Электроснабжение абразивного завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

При написании данной курсовой работы преследовалась цель выбора оптимальной схемы внешнего электроснабжения абразивного завода. Необходимо решить следующие задачи:

1. Обработка и анализ исходных данных;

2. Исследовать процесс технологического производства;

3. Рассчитать электрические нагрузки по заводу;

4. Проанализировать и определить оптимальную схему внешнего электроснабжения;

5. Выбор электрического оборудования.

1. Технологический процесс абразивного завода

1.1 Общие сведения

технологический электроснабжение завод

Абразивный завод- предприятие, которое выпускают абразивные инструменты, производимы из зерен абразивных материалов высокой твердости. Ассортимент продукции абразивных заводов представлен следующими видами инструментов и составов: отрезными кругами (диаметром до 3500 мм) разной высоты, формы ширины и с разнообразными абразивными слоями и способами их закрепления; шлифовальными кругами из разнообразных абразивных материалов, изготовленных форме круга, диска, конуса разных форм и размеров; брусками, отличными по размеру и форме; лентами синтетическими или растительно-тканными; галтовочнымителами-абразивными инструментами, имеющими определенную геометрическую форму.

Мелкие, твердые острые частицы, с кристаллической структурой представляют собой абразивные материалы. В основном они используются для обработки поверхности различных материалов. Такие процессы как шлифование, полирование, хонингование, суперфинишорвание широко применяют абразивные материалы. Также они применяются в заготовительном производстве и финальной обработке различных металлических и неметаллических материалов. Абразивные материалы классифицируются по химическому составу, твёрдости и по величине шлифования зерна. Для характеристики размера зерен абразивов используются шкала от 4 (грубейшие зерна) до 1200 (тончайшие зерна). В процессе изготовления абразивных инструментов применятся абразивы природного происхождения (корунд, кварц, наждак, полевой шпат, алмаз, инфузорная земля) и синтетические материалы (сплав бора, углерода и кремния, электрокорунд, двуокись титана, искусственный алмаз и другие). К свойствам современных искусственных абразивов причисляют высокую стабильность механических, кристаллографических, физических и химических характеристик, что делает их более предпочтительным материалом для изготовления абразивного инструмента по сравнению с природными абразивами. Механическая стойкость определяет способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не деформируясь и не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она определяется пределом прочности при сжатии, которые определяют раздавливая зерно абразивного материала, фиксирую нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов обратно пропорционален повышению температуры. В свою очередь химическая стойкость это способность абразивных материалов сохранять свои механические свойства, будучи в процессе взаимодействия с растворами кислот, щелочей, а также в органических растворителях и воде.

Абразивная обработка эта механическая обработка деталей из металла, стекла, дерева, пластмассы и других материалов с помощью абразивных инструментов в ручную или на станках. Шлифование, полирование, притирка и доводка, хонингование являются примерами абразивной обработки. Абразивные круги, бруски, сегменты применяются при шлифовании каменных и металлических изделий, а также заточке режущих кромок инструмента (сверл, резцов). При полировании металлических, пластмассовых и каменных изделий применяют суконные и фетровые круги, на поверхность которых наносится абразивный порошок или паста, смоченная жидкостью. При доводке с целью получения размеров и более плотного соединения деталей применяют специализированный инструмент- притиры, на которые наносят мелкоабразивные порошки или пасты смоченные жидкостью. Небольшие доводятся в ручную (например притирка деталей трубопроводного крана). Хонингование применяется для окончательной обработки отверстий после сверления или полостей при литье либо штамповании. Хон является инструментом для хонингования и представляет собой стержень (оправку), на котором закреплены 3-5 кругов из мелкозернистого абразивного материала.

Абразивной обработкой называется обработка резанием, осуществляемая с помощью множества абразивных зерен. Причем -- абразивные зерна -- могут иметь разнообразную форму и размеры. Важнейшим признаком, по которому абразивную обработку относят к обработке резанием, является образование стружки. Каждое абразивное зерно срезает небольшой слой металла, в результате чего на поверхности заготовки остается царапина ограниченной длины и весьма малой площади поперечного сечения. Обработанная поверхность образуется совокупностью множества царапин -- следов всех абразивных зерен режущей поверхности инструмента.

Шлифование, доводка, полирование, струйно-абразивная, виброабразивная являются основными видами абразивной обработки. Основной шлифования является абразивная обработка, при которой инструмент совершает главное движение резание, в основном вращательное, а при этом заготовка способна совершать любое движение.

Вид абразивной обработки при которой инструмент и заготовка одновременно совершают разные движения имея скорости одного порядка или при неподвижном состоянии одного из элементов совершает сложное движение, называется доводкой. К доводке относят процессы хонингования, суперфиниширования и притирки.

Доводка, которая осуществляется с помощью одновременно выполняемых вращательного и возвратно-поступательного движений абразивного инструмента называется хонингованием. Доводка при одновременно выполняемых колебательном движении абразивного инструмента и вращении заготовки называется суперфинишированием.

Кроме обработки абразивными инструментами существует еще обработка. абразивными зернами, не закрепленными в абразивных инструментах, получившая название обработки свободным абразивном: струйно-абразивная обработка зернами, введенными в струю жидкости или газа; виброабразивная обработка, осуществляемая при относительном движении заготовки и абразивных зерен в вибрирующей емкости и др.

К различным видам абразивной обработки соответствуют несколько видов абразивных инструментов. Абразивный инструмент в форме твердого тела вращения предназначенный для шлифования называют шлифовальным кругом. шлифовальные круги подразделяют на шлифовальные головки и шлифовальные сегменты. Шлифовальные головки являются шлифовальными кругами с глухими отверстиями предназначенными для крепления их на оправке или шпинделе станка. В свою очередь шлифовальные сегменты это составные части собирающихся или составных шлифовальных кругов. шлифовальная лента это шлифовальный лист с длиной превышающий ширину более чем в 2,5 раза. Производимая шлифовальной лентой обработка называется ленточным шлифованием.

Абразивный брусок -- это абразивный инструмент, выполненный в виде твердого тела и предназначенный для обработки без вращения вокруг своей оси. В процессе обработки абразивный брусок не вращается, им выполняют хонингование и суперфиниширование. Притиром называют абразивный инструмент в виде жесткого тела, на поверхности которого абразивные зерна находятся в закрепленном или свободном состоянии, им выполняют доводку.

Процесс при котором проходит массовая, тонкая, скоростное, тонкое резание-царапание металла абразивными зернами называют шлифованием. При рассмотрении схемы работы одного абразивного зерна становится ясным что она аналогична схеме снятия стружки зубов лезвийного инструмента. Необходимо отметить, что процесс шлифования имеет свои особенности, которые отличаются от резания металла лезвийным инструментом. Особенности заключаются в следующем:

1. Отсутствие у шлифовального круга сплошной режущей кромки по образующей.

2. Наличие зависимости между толщиной и шириной слоя, снимаемого одним абразивным зерном.

3. Наличие неправильной геометрической формы отдельных абразивных зерен и округленных вершин у них, создающих, как правило, отрицательные углы резания-царапания.

4. Беспорядочное расположение абразивных зерен на рабочей поверхности круга.

5. Высокие скорости резания и почти мгновенное снятие огромного количества мелких стружек.

6. Высокая твердость, термоустойчивость, хрупкость режущих элементов.

7. Динамическое воздействие каждого абразивного зерна на шлифуемую поверхность, способствующее повышению мгновенной температуры резания-царапания.

8. Наличие интенсивного скольжения абразивных зерен о металл в момент, предшествующий их врезанию.

Благодаря высоким мгновенным температурам, которые возникают в процессе шлифования, происходит резкое повышение пластичности деформируемого металла и создается возможность снятия стружек округленными абразивными зернами круга. Вследствие чего высокая скорость резания, в результате которой является высокая температура,-- ключевой фактор процесса шлифования. Работа абразивного круга как режущего инструмента невозможна при низких скоростях. Поэтому особенности процесса шлифования характеризуется специфичностью режущего инструмента и нужных условий для снятия металла данным инструментом.

Согласно Правилам устройства электроустановок абразивные заводы относятся к потребителям второй категории, что при неожиданном отключении питания электроэнергией может привлечь к массовому возникновению брака или недоотпуска продукции, длительный простой оборудования, техпроцесса, рабочих, общее нарушение обычной жизнедеятельности большого количества сельского и городского населения. Основными причинами перерывов в электроснабжении являются отсутствие топлива на электростанциях, несвоевременная оплата потребленной электроэнергии, аварийные ситуации на электростанциях и линиях передач (ЛЭП), несогласованные действия между предприятиями. В частности, к приемникам II категории, можно отнести цех дуговых печей, печной цех, цех перплавки пирита и некоторые электроприемники других цехов, перерыв в электроснабжении которых может привести к массовым недоотпускам продукции или возникновению брака, простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта. Питание электроприемников II категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания.

Все остальные электроприемники, не подходящие под определение I и II категорий относятся к III категории, их питание может выполняться от одного источника при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превысит 1 суток.

1.2 Исходные данные к проекту

Исходные данные на проектирование:

1. Схема генерального плана завода (приложение 1)

2. Сведение об электрических нагрузках по цехам завода (таблица 2)

3. Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью по 100 МВА, напряжением 230/37/10,5 кВ. Трансформаторы работают раздельно. Мощность к. з. на стороне 230 кВ равна 1800 МВА.

4. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 6,3 км.

5. Завод работает в три смены.

Таблица 1. Электрические нагрузки по цехам абразивного завода

№ п/п	Наименование	Вариант А
		Кол- во ЭП, n	Установленная мощность, кВт
			Одного ЭП, Pn	УPn
1	Подготовительный цех №1	30	1-28	250
2	Цех шлиф порошков №1	50	10-50	900
3	Склад шлиф зерна	10	4-20	80
4	Цех дуговых печей №1	40	10-100	2100
5	Цех крупного дробления	30	10-50	640
6	Цех переплавки пирита	50	1-100	1480
7	Цех шлиф зерна №1	20	10-40	480
8	Цех шлиф порошков №2	40	10-30	900
9	Цех дуговых печей №2:
	а) 0,4 кВ;	40	10-100	1800
	б) ДСП 12 т	2
10	Компрессорная станция:
	а) 0,4 кВ;	10	10-30	200
	б) СД 6 кВ	4	1600	6400
11	Цех шлиф изделий	20	10-80	780
12	Цех шлиф зерна №2	25	10-30	450
13	Печной цех	50	10-250	9500
14	Ремонтно-механический цех	45	4-40	400
15	Заводоуправление, столовая	40	1-40	550
16	Подготовительный цех №2	50	1-30	600
Продолжение таблицы 1
17	Насосная: а) СД 10кВ	4	1000	4000
18	Цех связок	20	1-40	250
19	Углеподготовка	20	10-30	450
20	Склад готовой продукции	10	10-30	200

2. Расчет электрических нагрузок абразивного завода

Порядок расчета и заполнения таблицы:

В графе 1 проставляются номера технологического оборудования согласно плана завода.

В графу 2 для каждого узла питания записывается:

Все цеха, присоединенные к определенному узлу питания. Для каждой характерной группы указывается количество и мощность входящих в нее электроприемников.

2. В графе 9 (таблица 3) подсчитывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной подгруппы цехов по формуле:

; (1)

3. В графе 10 (таблица 3) подсчитывается средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной группы цехов по формуле:

; (2)

Электрические нагрузки остальных электроприемников в узле питания ШРА-1 рассчитываю также.

Для определения итоговой нагрузки узла питания ШРА-1 необходимо определить:

В графе 2 записывается под чертой слово «Итого» и подводится итоги по графам 5, 9 и 10

По полученным данным определяется средневзвешенное значениекоэффициента использования по данному расчету узлу

(3)

Полученный результат записывается в итоговую строку в графе 7

4. Далее находим эффективное число электроприемников.

Метод рекомендуется следующий упрощенный способ определения:

; (4)

; (5)

.

Значение коэффициента максимума определяется по таблицам в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования:

5. Максимальная активная нагрузка от силовых электроприемников узла:

; (6)

.

Максимальная реактивная нагрузка от силовых электроприемников узла принимается равной:

при n_э?10:

при n_э>10,:

Максимальная полная нагрузка:

; (7)

Расчетный ток для трехфазного напряжения определяется: U_н=0,38кВ

(8)

Расчетные данные показаны в таблице 2.

Таблица 2. Расчетные данные по абразивному заводу

	Наименование цехов	n	Установленная мощность, кВт	m	Ки	tg /	Средняя мощность	nэ	Км	Максимальная расчетная нагрузка	Iр, А
			одного ЭП	суммарная				Рсм, кВт	Qсм, квар			Pм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА
Нагрузки напряжением 0,4 кВ
1	Подготовительный цех №1 а) силовая	30	1-28	250	>3	0,5	1,02/0,70	125	127,5	18	1,21	151	127,5
	б) осветительная											8,7	8,9
	Итого:											159,7	136,4	198	301
2	Цех шлиф порошков №1 а) силовая	50	10-50	900	>3	0,5	0,75/0,8	450	337,5	36	1,15	513	337,5
	б) осветительная											21,5	16
	Итого:											534,5	353,5	614	933
3	Склад шлиф зерна а) силовая	10	4-20	80	>3	0,36	1,2/0,63	29	34,8	8	1,62	47	11
	б) осветительная											3,7	4,4
	Итого:											50,7	15,4	42	64
4	Цех дуговых печей №1 а) силовая	40	10-100	2100	>3	0,75	0,48/0,9	1575	756	40	1,07	1682	756
	б) осветительная											91,7	44
	Итого:											1773,7	800	1844	2802
5	Цех крупного дробления а) силовая	30	10-50	640	>3	0,45	1,27/0,62	288	365,8	26	1,20	343	365,8
	б) осветительная											24,6	31,2
	Итого:											367,6	397	501	761
6	Цех переплавки пирита а) силовая	50	1-100	1480	>3	0,7	0,88/0,75	1036	911,7	30	1,1	1140	911,7
	б) осветительная											15,8	13,9
	Итого:											1155,8	925,6	1460	2219
7	Цех шлиф зерна №1 а) силовая	20	10-40	480	>3	0,6	0,75/0,8	288	216	20	1,14	325	216
	б) осветительная											11	8,3
	Итого:											336	224,3	390	593
8	Цех шлиф порошков №2 а) силовая	40	10-30	900	=	0,5	0,75/0,8	450	337,5	40	1,11	500	337,5
	б) осветительная											15	11,3
	Итого:											515	348,8	603	916
9	Цех дуговых печей №2:
	а) 0,4 кВ; а) силовая	40	10-100	1800	>3	0,75	0,48/0,9	1350	648	36	1,08	1445	648
	б) осветительная											80	38,4
	б) ДСП 12 т	2
	б) осветительная
	Итого:											1525	686,4	1584	2407
10	Компрессорная станция:
	а) 0,4 кВ; силовая	10	10-30	200	=3	0,83	0,48/0,9	166	79,7	10	1,07	178	797
	б) осветительная											17,8	8,5
	б) СД 6 кВ	4	1600	6400	>3		0,48/0,9
	б) осветительная
	Итого:											195,8	805,5	817	1242
11	Цех шлиф изделий а) силовая	20	10-80	780	>3	0,36	1,2/0,63	281	337	20	1,32	348	337
	б) осветительная											13,2	15,8
	Итого:											361,2	352,8	484	736
12	Цех шлиф зерна №2 а) силовая	25	10-30	450	=3	0,6	0,75/0,8	270	202,5	25	1,13	305	202,5
	б) осветительная											16,4	12,3
	Итого:											318,2	214,8	366	556
13	Печной цех а) силовая	50	10-250	9500	>3	0,8	0,33/0,95	7600	2508	50	1,03	7828	2508
	б) осветительная											67,5	22,3
	Итого:											7896	2530,3	8220	12492
14	Ремонтно-механический цех а) силовая	45	4-40	400	>3	0,65	1,17/0,65	260	304,2	20	1,13	294	304,2
	б) осветительная											9,2	10,8
	Итого:											303,2	315	423	643
15	Заводоуправление, столовая а) силовая	40	1-40	550	>3	0,36	1,2/0,63	198	237,6	28	1,26	250	237,6
	б) осветительная											43,2	51,8
	Итого:											293,2	288,5	345	524
16	Подготовительный цех №2 а) силовая	50	1-30	600	>3	0,5	1,02/0,70	300	306	40	1,13	339	306
	б) осветительная											42,8	43,7
Продолжение таблицы 2
	Итого:											381,8	349,7	457	695
17	Насосная: а) СД 10кВ а) силовая	4	1000	4000	>3	0,7	0,62/0,85	2800	1736	4	1,2	3360	1910
	б) осветительная											37,5	23,3
	Итого:											3398	1933,3	3865	5874
18	Цех связок а) силовая	20	1-40	250	>3	0,36	1,2/0,63	90	108	13	1,42	127	108
	б) осветительная											36,5	43,8
	Итого:											163,5	151,8	167	254
19	Углеподготовка а) силовая	20	10-30	450	=3	0,45	1,33/0,6	203	270	20	1,17	240	270
	б) осветительная											16,4	21,8
	Итого:											256,4	291,8	361	549
20	Склад готовой продукции а) силовая	10	10-30	200	=3	0,36	1,2/0,63	72	86,4	10	1,42	102	95
	б) осветительная											108	110,2
	Итого:											210	205,2	139	211
	Освещение территории:											680,5	540,7	23154	397733
	Итого на шинах 0,4 кВ:											20195	11326	23154	397733

2.2 Расчет осветительной нагрузки

Расчет осветительной нагрузки при определении нагрузки завода производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Р_po=К_coР_уо, кВт (9)

Q_po=tg_оР_ро, квар (10)

где К_co -коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки, числовые значения которого принимаю по [таблице 3.1.,10];

Р_уо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м² поверхности пола по известной производственной площади:

Р_уо=_оF, кВт (11)

где F-площадь производственного помещения, которая определяется по генеральному плану завода, в м²;

_о - удельная расчетная мощность в кВТ на 1м². Эта величина зависит от рода помещения и выбирается согласно [таблице 5-42, 15].

F_{террцехов} =F₁+ F₂+ F₃+…+ F₁₅ (12)

F_{тер завода} =А B,м² (13)

F_{освещаем терр}= F_{тер завода}- F_{террцехов} (14)

Таблица 3. Расчет осветительной нагрузки

№ по плану	Наименование производственного помещения	Размеры помещения, длина(м)ширина (м)	Площадь помещения, м2	Коэффициент спроса, Кс	Установленная мощность освещения, Руо, кВт	Удельная осветительная нагрузка, уо, кВ/м2	Расчетная мощность осветительной нагрузки	tg/cos
							Рро, кВт	Qро, кВар
1	Подготовительный цех №1	22666	1465	0,35	24,9	0,017	8,7	8,9	1,02/0,70
2	Цех шлиф порошков №1	33Ч100	3300	0,5	42,9	0,013	21,5	16	0,75/0,8
3	Склад шлиф зерна	22Ч55,5	1221	0,3	12,21	0,01	3,7	4,4	1,2/0,63
4	Цех дуговых печей №1	(150Ч61)+(94Ч27,7)	11754	0,6	152,8	0,013	91,7	44	0,48/0,9
5	Цех крупного дробления	44Ч100	4400	0,4	61,6	0,014	24,6	31,2	1,27/0,62
6	Цех переплавки пирита	22Ч100	2200	0,6	26,4	0,012	15,8	13,9	0,88/0,75
7	Цех шлиф зерна №1	27,7Ч83	2299	0,4	27,6	0,012	11	8,3	0,75/0,8
8	Цех шлиф порошков №2	27,7Ч83	2299	0,5	29,9	0,013	15	11,3	0,75/0,8
9	Цех дуговых печей №2:
	а) 0,4 кВ;	(150Ч27,7)+(183Ч33)	10194	0,6	132,5	0,013	80	38,4	0,48/0,9
	б) ДСП 12 т
10	Компрессорная станция:
	а) 0,4 кВ;	27,7Ч66,6	1845	0,6	29,7	0,016	17,8	8,5	0,48/0,9
	б) СД 6 кВ
11	Цех шлиф изделий	33Ч66,6	2198	0,5	26,4	0,012	13,2	15,8	1,2/0,63
12	Цех шлиф зерна №2	77,7Ч44	3419	0,4	41	0,012	16,4	12,3	0,75/0,8
13	Печной цех	50Ч150	7500	0,6	112,5	0,015	67,5	22,3	0,33/0,95
14	Ремонтно-механический цех	27,7Ч44	1219	0,5	18,3	0,015	9,2	10,8	1,17/0,65
15	Заводоуправление, столовая	72Ч150	10800	0,4	108	0,01	43,2	51,8	1,2/0,63
16	Подготовительный цех №2	50Ч144	7200	0,35	122,4	0,017	42,8	43,7	1,02/0,70
17	Насосная: а) СД 10кВ	44Ч88,8	3907	0,6	62,5	0,016	37,5	23,3	0,62/0,85
18	Цех связок	44Ч122	5368	0,4	91,3	0,017	36,5	43,8	1,2/0,63
19	Углеподготовка	38,8Ч105,5	4093	0,4	40,9	0,01	16,4	21,8	1,33/0,6
20	Склад готовой продукции	88,8Ч405,5	36008	0,3	360,1	0,01	108	110,2	1,02/0,63
	Территория		1121791	0,4	1523,9	0,0013	680,5	540,7	1

2.3 Расчет электрических нагрузок по заводу

Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам завода производим также методом упорядоченных диаграмм упрощенным способом. Результаты расчета силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в приложении 2.

С целью определения места расположения ГПП предприятия, а также цеховых ТП при проектировании строят картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещенные на генеральном плане предприятия окружности, площадь которых соответствуют в выбранном масштабе расчетным нагрузкам цехов.

Для низковольтной нагрузки картограмма должна наглядно показывать долю осветительной нагрузки цеха, которую можно изобразить в виде сектора круга соответствующего цеха.

Решение:

Принимаем масштаб генплана М=5 м/мм.

Определяем радиус окружностей активных нагрузок, исходя из масштаба генплана.

Если принять для наименьшей нагрузки, равной 50,7 кВт (цех № 3), радиус r = 2 мм, то

, (15)

Принимаем масштаб m=4 кВт/мм.

Определяем радиус для наибольшей нагрузки при принятом масштабе:

, (16)

Проведем расчет параметров картограммы для цеха № 1.

, (17)

Результаты расчета для цеха № 1 заносим в таблицу 4. Расчеты для остальных цехов производим аналогично.

Определяем координаты центра активных электрических нагрузок:

, (18)

. (19)

Найдем угол световой нагрузки:

; (20)

.

Остальные углы рассчитываются аналогично.

Таблица 4. Определение центра электрических нагрузок активной мощности

№ цеха по ген. плану	, кВт	, кВт	r, мм	, град	x, м	у, м
1	159,7	8,7	3,56	20	1010	595	161297	95021
2	534,5	21,5	6,5	15	950	570	507775	304665
3	50,7	3,7	2	26	1000	435	50700	22055
4	1773,7	91,7	12	19	860	505	1525382	895719
5	367,6	24,6	5,4	24	930	395	341868	145202
6	1155,8	15,8	9,6	37	990	318	1144242	367544
7	336	11	5,2	12	740	645	248640	216720
8	515	15	6,4	10,5	740	505	381100	260075
9	1525	80	11	19	745	240	1136125	366000
10	195,8	17,8	4	33	740	115	144892	22517
11	361	13	5,4	13	575	630	207575	227430
12	318	16	5	16	575	500	182850	159000
13	7896	67,5	25	3	585	285	4619160	2250360
14	303	9	5	11	575	90	174225	27270
15	293	43	4,8	53	250	190	73250	55670
16	381,8	42,8	5,5	40	345	315	131721	120267
17	3398	37,5	3,5	4	245	615	832510	1089770
18	163,5	36,5	3,6	80	265	395	43327	64582
19	256	16	4,5	23	150	605	38400	154880
20	210	108	4	185	60	185	12600	38850
Итого:	20194						11957639	6883597

Значения: Х₀=592;

У₀=341.

Картограмма приведена в приложении 2.

2.4 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Данные для расчета:

Рp0,4=20195кВт;

Qp0,4=11326 кВар;

Sp0,4=23154 кВА.

Абразивный завод относится к 2 категории потребителей, завод работает в три смены, следовательно, коэффициент загрузки трансформаторов Кзтр=0,8. Принимаем трансформатор мощностью Sнт=1600 кВА.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчетной активной нагрузки, расчитывается по формуле:

где Рр 0,4 - суммарная расчетная активная нагрузка;

Кз - коэффициент загрузки трансформатора;

- принятая номинальная мощность трансформатора;

N - добавка до ближайшего целого числа.

Экономически целесообразное число трансформаторов определяется по формуле:

, (21)

где - дополнительное число трансформаторов.

- определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянных составляющих капитальных затрат .

=0,5; Кз = 0,8; = 16; = 0,3.следовательно m=1.

=16+1=17 трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность Q1 (рисунок 1), которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, определяется по формуле:

=

Рисунок 1. Наибольшая реактивная мощность

Из условия баланса реактивной мощности на шинах 0,4 кВ определим величину Q_нбк1:

Q_нбк1+Q₁=Q_р0,4, (22)

отсюда

Qнбк 1= Qр 0,4 - Q1=11326 - 8103=3223 квар.

Определим мощность одной батареи конденсаторов, приходящуюся на каждый трансформатор:

Выбираем батареи конденсаторов типа УКЛН-0,38-250 У3 [3]

На основании расчетов, полученных в данном пункте 2.4 составляется таблица 5 - Распределение нагрузок цехов по ТП, в которой показано распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП.

Таблица 5. Распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП

№ ТП	№ цехов	Рр0,4, кВт	Qр0,4, квар	Sр0,4, кВА	Кз
ТП 1(1Ч1600)	15 16 18 19 20	293,2 381,8 163,5 256,4 210	288,5 349,7 151,8 291,8 205,2	345 457 167 361 139
УSм=1600 кВА		1304,9	1287	1832
Qнбк=1Ч190 квар			-190
ИТОГО:		1304,9	1097	1705	1
ТП 2 (2Ч1600) ТП 3 (1Ч1600)	17 11	3398 361,2	1933,3 352,8	3865 484
УSм=4800 кВА		3759,2	2286,1	4349
Qнбк=2Ч190+ +1Ч190 квар			-570
ИТОГО:		3759,2	1716,1	4132,4	0,86
ТП 4 (1Ч1600) ТП 5 (1Ч1600)	4 7 8	1773,7 336 515	800 224,3 348,8	1844 390 603
УSм=3200 кВА		2624,7	1373,1	2962,2
Qнбк=1Ч190+ +1Ч190 квар			-380
ИТОГО:		2624,7	993,1	2806	0,87
ТП 6 (1Ч1600)	1 2 3 5	159,7 534,5 50,7 367,6	136,4 353,5 15,4 397	198 614 42 501
Sм=1600 кВА		1112,5	902,3	1432,4
Qнбк=1Ч190 квар			-190
ИТОГО:		1112,5	712,3	1320,9	0,83
ТП 7 (1Ч1600)	6	1155,8	925,6	1460
Sм=1600 кВА		1155,8	925,6	1460
Qнбк=1Ч190 квар			-190
ИТОГО:		1155,8	735,6	1370	0,86
ТП 8 (1Ч1600)	9	1525	686,4	1584
Sм=1600 кВА		1525	686,4	1584
Qнбк=1Ч190 квар			-190
ИТОГО:		1525	496,4	1603,8	1
ТП 9 (2Ч1600) ТП 10 (2Ч1600) ТП 11 (2Ч1600) ТП 12 (1Ч1600)	10 12 13 14	195,8 318,2 7896 303,2	805,5 214,8 2530,3 315	817 366 8220 423
Продолжение таблицы 5
Sм=11200 кВА		8713,2	3865,6	9532
Qнбк=2Ч190+2Ч190+ 2Ч190+1Ч190 квар			-1330
ИТОГО:		8713,2	2535,6	9074,6	0,81

2.5 Распределение Q_нбк=3223 квар пропорционально реактивным нагрузкам ТП

Исходные данные:

Q_p0,4=11326 квар

Q_нбк=3223 квар

ТП 1: Q_pТП1=1287 квар

Q_{рнбкТП1}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 2, ТП 3: Q_pТП2,3=2286 квар

Q_{рнбкТП 2,3}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

= 570 квар.

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 4, ТП5: Q_pТП4,5=2459 квар

Q_{рнбкТП4,5}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

=380 квар,

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 6: Q_pТП6=902,3 квар

Q_{рнбкТП6}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 7: Q_pТП7=925,6 квар

Q_{рнбкТП7}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 8: Q_pТП8=686,4 квар

Q_{рнбкТП8}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

а нескомпенсированная мощность равна:

ТП 9, ТП 10, ТП 11, ТП 12:

Q_{pТП9,10,11,12}=3865,6 квар

Q_{рнбкТП9,10,11,12}=х,

тогда

то фактическая реактивная мощность:

а нескомпенсированная мощность равна:

Расчетные и исходные данные по распределению Q_нбк по ТП сведем в таблицу 6:

Таблица 6. Окончательное определение мощности НБК

№ ТП	, квар	, квар	, квар
ТП 1	1287	366	190	1097
ТП 2, ТП3	2286	651	570	1716
ТП 4, ТП 5	2459	700	380	2079
ТП 6	902	257	190	712
ТП7	925,6	263	190	735,6
ТП 8	686,4	195	190	496,4
ТП 9, ТП 10 ТП 11, ТП 12	3865,6	1100	1330	2536,6

2.6 Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу

Определение потерь мощности в ТП.

Выбираем трансформаторы ТСЗЛ-1600/10 [3]

С параметрами Uв=10 кB, Uн=0,4 кB, Pхх=2,8 кВт, Pкз=15 кВт, Iхх=0,7%, Uкз=5,5%

Произведем расчет потерь в ТП по формулам:

, (23)

. (24)

По исходным данным и по формулам (23, 24) произведем расчеты, полученные данные сведем в таблицу 7.

ТП1:Кз=1, N=1

.

ТП2, ТП3: К_з=0,86, N=3

.

ТП4, ТП5: К_з=0,87, N=2

.

ТП6: Кз=0,83, N=1

.

ТП 7: Кз=0,86, N=1

.

ТП 8: Кз=1, N=1

.

ТП 9, ТП 10, ТП 11, ТП 12: Кз=0,81, N=7

.

Суммарные потери в трансформаторах:

=1066,46 квар.

Определение расчетной мощности синхронных двигателей

Найдем мощности СД.

СД-17 цеха типа СДН-1000 [4]

Рн СД = 1000 кВт; cos =0,9; tg =0,5; NСД =4; к з = 0,85.

Определим расчетные мощности для СД:

СД-10 цеха типа СДН-1600 [4]

Рн СД = 1600 кВт; cos =0,9; tg =0,5; NСД =4; к з = 0,85.

Определим расчетные мощности для СД:

Расчет параметров печи ДСП 12т 9-го цеха.

Sн ДСП =5000 кВА; NДСП =2; к з =0,7.

Электропечной трансформатор ЭТЦПК 2500/10-74У3

Определим расчетные мощности для ДСП:

Расчет компенсации реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

Составим схему замещения, показанную на рисунке 2.



Рисунок 2. Схема замещения

Резервная мощность:

Qрез=0.1ЧУQрасч=0.1Ч(Qр0,4+ДQт+Qр ДСП+ДQт ДСП), (25)

Qрез=0,1Ч(11326+1066,46+ +1000)=17081,46 кВАр.

Мощность, поступающая от энергосистемы:

Qэ=0.25ЧУPр=0.25Ч(Pр0,4+ДPт+Pсд+ Рр ДСП), (26)

Qэ=0.25Ч(20195+221+3400+5440+5950+200)=35406,25 квар.

Мощность ВБК определим из условия баланса реактивной мощности:

QВБК=Qр0,4+ДQт+Qрез -Qэ -Qсд-QНБК, (27)

QВБК=11326+1066,46 +17081,46 ++-35406,25-4420-3223=

=-8886,33 квар.

Так как , ее принимаем равной нулю и установка ВБК не требуется.

2.7 Выбор схемы внешнего электроснабжения

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлено два трехобмоточных трансформатора мощностью по 100 МВА напряжением 230/37/10,5 кВ. Мощность энергосистемы 1800МВА. Расстояние от подстанции до завода 6.3 км. Завод работает в три смены. Стоимость электроэнергии 20 тг/кВтч. Завод работает в три смены. 1y.e.=200тг.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим два варианта:

1. I вариант - ЛЭП 37 кВ.

2. II вариант - ЛЭП 10,5кВ

I вариант

Рисунок 2.7. Первый вариант схемы электроснабжения

Выбираем электрооборудование по I варианту.

1. Выбираем трансформаторы ГПП:



Выбираем два трансформатора мощностью 25000 кВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора:

Тип трансформатора ТРДНС -25000/35/-У1;

Sн=25000 кВА, Uвн=35кВ, Uнн=10,5кВ, ДPхх=24,5кВт, ДPкз=115кВт,

Uкз=12,7%, Iхх=0,6%. [3]

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

реактивной:

, (28)

Потери энергии в трансформаторах.

Потери активной мощности в трансформаторах:

(29)

2. ЛЭП -37 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

=40809,25 кВА.

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1,1 А/мм2 экономическая плотность тока при Тм=6000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем по условию коронирования провод АС -240/32 с Iдоп=610А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

Iдоп= 610А>Iр= А

При аварийном режиме:

Потери электроэнергии в ЛЭП:

=2287616 кВт.

где R=r0ЧL=0,13Ч6,3=0,819 Ом,

где r0=0,13 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 240 мм2, l=6,3 км - длина линии.

Коэффициент долевого участия завода в мощности трансформаторов энергосистемы:

3.Выбор выключателей и разъединителей на U=37 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 3) и рассчитаем ток короткого замыкания в о.е.

Sб=1000 МВА; Uб=37 кВ.

хс= Sб /Sкс= 1000/1000=1 о.е.

II вариант

Рисунок 4. Второй вариант схемы электроснабжения

КЛ -10,5 кВ.

Полная мощность, проходящая по КЛ:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

Выбираю кабель СБ (3Ч240); I_доп=460 А.

I_допав=1,3Ч460=598 А.

598 А 1273 А

Данный кабель не прошел по приведенным расчетам.

Выберем провода:

Для выполнения дано передачи электроэнергии необходимо использовать 5ЧАС 120/12, что конструктивно невозможно, следовательно данный вариант электроснабжения невозможен.

Единственный вариант электроснабжения это Iвариант. Его технико-экономические расчеты приведены ниже.

2.8 Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 5. Схема замещения электроснабжения завода по переработке нефти

1. Принимаем за базисные единицы и среднее напряжение ступеней Определим базисные токи:

2. Составим схему замещения (в приложении рисунок 4) и определим сопротивление элементов в базисных единицах.

Трансформаторы Т1 и Т2:

Воздушная линия Л1:

Кабельные линии Л2, Л3, Л4:

Сопротивление кабеля СД-10 цеха: 70 мм².

r₀=0,443

х₀=0,137

Сопротивление кабеля СД-17 цеха: 35 мм².

r₀=0,89

х₀=0,137

Синхронный двигатель:

4. Определяем суммарное сопротивление для точки К1:

=0,105+0,184=0,289;

Определим ток КЗ, кА, в точке К1.

5. Определяем суммарное сопротивление со стороны системы и со стороны синхронных двигателей дл точки К2:

6. Определяем токи, кА, в точке К2 отдельно от системы и синхронных двигателей:

Суммарный ток, кА, в точке К2:

7. Определяем результирующее сопротивление до точки К3.

Объединить систему бесконечной мощности и синхронные двигатели нельзя, поэтому определяем токи с помощь. коэффициентов распределения. Находим эквивалентное сопротивление от источников питания, коэффициенты распределения и результирующие сопротивления до точки К2:

8. Определяем токи, кА, в точке К3 отдельно от системы и энергосистемы двигателей:

Суммарный ток, кА, в точке К3:

9. Определим ударный ток, кА, в точке К1:

10. Определяем ударные токи, кА, в точках К2, К3.

Результаты расчетов сведем в таблицу 7.

Таблица 7. Результаты расчетов токов КЗ

Номер точки КЗ	Ток КЗ, кА
1	5,398	11,87
2	7,186	20,03
3	6,942	19,58

Заключение

Темой данной курсовой работы является: «Электроснабжение абразивного завода». Проект основывается на изначально предоставленном генеральном плане и установленных мощностях по цехам.

В курсовом проекте метод упорядоченных диаграмм послужил способом расчета электрических нагрузок, расчетная мощность по заводу составила 23154 кВА на напряжении 0,4 кв. Основываясь на указаниях по компенсации реактивной мощности было принято 17 цеховых трансформаторов, установленных в 6 двухтрансформаторных подстанциях и 6 однотрансформаторных подстанциях.

Произведен экономико-технический анализ разновидностей электроснабжения, были рассмотрены два варианта: первый на 35 кВ, второй на 10 кВ. Расчеты показали, что наиболее оптимальным является на напряжении 35 кВ.

Экономическая часть является заключительной частью данной курсовой работы, которая рассматривает следующие вопросы:

. задачи преследуемые при разработке проекта абразивного завода;

. выбор вариантов снабжения;

. выявление показателей финансовой эффективности.

Список использованной литературы

[1] Эфрос М.Г, Миронюк В.С. Современные абразивные инструменты. - СПб. 2012.

[2] Правила устройства электроустановок Республики Казахстан 2012.

[3] Кудрин Б.И. Системы электроснабжения. - М.: «Академия», 2011.

[4] Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для проф. Учебных заведений. - М.: Высшая школа, 2006.

[5] http://forca.ru/spravka/transformatory.html

[6] http://electrotechnika.kz/spravochnik

[7] http://www.abb.ru/ProductGuide/

[8] Технические каталоги «ABB», 2010 г..

[9] Киреева Э.А. и др. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. - М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик, 2003.

[10] Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 2. /Под общ.ред. А.А.Федорова; ? М: Энергоатомиздат, 2006.

[11] Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 2007.

[12] Безопасность жизнедеятельности. Ред. С.В. Белов. Учебник для техникумов и вузов. - М.: Высшая школа, 2004.

[13] Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Занько Н.Г, Малаян К.Р., Русак О. Н. - 12 издание, пер. и доп. - СПб.: Лань, 2008.

[14] Виленский П.Л. Оценка эффективности инвестиционных проектов: учебник/ Виленский П.Л., В.Н. Ливщиц. Дело,2009.

[15] Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. - М.: «ИД ФОРУМ-ИНФРА-М», 2010.

[16] Железко Ю.С. Потери электроэнергии, реактивная мощность, качество электроэнергии - М.: «Юнас»,2009.

[17] Щербаков Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление на предприятиях. - М.: «Форум», 2010.

[18] СНиП РК 3.02-09-2010 «Производственные здания» по обеспечению техники безопасности при эксплуатации и обслуживании технологического оборудования

Размещено на Allbest.ru