Размещено на http://allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский государственный энергетический университет»

Институт электроэнергетики и электроники

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

ОТЧЕТ

по производственной практике (преддипломной)

Проектирование системы электроснабжения предприятия

Выполнил: Дарзиманов Рамиль Расимович

направленность (профиль) программы Электроснабжение

Руководитель практики: Шакурова З.М.

Казань, 2021 г.



Содержание

Введение

1. Общая характеристика промышленного предприятия и требования к электроснабжению его приемников и электроустановок

2. Определение расчетной мощности по предприятию и отдельным цехам предприятия по установленной мощности и коэффициенту спроса

2.1 Выбор высоковольтных потребителей

3. Определение расчетной мощности предприятия в целом с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в трансформаторах

4. Выбор сечения питающей линии

5. Выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП)

6. Распределение нагрузок по пунктам питания

Заключение

Список литературы



Введение

Целью преддипломной практики является формирование у студентов практических навыков в условиях реальной производственной деятельности на основе выполнения ими различных обязанностей, свойственных их будущей профессиональной деятельности.

Основными задачами преддипломной практики являются:

- закрепление знаний и умений студентов, полученных по всему курсу обучения;

- формирование навыков ведения студентами самостоятельной исследовательской работы;

- изучение соответствующего объекта строительства в соответствии с выбранной темой дипломного проекта;

- приобретение навыков проектной деятельности и принятия технических решений в отношении объекта строительства;

- сбор необходимого материала (исходной информации) для выполнения дипломного проекта;

- проверка возможностей самостоятельной работы будущего специалиста.

Разработка, создание и строительство, модернизация и реконструкция промышленных предприятий, начиная от отдельных элементов и заканчивая сложными системами, является объектом инвестиционной деятельности и производится на основе технических проектов.

Проектирование - это сложный процесс создания описания нового или модернизируемого объекта на основе технического задания. Под описанием, например системы электроснабжения (СЭС) предприятия понимается описание заданных технических характеристик, включая взаимодействие между отдельными составными частями и элементами СЭС, а также взаимодействие СЭС проектируемого объекта с энергосистемой.

Проектирование СЭС - это разработка технической документации, обеспечивающей создание и развитие СЭС, а также при необходимости - реконструкцию и перевооружение.

В проектах СЭС необходимо осуществить применение конструктивных и технических методов и средств повышения безопасности труда, используя три основные группы мероприятий.

- обеспечение недоступности для персонала токоведущих частей электрооборудования

- снижение возможного значения тока через тело человека до безопасного значения

- ограничение времени воздействия электрического тока на организм человека



1. Общая характеристика промышленного предприятия и требования к электроснабжению его приемников и электроустановок

Исходные данные на проектирование:

1. Генеральный план предприятия.

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

3. Мощность системы 700 МВА; реактивное сопротивление системы, отнесенное к мощности системы: 0,8.

4. Стоимость электроэнергии 8 руб./кВт·ч.

5. Расстояние от подстанции энергосистемы до предприятия 6,5 км.

Рисунок 1. Генеральный план предприятия



Определение категорий потребителей и характеристики окружающей среды помещений в каждом цехе.

С точки зрения обеспечения надёжного и бесперебойного питания, приемники электрической энергии делятся на три категории.

К I категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения в которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники должны обеспечиваться электропитанием от 2 и более источников, причём перерыв в электроснабжении допускается на время АВР 1 - 2 сек.

Ко II категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения в которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Для приёмников перерыв питания допускается на время необходимое для включения резерва, но не более 1 - 2 ч.

К III категории относят все остальные электроприемники, не подходящие под определение I и II категорий. Это главным образом различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цеха несерийного производства. Перерыв на всё время ремонта, но не более чем на 1 сутки.

В помещениях цехов отсутствует химически-активная или органическая среда, т.е. не содержаться агрессивные пары, газы, жидкости. В помещениях по технологическим условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве, чтобы она оседала на проводах или проникала бы внутрь машин или аппаратов.

В некоторых цехах помещения относятся к влажным, в которых относительная влажность воздуха превышает 60 %.

По средам цеха бывают: нормальными, влажными, пыльными, химически агрессивными, взрыво- и пожароопасными. Это зависит от технологического процесса цехов.

Категорийность цехов а так же характеристика их среды приведены в таблице 1.1.

электроснабжение промышленный мощность подстанция

Таблица 1.1. Категорийность цехов и характеристика их среды

№	Наименование цеха	Среда	Категория
1	Литейный цех	жаркая	II
2	Ремонтно-механический цех	нормальная	II
3	Кузнечный цех	жаркая	II
4	Главный корпус	нормальная	I
5	Корпусно-котельный цех	нормальная	II
6	Компрессорная	нормальная	I
7	Такелажно-парусный цех	нормальная	II
8	Сухой док	нормальная	II
9	Кислородная станция	нормальная	I
10	Плавающий док	влажная	II
11	Столовая	нормальная	III
12	Лесосушилка	нормальная	III
13	Склад кислот	нормальная	III
14	Склад москателей	нормальная	III



2. Определение расчетной мощности по предприятию и отдельным цехам предприятия по установленной мощности и коэффициенту спроса

Применяемые в настоящее время методы расчета нагрузки промышленных предприятий могут быть разбиты на две группы. Первая группа содержит точные методы, в которых расчетная нагрузка определяется на основе средней нагрузки с использованием соответствующих коэффициентов или с учетом рассеяния расчетного максимума нагрузки от ее среднего значения. Вторая группа включает приближенные методы, базирующиеся на использовании показателя установленной мощности электроприемников, с введением уточняющего коэффициента, или на основе обобщающих показателей, связанных с технологическим процессом предприятия.

Расчет производится в следующем порядке:

Силовая нагрузка:

1. Номинальная мощность цеха - ??ном;

2. Коэффициент спроса ??с - справочная величина [1];

3. Коэффициент мощности - cos??;

4. Расчётная активная и реактивная силовые нагрузки:

??р = ??ном • ??с,

??р = ??р • tg??.

Осветительная нагрузка:

5. Площадь цеха:

?? = ?? • ??;



6. Удельная осветительная нагрузка Р_уд - справочная величина [1];

7. Активная номинальная осветительная нагрузка.

??н.о. = ??уд • ??;

8. Коэффициент спроса на освещение, ??с.о. - справочная величина [1];

9. Активная расчетная мощность осветительных установок.

??р.о. = ??н.о. • ??с.о.

Расчётная нагрузка:

10. Активная расчетная и реактивная нагрузка:

??р?? = ??р + ??р.о.,

??р?? = ??р;

11. Полная расчетная мощность:

Освещение территории:

12. Площадь территории:

??тер = ??п ? ???ц .

13. Удельная осветительная нагрузка на освещение территории

Р_уд - справочная величина [1].



14. Активная номинальная нагрузка осветительных установок.

??н.o. = ??уд • ??.

15. Коэффициент спроса на освещение территории K_с.о. - справочная величина [1].

Активная расчетная нагрузка осветительных установок.

??р.o. = ??н.о. • Кс.о..

Расчета произведём на примере цеха № 1.

а) Силовая нагрузка:

1. Номинальная мощность цеха ??ном = 2080 кВт;

2. Коэффициент спроса ??с = 0,77 ;

3. Коэффициент мощности cos ?? = 0,8 ;

4. Расчётная активная и реактивная силовые нагрузки

??р = 2080 • 0,77 = 1601,6 кВт;

??р = 1601,6 • tg(??cos 0,8) = 1200 кВар

б) Осветительная нагрузка:

5. Площадь цеха ?? = 390 м²;

6. Удельная осветительная нагрузка ??уд = 16 Вт/м²;

7. Номинальная активная осветительная нагрузка:

??н.о = 16 • 390 /1000 = 6,24 кВт.

8. Коэффициент спроса на освещение ??с.о = 0,8 ;

9. Расчётная активная мощность осветительных установок

??р.o. = 6,24 • 0,85 = 3,7 кВт.

в) Расчётная нагрузка:

10. Расчётная активная и реактивная нагрузка:

??р?? = 1601,6 + 3,7 = 1605,3 кВт;

??р?? = ??р = 1200 кВар.

11. Расчётная полная мощность:

??р?? = v1605,3² + 1200² = 2004,25 кВА.

г) Освещение территории:

12. Площадь территории:

??тер = 49440 м².

13. Удельная осветительная нагрузка на освещение территории

??уд = 2 Вт/м².

14. Номинальная активная нагрузка осветительных установок

??н.о = 2 • 49440 /1000 = 98,88 кВт.

15. Коэффициент спроса на освещение территории ??с.о. = 1;

16. Расчётная активная нагрузка осветительных установок

??р.o. = 98,88 • 1 = 98,88 кВт.

Результаты расчётов по цехам предприятия занесём в таблицу 2.1.

2.1 Выбор высоковольтных потребителей

На предприятии часть высоковольтной нагрузки могут составлять индукционные тепловые печи (ИТП), индукционные нагреватели (ИН), асинхронные двигатели (АД), а также синхронные двигатели (СД), которые целесообразно использовать как источники реактивной мощности (ИРМ).

Учет составляющей нагрузки выше 1 кВ проводится в следующем порядке на примере цеха № 4. В данном цехе установлены СД мощностью 900 кВт в количестве 2 шт.; cos ??сд = 0,94; КПД = 0,9.

Коэффициент загрузки синхронных двигателей:



где Р_ном - номинальная мощность двигателя;

з - КПД двигателя.

Поскольку ??сд < 1, то возможно использование СД в качестве ИРМ.

Минимальная реактивная мощность, генерируемая СД по условию устойчивой работы, определяется по формуле:

??сд = ??ном • ??сд • tg ??сд

??сд= 2 • 2100 • 0,68 • tg(acos(0,94)) = 1028,97 кВар.

Целесообразная загрузка СД по реактивной мощности определяется по следующей формуле:

Мощность ??сд.э учитывается со знаком минус при нахождении суммарной по всем цехам реактивной составляющей нагрузки выше 1 кВ.

Таблица 2.1. Выбор высоковольтных двигателей

№ цеха	Тип высоковольтных потребителей	n, шт	Рном, кВт	Uном, кВ	з	cosц	??сд	??сд.э
4	Д-630 (СД)	2	2100	6	0,9	0,94	0,68	2508,04
6	ВАО-4А (АД)	2	1440	6	0,86	0,85	-	-
9	ВАО-4А (АД)	2	1700	6	0,86	0,88	-	-

Таблица 2.2 Расчёт электрических нагрузок по цехам и предприятию с учётом всех составляющих нагрузок

№	Наименование цеха	Силовая нагрузка	Осветительная нагрузка	Расчетная нагрузка
		Рном, кВт	Кс	cosц	Рp, кВт	F, м2	Руд,Вт/м2	Рно, кВт	Ксо	Рро, кВт	Рp, кВт	Qp,кВар	Sp,кВА
1	Литейный цех	2080	0,77	0,8	1601,6	390	16	6,24	0,85	3,7	1605,3	1200	2004,25
2	Ремонтно-механический цех	1200	0,29	0,8	348	840	14	11,76	0,65	4,64	352,64	258,75	437,39
3	Кузнечный цех	880	0,55	0,86	480	690	15	10,35	0,8	8,28	488,28	284,82	565,28
4	Главный корпус	2410	0,75	0,7	1800	390	13	5,07	0,8	4,06	1804,06	1836,37	2574,27
5	Корпусно-котельный цех	2790	0,77	0,8	2160	890	16	14,24	0,85	12,1	2172,1	1620	2709,69
6	Компрессорная	2400	0,75	0,8	1770	390	15	5,85	0,8	4,68	1774,68	1327,5	2216,25
7	Такелажно-парусный цех	640	0,6	0,86	360	890	18	16,02	0,9	14,42	374,42	213,61	431,07
8	Сухой док	1290	0,75	0,7	900	2240	13	29,12	0,8	23,3	923,3	918,18	1302,13
9	Кислородная станция	2450	0,7	0,8	1680	840	15	12,6	0,8	10,08	1690,08	1260	2108,07
10	Плавающий док	2360	0,75	0,7	1725	750	13	9,75	0,8	7,8	1732,8	1759,85	2469,75
11	Столовая	300	0,7	0,9	189	610	19	11,59	0,9	10,43	199,43	91,54	219,44
12	Лесосушилка	580	0,45	0,6	225	350	15	5,25	0,9	4,73	229,73	300	377,85
13	Склад кислот	180	0,6	0,6	84	350	18	6,3	0,7	4,41	88,41	112	142,69
14	Склад москателей	180	0,6	0,6	90	350	18	6,3	0,7	4,41	94,41	120	152,69
4	Главный корпус (6 кВ)	4230	0,75	0,94	3150	-	-	-	-	-	3150	-2508,04	4026,51
6	Компрессорная (6 кВ)	2900	0,75	0,85	2160	-	-	-	-	-	2160	1338,65	2541,18
9	Кислородная станция (6 кВ)	3460	0,7	0,88	2380	-	-	-	-	-	2380	1284,59	2704,55
Освещение территории	-	-	-	-	49440	2	98,88	1	98,88	98,88	-	98,88
ИТОГО до 1 кВ	18970	-	-	13408	-	-	-	-	220,52	13628,52	11302,62	17705,53
ИТОГО выше 1 кВ	10480	-	-	7690	-	-	-	-	-	7690	115,2	7690,86
ИТОГО	29450	-	-	21098	59410	-	-	-	-	21318,52	11417,81	24183,58

3. Определение расчетной мощности предприятия в целом с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в трансформаторах

Потери мощности в цеховых трансформаторах 10/0,4 кВА:

? ??т = 0,02 • ??р = 0,02 • 17705,53 = 354,11 кВт,

? ??т = 0,1 • ??р = 0,1 • 17705,53 = 1770,55 кВар.

Потери мощности высоковольтных сетях, кВА:

? ??т^? = 0,02 • ??р^? = 0,02 • 7690,86 = 153,82 кВт,

? ??т^? = 0,1 • ??р^? = 0,1 • 7690,86 = 769,09 кВар.

Расчёт активной мощности с учётом потерь трансформаторов и освещения территории:

Мощность компенсирующих устройств:



Потери мощности в компенсирующем устройстве:

? ??ку = 0,002 ? ??ку = 0,002 ? 6754,72 = 13,51 кВт.

Расчётная мощность на шинах ГРП или ГПП:

??ргпп = (??р? +? ??ку) • ??рм = (21826,45 + 13,51) • 0,9 = 19655,96 кВт,

??ргпп = (??р? ? ??ку) • ??рм = (13957,45 ? 6754,72) • 0,9 = 6482,45 кВар,

где К_рм - коэффициент разновремённости максимумов.

Полная расчетная мощность на шинах ГРП и ГПП:

Потери мощности в трансформаторе ГПП:

? ??тгпп = 0,02 • ??ргпп = 0,02 • 20697,32 = 413,95 кВт.

? ??тгпп = 0,1 • ??ргпп = 0,1 • 20697,32 = 2069,73 кВар,

Полная расчетная нагрузка с учётом потерь мощности:



4. Выбор сечения питающей линии

Передача электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями.

Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.

Выбор по длительно допустимому току:

1. Определяем расчётный ток:

- в нормальном режиме:

- в послеаварийном режиме:

гдеUном - напряжение питающей линии, согласно номограмме.

В зависимости от величины расчётной мощности, удаленности предприятия от источника и стоимости электроэнергии.

Условие выбора:

??доп ? ??р.н.

Согласно условиям выбираем сталеалюминевый провод марки АС сечением 120 мм², ??доп = 390 А.

Опоры стальные, линии двухцепные.

2. Проверка выбранного сечения по условию допустимого уровня потерь напряжения:

где lД1% - длина линии на 1% потери напряжения, справочная величина, в зависимости от выбранного сечения.

ДUдоп - допустимая величина потерь напряжения в послеаварийном режиме ±10% от номинального.

3. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока:

где Jэ - экономическая плотность тока.

4. Проверка минимально допустимого сечения по короне. Для напряжения 35 кВ минимальное сечение 70 мм2.

Окончательно принимаем в качестве питающей линии воздушную линию на железобетонных (металлических) опорах с проводами марки АС сечением 120 мм2.



5. Выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП)

Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы. В после аварийном режиме для надёжного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора.

Мощность ГПП определяется расчётной мощностью предприятия.

1. Выбор количества трансформаторов:

где n - количество трансформаторов на ГПП;

кЗ - коэффициент загрузки в нормальном режиме.

2. Проверка по послеаварийному режиму:

Принимаем к установке трансформаторы 2 Ч ТДН-16000/35/10.

3. Фактический коэффициент загрузки трансформаторов:



6. Распределение нагрузок по пунктам питания

Основными пунктами питания приемников электроэнергии являются:

? трансформаторные подстанции (ТП);

? распределительные устройства 6-10 кВ (РУ);

? силовые распределительные пункты 0,4 кВ (РП);

Проанализировав состав нагрузок, их величину, определяют какие пункты питания в цехах устанавливаются. Если цех не ответственный (склады, заводоуправление и т.п.), и мощность его невелика (50-300 кВ*А), можно установить в цехе РП-0,4 кВ и запитать от соседней подстанции; если в цехе имеется нагрузка 6-10 кВ и 0,4 кВ, то в цехе может быть установлено РУ-6-10 кВ для питания нагрузки 6-10 кВ и ТП 6-10/0,4 кВ для питания нагрузки 0,4 кВ данного цеха и соседних цехов.

При распределенной по территории предприятия нагрузке ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций производится по удельной плотности нагрузок:

где - ??р ? ?? расчетная нагрузка цеха (кВА); ???? - площадь цеха (м2).

Ориентировочный выбор мощности цеховых трансформаторов сводится в таблицу 4.

Таблица 4. Ориентировочные мощности цеховых ТП

№ п/п	Наименование цеха	Площадь цеха F, м2	Расчетная нагрузка Sp, кВА	Удельная плотность нагрузки у, кВА/м2	Рекомендуемая мощность трансформаторов
1	Литейный цех	390	2004,25	5,14	1600 - 2500
2	Ремонтно-механический цех	840	437,39	0,52	1600 - 2500
3	Кузнечный цех	690	565,28	0,82	1600 - 2500
4	Главный корпус	390	2574,27	6,6	1600 - 2500
5	Корпусно-котельный цех	890	2709,69	3,04	1600 - 2500
6	Компрессорная	390	2216,25	5,68	1600 - 2500
7	Такелажно-парусный цех	890	431,07	0,48	1600
8	Сухой док	2240	1302,13	0,58	1600 - 2500
9	Кислородная станция	840	2108,07	2,51	1600 - 2500
10	Плавающий док	750	2469,75	3,29	1600 - 2500
11	Столовая	610	219,44	0,36	1600
12	Лесосушилка	350	377,85	1,08	1600 - 2500
13	Склад кислот	350	142,69	0,41	1600
14	Склад москателей	350	152,69	0,44	1600



Заключение

В данном отчете по преддипломной практике были рассмотрены и изучены цели и задачи при проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия такие, как:

- общая характеристика промышленного предприятия и требования к электроснабжению его приемников и установок;

- определение расчетной мощности по предприятию и отдельным цехам предприятия по установленной мощности и коэффициенту спроса;

- выбор высоковольтных потребителей;

- определение расчетной мощности предприятия в целом с учетом компенсирующих устройств и потерь мощности в трансформаторах;

- выбор сечения питающей линии;

- выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП)

- распределение нагрузок по пунктам питания.

Первым шагом для оформления данной работы явился подбор и проработка нормативной и технической литературы. В настоящее время различными компаниями - разработчиками производиться новая техническая продукция.

Электроэнергетика - ведущая отрасль социалистической индустрии, в значительной степени определяющая современный научно-технический прогресс. Без энергетики не могут существовать предприятия, заводы, не может развиваться ни одна отрасль науки, и народного хозяйства.



Список литературы

1. Конюхова, Е.А. Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий (теория и примеры) : учебное пособие / Конюхова Е.А. -- Москва : Русайнс, 2016. -- 159 с. -- ISBN 978-5-4365-0628-9. -- URL: https://book.ru/book/919408 (дата обр.: 17.11.2021). -- Текст : электронный.

2. Кудрин Б.И. К88 Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений/ Б.И. Кудрин. - 2-е изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2007. -672 с : ил.

3. Балаков, Ю. Н. Безопасность энергоустановок в вопросах и ответах: Практическое пособие. В 2 ч. Ч.2. Охрана труда и техника безопасности / Ю. Н. Балаков. - М. : Издательский дом МЭИ, 2008. - 295 с.

4. Сибикин, Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин, В.А. Яшков. - М.: Форум, 2017. - 224 c.

5. Рождествина, А.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий/ А.А. Рождествина. - М.: КноРус, 2018. - 368 c.

6. Киреева, Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий (для бакалавров) / Э.А. Киреева. - М.: КноРус, 2018. - 192 c.

7. Щербаков, Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление на предприятиях: Учебное пособие / Е.Ф. Щербаков, Д.С. Александров, А.Л. Дубов. - М.: Форум, 2019. - 208 c.

8. Ополева, Г.Н. Электроснабжение промыш.предприятий и городов: Учебное пособие / Г.Н. Ополева. - М.: Форум, 2018. - 350 c.

9. Правила устройства электроустановок [Текст]: утв. приказом Минэнерго России от 07.07.2002 №204 // 7 изд, доп. и перераб., 2010 г. 330 с.

Размещено на Allbest.ru