Электроснабжение цеха машиностроительного завода

Введение

 

Система электроснабжения промышленных предприятий создаётся для обеспечения  электроэнергией специализированных электроприёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для термической обработки, осветительные установки.

В курсовом проекте решаются вопросы электроснабжения  кузнечно-прессового цеха.

Основной задачей проектирования цеховой элекрической сети является обеспечение высокой надёжности, безопасности и экономичности системы  элекроснабжения, а также снижение потерь электроэнергии и применение современного оборудования.

При проектировании необходимо правильно определить электрическую  нагрузку и выбрать тип, число  и мощность трансформаторов на трансформаторной подстанции, виды и типы защитной аппаратуры, решить вопрос о компенсации реактивной мощности, правильным образом выбрать  марку и сечение проводников  в соответствии с факторами окружающей среды.

Важную роль в обеспечении  надёжной работы электрооборудования  играет его правильная эксплуатация, к которой относятся: хранение, монтаж, техническое обслуживание и ремонт.

При проектировании основными  нормативными документами являлись ПУЭ, СНиП, ГОСТ, ЕСКД.

 

 

 

 

 

 

1 Краткая характеристика  и спецификация оборудования

 

Участок кузнечнопрессового  цеха (КПЦ) предназначен для подготовки металла к обработке.

Он имеет станочное  отделение, в котором установлено  оборудование: обдирочные станки типа РТ-21001 и РТ-503, электротермические установки, кузнечнопрессовые машины, мостовые краны и др. Участок предусматривает наличие помещений для цеховой трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, для бытовых нужд и пр.

Электроснабжение (ЭСН) осуществляется от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП – 1,4 км, а от питающей подстанции энергосистемы до ГПП – 12 км. Напряжение на ГПП – 6 и 10 кВ.

Количество рабочих смен – 2. Потребители участка имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН.

Грунт в районе КПЦ – суглинок с температурой +15ºC. От этой же цеховой ТП намечается ЭСН при расширении станочного парка.

Дополнительная нагрузка КПЦ в перспективе составит:

 кВт, кВАр, .

Каркас здания смонтирован  из блоков-секций длиной 8 м каждая.

Размеры участка  м, где A – длина цеха, B – ширина цеха и H – высота цеха.

Вспомогательные помещения  двухэтажные высотой 4м.

Перечень оборудования участка  КПЦ дан в таблице 2.1.

Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.

Расположение основного  оборудования показано на плане (приложение А).

 

2 Расчет мощности  силовых и осветительных нагрузок

 

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значениям электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование  системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.

От правильной оценки ожидаемых  нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

Средней нагрузкой называется такая нагрузка, работая с которой  в течение интересующего промежутка времени (смена, сутки, год) электропотребитель потреблял бы то же количество электроэнергии, которое он потребляет в действительности при неравномерной нагрузке. В  условиях эксплуатации эту нагрузку легко определить по показанию счетчика за интервал времени.

Максимальная нагрузка заданной продолжительности представляет собой наибольшее ее значение из всех значений за заданный промежуток времени. Например, - максимальная нагрузка получасовой продолжительности, остальные получасовые интервалы за всю смену менее загружены.

Максимальная кратковременная  нагрузка продолжительностью несколько  секунд называется пиковой нагрузкой. По пиковой нагрузке проверяют колебания  напряжения, выбирают уставки защиты и плавкие вставки предохранителей.

Методика расчета максимальной нагрузки электроприемников цеха

1 Определяем номинальную мощность электроприемника , кВт

(2.1)

2 По справочной литературе  [6] определяем коэффициент использования

3 Определяем среднюю активную нагрузку за смену , кВт

(2.2)

4 По справочной литературе [6] определяем и

5 Определяем среднюю реактивную нагрузку за смену , кВАр.

(2.3)

6 Определяем номинальный потребляемый ток электроприемника , А

• для электроприемников с ,
• для электроприемников с ,
• для электрических печей и сварки,
• для однофазных электроприемников,

7 Определяем количество  одинаковых электроприемников на  участке  n.

8 Определяем суммарную номинальную мощность одинаковых электроприемников , кВт

(2.4)

9 Определяем суммарную среднюю активную нагрузку за смену электроприемников , кВт

(2.5)

10 Определяем суммарную  среднюю реактивную нагрузку за смену электроприемников , кВАр

(2.6)

Результаты расчетов приведены  в таблице 2.1

11 Определяем отношение наибольшей мощности ЭП в цехе к наименьшей мощности

(2.7)

12 Определяем коэффициент использования

(2.8)

13 Определяем эффективное число ЭП в зависимости от

(2.9)

14 Определяем коэффициент максимальной активной мощности и максимальной реактивной мощности по справочной литературе [6]

15 Определяем максимальную нагрузку цеха за наиболее загруженную смену

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Методика расчета осветительных  нагрузок

1 Определяем площадь помещения ,

(2.14)

2 Предварительно на плане  цеха размещаем светильники и  подсчитываем их количество,

3 Определяем нормируемую освещенность рабочих мест

4 По высоте и площади  помещения определяем удельную  мощность общего равномерного  освещения по справочным материалам

5 Определяем расчетную  мощность лампы  , кВт

(2.15)

Выбираем тип лампы  ДРЛ 750 М, = 0,75 кВт

6 Определяем активную мощность освещения , кВт

(2.16)

7 Определяем реактивную мощность освещения , кВАр

(2.17)

8 Определяем полную мощность освещения , кВА

(2.18)

9 Определяем ток потребляемый освещением , А

(2.19)

Расположение светильников показано на плане (приложение В)

 

3 Выбор трансформаторной  подстанции

3.1 Расчет компенсации  реактивной мощности

 

Все процессы в электрических  системах можно охарактеризовать тремя  параметрами: напряжением, потребляемым током и активной мощностью. Но для  удобства расчетов и учета применяют и другие параметры, в том числе реактивную мощность. Реактивная мощность идет на создание магнитных и электрических полей.

По нескольким основным причинам передача значительной реактивной мощности в системе электроснабжения не выгодна:

• возникают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью;
• возникают дополнительные потери напряжения;
• загрузка реактивной мощностью линий электропередачи и трансформаторов требует увеличения площади сечений проводов воздушных и кабельных линий, повышения номинальной мощности или числа трансформаторов подстанций и оборудования ячеек РУ.

Для компенсации реактивной мощности используют батареи конденсаторов  и синхронные машины, в том числе  специальные синхронные компенсаторы.

Батареи конденсаторов –  это специальные емкостные компенсационные  устройства, предназначенные для выработки реактивной мощности.

Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные электрические  машины, работающие в режиме двигателя  без нагрузки на валу.

В нашем цехе для компенсации  реактивной мощности будут использоваться батареи конденсаторов. 

1 Для выбора компенсирующего  устройства определяем реактивную  мощность, передаваемую от энергосистемы .

(3.1.1)

где – коэффициент реактивной мощности, задаваемый энергосистемой.

(3.1.2)

2 Определяем расчетную  мощность компенсирующей установки , кВАр

 

=   (3.1.3)

3 По справочной литературе  [4] выбираем конденсаторную батарею. Проверяем фактический коэффициент реактивной мощности после установки компенсирующего устройства. Конденсаторные батареи – 2 × УК-0,38-150

(3.1.4)

                         

4 Выбираем автоматический  выключатель и кабель для подключения  компенсирующего устройства к  сети по условию

Автоматический выключатель Кабель

     

              

    

    

(3.1.5)

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-35 ( А; А; А) и кабель АВВГ 3×150+2×95-1

 

3.2 Выбор числа  и мощности трансформаторов

 

При выборе числа и мощности трансформаторов рекомендуется  руководствоваться следующими требованиями: на подстанции рекомендуется иметь  не более двух трансформаторов. Наиболее экономичны однотрансформаторные подстанции, которые при наличии централизованного  резерва или связи по вторичному напряжению могут обеспечить надёжное питание потребителей второй и третьей  категории. Увеличение числа трансформаторов  обычно экономически не выгодно, количество трансформаторов зависит от категории  потребителей:

• для потребителей первой категории необходима установка двухтрансформаторной подстанции, так как перерыв в электроснабжении потребителей первой категории допускается на время автоматического ввода резерва;
• для потребителей второй категории возможна установка одно- или двухтрансформаторной подстанции;
• для потребителей третьей категории допускается складской резерв и поэтому рекомендуется установка однотрансформаторной подстанции.

Для обеспечения резервирования потребителей первой и второй категории, при наличии двух трансформаторов, их мощность должна быть такой, чтобы оставшийся в работе трансформатор обеспечивал нормальную работу потребителей.

1 Определяем категорию  электроприемников заданного цеха.

По заданию, электроприемники цеха имеют 2 и 3 категорию надежности электроснабжения.

2 Определяем расчетную  мощность электроприемников цеха  с учетом компенсации реактивной  мощности и перспективной нагрузки , кВА

 

 

3 Электроприемники 2 категории должны обеспечиваться электроэнергией от 2-х независимых источников питания. В связи с этим мы выбираем двух трансформаторную подстанцию.

4 Определяем минимальную  расчетную мощность трансформатора , кВА

(3.2.2)

где N – число трансформаторов, - коэффициент загрузки

5 Выбираем трансформатор  по справочной литературе, исходя из условия  .

Выбираем ТМГ 11 – 1000/10. Технические характеристики выбранного трансформатора приведены в таблице 3.2

6 Определяем фактический  коэффициент загрузки трансформатора  в нормальном режиме и в  аварийном режиме

(3.2.3)

(3.2.4) 

4 Питающая сеть

4.1 Описание питающей  сети. Выбор сечения высоковольтного  кабеля

 

Электрические сети промышленных предприятий напряжением свыше 1000В  могут иметь следующие номинальные  напряжения: 6,10, 20, 35, 110 и 220 кВ. По назначению разделяют сети питающие, распределительные, местные и районные.

Питающими называют сети, передающие электроэнергию от энергосистемы предприятиям.

Распределительными называют сети, к которым непосредственно  подключаются электроприемники.

К электрическим сетям  предъявляют требования надежности, экономичности, безопасности и удобства эксплуатации.