Электроснабжение на предприятии Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Российский государственный профессионально - педагогический университет кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий Курсовой проект «Электроснабжение и энергосбережение на предприятии» Выполнил: Проверил: Екатеринбург 2007 № п/п Наименование цеха Руст., кВт 1. Компрессорная станция 532 2. Электроремонтный цех 244 3. Прессово-сварочный цех 765 4. Сантехнический участок 79 5. Наполнительная 226 6. Механический цех 1619 7. Насосная станция 339 8. Ремонтно-механический цех - 9. Гальванический цех 358 10. Литейный цех 416 11 Территория предприятия 50 В цехе 7 установлено четыре единицы оборудования по 1250 кВт с Содержание Введение 1. Содержание проекта 2. Расчет электрических нагрузок отделений и цеха промышленного предприятия 2.1 Метод упорядоченных диаграмм 2.2 Расчет электрических нагрузок низшего напряжения цехов предприятия 2.3 Расчет электрических нагрузок высокого напряжения цехов 3. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций 3.1 Общие требования к цеховым трансформаторным подстанциям 3.2 Методика выбора числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций 4. Выбор элементов внешнего электроснабжения промышленного предприятия 4.1 Выбор напряжения внешнего электроснабжения 4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП, их схем и сечений проводов питающих линий 4.2.1Выбор числа трансформаторов ГПП и схемы на стороне высокого напряжения 4.2.2 Выбор мощности трансформаторов ГПП 4.2.3 Выбор сечений проводов питающей линии 4.2.4 Технико-экономические расчеты 5. Расчет токов короткого замыкания в сетях СЭС ПП 5.1 Основные условия и допущения 5.2 Точки расчета тока короткого замыкания 5.3 Схемы для расчета токов короткого замыкания 5.4 Последовательность расчета токов КЗ 5.5 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанций энергосистемы и на вводе ГПП и ЦТП 6. Выбор схем распределительной сети предприятия 6.1 Расчет питающих линий и выбор напряжения 6.2 Построение схем электроснабжения 6.3 Конструктивное выполнение электрической сети 6.4 Расчет питающих линий Список литературы Введение В системах электроснабжения промышленных предприятий и установок энерго - и ресурсосбережения достигается главным образом уменьшением потерь электроэнергии при ее передаче и преобразовании, а также применение менее материалоемких и более надежных конструкций всех элементов этой системы. Одним из испробованных путей минимизации потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности потребителей при помощи местных источников реактивной мощности, причем важное значение имеет правильный выбор их типа, мощности, местоположения и способа автоматизации. Главной задачей проектирования предприятий является разработка рационального электроснабжения с учетом новейших достижений науки и техники на основе технико-экономического обоснования решений, при которых обеспечивается оптимальная надежность снабжения потребителей электроэнергией в необходимых размерах, требуемого качества с наименьшим затратами. Реализация данной задачи связана с рассмотрением ряда вопросов, возникающих на различных этапах проектирования. При технико - экономических сравнениях вариантов электроснабжения основными критериями выбора технического решения является его экономическая целесообразность, т.е. решающими факторами должны быть: стоимостные показатели, а именно приведенные затраты, учитывающие единовременные капитальные вложения и расчетные ежегодные издержки производства. Надежность системы электроснабжения в первую очередь определяется схемными и конструктивными построения системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящего электрооборудования. При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать, что в настоящее время все более широкое распространение находит ввод, позволяющий по возможности максимально приблизить высшее напряжение (35 - 330 кВ) к электроустройствам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации. Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от "холодного" резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. В необходимых случаях при проектировании систем электроснабжения должна быть предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии должны решаться комплексно и базироваться на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования необходимо стремиться к унификации и ориентироваться на применение комплексных устройств (КРУ, КСО и др.) различных напряжений, мощности и назначения, что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания. 1.Содержание проекта. Проект должен быть представлен пояснительной запиской и графической частью. В пояснительную записку входят следующие разделы с поясняющими схемами; графиками и таблицами: Введение. Краткая характеристика производства. Расчет электрических нагрузок отдельных цехов и предприятий в целом. Определение центра электрических я. Выбор уровня напряжения системы внешнего электроснабжения предприятия, числа и мощность силовых трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП). Выбор линии электропередачи питающей ГПП. Выбор и обоснование главной электрической схемы ГПП. Расчет токов короткого замыкания и выбор высоковольтной аппаратуры ГПП, Выбор уровня напряжения системы внутреннего электроснабжения предприятия. Выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторах подстанциях (ЦТП) с учетом рационального уровня компенсации реактивной мощности на стороне низкого напряжения. Выбор схем внутреннего электроснабжения предприятия. Выбор кабелей и основного оборудования высокого напряжения ЦТП. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением ниже 1000 В и выбор низковольтного оборудования одной из ЦТП. Компенсация реактивной мощности на стороне низкого напряжения ГПП. Технико-экономические показатели принятой СЭС предприятия. Заключение. Список используемых источников. Приложение (если в этом есть надобность). Графическая часть выполняется на стандартных листах ватмана формата А1 и содержит следующие чертежи: 1.Генеральный план группы цехов или предприятия, на котором указаны ГПП, ЦТП, высоковольтные и низковольтные распределительные пункты РП, нанесены трассы кабельных линий распределительной сети и линий питающих ГПП, расчетные нагрузки цехов, их удельные плотности и даны условные обозначения. 2.Схемы электроснабжения предприятия с указанием основных электрических элементов. Схема должна включать в себя схемы электрических соединений ГПП, РП и ЦТП. 2. Расчет электрических нагрузок отделений и цеха промышленного предприятия. 2.1 Метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным при расчете нагрузок. Применение его возможно, если известны единичные мощности электроприемников, их количество и техническое назначение. Расчет выполняется по узлам питания системы электроснабжения (распределительный пункт, силовой шкаф, питающая линия). Приемники делятся на характерные технологические группы: - с переменным графиком нагрузки (группа А - Ки < 0,6); - с постоянным или малоизменяющимся графиком нагрузки (группа Б - Ки = 0,6). Определяется номинальная мощность однотипных электроприемников, кВт. (2.1) где - количество однотипных электроприемников, шт.; - номинальная активная мощность электроприемника, кВт. Для каждой технологической группы отделения цеха рассчитывается: (2.2) (2.3) где Kui - коэффициент использования по [табл. П.1]; - соответствует характерному для данного электроприемника коэффициенту нагрузки (cos ), принимаемому по [ табл. П.1.]; Рсм.i - средняя активная и Qcм.iреактивная мощность одного электроприемника за наиболее загруженную смену одинакового режима работы. Средняя активная и реактивная мощность групп (А и Б) электроприемников отделений определяется: (2.4) (2.5) Для потребителей с переменной нагрузкой (группа А) расчетную активную нагрузку группы электроприемников отделения следует определять с учетом коэффициента максимума (Км) и средней нагрузки отделения (Рсм.от). Для потребителей с постоянным графиком нагрузки (группа Б), где Км = 1 расчетная активная и реактивная нагрузка группы электроприемников равняется средней нагрузке за наиболее загруженную смену. Расчетная активная мощность электроприемников группы А отделения, кВт: (2.6) где - коэффициент максимума отделения определяется по кривым рис 2.1 в зависимости от приведенного числа электроприемников ( ) и коэффициента использования максимума отделения ( ) группы электроприемников. Коэффициент максимума характеризует превышение максимальной нагрузки над средней за наиболее загруженную смену. Определяется средневзвешенный коэффициент использования отделения ( ) электроприемников группы А: (2.7) где - суммарная номинальная активная мощность электроприемника группы А, кВт. (2.8) где -суммарная среднесменная активная мощность электроприемников группы А, кВт. (2.9) Эффективным (приведенным) числом называют число однообразных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума , что и группа электроприемников различных по мощности и режиму работ. Так как эффективное число определяют для группы электроприемников, присоеденненых к силовым щитам или распределительному щиту подстанции, то необходимо учитывать показатель силовой сборки - число м, равное отношению номинальной мощности наибольшего электроприемника ( ) к номинальной мощности наименьшего ( ): (2.10) Число может быть больше, меньше или равно трем. Число определяется по следующим показателям: количеству электроприемников п, подключенных к источнику питания; показателю силовой сборки групповому коэффициенту использования ; номинальной активной мощности индивидуального электроприемника. Эффективное число электроприемников группы А отделения определяется по формуле: , (2.11) где эффективное число электроприемников группы А отделения. При и можно определить по более простой формуле: (2.12) Если найденное по этой формуле nэ окажется больше n, следует принимать nэ = n. При и -эффективное число электроприемников определяется по табл. 2.1. Порядок определения эффективного числа электроприемников. Выбирается наибольший по номинальной мощности электроприемник рассматриваемого узла; - выбираются наиболее крупные электроприемники, номинальная мощность каждого из которых равна или больше половины мощности наибольшего электроприемника; - Подсчитывается их число n1, их мощность Рном1, а также суммарная номинальная мощность всех рабочих электроприемников рассматриваемого узла Рном - Находятся значения ; - по полученным значениям и по табл. 2.1 определяется , а затем По табл. П.2 находится Км отделения и определяется расчетная активная нагрузка группы А отделения. Расчетная активная мощность электроприемников группы Б определяется, кВт. , (2.13) Относительные значения эффективного числа электроприемников в зависимости от и Таблица 2.1 1,0 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0.3 0,25 0,2 0.15 0,1 0,005 0,005 0,005 0,006 0,007 0,007 0,009 0,010 0,011 0,013 0,016 0,019 0,024 0,030 0,039 0,051 0,073 0,11 0,18 0,34 0,01 0,009 0,011 0,012 0,015 0,017 0,017 0,019 0,023 0,026 0,031 0,037 0,047 0,59 0,760 0,1 0,14 0,2 0,32 0,52 0,02 0,02 0,02 0,02 0.03 0,03 0.03 0,04 0,04 0.05 0,06 0,07 0,09 0,011 0,14 0,019 0,026 0,36 0,51 0,71 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0.04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,11 0,13 0,16 0,21 0,27 0,36 0,48 0,64 0,81 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,07 0,08 0,09 0,09 0,10 0,12 0,15 0,18 0,22 0,27 0,34 0,44 0,57 0,72 0,86 0,05 0,05 0,05 0,06 0,07 0,07 0,08 0,10 0,11 0,13 0,15 0,18 0,22 0,26 0,33 0,41 0,51 0,64 0,79 0,9 0,06 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,12 0,13 0,15 0,18 0,21 0,26 0,31 0,38 0,47 0,58 0,70 0,83 0,92 0,08 0,08 0,08 0,08 0,11 0,12 0,13 0,15 0,17 0,20 0,24 0,28 0,33 0,40 0,48 0,57 0,68 0,79 0,89 0,94 0,10 0,09 0,10 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,22 0,25 0,29 0,34 0,40 0,47 0,56 0,66 0,76 0,85 0,92 0,95 0,15 0,14 0,16 0,13 0,20 0.23 0,25 0,28 0,32 0,37 0,42 0,48 0,56 0,67 0,72 0,80 0,88 0,93 0,95 0,20 0,19 0,21 0,23 0,26 0,29 0,33 0,37 0,42 0,47 0,54 0,64 0,69 0,76 0,83 0,89 0,93 0,95 0,25 0,24 0,26 0,29 0,32 0.41 0,45 0,51 0,57 0,64 0,71 0,78 0,85 0,85 0,90 0,93 0,95 0,30 0,29 0,32 0,35 0,39 0,43 0,48 0,53 0,60 0,66 0,73 0,80 0,86 0,90 0,94 0,95 0,35 0,33 0,37 0,41 0,45 0,50 0,56 0,62 0,68 0,74 0,81 0,86 0,91 0,94 0,95 0,40 0,38 0,42 0,47 0,52 0,57 0,63 0,69 0,75 0,81 0,86 0,91 0,93 0,95 0,45 0,43 0,47 0,52 0,58 0,64 0,70 0,76 0,81 0,87 0,91 0,93 0,95 0,50 0,48 0,53 0,58 0,64 0,70 0,76 0,82 0,89 0,91 0,94 0,95 0,55 0,52 0,57 0,63 0.69 0,75 0,82 0,87 0,91 0,94 0,95 0,60 0,57 0,63 0,69 0.75 0,81 0,87 0,91 0,94 0,95 0,65 0,62 0,68 0,75 0,81 0,86 0,91 0,94 0,95 0,70 0,66 0,73 0,80 0.86 0,90 0,94 0,95 0,75 0,71 0,78 0,85 0,90 0,93 0,95 0,80 0,76 0,83 0,89 0,94 0,95 0,85 0,80 0,88 0,94 0,95 0,90 0,85 0,92 0,95 1,0 0,95 Расчетная реактивная нагрузка ( ) группы электроприемников с переменной для отделения и в целом по цеху определяется с учетом приведенного числа электроприемников, кВАр. при при Расчетная реактивная мощность электроприемников группы Б отделения, кВАр. (2.14) После определения нагрузок отделений находится расчетная нагрузка по цеху. Средняя активная и реактивная мощность групп электроприемников цеха определяется из: (2.15) (2.16) где - активная нагрузка групп электроприемников j - го отделения, кВт; - реактивная нагрузка групп электроприемников j -го отделения, кВАр; Расчетная активная нагрузка группы электроприемников цеха с переменным графиком нагрузки определяется по коэффициенту максимума и средней нагрузки цеха . Расчетная активная и реактивная нагрузка группы электроприемников цеха с постоянным графиком нагрузки равняется средней нагрузке за наиболее загруженную смену цеха. Расчетная активная мощность электроприемников группы А цеха, кВт. (2.17) где - коэффициент максимума цеха, определяется в зависимости от приведенного числа электроприемников цеха ( ) и коэффициента использования цеха ( ) электроприемников. Определяется коэффициент использования цеха электроприемников группы А. (2.18) Определяется приведенное число электроприемников группы А цеха. (2.19) где - номинальная активная мощность отделения электроприемников, кВт. По рис. 2.1 находится цеха и определяется расчетная активная нагрузка цеха электроприемников группы А. Расчетная активная мощность электроприемников группы Б цеха, кВт. (2.20) Расчетная реактивная мощность электроприемников ( ) группы А цеха определяется с учетом приведенного числа электроприемников, кВАр. при при Рис.2.1 Кривая зависимость от Расчетная реактивная мощность электроприемников группы Б цеха, кВАр. (2.21) Расчетная активная и реактивная мощность цеха. (2.22) (2.23) Результаты расчетов по каждой группе электроприемников отделений и по цеху в целом заносятся в табл. 2.2. Расчетные нагрузки отделений и цеха в целом определяются с учетом осветительной нагрузки В настоящее время для освещения основных цехов с высотой более 6 метров и наличии открытых пространств используются газоразрядные лампы типа ДРЛ с коэффициентом нагрузки равным 0.58. Для административных и бытовых помещений применяются люминесцентные лампы с коэффициентом нагрузки 0.95, для освещения мелких помещений используются лампы накаливания с коэффициентом нагрузки равным единице. Расчетная осветительная нагрузка цеха. (2.24) (2.25) где - удельная расчетная мощность на 1м2 производственной площади цеха, Вт/м2 [П.4]; - площадь отделения, м2; - коэффициент спроса освещения, выбирается по табл. [1, П.2.]; - соответствует характерному для данного электроприемника коэффициента нагрузки. Расчетная осветительная нагрузка цеха: (2.26) (2.27) где - расчетная активная осветительная нагрузка j - го отделения; - расчетная реактивная осветительная нагрузка j - го отделения; Результаты расчетов заносятся в табл. 2.2. Полная расчетная нагрузка цеха определяется суммированием расчетных нагрузок (силовых и осветительных) групп элекгроприемников, с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки . (2.28) Заготовительное отделение Группа А Пример расчета для отрезного станка Аналогично рассчитываются другие группы ЭП Результаты расчета приведены в таблице 2.2 Так как m>3 и <0,2, то По таблице 2.7 По рисунку 2.1 , . Группа Б Для потребителей с постоянным графиком нагрузки Таблица 2.2 Наименование характерной группы ээектроприемников Кол-во электроприемников Установленная мощность ЭП Коэф-т использования Средняя загрузка за наиболее загруженную смену Приведенное число ЭП, шт Коэффициент максимума Максимальная расчетная мощность 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Заготовительное отделение Группа А Отрезной станок 4 12.9 51.6 0.12 0.4 2.3 6.192 14.24 10.53 14.24 17.71 Токарно-револьверный станок 2 16 32 0.17 0.65 1.17 5.44 6.36 9.25 6.36 11.2 Механическая ножовка 1 2.8 2.8 0.12 0.4 2.3 0.34 0.782 0.58 0.782 1 Отрезной станок с дисковой пилой 2 10.5 21 0.12 0.4 2.3 2.52 5.796 4.28 5.796 7.2 Трубоотрезной станок 3 2.8 8.4 0.12 0.4 2.3 1.008 2.318 1.71 2.318 2.88 Пресс двухкривошипный 1 28 28 0.17 0.65 1.17 4.76 5.57 8.1 5.57 9.83 Пресс винтовой фрикционный 2 10 20 0.17 0.65 1.17 3.4 3.978 5.78 3.978 7 Гильотинные ножницы 4 20 80 0.17 0.65 1.17 13.6 15.912 23.12 15.912 28.07 Кран-балка 2 5.3 10.6 0.05 0.5 1.73 0.53 0.917 0.9 0.917 1.28 Итого по группе А 21 254.4 0.149 10 37.79 55.87 18 1.7 64.2 55.87 85.1 Группа Б Вентилятор 2 4.5 9 0.65 0.8 0.75 5.85 4.38 2 1 5.85 4.38 9 Механическое отделение Группа А Токарно-револьверный станок 2 15.7 31.4 0.17 0.65 1.17 5.34 6.248 8.81 6.248 10.8 Вертикально-фрезерный станок 3 4.5 13.5 0.17 0.65 1.17 2.3 2.691 3.8 2.691 4.66 Горизонтально-фрезерный станок 1 9 9 0.17 0.65 1.17 1.53 1.79 2.52 1.79 3.09 Копировально-фрезерный станок 4 10 40 0.17 0.65 1.17 6.8 7.956 11.22 7.956 13.75 Вертикально-сверлильный ст. 2 5 10 0.17 0.65 1.17 1.7 1.989 2.8 1.989 3.43 Поперечно-строгальный ст. 4 4.5 18 0.17 0.65 1.17 3.06 3.58 5.05 3.58 6.19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Продольно-строгальный ст 2 20 40 0.17 0.65 1.17 6.8 7.956 11.22 7.956 13.75 Универсально-шлифовочный ст 3 5.6 16.8 0.17 0.65 1.17 2.86 3.346 4.72 3.346 5.79 Итого по группе А 21 178.7 0.17 4.4 30.39 35.556 17.01 1.65 50.14 35.556 61.467 Группа Б - нет Кузнечно-термическое отделение Группа А ооотделениеотделение Группа А Молот пневматический ковочный 3 10 30 0.25 0.75 0.89 7.5 6.675 11.25 6.675 13.08 Молот пневматический ковочный 2 20 40 0.25 0.75 0.89 10 8.9 15 8.9 17.44 Пресс гидравлический 2 4.5 9 0.25 0.75 0.89 2.25 2 3.38 2 3.93 Пресс эксцентриковый 5 10 50 0.25 0.75 0.89 12.5 11.125 18.75 11.125 21.8 Пресс однокривошипный 5 10 50 0.25 0.75 0.89 12.5 11.125 18.75 11.125 21.8 Таль электрическая 2 3.2 6.4 0.05 0.75 0.89 0.32 0.285 0.48 0.285 0.56 Итого по группе А 19 185.4 0.243 6.25 45.07 40.11 18.5 1.5 67.6 44.11 78.6 Группа Б Электропечь сопротивления камерная 3 15 45 0.6 0.8 0.75 27 20.25 27 20.25 33.75 Электропечь сопротивления шахтная 1 45 45 0.75 0.95 0.33 33.75 11.138 33.75 11.138 35.54 Электропечь сопротивления протяжная 2 70 140 0.75 0.95 0.33 105 34.65 105 34.65 110.57 Вентилятор 3 7 21 0.65 0.8 0.75 13.65 10.238 13.65 10.238 17.06 Печь лудильная 3 2.8 8.4 0.6 0.95 0.33 5.04 1.663 5.04 1.663 5.31 Эл. Печь - ванна 2 20 40 0.6 0.95 0.33 24 7.92 24 7.92 25.27 Шкаф эл. сушильный 1 1.1 1.1 0.8 0.65 1.17 0.88 1.0296 0.88 1.0296 1.35 Итого по группе Б 15 300.5 0.697 25 209.3 86.9 8.6 1 2.9.3 86.9 226.64 По цеху РМЦ Группа А 61 618.5 0.183 0.81 113.25 131.54 53.5 1.61 181.9 131.5 224.4 Группа Б 17 309.5 0.695 0.92 215.15 91.3 10.6 1 215.2 91.3 233.8 Итого по РМЦ 78 928 0.35 0.87 328.4 222.8 64.1 1.21 397.1 222.8 455 2.2 Расчет электрических нагрузок низшего напряжения цехов предприятия. Расчетные нагрузки цехов определяются по средней мощности с учетом корректирующего коэффициента . Расчетные нагрузки на напряжение ниже 1000 В определяются следующими выражениями. 1. Силовые нагрузки на напряжение 0,4 кВ: (2.29) (2.30) где - установленная мощность силового оборудования цеха, кВт; - коэффициент использования; - корректирующий коэффициент; - соответствует характерному для данного цеха коэффициенту мощности нагрузки, принимаем по табл. П.4. 1. Расчетная активная и реактивная осветительные нагрузки: (2.13) (2.32) где - удельная осветительная нагрузка Вт/м2; F - площадь, м2*10-3 - коэффициент спроса для осветительной нагрузки. Результирующие активная и реактивная расчетные нагрузки цеха с учетом потерь в цеховых трансформаторах: (2.33) (2.34) (2.35) (2.36) где - активные потери в цеховых трансформаторах, кВт; - реактивные потери в цеховых трансформаторах, кВАр. 2.3 Расчет электрических нагрузок высокого напряжения цехов. Высоковольтная нагрузка предприятия рассчитывается отдельно от низковольтной, поскольку она не питается от ЦТП. Величина корректирующего коэффициента уменьшается при увеличении числа электроприемников. Значение коэффициента для силовой нагрузки напряжением ниже 1000 В приведены в нормах технологического проектирования. Так как на напряжении 6-10 кВ число приемников, как правило , не велико, то для высоковольтной нагрузки корректирующий коэффициент принимается равным единице, расчетная мощность равна средней мощности, причем коэффициенты мощности для синхронных двигателей принимается равным 0,9 и опережающим ( со знаком минус). В курсовом проекте высоковольтных нагрузок немного, их графики хорошо заполнены (Ки > 0.6) и подобны, известен режим работы (определено число рабочих и резервных электроприемников). 2.3.Расчетная активная и реактивная мощность высоковольтного оборудования: (2.37) (2.38) где - число рабочих потребителей, - коэффициент использования высоковольтной нагрузки. Полная расчетная высоковольтная нагрузка: (2.39) Расчет низковольтной и осветительной нагрузок для цеха 8: Расчет высоковольтной нагрузки цеха 8: Результаты расчета нагрузок цехов приведены в таблице 2.3 Суммарная расчетная мощность предприятия Определение расчетных нагрузок цехов предприятия. Таблица 2.3. № Наименование цеха Низковольтная нагрузка Высоковольтная нагрузка Осветительная нагрузка 1 Компрессорная станция 532 0,7 0,9 0,8 0,75 9,1 6300 0,85 0,58 1,4 2 Электроремонтный цех 244 0,35 0,72 0,65 1,17 14,3 1900 0,95 0,58 1,4 3 Прессово-сварочный цех 765 0,6 0,73 0,7 1,02 13,5 8300 0,95 0,58 1,4 4 Сантехнический участок 79 0,5 0,55 0,75 0,88 19,5 1100 0,9 1 0 5 Наполнительная 226 0,55 0,6 0,85 0,62 15,6 1440 0,95 0,58 1,4 6 Механический цех 1619 0,5 0,6 0,6 1,33 14,3 7300 0,95 0,58 1,4 7 Насосная станция 339 0,7 0,9 0,8 0,75 2500 0,9 -0,9 12 2800 0,85 0,58 1,4 8 РМЦ 928 0,35 0,72 0,65 1,17 14,3 1860 0,95 0,58 1,4 9 Гальванический цех 358 0,75 0,6 0,85 0,62 15,6 3700 0,95 0,58 1,4 10 Литейный цех 416 0,7 0,72 0,85 0,62 12,4 2870 0,95 0,58 1,4 11 Территория предприятия 50 0,5 0,55 0,75 0,88 0,22 42100 1 0,58 1,4 сумма Продолжение таблицы 2.3. № Низковольтные и осветительные нагрузки с учетом потерь Высоковольтная нагрузка 1 335 251,4 48,7 68,2 383,7 319,6 10 50 393,7 369,6 540 2 61,5 71,9 25,8 36,1 87,3 108 2,8 13,9 90,1 121,9 151,6 3 335,1 341,8 106,5 149 441,6 490,8 13,2 66 454,8 556,8 718,9 4 21,7 19,1 19,3 0 41 19,1 0,9 4,5 41,9 23,6 48 5 74,6 46,2 21,3 29,9 95,9 76,1 2,4 12,2 98,3 88,3 132,1 6 485,7 646 99,2 138,8 584,9 784,8 19,6 97,9 604,5 882,7 1070 7 213,6 160,2 28,6 40 242,2 200,2 6,3 31,4 248,5 231,6 340 2250 -1090 2500 8 233,9 273,6 25,3 35,4 259,2 309 8,1 40,3 267,3 349,3 439,8 9 161,1 100 54,8 76,8 215,9 175,8 5,6 27,9 221,5 204,7 301,6 10 209,7 130 33,8 47,3 243,5 177,3 6 30,1 249,5 207,4 324,4 11 13,8 12,1 9,3 13 23,1 25,1 0,7 3,4 23,8 28,5 37,1 сумма 2145,7 2052,3 472,6 634,5 2618,3 2686,8 75,6 377,6 2693,9 3064,4 4080,2 2250 -1090 2500 2.4 Выбор центра электрических нагрузок предприятия. Главная понизительная подстанция (ГПП) является одним из основных звеньев системы электроснабжения. Поэтому ее оптимальное размещение на территории предприятия имеет важное значение при построении рациональных систем электроснабжения. Выбор рационального месторасположения ГПП позволяет снизить потери электроэнергии, сократить протяженность электросетей напряжения 6-10 кВ, и тем самым, уменьшить расход проводникового материала. Для этого следует определить центр электрических нагрузок предприятия. Центр электрических нагрузок предприятия определяется по расчетным нагрузкам и их координатам Xj и Yj: При этом, на данном этапе расчета предполагается, что центры электрических нагрузок цехов совпадают с их геометрическими центрами тяжести, т.е. предполагается, что нагрузка в цехах распределена равномерно. Центр электрических нагрузок (Хц, Уц) предприятия определяется по [3, с.67-68] (2.40) где - расчетная нагрузка j - го цеха; Xj, Yj - координаты расположения j - го цеха на плане предприятия; m - число цехов предприятия. Определение центра реактивных электрических нагрузок выполняется по соотношениям аналогичным (2.40). В курсовом проекте на генеральном плане промышленного предприятия наносятся картограммы активных нагрузок, питание которых обеспечивается от подстанций энергосистемы или собственных электростанции (ТЭЦ). Интенсивность распределения электрических нагрузок наиболее просто можно выполнить в виде кругов. В качестве центра круга выбирают центр электрической нагрузки цеха, а радиус круга связывают с расчетной мощностью цеха; значение его находят из условия равенства расчетной мощности площади круга, откуда: (2.41) где R - радиус круга; М - масштаб для определения площади круга; Ppj - мощность j - го цеха. Качественно состав нагрузок цеха можно представить секторами круга, площади которых пропорционально соответствуют высоковольтной (ВВ), низковольтной (ВН) и осветительной (осв.) нагрузкам. В этом случае картограмма дает представление не только о величине нагрузки, но и о ее структуре. Результаты расчета заносятся в табл.2.4 Центр нагрузок цеха и предприятия является символическим центром потребления электроэнергии цеха (предприятия). Главную понизительную и цеховую подстанции следует располагать в центре или как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии. Питание реактивных нагрузок осуществляется от конденсаторных батарей, расположенных в местах потребления реактивной мощности (индуктивного характера), перевозбужденных синхронных двигателей или синхронных компенсаторов, которые, как правило, располагаются вблизи мест потребления реактивной мощности. Неправильный выбор места установки синхронных компенсаторов вызывает перемещение потоков реактивной мощности по элементам системы электроснабжения промышленного предприятия и создает значительные потери электроэнергии. 3. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. 3.1 Общие требования к цеховым трансформаторным подстанциям. Для питания цеховых потребителей служит главным образом комплектные трансформаторные подстанции напряжением 6-10 кВ внутренней (КТП) и наружной (КТПН) установки, их электрооборудование и токоведущие части находятся в закрытых оболочках. Подстанции состоят из трех блоков: вводного устройства напряжением 6...10кВ (шкафы ВВ-1, ВВ-2, ВВ-3 и ШВВ-3), силового трансформатора (марки ТМ, ТС3,), распределительного устройства напряжением 0,4 кВ (шкафы КБ-1 ... КБ4, КН-1 ... КН6, КН-17, КН-20, ШНЛ, ШНВ, ШНС). Из этих блоков, поставляемых заводом , собирают подстанцию. Их выполняют как внутрицеховые подстанции, встраиваемые в здание цеха или в пристроенное к нему помещение. Отдельно стоящие подстанции целесообразно при питании от одной подстанции нескольких цехов, во взрывоопасных помещениях, при невозможности размещения их в цехе по технологическим условиям, они наиболее экономичны по капитальным затратам и эксплуатационным расходам. Наиболее экономичным типом с точки зрения расхода проводникового материала (цветного металла) и потерь электроэнергии в питающих сетях является внутрицеховая трансформаторная подстанция. Располагаются такие подстанции между опорными колоннами, либо около внутренних или наружных стен здания внутри цеха. К недостаткам применяемых внутрицеховых подстанций относится то, что они занимают дефицитную площадь цеха. Выбор числа и мощности трансформаторной ЦТП обусловлен величиной и характером электрической нагрузки. При выборе числа и мощности трансформаторов следует добиваться экономически целесообразного режима их работы, обеспечения резервирования питания электроприемников при отключении одного из трансформаторов, стремиться к однотипности трансформаторов; кроме того должен решаться вопрос об экономически целесообразной величине реактивной нагрузки, передаваемой в сеть напряжения до 1 кВ. Количество цеховых ТП влияет на затраты распределительных устройств 6-20 кВ, внутризаводские и цеховые электрические сети. Однотрансформаторные подстанции применяются при наличии централизованного сервера и при взаимном резервировании трансформатора по линиям низшего напряжения соседних ТП для потребителей 2 категории, при наличии в сети 380-660 В небольшого количества (20%) потребителей 1 категории при соответствующем построении схемы, а также для потребителей 3 категории при наличии централизованного резерва. Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять: - при преобладании потребителей 1 категории; -для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (насосные и компрессорные станции); - для цехов с высокой удельной плотностью нагрузки (выше 0,5 - 0,7 кВА/м). Цеховые ТП с числом трансформатора более 2 экономически нецелесообразны и применяются в виде исключения при надлежащем обосновании: если имеются мощные электроприемники, сосредоточенные в одном месте, если нельзя рассредоточить подстанции по условиям технологии или окружающей среды. Загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности электроснабжения электроприемников, от числа трансформаторов и способа резервирования. Рекомендуется применять следующие коэффициенты загрузки (Кз) по табл. 3.1. Коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях. Таблица 3.1. Характер нагрузки и вид ТП Кз При преобладании нагрузок 1 категории на двухтрансформаторных ТП. 0,65 При преобладании нагрузки 2 категории на однотрансформаторных ТП и взаимном резервировании трансформаторов по связи вторичного напряжения. 0,8 При преобладании нагрузок 2 категории и при наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузке 3 категории. 0,9 - 0,95 Коэффициенты загрузки в первых двух случаях определены исходя из необходимого взаимного резервирования при выходе из работы одного из трансформаторов с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе трансформатора, резервирующего аварийный. Правилами устройства электроустановок (9) допускается перегрузка одного трансформатора до 140% в аварийном режиме продолжительностью до 5 суток, но не более 6 часов в сутки, т.е. при графиках средней плотности. При выборе схем защиты цеховых трансформаторов предпочтение отдают наиболее простой схеме, обеспечивающей надежную работу трансформаторов. Для контроля за работой трансформаторов и учета потребленной электроэнергии включаются следующие электроизмерительные приборы: вольтметр, амперметр, и расчетные и контрольные счетчики активной и реактивной энергии через соответствующие измерительные трансформаторы. Расчетные счетчики устанавливаются: - на вводе линии в подстанцию предприятия, если нет связи с другой подстанцией энергосистемы или нет другого потребителя на питающем напряжении; - на высшем напряжении трансформаторов подстанции при наличии связи с другими подстанциями на питающем напряжении или при питании от нее других подстанций; - на низшем напряжении трансформатора, если он на стороне высшего напряжения присоединен через выключатель нагрузки или разъединитель и плавкие предохранители. Контрольные счетчики обычно включают на низшем напряжении, что дешевле. Класс точности расчетных счетчиков не менее 2.0 при включении через измерительные трансформаторы класса 0.5; контрольных счетчиков не менее 2.5, включаемых через измерительные трансформаторы класса 1.0. 3.2 Методика выбора числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП производится на основании следующих исходных данных: · расчетная нагрузка ЦТП за наиболее загруженную смену, кВА. · категория надежности потребителей; · экономическая плотность электрической нагрузки кВА/кв.м; · величина реактивной нагрузки, кВАр; · коэффициент загрузки в нормальном режиме Кз; · коэффициент нагрузки в аварийном режиме Кав; · допустимое число типогабаритов трансформаторов. Следует иметь в виду, что при нагрузки в цехе меньшей 400 кВА целесообразно решить вопрос о ее объединении с нагрузкой рядом расположенного цеха, в остальных случаях (Рр > 400 кВт) в цехе рационально устанавливать собственное ТП. Экономически целесообразная мощность трансформатора ТП может быть определена ориентировочно по плотности электрической нагрузки (табл. 3.2). Экономически целесообразная мощность трансформаторов Таблица 3.2. Экономическая плотность нагрузки. кВА 0,05 0,08-0,15 0,15-0,2 0,2-0,3 0,3-0,35 Ном. мощность Ээк тр-ра. кВА 400 630 1000 1600 2500 Экономическая плотность электрической нагрузки определяется по расчетной нагрузке цеха за наиболее загруженную смену и по площади цеха [1, с. 102]. , (3.1) где - расчетная электрическая нагрузка цеха (или объединённых цехов) ниже 1 к за наиболее загруженную смену, кВА; - площадь цеха, в котором установлена ЦТП, кв.м. Величина рассчитана в предположении равномерного распределения электрических нагрузок по площади цеха. Следует иметь в виду, что при единичной мощности трансформаторов более 1000 кВА они не обладают достаточным токоограничивающим действием и поэтому подключаемую к ним низковольтную аппаратуру нужно проверять на термическую и динамическую стойкость к токам короткого замыкания. По указанной причине иногда приходится ограничивать мощность трансформаторов до 1000 кВА. Применение трансформаторов 1600 и 2500 мВА возможны только по техническим требованиям к условиям (в цехах с наличием приемников большой мощности, например электропечей и электроприемников с частными нагрузки, например, сварочных установок), если это не приводит к значительному увеличению капиталовложений в сетевые узлы. Выбрав по табл. 3.2 экономически целесообразную мощность трансформатора (ов) определяется необходимое количество таких трансформаторов для питания наибольшей активной нагрузки. (3.2) - где - расчетная активная нагрузка данной группы трансформаторов за наиболее загруженную смену от низковольтных потребителей, кВт; - - коэффициент загрузки трансформаторов [табл. 3.1]; - - принятая, исходя из удельной плотности нагрузки, номинальная мощность одного трансформатора, кВА [табл. 3.2]; Экономически оправданная величина реактивной мощности, которую целесообразно передать со стороны 6-10 кВ в сеть напряжением до 1 кВ без увеличения числа и мощности трансформатора ЦТП определяется, как разница между полной мощностью, передачу которой может обеспечить ЦТП, и обязательной к передаче активной мощностью нагрузки, кВАр. , (3.3) где - наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передавать в сеть напряжения до 1 кВ через трансформаторы; - номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП; Величина является расчетной, поэтому в общем случае допустимая реактивная нагрузка трансформаторов не равна ей. Если при том оказывается, что то на ЦТП компенсацию реактивной мощности выполнять не имеет смысла и, следовательно, реактивная нагрузка ЦТП равна расчетной реактивной нагрузке потребителей стороны низкого напряжения. В противном случае ( ) требуется установка на стороне низкого напряжения ЦТП дополнительных источников реактивной мощности. Чаще всего для этих целей применяются батареи статистических конденсаторов (БК). Мощность устанавливаемых БК может быть определена из (кВАр). (3.4) где -наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передавать в сеть напряжения до 1 кВ через трансформаторы; - суммарная расчетная реактивная нагрузка ниже 1 кВ за наиболее загруженную смену. Если в цехе устанавливается несколько трансформаторов, то единичные мощности БК допускается определять из условия равномерности распределения нагрузки между ними, кВАр. (3.5) По рассчитанному значению или