Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование электроснабжения дизелестроительного завода

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КФ ОГУ 14021165. 9 0 13.23 О

Лист

№ документа

Дата

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КФ ОГУ 14021165. 9 0 13.23 О

Лист

№ документа

Дата

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КФ ОГУ 14021165. 9 0 13.23 О

Лист

№ документа

Дата

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КФ ОГУ 14021165. 9 0 13.23 О

Лист

№ документа

Дата

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КФ ОГУ 14021165. 9 0 13.23 О

Лист

№ документа

Дата

Содержание

Введение…………………………………………………………………….…....2

1 Общая характеристика предприятия……………………………………...….3

2 Выбор напряжения внутризаводской сети…………………………………..6

3 Определение расчетных электрических нагрузок…………………….…….7

4 Выбор места расположения ГПП и РП……………………………...…..….18

5 Выбор числа и предварительной мощности трансформаторов на ГПП и цеховых подстанциях…………………………………………………………………..22

6 Компенсация реактивной мощности в электрических сетях предприятия………………………………………………………………………………….……24

7 Окончательный выбор и проверка трансформаторов……………………..28

8 Экономически целесообразный режим работы двухтрансформаторной подстанции…………………………………………………………………..………….33

9 Безопасность жизнедеятельности………………………..………………….35

Список используемой литературы…………………………………..……..…47

Введение

Электроснабжение современного промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс, состоящий из линий электропередач высокого напряжения, стационарных и передвижных подстанций, распределительных пунктов, средств защиты линий электропередач и трансформаторов при нарушении нормальных режимов работы электроприемников.

На современных заводах значительно возросло количество электротехнических установок, увеличилась их номенклатура, в связи с возросшей энерговооруженностью труда повысились требования к бесперебойности питания, качеству обслуживания электроустановок промышленного назначения. Важную роль в обеспечении надежной работы и увеличении эффективности использования электрического и электромеханического оборудования играет его правильная эксплуатация, составными частями которой является, в частности, хранение, монтаж, техническое обслуживание и ремонт. Важным резервом является также правильный выбор оборудования по мощности и уровню использования. По оценкам специалистов это позволяет сэкономить до 20-25 % потребляемой электроэнергии.

Основной проблемой современных систем промышленного электроснабжения является оптимизация этих систем. Она включает в себя вопросы и задачи: выбор рационального числа трансформаторов; выбор рациональных напряжений; выбор мощности трансформаторов; выбор аппаратуры, сечение проводов и кабелей по нагреву.

1 Общая характеристика предприятия

1.1 Описание техпроцесса

Технологический процесс производства дизеля включает такие стадии производства: заготовительную, обрабатывающую, сборочную и испытательную.

На заготовительной стадии получают заготовки для производства дизеля, такие как: паковки, штамповки, отливки и т.д. Работы выполняются в литейных цехах, рессорном цехе, арматурном цехе, кузнечно-прессовом цехе, штамповочно-механическом цехе.

На обрабатывающей стадии дизелестроительного производства объединяются работы, выполняемые в литейных цехах, рессорном цехе, арматурном цехе, кузнечно-прессовом цехе, штамповочно-механическом цехе. Обрабатывающая стадия включает самые разнообразные способы изготовления деталей: обработку резанием, термические, химические методы обработки, сварку, пайку, гальванические и лакокрасочные покрытия.

На сборочной стадии отдельные детали, узлы за счет имеющихся мест соединения собирают в готовые изделия - дизеля. Процесс сборки осуществляется в ремонтно-механическом цехе. В процессе узловой сборки производятся испытания на специальном стенде, специальными приборами и в лаборатории.

На испытательной стадии производятся контрольно-испытательные операции в лаборатории.

Дизель состоит из большого количества деталей и узлов. Учитывая сложность и трудоемкость выпускаемой продукции, цикл обработки составляет около одного месяца.

Для хранения заготовок, инструмента, дополнительного оборудования, спецодежды, запасных частей, средств индивидуальной защиты используется материальный склад и склад оборудования и запасных частей. Для хранения готовой продукции используется пакгауз. В пожарном депо хранится дополнительное оборудование для пожарной безопасности. Для обеспечения завода водоснабжением на территории завода находятся насосные.

Завод обеспечен необходимым станочным парком, технологическим оборудованием, оснасткой и приспособлениями, мерительным инструментом, технической, технологической, конструкторской и другой документацией. Работники цеха имеют необходимую квалификацию.

1.2 Назначение категорийности и характеристика окружающей среды

В таблице 1 приводим характеристики окружающей среды производственных помещений [1].

В таблице 2 приводим классификацию производственных помещений и цехов по требованиям к надежности электроснабжения [1].

Таблица 1 - Характеристика окружающей среды производственных помещений

№ на плане	Наименование цеха	Класс взрыво- и пожароопасности	Характер окружающей среды	Примечание
1	Материальный склад	Безопасная	нормальная
2	Литейный цех	Безопасная	нормальная
3	Ремонтно-механический цех	Безопасная	Нормальная
4	Склад оборудования и запасных частей	Безопасная	Нормальная
5	Рессорный цех	Безопасная	Нормальная
6	Пакгауз	Безопасная	Нормальная
7	Пожарное депо	Безопасная	Нормальная
8	Насосная	Безопасная	Нормальная
9	Арматурный цех	Безопасная	Химически активная среда
10	Кузнечно-прессовый цех	Безопасная	нормальная
11	Штамповочно-механический цех	Безопасная	нормальная
12	Гараж	Безопасная	нормальная
13	Лаборатории	В-1Б	нормальная	легковоспламеняющая жидкость
14	Заводоуправление	Безопасная	нормальная
15	Столовая	Безопасная	нормальная

Таблица 2 - Характеристика электроприемников по надежности

№ на плане	Наименование цеха	Категория надежности
№ на плане	Наименование цеха	Категория надежности
1	Материальный склад	3
2	Литейный цех	2
3	Ремонтно-механический цех	2
4	Склад оборудования и запасных частей	3
5	Рессорный цех	2
6	Пакгауз	3
7	Пожарное депо	2
8	Насосная	1
9	Арматурный цех	2
10	Кузнечно-прессовый цех	2
11	Штамповочно-механический цех	2
12	Гараж	3
13	Лаборатории	2
14	Заводоуправление	2
15	Столовая	3
	Освещение цехов и территории завода	3

2 Выбор напряжения внутризаводской сети

2.1 Выбор напряжения питающей сети

Выбор напряжения питающей сети осуществляем по формуле [2]:

_{Принимаем
ближайшее значение 35кВ.}

2.2 Выбор напряжения распределительной сети

Для питающих и распределительных сетей необходимо применить напряжение 10 кВ, так как оно является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ (потери электроэнергии будут меньше). Напряжение 6 кВ допускается применять только в тех случаях, если на предприятии преобладают электроприемники с номинальным напряжением 6 кВ.

3 Определение расчетных электрических нагрузок

3.1 Определение расчетных электрических нагрузок ремонтно-механического цеха.

Расчет выполняем по форме Ф 636-92 при этом все приемники цеха группируем по характерным категориям с одинаковыми Ки и tgj.

Определяем суммарную мощность электроприемников по формуле:

(3.1)

где P_н – номинальняа мощность электроприемника, кВт;

n – количество электроприемников в группе.

Определяем активную нагрузку за наиболее загруженную смену по формуле:

_(3.2)

где К_и – коэффициент использования

Определяем реактивную нагрузку за наиболее загруженную смену по формуле:

_(3.3)

Рсм и Qсм для станков универсального назначения

Для остальных приемников расчет аналогичен.

Определяем групповой коэффициент использования по формуле:

_(3.4)

Определяем эффективное число электроприемников по формуле:

_(3.5)

_{где Pnmax – мощность
максимального электроприемника}

Принимаем целое меньшее число nэ = 25.

По [2] находим коэффициент расчетной нагрузки (Кр) в зависимости от Ки = 0,32 и nэ = 25:

Определяем расчетную активную нагрузку по формуле:

_(3.6)

Определяем расчетную реактивную нагрузку. При nэ > 10:

_(3.7)

Определяем полную расчетную мощность по формуле:

_(3.8)

Определяем расчетный ток по формуле:

_(3.9)

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Расчетную нагрузку (активную и реактивную) силовых приемников цеха определяем по следующим формулам:

где Р_н – суммарная установленная мощность всех приемников цеха, котоую принимаем по исходным данным;

К_с – средний коэффициент спроса, принимаемый по [3];

tg φ – соответствующий характерному для приемников данного цеха средневзвешенному значению коэффициента мощности.

Определим мощность отделения №1, материлальный склад:

_{Определям
величины нагрузок остальных
цехов аналогично, результаты
расчетов сводим в таблицу 4.}

3.2 Определение нагрузок низковольтных электроприемников

Расчетную нагрузку (активную и реактивную) силовых приемников цеха определяем по следующим формулам:

где Р_н – суммарная установленная мощность всех приемников цеха, которую принимаем по исходным данным;

К_с – средний коэффициент спроса, принимаемый по [3];

tgφ – соответствует коэффициенту мощности cosφ, принимаемому по [3].

Определяем мощность материального склада:

_{Величины
нагрузок остальных
цехов определяем аналогично,
результаты расчетов
сводим в таблицу 4.}

Таблица 3 – Определение расчетной нагрузки силовых электроприемников РМЦ

Исходные данные							Расчетные величины		n_э	К_р	Расчетная мощность			I_р, А
По заданию				Справочные данные			Р_см, кВт	Q_см, квар			P_р, кВт	Q_р, квар	S_р, кВА
Наименование ЭП	n, шт	Номинальная мощность ЭП, кВт		K_и	cosφ	tgφ
Наименование ЭП	n, шт	Общая Рн	Одного Pнмин÷Рнмах	K_и	cosφ	tgφ
Станки универсального назначения	34	126	0,6÷11,125	0,12	0,5	1,73	15,12	26,19	25	0,75
Специализированные и агрегатные станки	62	320,58	1,7÷28	0,22	0,65	1,17	70,53	82,46
Вентиляторы	11	56,6	2,8÷10	0,7	0,82	0,7	39,62	27,65
Краны, кран-балки, тельферы	6	48,60	0,85÷36	0,1	0,5	1,73	4,86	8,42
Преобразователи	1	28	28	0,68	0,8	0,75	19,04	14,28
Печи сопротивления и др. нагревательные устройства	5	174	15÷75	0,55	0,95	0,33	95,7	31,46
Электрическая Сварка	9	206,5	9,5÷47,5	0,3	0,7	1,02	61,95	63,2
Итого	128	960,28		0,32			306,82	253,65			230,11	253,65	342,48	520,34

_{Таблица 4 – Расчет
нагузок до 1кВ}

№

Наименование цеха

P_н, кВт

К_и

cosφ

tgφ

P_р, кВт

Q_р, квар

S_р, кВА

Материальный склад

150

0,35

0,8

0,75

52,50

39,38

65,63

Литейный цех

1300

0,75

0,85

0,62

975,00

604,25

1147,06

Ремонтно-механический цех

960,28

0,3

0,65

1,17

288,08

336,81

443,21

Склад оборудования и запасных частей

120

0,25

0,65

1,17

30,00

35,07

46,15

Рессорный цех

900

0,3

0,65

1,17

270,00

315,66

415,38

Пакгауз

100

0,2

0,5

1,73

20,00

34,64

40,00

Пожарное депо

0,35

0,7

1,02

21,00

21,42

30,00

Насосная

300

0,6

0,7

1,02

180,00

183,64

257,14

Арматурный цех

1300

0,35

0,6

1,33

455,00

606,67

758,33

Кузнечно-прессовый цех

900

0,45

0,75

0,88

405,00

357,18

540,00

Штамповочно-механический цех

1400

0,3

0,65

1,17

420,00

491,03

646,15

Гараж

110

0,25

0,7

1,02

27,50

28,06

39,29

Лаборатории

240

0,45

0,75

0,88

108,00

95,25

144,00

Заводоуправление

0,45

0,75

0,88

31,50

27,78

42,00

Столовая

220

0,45

0,9

0,48

99,00

47,95

110,00

Итого

3382,58

3224,78

4724,34

3.3 Определение осветительной нагрузки предприятия

Расчёт освещения цехов, территории завода производим методом удельной мощности по формулам:

где γ_освi – удельная мощность осветительной нагрузки в пересчете на i Лк, кВт/м²;

S – площадь цеха, м²

Удельную мощность осветительной нагрузки в пересчете на i Лк определяем по формуле:

где γ₁₀₀ – значение удельной мощности для освещенности для 100 Лк, Вт/м²;

γ_освi – значение удельной мощности в пересчете на i Лк;

Eмин – значение минимальной нормируемой освещенности для выбранного помещения, Лк определяем по [4];

Eтабл – значение освещенности для заданной удельной мощности в таблице Eтабл = 100 Лк;

kз норм – значение коэффициент запаса нормативный;

kз табл – значение коэффициент запаса табличный;

h - КПД светильника, %.

Определим мощность осветительной нагрузки для ремонтно-механического цеха.

Для ремонтно-механического цеха при освещении люминесцентными лампами выбираем светильник ЛСП01 с лампами ЛДЦ 80-4.

Для используемого типа лампы - cosj_о = 0,95, tgj_о = 0,33[5];

Согласно [4] определяем удельную мощность общего равномерного освещения для выбранных параметров. При освещенности 100 Лк, P_уд = 2,4 Вт/м².

Табличное значение удельной мощности, Вт/м² корректируем на значение освещенности 300Лк:

Расчетные нагрузки освещения остальных цехов определяем аналогично, расчеты сводим в таблицу 5.

3.4 Определение расчетной нагрузки предприятия напряжением до 1 кВ

Расчетные низковольтные нагрузки цехов предприятия определяем суммированием силовой и осветительной нагрузки цехов по формулам:

Результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Таблица 5 – Определение осветительной нагрузки предприятия

Наименование отделения	S, м²	E_мин, Лк	k_з	Тип светильника	Тип лампы	cosj	tgj	γ_i, Вт/м²	Р_р.о, кВт	Q_р.о, квар	S_р.о, кВА
Материальный склад	2375	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	8,14	2,69	8,57
Литейный цех	4025	200	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	6,86	27,60	9,11	29,06
Ремонтно-механический цех	2250	300	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	10,29	23,14	7,64	24,37
Склад оборудования и запасных частей	1350	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	4,63	1,53	4,87
Рессорный цех	3600	150	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	5,14	18,51	6,11	19,50
Пакгауз	250	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	0,86	0,28	0,90
Пожарное депо	175	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	0,60	0,20	0,63
Насосная	125	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	0,43	0,14	0,45
Арматурный цех	1800	150	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	5,14	9,26	3,05	9,75
Кузнечно-прессовый цех	4100	150	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	5,14	21,09	6,96	22,20
Штамповочно-механический цех	1475	150	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	5,14	7,59	2,50	7,99
Гараж	675	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	2,31	0,76	2,44
Лаборатории	600	150	1,5	Н4Т5Л-1×65	ЛБ65	0,95	0,33	5,14	3,09	1,02	3,25
Заводоуправление	350	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	1,20	0,40	1,26
Столовая	750	100	1,5	ЛСП01	ЛДЦ 80-4	0,95	0,33	3,43	2,57	0,85	2,71
Итого									131,01	43,23	137,96

Таблица 6 – Расчетные силовая и осветительная низковольтная нагрузка цехов предприятия

Наименование отделения	P_р, кВт	Q_р, квар	Р_ро, кВт	Q_ро, квар	Р_рнн, кВт	Q_рнн, квар	S_рнн, кВА
Материальный склад	52,50	39,38	8,14	2,69	60,64	42,07	73,80
Литейный цех	975,00	604,25	27,60	9,11	1002,6	613,36	1175,34
Ремонтно-механический цех	288,08	336,81	23,14	7,64	311,22	344,45	464,22
Склад оборудования и запасных частей	30,00	35,07	4,63	1,53	34,63	36,60	50,39
Рессорный цех	270,00	315,66	18,51	6,11	288,51	321,77	432,17
Пакгауз	20,00	34,64	13,71	4,53	33,71	34,92	40,68
Пожарное депо	21,00	21,42	0,60	0,20	21,6	21,62	30,56
Насосная	180,00	183,64	0,43	0,14	180,43	183,78	257,55
Арматурный цех	455,00	606,67	9,26	3,05	464,26	609,72	766,35
Кузнечно-прессовый цех	405,00	357,18	21,09	6,96	426,09	364,14	560,49
Штамповочно-механический цех	420,00	491,03	7,59	2,50	427,59	493,53	653,00
Гараж	27,50	28,06	2,31	0,76	29,81	28,82	41,46
Лаборатории	108,00	95,25	3,09	1,02	111,09	96,27	147,00
Заводоуправление	31,50	27,78	1,20	0,40	32,7	28,18	43,17
Столовая	99,00	47,95	2,57	0,85	101,57	48,80	112,68
Итого	3382,58	3224,78	131,01	43,23	3513,60	3268,03	4848,86

3.5 Определение расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников

К высоковольтным электроприемникам относятся печи литейного цеха 10 кВ и синхронные двигатели насосной 10 кВ.

Расчет выполняем по методу коэффициента загрузки, с учетом следующих особенностей:

1) вместо коэффициента использования используем значение коэффициента загрузки;

2) не определяется эффективное число электроприемников;

3) расчетную нагрузку находим по формуле:

_{где
Кр – коэффициент разновременности
максимумов принимаем
0,9 [3];}

_{Кз
– коэффицент загрузки,
принимаем равным 0,9 [3];}

_{Для
литейного цеха:}

_{Для
остальных электроприемников
расчет аналогичен,
результаты расчетов
сводим в таблицу 7}

_{Суммарные
нагрузки высоковольтных
электроприемников:}

_{Таблица
7 – Расчет нагрузки
высоковольтных электроприемников}

Наименование цеха	Катего-рия	Руст, кВт	К_з	К_з	cosφ	tgφ	P_рвн, кВт	Q_рвн, квар	S_рвн, кВА
Литейный цех	2	1146	0,90	0,94	0,95	0,33	969,52	318,66	1020,54
Насосная	2	630	0,90	0,94	-0,90	-0,48	532,98	-258,13	592,20
Итого							1502,50	60,53	1612,74

3.6 Определение суммарной нагрузки предприятия

Суммарную расчетную активную нагрузку определяем по формуле:

где – суммарная расчетная активная нагрузка потребителей с номинальным напряжением 0,4 кВ. Определяем суммированием активных нагрузок (силовых и осветительных) 0,4 кВ;

ΣР_рнн = 3513,6 кВт;

– приблизительные потери активной мощности в трансформаторах, кВт определяем по формуле:

DР_Л – потери активной мощности в кабельных линиях, кВт определяем по формуле

;

∑Р_вн – суммарная расчетная активная нагрузка потребителей с номинальным напряжением 10 кВ.

ΣР_вн = 1502,5 кВт.

К_рм – коэффициент разновременности максимумов нагрузки,

К_рм = 0,9.

Суммарную расчетную реактивную нагрузку определяем по формуле:

где – суммарная расчетная реактивная нагрузка потребителей с номинальным напряжением 0,4 кВ;

ΣQ_рнн = 3268,03 квар;

– потери реактивной мощности в трансформаторе определяем по формуле:

- потери реактивной мощности в линии определяем по формуле:

– суммарная расчетная реактивная нагрузка потребителей с номинальным напряжением 10 кВ.

ΣQ_рвн = 60,03 квар.

_{Суммарную
нагрузку по заводу
определяем по выражению:}

4 Выбор места расположения ГПП и РП

Центр нагрузок является символическим центром потребления электроэнергии. Поэтому ГПП располагаем как можно ближе к центру нагрузок. Это позволяет приблизить высокое напряжение к центру нагрузок, сократить протяжённость сетей, уменьшить расход проводникового материала, снизить потери.

Центр нагрузок каждого цеха принимаем в центре пересечения его диагоналей.

Таблица 4.1 – Данные о расчётных мощностях и координатах центра цехов

№ цеха	Р_Р, кВт	Q_Р, кВар	Х, м	Y, м
1	60,64	42,07	43,5	236,5
2	1002,60	613,36	140	217,5
3	311,22	344,45	250	270
4	34,63	36,60	250	215,5
5	288,51	321,77	250	170
6	20,86	34,92	34,75	149
7	21,60	21,62	112,25	141,5
8	180,43	183,78	112,5	125,5
9	464,26	609,72	250	122,5
10	426,09	364,14	110,25	86,75
11	427,59	493,53	234,75	78
12	29,81	28,82	22,5	7,5
13	111,09	96,27	140	22,5
14	32,70	28,18	242,5	20
15	101,57	48,80	300	27,5

Определим центр энергетических нагрузок главной понижающей подстанции по активной мощности:

(4.1)

Определим центр энергетических нагрузок главной понижающей подстанции по реактивной мощности:

(4.2)

Месторасположение трансформаторной подстанции выбирается исходя из следующих условий:

Наибольшее приближение к центру нагрузок.

Предпочтительно с некоторым смещением в сторону источника питания.

Проектирование электроснабжения дизелестроительного завода 📙 Реферат → 🆔 223814