Введение
Системы электроснабжения (СЭС) отличаются от других технических систем рядом особенностей: огромным (до нескольких тысяч) количеством элементов, дискретностью рядов их номинальных параметров и многофункциональностью некоторых из них, случайным характером электрических нагрузок и внешних воздействий, распределением элементов СЭС по значительным территориям, многокритериальностью функций управления и ограничений на управляющие воздействия.
Современные СЭС должны обеспечивать оптимальные значения множества критериев: экономичность, в том числе и энергосбережение, надежность, качество электроэнергии, электробезопасность и ряда других. Причем, каждый из перечисленных критериев оптимальности имеет еще и ряд показателей.
Тем не менее, накоплен огромный опыт решения частных задач оптимизации. К ним относятся, как бы, слабо связанные между собой задачи, которые с точки зрения математики могут быть подвержены некой декомпозиции (расчленению): расчет электрических нагрузок, выбор рациональных напряжений линий электропередач, выбор мощности трансформаторов подстанций и т.п. Причем, частные задачи оптимизации СЭС решаются разнородно в различных отраслях: системообразующие сети, районные, городские, промышленные, сельские.
Решение частных задач оптимизации выполняется двумя способами: аналитическим и статистическим. При аналитических решениях, как правило, принимается ряд допущений, существенных и правомерных для рассматриваемой отрасли. Статистические методы используют накопленный опыт проектирования и эксплуатации систем. Результатом накопленного опыта являются многочисленные отраслевые инструкции и нормативные документы, иногда противоречивые по своему содержанию и физической сущности явлений. Следует отметить, что в связи с развитием вычислительной техники, математических основ решения, линейных и нелинейных, непрерывных и дискретных задач оптимизации, частных методик оптимизации, алгоритмов и программ более строгого учета влияющих на оптимизацию СЭС факторов, указанные два подхода к оптимизации СЭС постепенно сливаются, дополняя друг друга.
В проекте приводится попытка оптимального проектирования электроснабжения промышленного предприятия на основе существующих нормативных документов, как базы накопленного интеллектуального, эксплуатационного, организационного и технологического опыта предыдущих поколений энергетиков.
Характеристика среды производственных помещений ЭТЦ. Категории электроприемников по степени бесперебойности электроснабжения
Характеристики внешней среды (температура, влажность, наличие взрыво- или пожароопасных зон) могут влиять не только на конструктивное исполнение РП, ПТ или СП но и на выбор марок и сечений проводов, кабелей и защитной аппаратуры. Производственный процесс на проектируемом ЭТЦ характеризуется наличием горючей пыли и волокон текстильных материалов, образующих пожароопасные смеси. Некоторые из отделений ЭТЦ могут быть отнесены к жарким и влажным помещениям. Характеристика среды основных производственных помещений по цехам фабрики представлена в таблице 2. При детальной проработке сетей 0,4 кВ характеристика отделений ЭТЦ и их участков может быть уточнена.
Перерыв электроснабжения электроприемников основного производства ЭТЦ приводит к массовому недоотпуску продукции и простою людей. Нет опасности для жизни людей, угрозы для безопасности государства, значительного материального ущерба, расстройства сложного технологического процесса, нарушения функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Электроприемников основного производства можно отнести ко второй категории.
Классификация основной доли электроприемников в отделениях электро-технологического цеха по бесперебойности электроснабжения приведена в таблице 1.
Таблица 1 Характеристика внешней среды производственных помещений ЭТЦ и бесперебойности электроснабжения основных производств.
Наименование цеха
Характеристика
среды
Категория
по бесперебойности
электроснабжения основного производства
1
2
3
1. Механическое отделение
Нормальная
II
2. Заготовительно-сварочное отделение
Нормальная
III
3. Термическое отделение
Жаркая
II
4. Кузнечное отделение
Жаркая
II
5. Гальваническое отделение
Химически-активная
II
6.Подсобное отделение (душ, раздевалка)
Нормальная
II
Определение расчетных электрических нагрузок. Расчетная нагрузка электротехнологического цеха
Расчет электрических нагрузок электротехнологического цеха (ЭТЦ) на шинах 0,4 кВ цеховых ТП выполняем по методике действующих нормативных документов. По причине большей доступности, расчетные коэффициенты электропотребления будем принимать по справочной литературе. За расчетную нагрузку на шинах 0,4 кВ цеховых ТП принимаем максимальную нагрузку суточного графика за наиболее загруженную смену, продолжительностью /> ч, где />= 2,5 ч — постоянная времени нагрева для цеховых трансформаторов.
Расчет выполняем с использованием существующей статистики по индивидуальным коэффициентам использования /> силового электрооборудования за наиболее загруженную смену, и коэффициентам расчетной мощности /> для цеховых трансформаторов. Результаты расчетов сводим в стандартную табличную форму Ф636-92 (табл.3) .
В таблице 2 приведены количество электроприемников по отделениям, номинальная (установленная) мощность одного и группы ЭП.
Таблица 2— Ведомость электрических нагрузок электротехнологического цеха
Наименование ЭП
Количествоn
Номинальная (установленная) мощность, кВт
одного ЭП, pн
общая, Pн
1.Механическое отделение--PAGE_BREAK--
Токарно-винторезный станок, 1К62
7
11,125
77,875
Токарно-винторезный станок, 1Б61
2
4,625
9,25
Токарно-винторезный станок, 1А616П
2
4,6
9,2
Токарно-винторезный станок, 163
1
15,125
15,125 --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
ТПТ-350
2
19
38
Электропечь-ванна со щитом управления и печным трансформатором (1300ºС), СП-60/15 ЩУ-12 ТПТ-350
1
22
22
Муфельная печь, П-6
4
2,2
8,8
Вентилятор
1
2,8
2,8
Вентилятор
3
7
21
4.Кузнечное отделение
Молот пневматический ковочный, МБ412
2
10
20
Горн двухогневой коксовый
1
0,8
0,8
Вентилятор дутьевой
1
1,2
1,2
Обдирочно-точильный станок, 3М634
1
2,8
2,8
Электропечь сопротивления камерная со щитом управления
( 915ºС ) Н-45 ЩУ-13
2
45
90
Печь нагревательная камерная
1
-
-
Вентилятор
2
4,5
9
Кран-балка электрическая подвесная, 2т
1
4,85
4,85
5.Гальваническое отделение
Селеновый выпрямитель 2000/1000А, 6/12В, ВСМР
3
22
66
Сушильный шкаф электрический
1
10
10
Полировочный станок двухшпиндельный, С-42А
1
3,2
3,2
Вентилятор
2
4,5
9
Итого ЭТЦ:
131
0,6/45
1069
Группируем электроприемники ЭТЦ по характерным режимам электропотребления: с одинаковыми коэффициентами использования /> и коэффициентами мощности />.
Например, для печей из термического отделения по справочнику находим />= 0,8 /> = 0,9. Их значения заносим в графы 5,6 таблицы 3. продолжение
--PAGE_BREAK--
Суммируем установленную мощность группы печей:
/>
/>
где />количество печей в термическом отделении;
/>номинальная мощность электроприемников.
Результат заносим в графу 4 таблицы 3.
Определяем минимальное и максимальное значения /> номинальной мощности отдельных электроприемников. Результат заносим в графу 3.
В графах 7 и 8 построчно вычисляем расчетные величины /> и /> (средние нагрузки). Например, для станков находим (формула 2):
/>
/>
где />– коэффициент реактивной мощности соответствующий />;
/>– суммарная установленная мощность всех металлорежущих станков цеха по всем отделениям, вычисленная по формуле (1).
Определяем средневзвешенный коэффициент использования по ЭТЦ в целом:
/>
Заносим полученное значение средневзвешенного коэффициента использования в итоговую строку 5, таблицы 3.
При значительном числе ЭП на шинах цеховой трансформаторной подстанции ЭТЦ (n = 131, табл.3) эффективное число электроприемников /> будем определять по упрощенной формуле:
/>
где />– принимаем по итоговой строке столбца 4, таблицы 3;
/>– номинальная мощность наибольшего электроприемника в цехе ЭТЦ, по итоговой строке столбца 3, таблицы 3.
Если найденное по упрощенному выражению число />окажется больше n, то следует принимать />= n. Если />, где />— номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается />= n.
Таблица 3 Расчет электрических нагрузок ЭТЦ на шинах 0,4 кВ трансформаторов цеховых ТП (форма Ф636-92
Исходные данные
Расчетные величины
Эффективное число ЭП
Коэффициент расчетной нагрузки
Расчетные нагрузки
Расчетный ток, А
по заданию технологов
по справочным данным
активная, кВт ∑Pнkи
реактивная, квар ∑Pнkиtgφ
nPн2
активная, кВт
реактивная, квар
полная, кВА
Группа ЭП
Количество n
Номинальная
(установленная)
мощность, кВт
коэффициент
использования
коэффициент реактивной мощности
продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Наименование цеха
Площадь,
F, м2
Источник
света
Коэффициент спроса, kс.о
Коэффициент мощности, cos
Нагрузки
удельная, pу.о, Вт/м2
установленная, Pу.о, кВт
расчетные
активная, Pр.о, кВт
реактивная, Qр.о, квар
1
Механическое
отделение
2000
Люминесцентные
0,85
0,9
15
29,25
24,86
11,93
2
Заготовительно-сварочное
отделение
1900
Люминесцентные
0,6
0,9
18
16,2
9,72
4,66 --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
2,8
0,8
0,75
7
35
5,6
ВА 57Ф35 -40
РПШ 3×1,5
16
42
Вентилятор
7
0,8
0,75
18
90
14,4
ВА 57Ф35 -100
АВВГ 3×2,5
28
Заключение
В данной курсовой работе были выработали практические навыки по выполнению расчётов, систематизированы и углублены знания, полученные в процессе изучения дисциплины «Электроснабжение предприятий». В ходе выполнения были рассмотрены и решены следующие составляющие:
Определены расчетные электрические нагрузки:
Расчетная нагрузка ЭТЦ, равная />;
Расчетная нагрузка осветительных установок, равная />.
Выбрано 2 силовых трансформатора ТМЗ – 630/10 с номинальной мощностью 630 кВА.
Рассчитаны электрические нагрузки ЭТЦ.
Выбраны распределительные и магистральные шинопроводы.
Для термического отделения принимаем шинопровод распределительный марки ШРА-75 с номинальным током 250 А, шинопровод магистральный марки ШМА 5-400 с номинальным током 400 А.
Выбраны сечения проводников и защиты линии термического отделения.