежит в пределах 10%.    

Для электроприемников  в группах 2 – 4, где n ≥ 5 допускается принимать n_э равным действительному числу электроприемников n при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего приемника к номинальной мощности наименьшего приемника меньше трех:

    m=Рн/Рн_мин<3

при n ≤ 5; m 3; Ки <0,2; Рн≠const

    n_э= n,

    где n  – количество электроприёмников данной группы.   

Коэффициент максимума К_м – определяется по кривым К_м=f(nэ) или таблицам, приведенным в [ ]

Суть  метода коэффициента максимума заключается в следующем:

Определяем сменную активную и реактивную нагрузки за наиболее загруженную смену по формулам:

      Р_см=к_м*Р_н      (4)

 где    Р_н  - активная номинальная мощность, кВт;

           к_и - коэффициент использования электроприемника

      Q_см= Р_см*tg     (5)  
 
 

Определяем расчетную активную и реактивную мощность

               Р_р= К_м* Р_см.кВА (6)

где   К_м  - коэффициент максимума,

    Р_см - сменная активная нагрузка

               Q_р= К_м*Q_см, кВАР (7)

    Определяем  расчетную полную мощность

           кВА  (8)

    Определяем  полную суммарную расчетную мощность по цеху №1

           кВА (9)

    Определяем  расчетные токи

           А,   (10)

    где       - номинальное напряжение, кВ.

    Определяем  суммарный расчетный ток по цеху №1

           ,А (11)

    Определяем  для цеха №1 

      (12) 

Расчет нагрузок выполняем по вышеприведенным формулам сводим в таблицу 1

         Найдём  Р_н.общ по формуле(1)

Р_н.общ =

Найдём m по  формуле (2)

m = 32/4,5=4

Найдём К_и  по  формуле (3)

К_и=0,15

                Найдем n_э

n_э= n≥5; К_ис< 0,2; м≥3; Р_ном≠const

n_э=n

n_э=55

         Найдём К_м по справочной литературе

К_м=1,3

         Найдём Р_ср по формуле(4)

Р_см=0,15·720=108 кВт

         Найдём Q_ср по формуле(5)

Q_см=108·1,02=110 кВАр

         Найдём P_p по формуле(6)

P_p=1,3·108=140 кВт 
 
 
 

         Найдём Q_p по формуле(7)

Q_p=1,1·110=121 кВАр

         Найдём полную мощность для одного приёмника по формуле(8)

S_p=√140²+121²=√19600+14641 =√34241=185 кВА

Найдём ток  для 1 приёмника (10)

I_р=185/√3*0,4=267А

Найдём полную мощность для завода цеха по формуле(9)

S_p=√943 ²+867²=√889249+751689=√1640938=1291 кВА

Рассчитаем ток  по цеху № 1 (10)

I_р макс = 1291/√3*0.4= 1866А

Остальные данные по электроприёмникам сводим в таблицу (2) 

Таблица.2 Данные по электроприёмникам первого цеха

 

Далее производим расчет нагрузок по заводу в целом: 

       Сначала определяю реактивную расчётную мощность каждого цеха по формуле:

       Q_ц=P_ц/tg

ц  (13)

       где Q_ц- расчётная реактивная мощность цеха, кВАр

              tg _ц- тангенс угла сдвига фаз данного цеха.

       Q_ц=1700_*0,72=1224 кВАр

       Полную  расчётную мощность каждого цеха определяем из выражения:

       S_ц=P_ц/cos

ц    (14)

       где S_ц- расчётная полная мощность данного цеха, кВА

              cos _ц- косинус угла сдвига фаз данного цеха.

       S_ц=1700/0,81=2099 кВА

       Определяем расчётную активную мощность завода из выражения:

       Р_{р з}=

Р_ц     (15)

       где Р_{р з}- расчётная активная мощность завода, кВт;

       Р_{р з}=9643 кВт

       Определяем расчётную реактивную мощность завода из выражения:

       Q_{р з}=ΣQ_ц      (16)

       где Q_{р з}- расчётная реактивная мощность завода, кВАр;

       Q_{р з}=10510 кВАр 
 

       

       

       

       

       Определяем расчётную полную мощность завода по формуле:

        S_{р з}= P_{р з}²+Q_{р цз}²    (17)

       где S_{р з}- расчётная полная мощность завода, кВА;

       S_{р з}=

9643² + 10510² = 203447549=14263 кВА

       Определяем  приблизительные активные потери в  трансформаторах по формуле:

       

Р_т=0,02S_{р з}   (18)

       где Р_т- приблизительные активные потери в трансформаторах, кВт;

       

Р_т=0,02^.14263=285 кВт

       Определяем  приблизительные реактивные потери в трансформаторах по формуле:

       

Q_т=0,1S_{р з}    (19);

       где Q_т- приблизительные реактивные потери в трансформаторах, кВАР;

       

Q_т=0,1^.14263=1426 кВАР

       Определяем  расчётную активную мощность завода с учётом приблизительных потерь в трансформаторах из выражения:

       Р_р=Р_{р з}+

Р_т  (20);

       где Р_р- расчётная активная мощность завода с учётом приблизительных потерь в трансформаторах, кВт;

       Р_р=9643+285=9928 кВт

       Определяем  расчётную реактивную мощность завода с учётом приблизительных потерь в трансформаторах из выражения:

       Q_р=Q_{р з}+

Q_т   (21);

       где Q_р- расчётная реактивная мощность завода с учётом приблизительных потерь в трансформаторах, кВАР;

       Q_р=10510+1426=11936 кВАр

       Вычисляем полную расчётную мощность завода с  учётом приблизительных потерь в трансформаторах по формуле:

       S_р=

P_р²+Q_р²   (22)

       где: S_р- расчётная полная мощность завода с учётом потерь в трансформаторах, кВА;

       S_р= 9928²+11936²= 241033280=15525 кВА

    Расчётную активную мощность каждого цеха берем из[приложение А].

    Данные  по каждому цеху заносим в таблицу (1.3)

Таблица 3. Данные расчёта нагрузок по заводу

 

 

1.3. Компенсация реактивной мощности 

    Большая часть промышленных приемников в  процесс работы потребляет из сети, помимо активной мощности Р, реактивную мощность Q. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели (60-65% общего потребления реактивной мощности), трансформаторы (20-25%). В зависимости от характера электрооборудования его реактивная нагрузка может составлять до 130% по отношению к активной. Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы невыгодна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, возникают дополнительные потери напряжения.

    Загрузка  реактивной мощностью линий электропередачи и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует дополнительных мероприятий по увеличению пропускной способности сети (увеличение сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличение номинальной мощности и количества трансформаторов подстанций и т.п.)

    Энергосистема устанавливает лимит реактивной мощности для каждого предприятия, а ее дефицит покрывает само предприятие.

    Повышение коэффициента мощности на предприятии  достигается применением различных компенсирующих устройств: статических конденсаторов, синхронных двигателей, синхронных компенсаторов.

    Высокая удельная стоимость синхронных компенсаторов  небольших мощностей и большие потери активной мощности в них обуславливает их применение лишь значительных мощностей (от 5000 кВАр и выше) на крупных подстанциях.

    Наиболее  распространенный способ компенсации  реактивной мощности в цехах промышленных предприятий – конденсаторы. Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 4 – 10 квар. Из этих элементов собираются батареи требуемой мощности. Обычно батареи конденсаторов включаются в сеть трехфазного тока по схеме треугольника.  

     Выполним  выбор мощности компенсирующего  устройства:

     Общая величина реактивной мощности Q_р определена в разделе 1.2(Расчёт электрических нагрузок).

       Производим расчёт компенсирующего устройства. Средневзвешенный тангенс угла сдвига фаз завода определяю из выражения