Электроснабжение предприятия по производству деталей к автомобилям

"Электроснабжение предприятия по производству деталей к автомобилям "

Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту.

Содержание

• Введение
• • 1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия
  • 1.1 Общая характеристика предприятия и источников электрснабжения
  • 1.2 Определение расчётных электрических нагрузок цехов
  • 1.3 Расчёт электрического освещения завода
  • 1.3.1 Выбор источником света
  • 1.3.2 Выбор типа светильников
  • 1.4 Определение расчётной и сменной нагрузки по цехам с учётом освещения и всего в целом
  • 2. Технико-экономическое сравнение вариантов внешнего электроснабжения
  • 2.1 Выбор напряжения системы внешнего электроснабжения
  • 2.2 Выбор внешней схемы электроснабжения завода
  • 2.3 Технико-экономический расчёт вариантов питающего напряжения
  • 2.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов
  • 2.3.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП
  • 2.3.3 Выбор выключателей
  • 2.3.4 Выбор разъединителей
  • 2.3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения на напряжении 35 И 110 кВ
  • 2.3.6. Анализ результатов и выбор решения
  • 3. Определение центра электрической нагрузки
  • 4. Выбор числа и мощности цеховых ТП
  • 4.1 Распределение нагрузок по цеховых ТП
  • 4.2 Расчёт распределения реактивной мощности по магистралям
  • 4.3 Результаты выбора ку и мощности трансформаторов
  • 4.4 Расчёт приведённых затрат по вариантам
  • 5. Главная понизительная подстанция
  • 5.1 Конструктивное исполнение ГПП
  • 5.1.1 Распределительное устройство 110 Кв
  • 5.1.2 Распределительное устройство 10 Кв
  • 5.2 Расчёт токов короткого замыкания в сетях 110 И 10 кВ
  • 5.3 Выбор аппаратов ГПП на напряжении 110 кВ
  • 5.3.1 Выбор разъединителей
  • 5.4 Выбор аппаратов ГПП на напряжение 10 кВ
  • 5.4.1 Выбор выключателей
  • 5.4.2 Контрольно-измерительные приборы на подстанции
  • 5.4.3 Выбор трансформаторов тока
  • 5.4.4 Выбор трансформатором напряжения
  • 6. Схема распределительной сети предприятия
  • 6.1 Характеристика цеха
  • 6.2 Расчёт электрического освещения
  • 6.2.1 Выбор типа и системы освещения
  • 6.2.2 Выбор источниковсвета и светильнико
  • 6.2.3 Расположение и установка светильников
  • 6.2.4 Светотехнический расчёт
  • 6.3 Расчёт нагрузки термическог цеха
  • 6.4 Расчёт сети с напряжением U<1000В
  • 6.4.1 Выбор схемы и её конструктивного исполнения
  • 6.4.2 Расчёт электрических нагрузок
  • 6.5 Выбор проводников и аппаратов защиты термическог цеха
  • 6.5.1 Выбор аппарата а1, защищающего магистральный шинопровод ШМА1
  • 6.5.2 Выбор аппарата а2, защищающего троллею с мостовым краном (54 на плане)
  • 6.5.3 Расчёт защиты распределительных сетей на участке термической обработки
  • 7. Грозозащита объектов
  • 7.1 Принцип действия молниеотводов
  • 7.2 Зоны защиты молникотводов
  • 7.3 Заземление молниеотводов
  • 7.4 Условия безопасного прохождения тока молнии по молниеотводу
  • 7.5 Конструктивные исполнения молниеотводов
  • 7.6 Расчёт молниезащиты гппп
  • 8. Мероприятия по обеспечению требований безопасности и экологичности при электроснабжении промышленного предприятия
  • 8.1 Условия производства работ
  • 8.2 Классификация производственных помещений по условиям окружающей среды и степени опасности поражения электрическим током
  • 8.3 Мероприятия по обеспечению безопасной работы с электрооборудованием. Классификация защиты от поражения электрическим током
  • 8.4 Анализ опасности поражения в выбранной сети
  • 8.5 Обеспечение пожарной безопасности электроустановок при эксплуатации. особенности тушения пожара в электроустановках
  • 8.6 Молниезащита установок и сетей
  • 8.7 Защита от воздействия поля промышленной частоты
  • Заключение
  • Список используемой литературы

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается задача проектирования системы электроснабжения автомобильного завода. Завод является предприятием автомобилестроения.

При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряжения распределения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт токов короткого замыкания, рассматриваются вопросы, касающиеся релейной защиты и автоматики трансформаторов ГПП, а также заземляющего устройства пункта приёма электроэнергии. В проекте использовалась рекомендуемая литература. Графическая часть представлена на 6 листах.

Введение

Темой данной работы является проектирование системы электроснабжения автомобильного завода.

Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствования промышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом.

Поэтому при проектировании уделено большое внимание вопросам надёжности, обеспечение качества электроэнергии и электромагнитной совместимости, быстродействия и селективности релейной защиты и оперативной автоматики.

Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки, подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности.

Подробно рассмотрена методика проектирования системы электроснабжения цеха. Выбор основного электрооборудования и его защита производится на основе расчета токов короткого замыкания.

1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия

1.1 Общая характеристика предприятия и источников электрснабжения

Промышленное предприятие расположено в центральном районе России, где средняя температура окружающей среды зимних суток - 1С, а летних составляет + 18 С с относительной влажностью 90%.

Скоростной норматив ветра около 21 м/с с повторением один раз в 5 лет, что позволяет отнести его к первому району. По толщине стенок гололеда в 15 мм согласно ПУЭ местность относится к 4 району по гололеду.

Предприятие предназначено для выпуска дорожных машин и относится к промышленности России,

На данном промышленном предприятии имеются потребители электроэнергии 1, 2 и 3 категории надежности электроснабжения. Основные потребители 1 категории сосредоточены в гальваническом, штамповочном и термическом цехах, где перерыв в их электроснабжении может привести к порче дорогостоящего оборудования или к гибели обслуживающего персонал

К потребителям 2 категории относятся электроприемники, расположенные в механических, инструментальном и электромонтажном цехах, так как перерыв в электроснабжении может вызвать простой оборудования и значительный недоотпуск продукции.

К потребителям 3 категории относятся электроприемники, расположенные в административно-бытовых помещениях и в общественных местах. Питание завода можно осуществить от районной подстанции расположенной в 20-ти км от территории завода. На районной подстанции имеются РУ напряжением 110/35 кВ. Установленные мощности цехов приведены в таблице 1, а генеральный план предприятия на рисунке 1.1

Таблица 1. Установленные нагрузки цехов

Рис 1.1. План расположения цехов предприятия

1.2 Определение расчётных электрических нагрузок цехов

Расчетная нагрузка цехов определяется методом коэффициента спроса, из выражений:

где - коэффициент спроса данной группы электроприемников, принимаемых по справочным материалам [1].

- соответствует характерному для данной группы электроприемников , определенному по справочным материалам [1].

Сменная нагрузка цехов определяется по методу коэффициента использования:

где - коэффициент использования данной характерной группы электроприемников, принимаемый по справочным материалам [1].

Суммарная расчетная нагрузка предприятия определяется с учетом коэффициента равномерности максимума:

где для данного типа предприятия. [1]. Результаты расчета сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1. Определение расчётных электрических нагрузок цехов

1.3 Расчёт электрического освещения завода

1.3.1 Выбор источником света

Для освещения производственных помещений принимаются лампы типа ДРЛ, обладающие высокой светоотдачей, большим сроком службы, прекритичностыо к условиям внешней среды. Главной причиной выбора этих ламп является высота цеха 8,5 м, а также нетребовательностью производства к цветопередаче.

Для освещения административно-бытовых помещений принимаются люминесцентные лампы, обладающие высокой светоотдачей и большим сроком службы.

1.3.2 Выбор типа светильников

Для ламп типа ДРЛ выбираются светильники РСПО5/ДОЗ (пылезащищенного исполнения).

Для административно-бытовых помещений выбираются светильники ЛПО-01 встроенные и потолочные, излучающие часть светового потока в верхнюю полусферу [2]. Данные светильники устанавливаются с лампами типа ДЛЦ. Светотехнические характеристики освещаемых помещений приведены в таблице 1.

Таблица 1.2. Значения коэффициентов отражения стен

Расчет осветительной нагрузки проводится упрощенным методом по таблицам удельной мощности для цехов [2. табл.5.40], для административно-бытовых помещений [2 табл.5.45.]. Результаты расчета сводятся в таблицы 1.3 и 1.4

Основные данные нагрузки административно-бытовых зданий

Таблица 1.3

Таблица 1.4. Основные данные осветительной нагрузки цехов

Расчётная мощность осветительной нагрузки определяется по следующим формулам

Где - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре:

Для ДРЛ = 1,12, для ЛЛ =1,2.

- коэффициент спроса: для производственных зданий, состоящих из отдельных помещений, =0,8; для административных зданий и предприятий общественного питания, =0,9;

- соответствует коэффициенту мощности: для ламп ДРЛ =0,57, для ЛЛ

=0,95

Расчётная осветительная нагрузка по лампам ДРЛ:

Расчётная осветительная нагрузка по люминесцентным лампам:

1.4 Определение расчётной и сменной нагрузки по цехам с учётом освещения и всего в целом

Расчетные, сменные нагрузки по цехам и ГПП приведены в таблицах 1.5, 1.6 и 1.7

Таблица 1.5. Расчётные нагрузки по цехам с учётом освещения

Таблица 1.6. Сменные нагрузки по цехам с учётом освещения

Расчётная нагрузка ГПП от которой будет питаться завод, складывается из расчётной нагрузки цехов, расчётной нагрузки освещения, транзитной присоединённой мощности.

Таблица 1.7. Расчётная нагрузка предприятия и ГПП

2. Технико-экономическое сравнение вариантов внешнего электроснабжения

2.1 Выбор напряжения системы внешнего электроснабжения

Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом, напряжение каждого звена системы электроснабжения предприятия должно выбираться с учётом напряжения смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показаний различных вариантов.

В данном случае имеется возможность получать питание от подстанции с напряжением 110/35 кВ, находящейся на расстоянии 20 км от завода.

Для приближенного определения рационального напряжения системы электроснабжения промышленных предприятий предварительно определяется два варианта 35 кВ и 110 кВ, которые необходимо сравнить, проведя технико-экономический расчет.

2.2 Выбор внешней схемы электроснабжения завода

На данном промышленном предприятии преобладают потребители 1 и 2 категории, поэтому для осуществления надёжности электроснабжения завода, питание обеспечивается по 2-х цепной воздушной линии электропередач. Для преобразования и распределения электрической энергии на заводе устанавливается главная понизительная подстанция (ГПП). Распределительное устройство высшего напряжения ГПП представлено на рис.2.1

Рис.2.1 Схема РУ ВН ГПП

Данная схема применяется на напряжения 35-220 кВ для ответвительных и тупиковых подстанций.

2.3 Технико-экономический расчёт вариантов питающего напряжения

После определения электрической нагрузки и установления категории надёжности потребителя, намечаем возможные варианты электроснабжения кабельными или воздушными линиями различных напряжений. На оценку экономичности варианта не влияет, в каком эквиваленте будет производиться расчет. Для простоты использования справочной литературы технико-экономический расчет сравнения двух вариантов будет производиться по справочным данным 1989г.

2.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов

По условию надёжности электроснабжения потребителей первой и второй категории принимается два трансформатора. В целях уменьшения установленной мощности, используется перегрузочная способность трансформаторов. Допустимая перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме до 40% в течении не более 6 часов в продолжении 5 суток

Расчетная мощность определяется по следующей формуле:

Выбор трансформатора и его мощности приведён в таблице 2.1

Таблица 2.1. Выбор мощности трансформаторов

2.3.2 Выбор сечения проводов ВЛЭП

Питание предприятия обеспечивается посредством линии электропередач. Выбор сечения линий электропередач осуществляется по экономической плотности тока.

где J_эк - нормированное значение экономической плотности тока, А/мм определяется в зависимости от числа часов использования максимума нагрузки в год. Число часов использования максимума нагрузки в год принимается, при 2-х сменном режиме работы, Тм< 5000ч., тогда

Jэк=1,1 А/мм, Далее, для сталеалюминевых проводов, минимальным сечением по прочности является , а по условиям возможного коропирования при напряжении 110 кВ минимальным сечением является

Выбор сечений и технические характеристики проводов сведены в таблицы 2.2 и 2.3

Таблица 2.2. Выбор сечений проводов

Таблица 2.3.Технические характеристики проводов типа АС

2.3.3 Выбор выключателей

Для установки на ГПП применяются маломасляные выключатели. Предварительно, для технико-экономического сравнения, выключатели выбираются по следующим условиям: по напряжению установки: Uном>Uуст по длительному току: Iном>Iнорм; Iном>Iмах.

Выбор выключателей и разъединителей приведен в таблицах 2.4 и 2.5

Таблица 2.4. Выбор выключателя

2.3.4 Выбор разъединителей

Для установки на ГПП принимаются разъединители серии РДНЗ. Предварительно для технико-экономического сравнения, разъединители принимаются по напряжению установки и по максимальному току

Таблица 2.5. Выбор разъединителей

2.3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения на напряжении 35 И 110 кВ

Расчет на напряжение 35 кВ. Определяется значение полных приведенных затрат, которое является показаниями экономичности варианта:

где Ен - нормативный коэффициент отчислений, Ен=0,12; К - капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения; С - годовые эксплуатационные расходы. Капитальные затраты складываются и из следующих составляющих:

где К_л - капитальные затраты на сооружение воздушных линий.

Кло - стоимость сооружения 1 км линий, L - длина линии. Коб - капитальные затраты на установку оборудования трансформаторы, выключатели, разъединители):

Годовые эксплуатационные расходы определяются:

где - стоимость годовых амортизационных отчислений

где Ка - коэффициент амортизационных отчислений. Амортизационные отчисления на линии Кал=2,8%, амортизационные отчисления на подстанцию Кап=6,3%, - стоимость потерь электрической энергии:

где - стоимость электроэнергии

- число часов работы предприятия в год Тм =4100 ч.

- потери электроэнергии, где -потери мощности в линиях. Для двухцепной линии потери составляют:

где - удельные потери мощности на 1 цепь

- коэффициент загрузки,

- потери мощности в трансформаторе

Реактивные потери холостого хода:

Реактивные потери короткого замыкания:

Приведённые потери короткого замыкания активной мощности

где - коэффициент потерь, называемый экономическим эквивалентом реактивной мощности.

Приведённые потери активной мощности при холостом ходе:

Полные потери в трансформаторах:

где - коэффициент загрузки трансформатора

Суммарные потери мощности:

Стоимость потерь:

Суммарные годовые эксплуатационные доходы:

Суммарные затраты:

Потери электроэнергии:

2.3.6. Анализ результатов и выбор решения

Технико-экономический расчет позволяет сделать вывод о наиболее рациональном напряжении питания.

Таблица 2.7. Результаты технико-экономического расчёта