Электроснабжение завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Описание технологии машиностроительного производства

Машиностроительное производство включает несколько механических и механосборочных цехов, а также электроремонтный и ремонтно-механический цеха. Технологическое оборудование машиностроительного производства позволяет производить обработку: токарную, карусельную, автоматную, электроэрозионную (обрабатываются отверстия и полости сложной конфигурации), фрезерную, комплексную, а также шлифовальные работы. С помощью электроэрозионных станков обрабатываются отверстия и полости сложной конфигурации. Волочильное оборудование позволяет производить перетяжку проволоки. На участке зуборезных работ обрабатываются зубчатые колеса диаметром до 1750 мм и модулем до 18, конические зубчатые колеса - диаметром до 880 мм и модулем до 20, зубчатые венцы с внутренним зацеплением - диаметром до 800 мм и модулем до 12, шлицевые валы - длиной до 2000 мм и модулем до 17. Производство также оснащено долбежными и строгальными станками.

На участке облицовки производится покрытие деталей и валов стеклопластиком на основе эпоксидных смол. Кроме того, оборудование позволяет подвергнуть детали различным видам термообработки, химической очистки, а также нанести около 30 видов защитных, декоративных и специальных покрытий, в том числе цинковое, хромовое, медное, пассивирование, чернение, электрополирование и др.

В составе цехов имеются специализированные участки для выполнения сварочных работ и наплавки цветных и нержавеющих сплавов, а также малярные участки. Точность обрабатываемых поверхностей соответствует 9 квалитету. Контроль работ производится на испытательных стендах для гидравлических испытаний и участках цветной дефектоскопии и ультразвукового контроля деталей.

Машиностроительное производство изготавливает: судовые устройства и механизмы, валопроводы и их подшипники, рулевые устройства, судовые тяговые механизмы, якорные и буксирные устройства, гидроцилиндры, гидромашинки и другие изделия диаметром до 2000 и длиной до 36000 мм, массой до 50 тонн, а также крупные металлоконструкции диаметром до 6300 и высотой до 3200 мм (габариты 12000х5000х6000 мм), массой до 50 тонн; арматуру и устройства для систем гидравлики и сжатого воздуха, крепежные изделия диаметром до 1000 мм, длиной до 3000 мм и весом до 5 тонн, крупные изделия диаметром до 1250 мм при высоте до 1000 мм (габариты 1120х1250х1000 мм), имеющие вес до 4 тонн; сильфонные компенсаторы, металлические шланги, амортизирующие конструкции а также нестандартизованное промышленное оборудование;

Металлорежущее оборудование позволяет обрабатывать изделия диаметром до 1000 и длиной до 5000 мм, массой до 5 тонн, крупные изделия диаметром до 3200 мм при высоте до 2800 мм (габариты 2500х2000х2000 мм), массой до 16 тонн.; герметичные емкости типа автоклавов, амортизирующие конструкции, сварные фундаменты. Диаметр изделий до 2000, а длина до 8000 мм, масса до 25 тонн, крупные конструкции диаметром до 6300 мм при высоте до 3200 мм (габариты 14000х5000х6000 мм), имеющих вес до 16 тонн.

Технический паспорт проекта

1. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ: 31775 кВт.

2. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ: 4800 кВт.

6 синхронных двигателей СТД-800-2 (Р_ном = 800 кВт);

3. Полная расчетная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 23254 кВА;

4. Коэффициент реактивной мощности:

Расчетный: tg= 0,3

Заданный энергосистемой: tg= 0,31

5. Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ;

6. Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 5000 МВА, тип и сечение питающих линий: ВЛ-110, АС-70/11;

7. Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы: 3 км;

8. Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2ЧТДН-25000/110;

9. Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ;

10. Типы принятых ячеек распределительных устройств, в главной понизительной подстанции: КМ-1Ф;

11. На территории устанавливаются комплектные трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМЗ, мощностью 500, 1000 кВА;

12. Тип и сечение кабельных линий: ААШв 3Ч95, 3Ч150,3Ч300 мм.

1. Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия

1.1 Расчет электрических нагрузок радиаторного цеха

Расчетная номинальная мощность трехфазных электроприемников рассчитывается по формуле (1.1):

Р_ном = n _* Р_ном, (1.1)

где: n - число электроприемников;

Р_ном - номинальная мощность одного электроприемника, кВт.

Средняя мощность - постоянная во времени мощность, при которой в течение периода наблюдений потребляется столько же энергии, что и при реально изменяющемся во времени графике нагрузок за тот же период.

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждого электроприемника или подгруппы электроприемников определяется по формуле:

Р_ср = k_{иа *} Р_ном, (1.2)

где: k_иа - коэффициент использования по активной мощности, характеризует степень использования установленной мощности за весь период наблюдений. Его значение для отдельных электроприемников приводится в электрических справочниках [1].

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену:

Q_ср = Р_{ном *} tgц, (1.3)

где: tgц определяется из справочных данных;

Определение приведенного числа электроприемников n_э зависит от k_иа:

если k_иа0,2, то

n_э = (1.4)

если k_иа < 0,2, то

n_э = (1.5)

где: Р_{ном мах} - максимальная мощность одного электроприемника;

n _* - среднеквадратичная мощность.

Расчетные мощности Р_р и Q_р определяются по формулам:

Р_р = k_{ра *} Р_ср (1.6)

Q_р = k_{рр *} Q_ср, (1.7)

где: k_ра - расчетный коэффициент активной мощности; определяется по справочным материалам, k_ра =f(n_{э *} k_иа);

k_рр - расчетный коэффициент реактивной мощности;

Если Р_ср < 200 кВт, то

k_рр=1, при n_э>10 (1.8)

k_рр=1,1, при n_э?10,

если Р_ср?200 кВт, то

k_рр=1.

Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:

S_p=. (1.9)

Расчетный ток:

I_р=, (1.10)

где: U_н - номинальное напряжение сети, U_н = 380 кВ;

Значения соsц, tgц и k_иа определяются из справочных данных [1].

Значения величин n, Р_ном, и в итоговой строке таблицы 1 определяются суммированием величин каждой нагрузки:

(1.11)

. (1.12)

Суммарный коэффициент использования по активной мощности и tgц определяются по соответствующим формулам:

k_иаУ = (1.13)

tgц_У = . (1.14)

В результате произведенных расчетов по формулам (1.1) - (1.14.) полученные данные сводим в таблицу 1.1.

В конце таблицы был произведен расчет электрических нагрузок по цеху.

1.2 Выбор схемы радиаторного цеха на 0,4 кВ

В этом разделе необходимо выбрать шинопроводы проходящие по цеху, а также кабельные линии отходящие к электроприемникам.

Расчет сведем в таблицу 1.2.

Сам радиаторный цех с электрооборудованием и схемой электроснабжения представлен на демонстрационном листе №6.

Таблица 1.2

Наименование электроприемника	Обозна чение на чертеже	n	Pном кВт	Sр кВА	Iр А	Iпуск А	Iр. сум А	Тип кабеля	Способ прокладки	Iдоп, А
1. Пресс кривошипный	1	1	30	20	29	173	29	АВВГ-4*6	В трубе по полу	32
2. Станок для резки труб	2	6	2,2	1,7	2,45	14,7	14,7	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
3. Ванна с флюсом 4	3	4	50	40	57		228	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
4. Ванна для лужения	4	2	60	48	70		140	АВВГ-4*16	В трубе по полу	90
5. Плита	5	1	50	34	49		49	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
6. Ванна с припоем	6	2	140	91	131		262	АВВГ-4*35	В трубе по полу	135
7. Стенд прокачки маслом	7	2	14	11	16	80	32	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
8. Приспособление для нагрева паяльников	8	2	40	24	31		62	АВВГ-4*6	В трубе по полу	32
9. Полуавтомат сварочный	9	2	10	7	10	81	20	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
10. выпрямитель сварочный	10	1	60	48	69	485	69	АВВГ-4*16	В трубе по полу	90
11. Стенд для обдувки	11	2	20	16	23	138	46	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
12. Стенд для просвечивания	12	1	10	8	12	72	12	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
13. Станок обдирочно-шлифовочный	13	1	9	7,2	10	60	10	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
14. Печь для восстановления флюса	14	2	60	48	69		138	АВВГ-4*16	В трубе по полу	90
15. Ванна для приготовления ZnCl2	15	2	70	56	81		162	АВВГ-4*16	В трубе по полу	90
16. Стенд для правки и обдува	16	2	60	42	60	300	120	АВВГ-4*16	В трубе по полу	90
17. Линия изготовления охлажд. пластин	21	3	10	8,2	12	60	36	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
18. Наждак	22	4	3	2,7	4	24		АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
19. Компрессор	23	3	5	4,25	6,1	43	18,3	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
20. Стенд для гидроиспытаний	24	2	10	8	11,5	57	23	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
21. Сушильный шкаф	25	3	40	31	45		135	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
22. Стенд для сборки нижнего бака	26	1	60	45	65	324	65	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
23. Стенд для сборки верхнего бака	27	2	40	32	46	230	92	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
24. Приспособление для сборки теплообменников	28	1	20	16,6	24	120	24	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
25. Вибростенд	29	2	5	4	5,8	41	11,6	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
26. Электротельфер	30	10	3	2,3	3,3	20	33	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
27. Вентилятор	31	10	5	4	5,8	29	58	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
ИТОГО: шинопровод магистральный		64					1906	80*6	По стене в коробе	2100
28. Печь пайки сердцевин	17	1	300	225	324		324	АВВГ-4*185	В трубе по полу	350
29. Ванна с ZnCl2	18	2	2	1,6	2,3		4,6	АВВГ-4*4	В трубе по полу	27
30. Стенд для сборки водяного радиатора	19	2	50	43	62	310	124	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
31. Стенд для сборки масляного радиатора	20	4	50	4205	61	306	122	АВВГ-4*10	В трубе по полу	65
ИТОГО: Шинопровод РП-КТП		7					575	50*5	На опорах	665

1.3 Расчет электрических нагрузок по предприятию

Расчет начинается с определения низковольтных нагрузок по цехам.

По справочникам находятся коэффициенты k_иа и соsц. Для каждого цеха вычисляются средние активная Р_ср и реактивная Q_ср нагрузки. Затем с использованием значений n_э и k_иа по таблицам находится коэффициент максимума k_ра, и определяются расчетные активная Р_р и реактивная Q_р нагрузки.

Расчетная осветительная нагрузка Р_р.осв цеха вычисляется по выражению (1.15) с учетом площади производственной поверхности пола F_ц цеха, определяемой по генплану предприятия, удельной осветительной нагрузки Р_уд.осв и коэффициента спроса на освещение К_с.осв.

Р_р.осв=К_с.осв*Р_уд.осв*F_ц. (1.15)

После суммирования нагрузок Р_р и Р_р.осв с учетом нагрузки Q_р вычисляется полная расчетная низковольтная нагрузка цеха S_р.

После нахождения нагрузок всех цехов, рассчитывается строка «Итого по 0,4 кВ», в которой суммируются по колонкам номинальные активные мощности Р_н, средние активные Р_ср и реактивные Q_ср нагрузки и расчетные осветительные нагрузки Р_р.осв.

Далее вычисляются коэффициенты k_иа, tgц и соsц по формулам (1.16), (1.17), (1.18). Определяется приведенное число электроприемников и находится коэффициент максимума k_ра для электроприемников напряжением до 1000 В.

k_иа= (1.16)

tgц= (1.17)

соsц=аrctg ц. (1.18)

Определение расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников производится так же, как и низковольтных. В результате вычислений записывается строка «Итого на 10 кВ». Таблицу заканчивает строка «Итого по предприятию», в которой записываются суммарные данные по низковольтным и высоковольтным ЭП: номинальная активная мощность, средние и расчетные активная и реактивная нагрузки, полная расчетная нагрузка, а также среднее для всего предприятия значения коэффициентов.

Следуя указаниям методического пособия, был произведен расчет электрических нагрузок по предприятию, полученные данные сведены в таблицу 1.3.

Расчетные данные по отдельным цехам в дальнейшем используются при выборе числа и мощности цеховых понижающих трансформаторов и затем с учетом потерь мощности в указанных трансформаторах для расчета питающих линий. Расчетные данные по предприятию в целом с учетом потерь мощности в цеховых трансформаторах используются при выборе трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП) и расчете схемы внешнего электроснабжения.

1.4 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генеральном плане окружностей, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади окружностей пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждая окружность делится на секторы, площади которых пропорциональны активным нагрузкам электроприемников с напряжением до 1 кВ, электроприемников с напряжением свыше 1 кВ и электрического освещения. При этом радиус окружности и углы секторов для каждого цеха соответственно определяются:

R_i=, (1.19)

где: Р_рi, Р_рнi, Р_рвi, Р_роi - расчетные активные нагрузки соответственно всего цеха, электроприемников до 1 кВ, свыше 1 кВ, электрического освещения, кВт;

m - масштаб площадей картограммы нагрузок, кВт•м².

m =, (1.20)

где: Р_{min p} - минимальная расчетная активная мощность одного цеха;

R_min - минимальный радиус, R_min = 5 мм.

Углы секторов для каждого цеха определяются по формулам:

, , . (1.21)

Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности) предприятия, координаты которого находятся по выражениям:

х_о = , (1.22)

у_о = , (1.23)

где х_i, у_i - координаты центра i-го цеха на плане предприятия, м.

Главную понизительную подстанцию следует расположить в центре электрических нагрузок. Но так как это невозможно, мы смещаем ГПП в сторону источникам питания - подстанции энергосистемы. Расчет был произведен по формулам (1.19) - (1.23) и сведен в таблицу 1.4.-картограмма нагрузки.

Таблица 1.4

Наименование цехов и подразделений	?Рpi, кВт	Рр н/в	Рр.осв	Рр.в/в	Хj, м	Уj, м	R j	бн/в	босв	бв/в
1. Сборочный корпус №1	3910,3	3859	51,3		28	398	49	355	5
2. Электроремонтный цех	688,8	660,8	28		72	458	21	345	15
3. Радиаторный цех	662	630	32		130	470	20	342	18
4. Гараж	71,6	64	7,6		112	378	7	322	38
5. Гальванический цех	3798,5	3685	113,5		46	262	48	349	11
6, Заводоуправление	527,2	496	31,2		184	214	18	339	21
7. Механический цех №2	4056	3974	82		278	262	50	353	7
8. Штамповочный цех	1508,3	1456	52,3		80	156	31	347	13
9. Механический цех №1	3374,4	3294,6	79,8		202	150	46	351	9
10. Автоматный цех	1961,9	1913,6	48,3		80	92	35	351	9
11. Компрессорный цех	41,3	27,2	14,1	4080	176	52	51	2	1	357
12. Склад готовой продукции	40	24	16		80	10	5	216	144
Итого	24721	20085	556	4080	125	214

Координаты центра электрических нагрузок х_о = 125 м, у_о = 214 м

2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

Выбор трансформаторов является важным этапом проектирования.

Мощность трансформаторов цеховых ТП зависит от величины нагрузки электроприемников, их категории по надежности электроснабжения, от размеров площади, на которой они размещены и т.п. При одной и той же равномерно распределенной нагрузке с увеличением площади цеха должна уменьшаться единичная мощность трансформаторов. Так, в цехе, занимающем значительную площадь, установка трансформаторов заведомо большой единичной мощности увеличивает длину питающих линий цеховой сети и потери электроэнергии в них.

, (2.1)

где: S_р - расчетная электрическая нагрузка цеха, кВА;

F_ц - площадь цеха, м².

Таблица 2.1 - Связь между экономически целесообразной мощностью отдельного трансформатора цеховой ТП и у

Плотность электрической нагрузки цеха у, кВА/м2	0,03…0,05	0,05…0,06	0,06…0,08	0,08…0,11	0,11…0,14	0,14…0,18	0,18…0,25	0,25…0,34	0,34…0,5	0,5… выше
Экономически целесообразная мощность 1-го тр-ра цеховой ТП Sэ.т, кВА	250	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500

Выбор цеховых ТП сводится к решению нескольких задач:

- выбор единичной мощности трансформатора;

- выбор общего числа трансформаторов (оптимального);

- выбор числа трансформаторов на каждой подстанции;

- выбор местоположения.

Далее определим минимальное число трансформаторов в цехе:

N_{т min}=+ДN_т, (2.2)

где: К_з.доп - коэффициент загрузки - допустимый, который зависит от категорийности и надежности из [1]:

К_{з доп} = 0,7 - I категория,

К_{з доп} = 0,8…0,85 - II категория,

К_{з доп} = 0,93…0,95 - III категория;

ДN_т - добавка до ближайшего целого числа.

Найденное число трансформаторов не может быть меньше, чем число трансформаторов, требуемых по условиям надежности.

Далее определяем предельную величину реактивной мощности, которую могут пропустить выбранные трансформаторы:

Q_1р= (2.3)

Q_1р, если Q_р ? Q_1р

Q₁= (2.4)

Q_р, если Q_1р > Q_р,

где: N_т - число трансформаторов цеховой ТП;

К_{з доп} - допустимый коэффициент загрузки трансформаторов цеховой ТП в нормальном режиме;

S_{н тi} - номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП;

Р_рi - расчетная активная нагрузка на ТП.

При Q_1р < Q_1р трансформаторы ТП не могут пропустить всю реактивную нагрузку и поэтому часть ее должна быть скомпенсирована с помощью конденсаторов, которые следуют установить на стороне низшего напряжения на ТП. Мощность этих конденсаторов будет составлять

Q_ку=Q_рi-Q_1i (2.5)

и они должны устанавливаться на ТП обязательно.

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах будут соответственно:

К_{з норм}=, К_{з п/ав}=, (2.6)

где: N_т - число взаиморезервируемых трансформаторов цеховой ТП;

S_р.тi - полная расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор ТП.

Справочные данные для трансформаторов были взяты в [2].

Суммарные потери активной и реактивной мощности в трансформаторах цеховой ТП с учетом и без учета соответствующей нагрузки нужно привести в виде итоговых данных в таблице 2.1.

Потери активной мощности в трансформаторах:

ДР_т=N_*(ДР_хх+_*ДР_кз), (2.7)

где: N - число ТП в цехе;

К_{з норм} - коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме;

ДР_хх - потери холостого хода в трансформаторе;

ДР_кз - потери короткого замыкания.

Потери реактивной мощности в трансформаторах:

ДQ_т=N_*, (2.8)

где: I_хх - ток холостого хода;

U_кз - напряжение короткого замыкания;

S_н.т - номинальная мощность трансформатора.

3. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения и трансформаторов ГПП предприятия

трансформатор мощность нагрузка машиностроительный

Величина напряжения питания главной понизительной подстанции предприятия определяется наличием конкретных источников питания, уровнями напряжения на них, расстоянием от главной понизительной подстанции до этих источников, возможность сооружения воздушных линий для передачи электроэнергии и другими факторами.

Из всех возможных вариантов внешнего электроснабжения нужно выбрать оптимальный, т.е. имеющий наилучшие технико-экономические показатели. Для этого, прежде всего, следует найти величину рационального напряжения, которую возможно оценить по приближенной формуле Стилла:

U_р.рац=4,34_*, (3.1)

где: l - длина питающей линии главной понизительной подстанции, км;

Р_р.n - расчетная нагрузка предприятия на стороне низшего напряжения, кВт.

Расчетная активная нагрузка предприятия:

Р_р.n=0,9*(Р_р.н +Р_р.В+?Р_mУ)+Р_{р.о н}+Р_р.В, (3.2)

где: Р_р.н, Р_р.В-расчетные низковольтная и высоковольтная нагрузка всех цехов предприятия, кВт;

?Р_mУ - суммарные потери активной мощности в трансформаторах цеховых трансформаторных подстанций, кВт;

Р_р.о - расчетная активная мощность освещения цехов и территории, кВт.

Р_р.n=0,9_*(20085+258,2)+865+4080=23254 кВт.

Подставив все найденные данные в формулу (3.1) найдем рациональное напряжение:

U_р.рац=4,34=84,1кВ.

Исходя из формулы Стилла выбираем напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.

Полная расчетная нагрузка предприятия. необходимая для выбора трансформаторов ГПП:

S_р=, (3.3)

где: Q_э1 - экономически целесообразная реактивная мощность на стороне внешнего напряжения ГПП, потребляемая предприятием от энергосистемы

(tgц₁₁₀ = 0,31).

Q_э1 = Р_р.n_*tgц (3.4)

Q_э1 =23254*0,31=7209 квар

S_р =кВА

Мощность трансформаторов ГПП выбирается исходя из соотношения:

S_т= (3.5)

На главной понизительной подстанции устанавливаем два трансформатора, что обеспечивает необходимую надежность при достаточно простой схеме и конструкции главной понизительной подстанции. Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме работы не должен превышать 0,7.

Таблица 3.1 - Данные выбранного трансформатора

Параметры	Напряжение сети, кВ
	110
Экономически целесообразная реактивная мощность Qэс, кВА	7209
Полная расчетная нагрузка Sр, кВА	24346
Мощность трансформаторов ГПП Sт, кВА	25000
Тип трансформаторов ГПП	ТДН-25000/110
Напряжение на высокой стороне Uвн, кВ	110
Напряжение на низкой стороне Uнн, кВ	10,5
Напряжение короткого замыкания Uк, %	10,5
Ток холостого хода Iхх, %	0,65
Потери холостого хода, кВт	25
Потери короткого замыкания, кВт	120
Коэффициентт загрузки в нормальном режиме Кз.норм	0,49
Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме Кз.авар	0,97

Размещено на Allbest.ru