Разработка проекта электроснабжения сахарного завода

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Промышленные предприятия является основными потребителями электрической энергии. Современные промышленные предприятия, помимо различий технологического порядка отличаются друг от друга также размером занимаемой территории и установленной электрической мощностью. Различны и схемы электроснабжения промышленных предприятий.

Развитие научно-технического прогресса требует совершенствования промышленной электротехники: создания экономичных надежных схем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами, внедрения микропроцессорной техники, новых комплектных преобразовательных устройств.

Главной задачей проектирования является наиболее рациональное построение системы электроснабжения и выполнения всех основных принципов проектирования на должном техническом уровне принимаемых решений.

Так же должна предусматриваться гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта при этом должны, по возможности, приниматься решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.

Большое внимание уделено вопросам создания необходимой надежности электроснабжения, обеспечения качества электроэнергии и электромагнитной совместимости устройств в сетях промышленных предприятий, быстродействия и селективности релейной защиты и оперативной автоматики, автоматизации измерений и учета электроэнергии.

При проектировании электроснабжения предприятия использованы действующие нормативные материалы по технологическому проектированию, нормы и правила строительного проектирования, санитарные и противопожарные нормы, а также нормативные, руководящие методические материалы по проектирования, издаваемые проектными институтами, на которые возложена их разработка и издание.

Выполнение поставленных перед проектирование задач позволяет обеспечить в результате высокий уровень энергосбережения на предприятии.

1. Исходные данные на проектирование

Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью 15000 кВА каждый, с первичным напряжением 110 кВ и вторичным -- 35, 20, 10 и 6 кВ.

Мощность системы 800 МВА; реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы 0,5.

Стоимость электроэнергии 0,65 коп/кВт * ч.

Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 12,7 км.

Таблица 1 - Ведомость электрических нагрузок сахарного завода

№ по плану	Наименование цеха	Установленная мощность, кВт
1	Цех рафинации	820
2	Выпарочное отделение	560
3	Цех резки и варки свеклы	850
4	Склад свеклы (транспортеры)	340
5	Склад готовой продукции	160
6	Насосная	700
7	Ремонтно-механический цех	480
8	ЦЗЛ	120
9	Столовая	260
10	Гараж	80
11	Заводоуправление	90

Освещение цехов и территории завода определить по площади.

2. Краткая характеристика электроприемников

Потребителем электроэнергии называется электроприёмник или группа электроприёмников, объединённых технологическим процессом и размещающихся на определённой территории. Приёмником электрической энергии (электроприёмником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид.

Систематизация потребителей электроэнергии осуществляется обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам: производственному назначению, производственным связям, режимам работы, мощности, напряжению, роду тока, территориальному размещению, требованиям к надёжности электроснабжения, стабильности расположения электроприёмников.

При проектировании электроснабжения предприятия достаточно систематизировать потребителей по надёжности электроснабжения, режимам работы, мощности, напряжению и роду тока, используя остальные признаки как вспомогательные.

Таблица 2 - Категорийность потребителей

Название цеха	Категорийность потребителя
Цех рафинации	2
Выпарочное отделение	2
Цех резки и варки свеклы	2
Склад свеклы (транспортеры)	2
Склад готовой продукции	3
Насосная	1
Ремонтно-механический цех	2
ЦЗЛ	2
Столовая	3
Гараж	3
Заводоуправление	3

3. Расчетные нагрузки цехов

Расчетная активная нагрузка

Р = РнЧКс,

где Рн - установленная мощность цеха, Кс - коэффициент спроса.

Расчетная реактивная нагрузка:

Q = РЧsin(arсcos ц),

cosц - коэффициент мощности, свой для каждого цеха.

Сведем результаты расчетов в итоговую таблицу 3.

Таблица 3 - Расчетные нагрузки цехов

Наименование цеха	Установленная мощность, кВт	Tg ц	Cos ц	Кс	Р, кВт	Q, кВар	S, кВА	P+Ppo	Q+Qpo	S+Spo
Цех рафинации	820	1	0,7	0,8	656	656	927,72	705	680	979,5
Выпарочное отделение	560	1	0,7	0,8	448	448	633,57	536	535	757,31
Цех резки и варки свеклы	850	0,88	0,75	0,8	680	598,4	905,8	785	681	1039,22
Склад свеклы (транспортеры)	340	1,73	0,5	0,7	238	411,74	475,58	273	558	621,2
Склад готовой продукции	160	1,73	0,5	0,7	112	193,76	223,8	153	258	299,95
Насосная	700	0,6	0,8	0,8	560	336	653,07	647,5	377,6	749,56
Ремонтно-механический цех	480	0,88	0,75	0,8	384	337,92	511,51	456	372	588,49
ЦЗЛ	120	0,88	0,75	0,85	102	89,76	135,87	118	104	157,29
Столовая	260	0,88	0,75	0,9	234	205,92	311,7	275	295	403,3
Гараж	80	1,2	0,65	0,8	64	76,8	99,97	96	145	173,9
Заводоуправление	90	1,2	0,65	0,8	72	86,4	112,46	109	135	173,51

4. Расчет осветительной нагрузки

Виды освещения.

Рабочее освещение, обеспечивающее необходимые условия работы при нормальном режиме работы осветительной установки, обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах. Основные источники освещения - газоразрядные или люминесцентные лампы.

Охранное освещение - разновидность рабочего освещения, устраивается по линии охраняемых заводских или иных территорий.

Аварийное освещение, предназначаемое для временного продолжения работы при аварийном погасании рабочего освещения, должно устраиваться в помещениях и на открытых пространствах в случаях, когда прекращение нормального обслуживания оборудования из-за отсутствия рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, отравление, травматизм в местах большого скопления людей, длительное расстройство технологического процесса, а также нарушение работы жизненных центров предприятий и узлов обслуживания массовых потребителей (установки электро-, водо- и теплоснабжения, узлы связи и радиопередачи т.п.).

Для аварийного освещения могут использоваться лампы накаливания и люминесцентные лампы. Последние применяются только в отапливаемых помещениях при питании их переменным током и напряжении не ниже 90% от нормального. Лампы ДРЛ могут использоваться только как дополнительно присоединённые к группам аварийного освещения для усиления освещенности.

Существуют два основных метода расчета осветительной нагрузки:

- метод коэффициента использования светового потока;

- метод удельной мощности.

Осуществим расчет нагрузки искусственного освещения цехов и территории завода по упрощенному методу.

Эта нагрузка определяется по удельной мощности освещения, по выражению:

- удельная нагрузка, , - площадь, .

Таблица 4 - Значения коэффициента Руд в зависимости от объекта/цеха

Объект или цех	Руд,	Равар,%
Цех рафинации	9-11	6
Выпарочное отделение	8-9	6
Цех резки и варки свеклы	10-12	10
Склад свеклы (транспортеры)	13-14	6
Склад готовой продукции	10-11	10
Насосная	8-9	10
Ремонтно-механический цех	7	5
ЦЗЛ	8-9	10
Столовая	5-6	5
Гараж	12	10
Заводоуправление	15	10

В качестве источников освещения используем газоразрядные лампы, у которых cosц=0.95 и (tgц=0,33).

,

Для графического изображения доли, которую занимает активная расчетная осветительная нагрузка во всем потреблении активной мощности, ее принято изображать в виде сектора на генплане.

Угол сегмента:



Рассчитаем пример для первого цеха:

Таблица 5 - Значения коэффициента в зависимости от типа объекта/цеха

Коэффициент спроса	Здания и сооружения
	Мелкие производственные здания, аварийное и эвакуационное освещение, наружное освещение
	Здания, являющиеся крупными пролетами или состоящие из них
	Административные, бытовые, лабораторные, здания промышленных предприятий
	Здания управления
	Складские здания, состоящие из мелких отдельных помещений.

Рассчитаем осветительную нагрузку цехов.

Таблица 6 - Расчет осветительной нагрузки

Номер цеха по плану	Площадь цеха, м2	tgц	Ppo, кВт	Qpo, кВт	P+Ppo	Q+Qpo	S+Spo	Spo	б,°
1	5589	0,33	49,1	12	705	480	857	51	25
2	8201,3	0,33	72,2	18	936	635	1135	74	27
3	9720	0,33	85,5	21	1085	681	1287	88	28
4	18711	0,33	164,7	41	1544	994	1865	170	38
5	2065,5	0,33	36,8	9	556	256	614	38	24
6	1296	0,33	12,4	3	476	355	596	13	9
7	1215	0,33	12,6	3	556	372	665	13	8
8	1458	0,33	19,6	5	775	505	926	20	9
9	1296	0,33	12,4	3	476	355	596	13	9
10	708,8	0,33	7,4	2	295	207	361	8	9
11	911,3	0,33	10,9	3	74	45	87	11	53

5. Определение местоположения ГПП

Таблица 7 - Масштабирование цехов предприятия

№ Цеха	S, м2
1	5589
2	8201,3
3	9720
4	18711
5	2065,5
6	1296
7	1215
8	1458
9	1296
10	708,8
11	911,3

Масштаб генерального плана завода m = 45 м/см.

Определение центра электрических нагрузок (ЦЭН): Минимальный радиус окружности Ra6 = 12 м (0.27 см в масштабе).

Масштаб активных нагрузок:

Масштаб реактивных нагрузок:

Радиус для наибольшей нагрузки:

Ra = .

Радиусы кругов реактивных нагрузок:

Rp =.

Координаты ГПП (главной понизительной подстанции):

Xa0 = 44 м;

Ya0 = 117 м.

Таким образом, главную понизительную подстанцию располагаем вблизи точки А (44; 117).

Координаты ККУ (комплектное компенсирующее устройство):

Xр0 = 44 м;

Ya0 = 134 м.

Таким образом, комплектное компенсирующее устройство располагаем вблизи точки В (44; 134).

Таблица 8 - Координаты центров электрических нагрузок (ЦЭН)

№	Наименование цеха	Р, кВт	Q, кВар	P+Ppo	Q+Qpo	Ra, мм	Rp,мм	X,м	У,м
1	Цех рафинации	656	656	705	680	211	614	121	18
2	Выпарочное отделение	448	448	536	535	66	541	32	5
3	Цех резки и варки свеклы	680	598,4	785	681	211	535	79	12
4	Склад свеклы (транспортеры)	238	411,74	273	558	132	488	123	19
5	Склад готовой продукции	112	193,76	153	258	66	422	141	21
6	Насосная	560	336	647,5	377,6	125	422	53	8
7	Ремонтно-механический цех	384	337,92	456	372	66	304	62	9
8	ЦЗЛ	102	89,76	118	104	191	330	87	13
9	Столовая	234	205,92	275	295	26	172	23	3
10	Гараж	64	76,8	96	145	145	191	75	11
11	Заводоуправление	72	86,4	109	135	112	145	56	8

6. Определение количества и мощности цеховых ТП

Выбор мощности трансформаторов цеховых подстанций (ТП) может производиться по удельной плотности нагрузки или суммарной нагрузке.

При суммарной нагрузке в пределах 500-1500 кВА выбирают цеховые трансформаторы мощностью 400-1000кВА. При суммарной нагрузке ниже, указанных выше мощностей, выбирают трансформаторы мощностью 400-1000кВА.

Кроме расчетной мощности и нормального коэффициента загрузки, учитываем также категорийность потребителей и аварийный коэффициент загрузки Kза, с учетом отключения при аварийном режиме одного (при установленных на ТП двух или трех) или двух (при установленных на ТП четырех) трансформаторов; Kза ?1,40. I категория э/п - Kза=0,65-0,7; II категория э/п - Kза=0,7-0,8; III категория э/п - Kза=0,9-0,95.

Затем по номинальному нормальному коэффициенту загрузки Kзн выбираемого трансформатора находим рекомендуемую мощность трансформатора по формуле:

.

Далее по значению Sрек выбираем трансформатор. По номинальной мощности Sном выбранного трансформатора рассчитываем фактический нормальный и аварийный коэффициент загрузки выбранного трансформатора:

Произведем расчеты.

Например, для 2-го и 3-го цеха (II) (II категория э/п - Kза=0,7-0,8): Spполн=1796,53кВА.

По Sрек выбираем два трансформатора ТМ-1600/6

7. Расчет токов короткого замыкания

электроэнергия трансформатор цеховой осветительный

Мощность системы 800 МВА, расстояние от подстанции энергосистемы до завода Lc = 12,7 км. Трансформатор ГПП - ТДН - 6300/110, напряжение короткого замыкания u,% = 10%, Pk = 105 кВт, Sн = 6,3 МВА. Трансформатор ТП1 - ТМ-1600/6, напряжение короткого замыкания u,% = 7,5%, Pk = 33,5кВт, Sн = 1,6 МВА.

Не учитываем активные сопротивления, так как мощность трансформаторов выше 1000 Вт.

Для расчёта токов КЗ в точке К1:

Сопротивление системы для кз в точках К1, К2 и К3:

хск1 = 0,5*= 8,8 Ом.

Для расчёта токов КЗ в точке К2:

хск2 = 0,5*=0,0265 Ом.

Для расчёта токов КЗ в точке К3:

хск1 = 0,5*=0,00011 Ом.

Сопротивление каждого трансформатора ГПП ТДН-6300/110.

Сопротивление КЛ - 6,3 кВ от ГПП до ТП1:

;

;

Сопротивление каждого из трансформаторов ТП1 ТМ-1600/6:

= 0,0032 Ом.

2,3*10-5 Ом.

Расчёт токов короткого замыкания для К1.

Сопротивление схемы:хск1 = 0,5*= 8,8 Ом.

Полное суммарное сопротивление до точки К1 при трёхфазном КЗ:

= 8,8 Ом.

Ток металлического трёхфазного КЗ I(3) определяется:

I(3) = 2,5 кА.

Полное суммарное сопротивление до точки К1 при двухфазном КЗ:

10 Ом.

Ток металлического двухфазного КЗ I(2) определяется:

I(2) = 6,6 кА.

Ударный ток КЗ определяется:

7,07кА

Расчет токов короткого замыкания для точки К2.

Сопротивление системы.

.

Суммарное индуктивное сопротивление до точки К2:

.

Полное суммарное сопротивление до точки К1 при трехфазном КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(3) определяется:

.

Полное суммарное сопротивление до точки К2 при двухфазном КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(2) определяется:

.

Ударный ток КЗ определяется:



Расчет токов короткого замыкания для точки К3.

Сопротивление системы:

Суммарное индуктивное сопротивление до точки К3:

.

Суммарное активное сопротивление до точки К3:

.

Полное суммарное сопротивление до точки К1 при трехфазном КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(3) определяется:

.

Полное суммарное сопротивление до точки К2 при двухфазном КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(2) определяется:

.

Ударный ток КЗ определяется:

КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(3) определяется:

.

Полное суммарное сопротивление до точки К2 при двухфазном КЗ:

.

Ток металлического трехфазного КЗ I(2) определяется:

.

Ударный ток КЗ определяется:

.

Расчет токов короткого замыкания в точке К4:

Система принимается системой бесконечной мощности, сопротивление системы равно 0 (, ).

1) Сопротивление силового трансформатора ТП-2.

Для цеха №2 и 3 выбран трансформатор марки ТМ-1600/10.

2) Сопротивление трансформатора тока:

На такой ток катушечные трансформаторы тока не выпускают, поэтому принимаются к установке одновитковые трансформаторы.

3) Сопротивление автоматического выключателя:

4) Сопротивление контактов

- для контактных соединений шинопроводов (ШМА 68П).

5) Сопротивление шин:

6) Сопротивление дуги: - к.з. вблизи выводов низкого напряжения трансформатора.

Результирующее сопротивление схемы замещения:



Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К4:

Ударный ток короткого замыкания:

Литература

1. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы. - М., Энергоатомиздат, 1989 - 608с.

2. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Правила устройства электроустановок. С-Петербург Изд. «Деан». 1999.

4. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. - М.: ФОРУМ - ИНФРА - М, 2005.

Размещено на Allbest.ru