Реконструкция электроснабжения восточного района города Барнаула

РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВОСТОЧНОГО РАЙОНА ГОРОДА БАРНАУЛА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

ДП 100401.33.000 ПЗ

обозначение документа

Дипломник группы Э - 82 М.Н. Петухов

подпись и.о., фамилия

Руководитель  проекта

доцент А.Р. Упит

должность, ученое звание подпись и.о., фамилия

Консультанты: ________________________-----

Орг.-экон. -- ст. препод., к.э.н. О.Л. Никитина

раздел проекта  должность, ученое звание подпись и.о., фамилия

Охрана труда -- доцент, к.т.н. Е.Н. Авдеев

БАРНАУЛ 2003

Реферат

В дипломном проекте  использовано Х источников, 3 рисунков, Х таблиц. В данном дипломном проекте  рассмотрены вопросы реконструкции  электроснабжения восточной части  г. Барнаула.

На основании исходных данных проведен расчет электрических  нагрузок потребителей и района в целом.

Определен центр электрических  нагрузок. И решен вопрос о месте  расположения ГПП. Построены графики  электрических нагрузок, произведен выбор количества и мощности трансформаторов  потребителей и трансформаторов  ГПП.

Рассчитаны токи короткого замыкания на стороне выше 1000 В, выбрана высоковольтная аппаратура и кабели.

Произведен расчет потребного количества огнетушащих средств  для тушения пожаров, выполнен экономический  расчет затрат на реконструкцию.

Специальным вопросом рассмотрена  “Микропроцессорная система дуговой защиты КРУ напряжением 6-10 кВ”.

Введение

Непрерывный рост городов  и численности их населения вызывает увеличение потребления электрической  энергии. Огромные масштабы жилищного  и промышленного строительства, осуществленного в городах, обуславливает необходимость непрерывного развития и совершенствования городских электрических сетей, являющихся связующим звеном между источниками и городскими потребителями электроэнергии.

В области электроснабжения потребителей эти задачи предусматривают повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрение и рациональную эксплуатацию высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении.

Решение ряда этих вопросов рассматривается в данном дипломном проекте. Предпринята попытка выявления оптимального варианта, на основе требований ПУЭ, ПТЭ и ТТБ, реконструкции схемы электроснабжения промышленного узла одного из районов.

Поводом для решения  этой задачи явилось:

1) нерациональное расположение  главной понижающей подстанции  по отношению к потребителям;

2) положение о том,  что в качестве основного напряжения  для городских сетей среднего  напряжения в России принято  10 кВ. В тех городах, где имеются  сети 6 кВ, они, как правило, переводятся на напряжение 10 кВ;

3) и наконец, принципиальным  вопросом построения схемы электроснабжения  города является выгоднейшее  число трансформаций энергии,  т.е. количество ее преобразований  между напряжением 110 кВ и 10 кВ.

Практика проектирования показывает, что введение промежуточного напряжения 35 кВ увеличивает капиталовложения и потери в сетях. Это является причиной отказа от применения в проектируемых сетях и системах электроснабжения городов этого напряжения и ликвидации его сетей в тех городах, где они существовали ранее. Таким образом, для городских сетей следует считать предпочтительной систему электроснабжения 110/10 кВ.

1 Определение расчетных  электрических нагрузок

1.1 Краткая характеристика потребителей электрической энергии

Потребители электрической энергии системы электроснабжения района представлены двумя группами: промышленные потребители и коммунально-бытовые потребители.

Котельный завод специализируется на выпуске котлов малой мощности. Значительная часть их идет на экспорт.

Производство осуществляется в две смены. Характерен резкопеременный  график электрических нагрузок. Перерыв  в электроснабжении предприятия  повлечет за собой массовый недоотпуск продукции, простой оборудования и  крупные штрафы за недопоставку продукции  на договорной основе. В связи с вышеизложенным, и согласно требованиям ПУЭ котельный завод отнесен по степени надежности электроснабжения к потребителям первой категории.

Маслосыркомбинат (МСК) специализируется на выпуске сыров и другой молочной продукции.

Режим работы трехсменный. График электрических нагрузок по часам суток и временам года относительно равномерный. Перерыв в электроснабжении повлечет за собой недовыпуск и массовую порчу продукции. По степени бесперебойности электроснабжения МСК отнесен к первой категории.

Элеватор выполняет  заготовительные функции (прием, подработка, хранение и отпуск зерна). Характеризуется  переменным графиком электрических  нагрузок по временам года. В период заготовки зерна (август, сентябрь, октябрь) максимальное использование мощности установленного оборудования. Перерыв в электроснабжении в этот период влечет за собой не только простой собственного оборудования элеватора, но и транспортных средств доставки зерновых культур с полей. Кроме того, простой зерносушильных агрегатов при наличии высокой влажности зерна, ведет к резкому ухудшению бесперебойности последнего. Предприятие по степени бесперебойности электроснабжения отнесено к потребителям II категории.

Моломаш. Основное направление - производство аппаратов, машин и  оборудования для хранения и переработки молока и молочных продуктов. Режим работы предприятия двухсменный. Электроприемников I категории нет. Перерыв в электроснабжении связан с существенным недовыпуском продукции, простоем людей и механизмов. По степени бесперебойности в электроснабжении Молмаш относится к потребителям II категории.

Показатели бесперебойности  электроснабжения, приведенные для  завода Молмаш характерны и для фанерно-спичечного комбината (ФСК), Маслоэкстрационного  завода (МЭЗ), Авторемзавода (АРЗ).

Потребители распределительной  городской сети (РП-5, РП-8, ТП-6) рассматриваемого района города являются: жилые дома одноэтажной (индивидуальной) и многоэтажной (до 9 этажей) застройки, оборудованные  преимущественно электрическими плитами, предприятия общественного питания, магазины, детские дошкольные учреждения, школы, автовокзал.

Перерыв в электроснабжении влечет за собой нарушения нормальной жизнедеятельности значительного  количества городских жителей. Согласно требованиям ПУЭ, данная городская  распределительная сеть относится к электроприемникам II категории надежности.

1.2 Определение расчетных осветительных нагрузок по 2

цеху элеватора и  МИС

Расчетную нагрузку осветительных  нагрузок приемников определяем по установленной  мощности и коэффициенту спроса:

, (1.1)

где - коэффициент спроса для освещения, принимаемый по справочным данным [2]

- установленная мощность  приемников электрического освещения,  находится по формуле [2].

, (1.2)

где - удельная нагрузка по площади пола;

- площадь пола здания, сооружения, определяемая по генплану.

Производим расчет осветительной  нагрузки для механической мастерской. Тип применяемых светильников ОДРЛ. Высота подвеса 4 м. Требуемая освещенность 200 лх, согласно [3]. По таблице [4] для  принятого типа светильников определяем удельную мощность = 11,2 Вт/м².

Отсюда имеем:

=11,2 800 = 8,96 кВт

=8,96 0,7 = 6,27 кВт

Аналогично рассчитываем осветительную нагрузку для каждого  здания. При этом учитываем этажность  зданий и сооружений. Производственно-бытовой  корпус (ПБК) - 3 этажа, рабочая башня (элеватор) - 6, рабочая башня (МИС) - 5, лабораторный корпус - 2, бытовой корпус - 2, столовая - 2, стенд конвейеров, административное здание - 2, зерносушилка - 4, в силкорпусах освещению подлежат верхняя и нижняя транспортная галереи.

Результаты расчетов заносим в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1

№ по генплану	Наименование Потребителей	Осветительная нагрузка
		F, м2	, Вт/м2	, кВт		, кВт
1	2	3	4	5	6	7
1	Склад	230	18,8	4,3	0,7	3,0
2	Мех. Мастерская	800	11,2	8,96	0,7	6,27
3	Бытовой корпус	240	5,7	1,4	0,6	0,8
4	Приемная башня	96	9,5	0,9	0,8	0,7
5	Насосная	92	6,2	0,6	0,85	0,5
6	ПБК	1596	4,5	7,2	0,6	4,3
7	Рабочая башня	160	8,1	1,3	0,8	1,0
8	Стенд конвейеров	512	8,1	4,1	0,8	3,3
9	Зерносушилка	312	8,1	2,5	0,8	2
10	Рабочая башня	1344	12,1	16,2	0,8	12,9
11	Силкорпус 1	960	11,7	11,2	0,8	8,9
12	Силкорпус 2	960	11,7	11,2	0,8	8,9
13	Силкорпус 4	1200	11,7	14,0	0,8	11,2
	Освещение территории	20802	5	104	1,0

 

1.3 Определение расчетных максимальных электрических

нагрузок по 2 цеху элеватора

В основу расчета положен  метод упорядоченных диаграмм [1]. Данный метод является основным при  разработке технических и рабочих  проектов электроснабжения.

Распределительные пункты РП-1, РП-2, РП-3, РП-4 рабочего здания стендов (РЗС) питаются отдельными линиями от распределительного шкафа трансформаторной подстанции (ТП). Отсюда же запитан ряд РП других подразделений предприятия.

Определяем расчетные  максимальные нагрузки на каждом РП. Исходные данные и результаты расчетов приведены  в таблице 1.2.

Расчет выполняем в  следующем порядке. Определяем суммарную  номинальную мощность , подключенную к РП-1, которая составляет 525 кВт; отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к  номинальной мощности наименьшего  имеет следующие значения >3.

Для группы электроприемников  по таблице [5] принимаем значение 0,6 и по значению cos находим tg .

Определяем активную и реактивную нагрузки (средние) за наиболее загруженную смену:

= 0,6 525 = 315 кВт (1.3)

= 315 1 =315 кВт (1.4)

Т.к. m>3 и 0,6 приведенное (эффективное) число электроприемников определяем по формуле:

(1.5)

в зависимости от и  по таблице [5] находим коэффициент  максимума К_м =1,2, по которому определяем максимальную активную мощность на питающей линии

1,2 315 = 378 кВт

максимальная реактивная мощность мощность при >10 равна

= 315 квар

определим полную расчетную  мощность

кВА

максимальный расчетный  ток в питающей линии составит

А (1.6)

Аналогичнй расчет производим для всех групп электроприемников (ЭП).

ЭП, работающие эпизодически и кратковременно (перекидные клапаны, подбункерные задвижки) при определении нагрузок не учитываются. Для ЭП длительного режима работы (порт, транспортеры и т.п.) номинальная активная мощность Р_ном = Р_уст. Для ЭП с повторном кратковременным режимом работы (сварочные аппараты и т.д.) номинальную мощность, указанную в паспорте, приводим к ПВ=1 по формулам для сварочных трансформаторов

кВт (1.7)

Таблица 1.2 - Определение  расчетных нагрузок по 2 цеху элеватора

Наименование  питания и групп электроприемников	Количество рабочих приемников	Установленная мощность, приведенная  к ПВ=1, кВТ		Коэффициент использования  Ки		Средняя нагрузка за max загруженную смену	Эффективное число электроприемников nэ	Коэффициент максимумаКм	Максимальные нагрузки	Расчетный ток, Ip,, А
							Pсм, кВт	Qсм, квар			Рр, кВт	Qp, квар	Sp, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
РП-1 Ленточные транспортеры	15	35	525	>3	0,6		315	315	14	1,2	378	315	492	748,4
РП-2 Ленточные и  цепные транспортеры, таль, тележки	35 9	8,4 2,7	295 24	>3	0,6 0,35	0,7/1 0,6/1,33	177 8,4	177 11,7
Итого по РП-2	44	7,25	319	>3	0,58	0,69/1,02	185,4	188,17	44	1,11	205,8	188,17	278,8	424,2
РП-3 Скребовые транспортеры	5	5,5	27,5		0,6	0,55/1,51	16,5	24,91
Зерноочистительное  оборудование (триера, сепараторы)	22	10,8	239		0,6	0,8/0,75	143,4	107,5
Аспирационное оборудование (вентиляторы, затворы  шлюзные)	20	5,05	101		0,65	0,8/0,75	65,65	49,23
Итого по РП-3	47	7,8	367,5	>3	0,61	0,78/0,8	225,5	181,69	43	1,12	252,6	181,69	311,16	473,31
Итого: силовые приемники	198	1211,5	1211,5		0,6	0,73/0,94	725,95	684,86			836,4	684,86	1106,2
Осветительные			40,6				32,4				32,4
Всего по РЗС			1252,1				758,35	684,86			868,8	684,86	1106,2
РП-4 Вентиляторы	8	17,37	139	>3	0,65	0,8/0,75	90,35	67,76	8	1	90,35	67,76	112,9
Освещение			0,5				0,4				0,4
Итого по РП-4			139,5				90,75	67,76			90,75	67,76	113,25	172,23
РП-5 Ленточные транспортеры	6	9,3	5,6	>3	0,6	0,7/1	33,6	33,6
Триера	4	5,5	22		0,6	0,8/0,75	13,2	9,9
Итого	10	7,8	78	>3	0,6	0,73/0,9	46,8	43,5	9	1,28	59,9	47,85	76,66
Вентиляторы	2	4	8		0,65	0,8/0,75	5,2	3,9		1	5,2	3,9	6,5
Освещение			1,3				1,0				1,0
Всего по РП-5			86			0,74/0,89	53	47,4			66,1	51,75	83,9	127,68
Лабораторный  корпус
Лабораторное оборудование (моечные машины, шелушитель)	5	2,26	11,3		0,25	0,8/0,75	2,85	2,11
Испытательный стенд	2	14	28		0,5	0,8/0,75	14	10,5
Печь сопротивления, сушильный шкаф	2	16	32		0,7	0,95/0,33	22,4	7,39
Итого	9	7,9	71,3	>3	0,55	0,88/0,52	39,25	20,29	6	1,47	57,69	22,3	61,85
Компрессор, сантехнические вентиляторы	5	5,9	29,5		0,8	0,8/0,75	23,6	17,7			23,6	17,7
Итого: силовое  оборудование	14		100,8				62,85	37,99			81,29	40,02	90,61
Освещение			5,0				3,0				3,0
Всего по лабораторному корпусу			05,8				65,85	37,99			84,29	40,02	93,31	141,94
ПБК Металлорежущие  станки (токарные, строгальные, фрезерные)	8	6,97	55,8		0,14	1,3	0,6/1,33	7,81	10,33
Деревообрабатывающие  станки	2	13,5	27		0,16	0,6/1,33	4,32	5,74
Сварочные трансформаторы (Sпаст=32 кВА, ПВ=0,25)	2	8,8	17,6		0,35	0,55/1,51	6,16	9,3
Итого	12	8,36	100,4	>3	0,18	0,58/1,38	18,29	25,36	12	1,75	32	25,36
Сантехнические  вентиляторы	8	3,25	26		0,8	0,8/0,75	20,8	15,6			20,8	15,6
Итого	20	1	122,9				44,22	48,88			52,8	40,96
Освещение			7,2				4,3				4,3
Всего по ПБК			130,1				48,52	48,88			57,10	40,96	70,27	106,89
РП-6 (РБ)
Транспортеры, шнеки, нории	25	16,12	403		0,6	0,7/1	241,8	241,8
Сепараторы, триера	12	10,6	128		0,6	0,8/0,75	76,8	57,6
Шлюзовые затворы	10	6,4	64,4		0,65	0,8/0,75	41,86	31,39
Итого: силовые  электроприемники	547	1,09	595,4	>3	0,61	0,74/0,91	360,46	329,99	22	1,15	415,68	329,9	530,7
Осветительные, включая силкорпуса 1, 2, 3				49,8			39,6				39,6
Всего по РБ			645,2				400,06	329,99			455,28	329,99	562,99	856,38
Зерносушилка  РП-7
Транспортеры	3	17	51		0,6	0,7/1	30,6	30,6
Вентиляторы (технол.)	5	16	80		0,65	0,8/0,75	52	39
Вентиляторы высокого давления	2	3,5	7		0,8	0,8/0,75	5,6	4,2
Вентиляторы (аспир.)	4	5,5	22		0,65	0,8/0,75	14,3	10,72
Итого: силовые  электроприемники	14	11,4	160	>3	0,64	0,77/0,82	102,5	84,52	15	1,18	120,9	84,52	147,5
осветительные			2,5				2				2
Всего по зерносушилке	162		162,5				104,5				122,9	84,52	149,2	226,95
Силкорпус №4, РП-8
Транспортеры, нории	8	28,5	228	>3	0,6	0,7/1	136,8	136,8	6	1,37	187,41	150,48
Вентиляторы (аспир.)	4	4,0	16		0,65	0,8/0,75	10,4	7,8		10,4	7,8
Итого	12		244				147,2	144,6		197,81	158,28	253,35
Освещение			14,0				11,2			11,2
Всего по силкорпусу			258				158,4	144,6		209,1	458,2	262,18		398,8
Механическая  мастерская
Металлорежущие  станки (токарные, фрезерные, сверлильные)	5	6,6	33		0,2	0,6/1,33	6,6	8,78
Таль (Рпасп=7,5 кВт; ПВ=0,4)	1	4,7	4,7		0,5	0,6/1,33	2,35	3,12
Сварка (Sпасп=64 кВА)	1	17,05	17,05		0,35	0,55/1,51	5,97	9,01
Итого	7	7,8	54,75	>3	0,27	0,57/1,44	14,92	20,91	6	1,88	28,05	23
Вентиляторы (сантех.)	2	5	10		0,65	0,8/0,75	6,5	4,87			6,5	4,87
Итого: силовые  электроприемники	9	64,75					21,42	25,78			34,55	24,87
осветительные		8,96					6,27				6,27
Всего по механической мастерской		73,71					27,69	25,78			40,82	27,87	49,42	76,17
Прием с автотранспорта и приемная башня
Автомобилеразгрузчик	6	18	108		0,35	0,55/1,51	37,8	57,08
Нории, транспортеры	6	10,6	64		0,6	0,7/1	38,4	38,4
Итого	12	14,33	172	>3	0,44	0,62/1,25	76,2	95,48	12	1,32	100,58	95,48
ентиляторы (асп.)	2	4	8		0,65	0,8/0,75	5,2	3,9			5,2	3,9
Итого: силовые  электроприемники	14		180				81,4	99,38			105,78	99,38	145,14
осветительные			3,3				2,6				2,6
Всего по ПБ			183,3				94,0	99,38			108,38	99,38	147,04	223,67
Насосная
Насосы	2	10	20		0,7	0,8/0,75	14	10,5			14	10,5	17,5
Освещение			0,6				0,5				0,5
Всего			20,6				14,5	10,5			14,5	10,5	17,9	27
Столовая
Электрические печи	3	5	15		0,6	0,95/0,33	9	2,97
Водогрейный бак	1	13	13		0,7	0,95/0,33	9,1	3
Итого: силовые  электроприемники	4	7	28	<3	0,65	0,95/0,33	18,1	5,97	4	1,4	25,34	6,56
осветительные			6,2				5,6				5,6
Всего			34,2				23,7	5,97			30,94	6,56	31,63	48,11
Осветительные электроприемники по позициям 1, 4, 5, 8, 10, 15, 18, 24 генплана и территории			133,9				133,46				125,06
Всего на стороне  НН без компенсации			3224		0,61		196,38	1587,67			2273,9	1602,4	2781,8	4231,62

 

1.4 Определение расчетной нагрузки по району электроснабжения

в целом

Определим расчетные  нагрузки методом упорядоченных  диаграмм. Для этого суммируем  количество фактически установленных  рабочих приемников предприятия, их номинальные мощности, выбираем номинальную мощность наибольшего приемника, выбираем средневзвешанный коэффициент использования, характерный для данной отрасли предприятия, вычисляем средние нагрузки узла, определяем n_э и К_м, а затем P_p и Q_P. Суммируем установленные мощности и расчетные нагрузки. Суммируем расчетные активные и реактивные потери мощности в рабочих трансформаторах, входящих в узел.

Потери мощности трансформаторов  ТП предприятий ориентировочно принимаем  равными , .

.

Для узла элеватор - МИС

P_P=2273,9 кВт; Q_P = 1602,45 квар; P_P.O = 242,33 кВт.

Тогда

кВА;

= 0,02 2681,87 = 55,78 кВт;

= 0,1 2681,87 = 287,91 квар.

Аналогичный расчет производим для остальных предприятий. Данные расчетов заносим в таблицу 1.3.

Суммарные расчетные  нагрузки промышленных потребителей равны:

кВт; квар.

Суммарные нагрузки трансформаторных подстанций городской распределительной сети, по данным районных электрических сетей, составляют: по РП-8 Р_Т = 6500 кВт;

по РП-5 Р_Т = 4200 кВт;

по ТП-6 Р_Т = 3700 кВт.

При определении полной мощности распределительных пунктов  напряжением 10 кВ в период максимума  нагрузки коэффициент мощности принимаем равным 0,93, соответственно tg = 0,39. Тогда реактивные наргузки составляют по РП-8 Q_Т = 2535 квар;

по РП-5 Q_Т = 1638 квар;

по ТП-6 Q_Т = 1554 квар.

Расчетные нагрузки распределительных  пунктов определяем по формуле:

,

где - расчетная нагрузка i-го трансформатора трансформаторной подстанции, присоединенный к данному элементу сети;

- коэффициент, учитывающий  совмещение максимумов нагрузок, указанных трансформаторов.

При n_т = 6 10 = 0,8

Для РП-8 P_P = 0,8 6500 = 5200 кВт, Q_Р = 2028 квар.

Для РП-5 P_P = 0,8 4200 = 3360 кВт, Q_Р = 1310,4 квар.

Для ТП-6 P_P = 0,9 3700 = 3330 кВт, Q_Р = 1298,7 квар.

Суммарные расчетные  активные и реактивные нагрузки по городской распределительной сети равны:

кВт; квар.

Суммарные расчетные  нагрузки по району электроснабжения в целом составляют:

= 26644, 8 0,9 = 23980,32 кВт;

= 16980,4 0,9 = 15282,36 квар,

где 0,9 - коэффициент одновременности  максимумов нагрузок промышленных и  коммунально-бытовых потребителей.

Необходимая мощность компенсирующих устройств по району в целом определяем по формуле:

,

где = 0,64 (cos = 0,84) - расчетное значение

= 0,39 (cos = 0,93) - нормативный коэффициент, заданный энергоснабжающей организацией.