Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения металлургического завода

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Проектирование системы электроснабжения металлургического завода

Введение

Проектирование любого звена системы электроснабжения промышленного предприятия (участка, отделения, цеха или, завода в целом) должно начинаться с изучения технологических особенностей предприятия.

Проектируемая система должна удовлетворять условиям надёжности и экономичности, обеспечивать качество энергии у потребителя, безопасность, удобство эксплуатации и возможность развития. Зная технологию производства, можно легко и удобно составить схему электроснабжения любого технологического агрегата, линии или передела. Например: конвертер главного пролета металлургического завода имеет много электроприёмников (привода быстрого и медленного поворотов, транспортерные тракты, аспирация и др.); при составлении схемы нет необходимости записывать эти электроприёмники от разных секций одной подстанции, так как отключение хотя бы части электроприёмников отразится на работе конвертера. однако есть электроприёмники и технологические агрегаты, осуществить питание которых необходимо только от независимых источников питания.

Зная динамику развития технологических нагрузок, необходимо учесть её дальнейшее развитие и возможность объединения с основной схемой. Проектируемые схемы должны обладать эксплуатационно-структурной гибкостью.

1. Исходные данные на проектирование

Электроснабжение металлургического завода

1.Генеральный план завода — рис. 1.

.Сведения об электрических нагрузках завода — табл. 1

.Ведомость электрических нагрузок ремонтно-механического цеха (вариант задания указывается преподавателем).

.Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трёхобмоточных трансформатора мощностью 60000 кВ каждый, с первичным напряжением 110 кВ и вторичным — 35, 20, 10, 6 кВ.

.Мощность системы 1000 МВА; реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесённое в мощности системы, 0,7.

.Стоимость электроэнергии 0,8 коп/кВт·ч.

.Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 5 км.

Таблица 1.

№ по плануНаименование цехаУстановленная мощность, кВт1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.Цех холодной прокатки № 1 Цех холодной прокатки № 1 (6 кВ) Цех трансформаторной и транспортёрной стали Цех горячей прокатки Цех горячей прокатки (6 кВ) Цех горячей прокатки (10 кВ) Цех холодной прокатки Цех холодной прокатки № 2 (6 кВ) Цех холодной прокатки № 2 (10 кВ) Листоотделочный цех Листоотделочный цех (10 кВ) Трубоэлектросварочный цех № 1 Трубоэлектросварочный цех № 1 (6 кВ) Трубоэлектросварочный цех № 1 (10 кВ) Трубоэлектросварочный цех № 2 Трубоэлектросварочный цех № 2 (6 кВ) Трубоэлектросварочный цех № 2 (10 кВ) Цех эмальпосуды Склад слябов Блок ремонтных цехов Купоросная ЦЗЛ и заводоуправление Центральная газозащитная станция Ремонтно-механический цех Насосная Градирни материальный склад Вальцетокарный цех Насосная Блок химустановок Мазутохранилище Электроремонтный цех Компрессорная (6 кВ) Освещение цехов и территории завода16130 5400 7850 4690 22025 11740 19540 5650 5950 9760 1730 10200 8920 1640 7710 700 8820 2170 160 3110 750 800 1920 420 120 40 1280 80 250 350 480 230 3125 Определить по площади

рис 1.

2. краткая характеристика предприятия и электроприемников металлургического завода

На металлургическом заводе для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). первые из них получили более широкое применение в металлургической промышленности. [4]

Дуговые печи имеют емкость 3 — 80 т и более. На металлургических заводах устанавливают печи емкостью 30 -80 тонн. В электрических печах можно получать очень высокие температуры (до 2000° С), расплавлять металл с высокой концентрацией тугоплавких компонентов иметь, иметь основной шлак, хорошо очищать металл от вредных примесей, создавать восстановительную атмосферу или вакуум (индукционные печи) и достигать высокого раскисления и дегазации металла.

Индукционные печи отличаются от дуговых способом подвода энергии к расплавленному металлу. Индукционная печь примерно работает так же как обычный трансформатор: имеется первичная катушка, вокруг которой при пропускании переменного тока создается переменное магнитное поле. Магнитный поток наводит во вторичной печи переменный ток, под влиянием которого нагревается и расплавляется металл. Индукционные печи имеют емкость от 50 кг до 100 т и более.

В немагнитном каркасе имеются индуктор и огнеупорный плавильный двигатель. Индуктор печи выполнен в виде катушки с определенным числом витков медной трубки, внутри которой циркулирует охлаждающая вода. Металл загружают в тигель, который является вторичной обмоткой. Переменный ток вырабатывается в машинных или ламповых генераторах. Подвод тока от генератора к индуктору осуществляется посредством гибкого кабеля или медных шин. Мощность и частота тока определяются емкостью плавильного тигля и состава шихты. Обычно в индукционных печах используется ток частотой 500 — 2500 гц. Крупные печи работают на меньших частотах. Мощность генератора выбирают из расчета 1,0 — 1,4 квт/кг шихты. Плавильные тигли печей изготавливают из кислых или основных огнеупорных материалов.

Кузнечно-штамповочные машины и прессы.

Сюда относятся машины, служащие для ковки и штамповки металлов в горячем и холодном виде в прессах, применяемых в производстве изделий из пластмасс, прессуемых в горячем виде.

Для производства мелких деталей в электропромышленности применяются электромагнитные прессы 0,5 — 2 тс; в них движение ползуна производится при помощи электромагнита постоянного тока, преодолевающего действие пружины, нормально поддерживающей ползун в поднятом положении. Питание электромагнита производится через полупроводниковый выпрямитель.

Кривошипные прессы холодной штамповки с усилием давления 16 — 4000 тс имеют мощность приводов 2 — 180 кВт; горячештамповочные — на 630 — 8000 тс — 28-500 кВт. наиболее мощные прессы (гидравлические) работают от насосно-аккумуляторных станций при давлениях 200-450 кгс/см2 . Сюда относятся гидравлические штамповочные прессы с усилием до 30000 тс, гидравлические ковочные прессы 1000-75000 тс. Мощности двигателей насосных станций гидропрессов составляют 250-1500 кВт, а суммарные мощности насосных станций достигают 10-12 МВт и более. Все приводы переменного тока 50 Гц, напряжением 380, 660, 6000 и 10000 В. Режим работы характеризуется чередованием х.х. с кратковременными толчками ударной нагрузки, вследствие чего часто применяют маховики и двигатели с повышенным скольжением. В некоторых случаях ковочные машины снабжаются установкой для эл. индукционного нагрева или подогрева обрабатываемого металла мощностью до 400-500 кВА. По степени бесперебойности кузнечно-штамповочные машины и прессы относятся ко 2 категории. Наиболее бесперебойного питания требуют мощные гидропрессы, обрабатывающие уникальные поковки — валы и роторы крупных генераторов, заготовки для которых разогреваются в специальных печах до ковочной температуры иногда в течение нескольких суток. например, слиток массой 220 т для поковки колонны длиной 23 м, диаметром 900 мм, массой 145 т на прессе 10000 тс греется перед поковкой в течение 6 суток. Технологический процесс ковки и штамповки — устойчив, тяжелое оборудование имеет постоянное расположение.

Металлургический завод относится к потребителям особой категории, так как прекращение электропитания производства, даже на непродолжительный промежуток времени, невозможна.

3. Условия окружающей среды

Климатические условия для расчета ВЛ и должны приниматься в соответствии с картами климатического районирования России и региональными картами по скоростному напору ветра и толщине стенки гололеда. [<#"justify">температуры — по данным повторяемости 1 раз в 5 лет.

Провода ВЛ следует рассчитывать для работы в нормальном режиме, исходя из различных климатических условий по ветровым и гололедным нагрузкам.

При расчете ВЛ необходимо принимать следующие сочетания климатических условий:

  • высшая температура, ветер и гололед отсутствуют;
  • низшая температура, ветер и гололед отсутствуют;
  • провода покрыты гололедом, температура -5°С, гололед отсутствует;
  • нормальный скоростной напор ветра qmax , температура -5°С, гололед отсутствует;
  • провода покрыты гололедом, температура -5°С, скоростной напор ветра 0,25qmax (скорость ветра 0,5Vmax).
  • Определение расчетных климатических условий, интенсивности грозовой деятельности и пляски проводов для расчета и выбора конструкции ВЛ должны производиться на основании карт климатического районирования с уточнением по региональным картам и материалам многих наблюдений гидрометеорологических станций и метеопостов управлений гидрометеослужбы и энергосистем за скоростью ветра, интенсивностью гололедно-изморозевых отложений и температурой воздуха, грозовой Деятельностью и пляской проводов в зоне трассы сооружаемой ВЛ.

    При обработке данных наблюдений должно быть учтено влияние микроклиматических особенностей на интенсивность гололедообразования и на скорость ветра в результате действия как природных условий (пересеченный рельеф местности, высота над уровнем моря, наличие больших озер и водохранилищ, степень залесенности и т. д.), так и существующих или проектируемых инженерных сооружений (плотины и водосбросы, пруды-охладители, полосы сплошной застройки и т. п.).

    Скоростной напор ветра на конструкции опор определяется с учетом его возрастания по высоте. Для отдельных зон высотой не более 15 м значение поправочных коэффициентов следует принимать постоянным, определяя его по высоте средних точек соответствующих зон, отсчитываемой от отметки земли в месте установки опоры.

    Для участков ВЛ, находящихся в местах с сильными ветрами (высокий берег большой реки, резко выделяющаяся над окружающей местностью возвышенность, долины и ущелья, открытые для сильных ветров прибрежная полоса больших озер и водохранилищ в пределах 3-5 км), при отсутствии данных наблюдений максимальный скоростной напор следует увеличить на 40% (скорость ветра — на 18%) по сравнению с принятым для данного района.

    Расчетные температуры воздуха принимают одинаковым для ВЛ всех напряжений по данным фактических наблюдений и округляются до значений, кратных пяти.

    В отдельных районах территории, где отмечены повышенные скорости ветра при гололеде или где их можно ожидать, а также в районах, где возможно сочетание гололедно-изморозевых отложений нормативные значения гололеда должны быть приняты в соответствии с данными о фактически наблюдаемых размерах гололеда и скорости ветра при гололеде.

    Расчет ВЛ по аварийному режиму работы необходимо производить для следующих сочетаний климатических условий:

  • среднегодовая температура tэ, ветер и гололед отсутствуют;
  • низшая температура tmin, ветер и гололед отсутствуют;
  • провода и тросы покрыты гололедом, температура -5°С, ветер отсутствует;
  • провода и тросы покрыты гололедом, температура -5°С, скоростной напор ветра 0,25qmax.
  • При расчете приближений токоведущих частей к элементам опор ВЛ и сооружений необходимо принимать следующие сочетания климатических условий:

  • при рабочем напряжении: максимальный нормативный скоростной напор ветра qmax, температура -5°С;
  • при грозовых и внутренних перенапряжениях: температура +15°С, скоростной напор ветра q=0,1qmax (V»0,3Vmax), но не менее 6,25 даН/м2;
  • для обеспечения безопасного подъема на опору под напряжением: температура -15°С, ветер и гололед отсутствуют.
  • 4. Расчёт электрических нагрузок

    .1Расчёт силовой нагрузки

    Величина мощности, месторасположение и вид электроприёмников определяют структуру схемы и параметры элементов электроснабжения промышленных предприятий. [2]

    При проектировании обычно определяют три вида нагрузки:

    ) среднюю за максимально загруженную смену Рдр макс. и среднегодовую Рср.г. Величина Рср. макс. необходима для определения расчётной активной нагрузки Рр , а величина Рср.г.- для определения годовых потерь электроэнергии;

    ) расчётную активную Рр и реактивную Qр. Эти величины необходимы для расчёта сетей по условиям допустимости нагрева, выбора мощности трансформаторов и преобразователей, а также для определения максимальных потерь мощности, отклонений и потерь напряжения;

    ) максимальную кратковременную (пусковой ток) Iп; эта величина необходима для проверки колебания напряжения, определения тока трогания, токовой релейной защиты, выбора плавких вставок предохранителей и проверки электрических сетей по условиям самозапуска двигателей.

    Для определения расчетной нагрузки существует ряд методов:

    ) удельного расхода электроэнергии;

    ) технологического графика работы электроприёмников;

    ) статистический;

    ) упорядоченных диаграмм;

    ) по установленной мощности и коэффициенту спроса;

    ) метод удельной нагрузки на единицу производственной мощности.

    рассмотрим основные положения вышеперечисленных методов.

    Метод удельного расхода электроэнергии. При использовании этого метода в качестве расчётной принимают фазную нагрузку наиболее загруженной смены работы Рср.макс.:

    Pp=Рср.макс=Мсм·Эу·Тсм

    где Мсм — объем выпуска продукции за смену; Эу — удельный расход электроэнергии на единицу продукции; Тсм — продолжительность наиболее загруженной смены.

    Метод технологического графика. Для групп электроприёмников автоматизированного или строго ритмичного поточного производства расчётную нагрузку определяют по общему графику нагрузки, строящемуся на основе технологического графика работы отдельных электроприёмников и соответствующих им мощностей.

    Для группы электроприёмников нагрузку определяют по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки Кф из следующих соотношений:

    Рр=Кфа·Рсм; Qp=Кфр·Qсм; или Qр=Рр·tgφ

    Следовательно, по данному методу расчётную нагрузку принимают равной среднеквадратичной, т.е.:

    Рр=Рск; Qp=Qск.

    Статистический метод. Принимая, что при расчётах нагрузок можно применять нормальный закон распределения, расчётную нагрузку определяют из уравнения

    Рр=Рср+β·σт,

    где Рср — среднее времени; β — принятая кратность меры расстояния (коэффициента надёжности расчёта); σт — среднее квадратичное отклонение нагрузки, осреднённой в интервале Т=0,5 ч. Если принять, что ожидаемая нагрузка с вероятностью 0,005 может превысить значение Рр, то согласно интегральной кривой нормального распределения β = 2,5; если вероятность 0,025, то β = 2,0

    метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным для определения расчётных нагрузок промышленных предприятий.

    Рр=Км·Рср.макс=Км·Ки·Рном,

    где Км — коэффициент максимума нагрузки; Ки — коэффициент использования данной группы n электроприёмников; Рном — номинальная мощность всех рассматриваемых электроприёмников n.

    эффективного числа электроприёмников (пэф) можно найти по кривым Км=f(Ки, пэф) или по таблице.

    Расчётную нагрузку группы однородных по режиму работы электроприёмников определяют по формулам

    Рр=Кса·Рном; Qр=Pp·tgφ;

    где tgφ соответствует cosφ данной группы электроприёмников, Кса=0,6-0,75.

    Расчётную нагрузку узла системы электроснабжения, содержащих группы приёмников электроэнергии с различными режимами работы, определяют с учётом разновременности максимумов нагрузки отдельных групп

    где и — суммы активных и реактивных нагрузок отдельных групп электроприёмников; Крм — коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп приёмников.

    Определение расчётной силовой нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса является методом приближённого расчёта, поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчётов и определения общезаводских нагрузок.

    метод удельной нагрузки на единицу производственной площади применяют при проектировании универсальных сетей машиностроения, ткацкого производства и т.п., характеризующихся большим числом электроприёмников малой и средней мощности, равномерно распределённой по площади цеха. Универсальные сети выполняют магистральными шино-проводами и прокладывают с учётом возможных перемещений технологического оборудования.

    Расчётную нагрузку группы приёмников определяют по формуле

    завод осветительный нагрузка трансформатор

    Рр=Руд·F

    где Руд — удельная расчётная мощность на 1 м2 производственной площади, кВт/м2; F — площадь размещения приёмников группы, м2.

    Удельную нагрузку определяют по статическим данным. площади цеха, обслуживаемой магистральным шинопроводом и изменяется в пределах 0,06-0,6 кВт/м.

    Рассматриваемый метод расчёта целесообразно применять для определения расчётной нагрузки на стадии проектного задания при технико-экономическом сравнении вариантов, а также для других ориентировочных расчётов, например, для расчёта нагрузок электроосвещения помещений.

    Для определения расчетной нагрузки судоремонтного завода применим метод технологического графика. Для группы электроприемников нагрзку определяют по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки Кфа=1,1-1,2 из следующих соотношений:

    следовательно, по данному методу расчетную нагрузку принимают равной среднеквадратичной, т.е. Рр=Рск.

    Расчёт нагрузок произведём методом технологического графика:

    Рр=Кфа·Рном; Qр=Pp·tgφ; ,

    где tgφ выбирается для каждого цеха отдельно, Кфа — коэффициент формы графика нагрузки, принимается одинаковым для всего предприятия.

    Расчет силовой нагрузки:

    Цеха холодной прокатки №1, Рн=16130 кВт:

    Рр=Кфа·Рном=0,264·16130=4258,32 кВт

    Qр=Pp·tgφ=4258,32·0,88=3747,32 квар

    кВ·А

    На основании приведенных расчетов аналогично проводим расчет расчетной нагрузки остальных цехов. Результаты сводим в табл. 2.

    Таблица 2 — Расчетные нагрузки по цехам (участкам) и заводу в целом

    № цехаУстановленная мощность Рн, кВт0,4/6/10 кВтКатегории потребителейМетод расчётаРасчетная мощность 0,4 кВ Ррас(0,4)/ Qрас(0,4) кВт/кварРасчетная мощность 6-10 кВ Ррас(6)/ Qрас(6), кВт/квар1161305400IМетод технологического графика4258,32/3747,321425,6/1254,5327850II2072,4/1554,3346902202511740I1238,16/928,625814,6/4360,953099,4/1743,441954056505950I5158,56/4539,531491,6/1312,611570,8/1382,3597601730I2576,64/2267,44456,7/401,9161020089201640II2692,8/1669,52354,88/1460,03432,96/268,44777107008820II2035,44/1261,97184,8/114,582328,5/1443,782170II572,88/504,139160III42,24/37,17103110II821,04/722,5211750III198/174,2412800I211,2/158,4131920I506,88/380,1614_________________________15420I110,88/94,2516120III31,68/26,931740III10,56/6,55181280II337,92/253,441980I21,12/15,8420250I66/58,0821350II92,4/57,2922480III126,72/111,51232303125I60,72/53,43825/726Р∑пр, кВт88040/40420/3528023242,5612096,467888,36Q∑пр, квар18622,629228,75239,75S∑пр, кВ∙А29782,8615214,99470,0

    .2Расчет осветительной нагрузки

    Рабочее освещение, обеспечивающее необходимые условия работы при нормальном режиме работы осветительной установки, обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах. [2]

    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.). Это освещение необходимо также в операционных блоках, кабинетах неотложной помощи и приёмных покоях лечебных учреждений.

    Аварийное освещение, предназначенное для безопасной эвакуации персонала при аварийном погасании рабочего освещения, должно устраиваться:

    1.В производственных помещениях при числе работающих более 50; при наличии мест опасных для прохода; при наличии оборудования, продолжение работы которого в отсутствие рабочего освещения может быть источником опасности.

    .В основных проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей из зданий, где находится более 50 человек.

    .В непроизводственных помещениях, где одновременно находится более 100 человек.

    .В детских учреждениях.

    .В местах работ на открытых пространствах при повышенной опасности эвакуации.

    В случаях, когда аварийное освещение для продолжения работы не обязательно, но желательно, рекомендуется соответственно увеличивать освещённость от эвакуационного аварийного освещения.

    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% нормального. Лампы ДРЛ могут использоваться только как дополнительно присоединённые к группам аварийного освещения для усиления освещенности.

    системы освещения:

    Различаются системы:

    а) Общего равномерного освещения — когда световой поток распределяется без учёта размещения оборудования. обычными (но не обязательными) признаками равномерного освещения являются одинаковость типа светильников, высоты их подвеса и мощности ламп в пределах всего помещения и симметричное расположение светильников, при котором расстояние между светильниками в каждом направлении одинаковы в пределах всего помещения.

    б) Общего локализованного освещения — когда световой поток распределяется с учётом расположения оборудования. обычным (но не обязательным) признаком локализованного освещения является неодинаковость в пределах помещения данных, указанных в п. «а».

    в) Комбинированного освещения — когда к общему освещению (в данном случае обычно равномерному) добавляется местное освещение рабочих мест.

    Устройство в помещениях одного только местного освещения запрещено!

    Разновидностью местного освещения является переносное освещение, включаемое через штепсельные розетки или подключательные пункты и необходимое в помещениях, имеющих технологическое оборудование, требующее при осмотре или ремонте усиленного освещения или освещения поверхностей, неосвещаемых общим освещением ( в том числе внутренние полости производственных ёмкостей и т.д.), а также в помещениях, где по ходу работы требуется временное увеличение освещённости отдельных мест (например, при ручной формовке в литейных цехах).

    Общее равномерное освещение применяется при относительно невысокой точности выполняемых работ: высокой плотности рабочих мест; возможности выполнения работ в любой точке помещения; ограниченности зрительной задачи общим обзором помещения; отсутствии специфических требований к качеству освещения, выполнимых при общем освещении.

    Общее локализованное освещение применяется при больших размерах стационарно расположенных рабочих поверхностей или размещения их сосредоточенными группами; наличии крупногабаритного оборудования, затеняющих предметов, трубопроводов и т.п.; наличии специфических, но выполнимых при общем освещении требований к качеству освещения (например, направление света); различном характере работ на разных участках площади помещения.

    Комбинированное освещение применяется при выполнении работ высокой точности (разряды I, II, III, IV, Vа и Vб пСНиП); невозможности удовлетворить при общем освещении специфические требования к качеству освещения (направление или спектральных состав света, освещение на просвет и т.п.); малой плотности расположения рабочих мест; наличии в помещении единичных мест, требующих повышенной освещенности.

    Требования к качеству освещения.

    Необходимые условия работы зрительного аппарата, помимо создания нормируемых уровней освещенности, обеспечиваются соблюдением требований к качеству освещения.

    Нормами гл. СНиП II-A.9-71 для производственных помещений предусматривается ограничение слепящего действия светильников общего освещения путём нормирования создаваемого ими показателя ослеплённости, а также ограничение пульсаций освещённости, создаваемых газорязрядными лампами (при питании током промышленной частоты 50 Гц), нормированием коэффициента пульсации. максимально допустимые значения указанных показателя и коэффициента для разных помещений приводятся в отраслевых нормах искусственного освещения.

    метод коэффициента использования светового потока.

    Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчёта общего равномерного освещения помещений при отсутствии существенных затенений рабочей поверхности. При установке в помещении площадью S (м2) N светильников для создания наименьшей освещённости E (лм) с коэффициентом запаса k поток F (лм) лампы в каждом светильнике определяется формулой

    (20)

    где h — коэффициент использования светового потока (в долях единицы); z — коэффициент минимальной освещённости , равный отношению средней освещенности помещения к минимальной. По найденному значению F выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой должен отличаться от расчётного, как правило, не более чем на -10 или +20%. При невозможности выбора F с такой точностью корректируется N.

    метод удельной мощности. Простейший способ светотехнического расчёта — метод удельной мощности — пригоден для расчёта общего равномерного освещения незагромождённых помещений (когда можно пренебречь затенениями), длина которых не более чем в 2,5 превышает ширину, и строго для тех исходных данных, для которых составлены таблицы.

    При расчёте по удельной мощности освещения лампами накаливания или лампами типа ДРЛ в помещении площадью S, м2, первоначально намечается число светильников N, затем для соответствующих исходных данных из таблиц находится

    (22)

    и выбирается ближайшая стандартная мощность лампы. При расчёте освещения выполненного рядами люминесцентных светильник, намечается число рядов N и находится общая необходимая мощность всех ламп ряда p, на основании чего выбирается число и мощность светильников в ряду.

    Расчет мощности на освещение ведем методом удельной мощности

    где S- площадь цеха;

    — удельная мощность выбранного светильника.

    -6 метров для цехов;

    -12 метров для складов;

    -3 метра для административных зданий.

    где А- большая сторона цеха;

    x — расстояние между светильниками, м.

    Количество светильников в ряду:

    Где р- мощность одного светильника

    Принимаем для всех цехов светильники типа ОДР. Во всех случаях мощность освещения не должна быть более 15% от расчетной нагрузки цеха, кроме складов, так как там основная нагрузка идёт на освещение.

    Пример расчета для цеха №1:

    ; ;

    Аналогично рассчитываем осветительную нагрузку и для других цехов. Результаты сводим в табл. 3.

    Таблица 3. Осветительная нагрузка цехов

    № цехаПлощадь цеха, м2Число рядовМощность ряда ламп, ВтЧисло ламп в рядуРасчетная нагрузка на освещение Росв, кВтПроцент от расчётной мощности %140639,35438694,954373,8828,78216256,25433478,122149,5587,22315804,69502908,118145,40311,74431609,375505816,136290,8065,64536691,47447671,948337,56213,1652834,725645035,831322,29211,96769087,15624680,129290,16614,2687902,34184038,972572,70212,6998128,125211625,61034,13880,821014676,31233892,42489,52510,9112032,03111699,51118,6959,44127338,16463510,021,9161,43976,44134515,625142967,41941,5448,19151354,6971780,41112,46311,2162187.5102012.51320.12557.4178805,7912703.848.44679.9183048,05161752,631128,0428,29191693,369790,2357,11233,67202709,37514812,8511,37917,2211016,0251869,5129,34710,12223612,5141574,011022,03623,8233951,17121382,9916,59527,33

    рисунок 2 Картограмма нагрузок с секторами освещения.

    5. Выбор цеховых и силовых трансформаторов

    одна и та же электрическая нагрузка цехов на напряжение до 1000 В может быть обеспечена малым числом трансформаторов большой мощности и большим числом трансформаторов малой мощности. поэтому выбор оптимальной мощности цеховых подстанций должен быть основан на технико-экономических расчетах. Такие расчеты очень громоздки, так как в них, помимо подстанций, учитывают и питающие линии 6÷10 кВ и цеховые распределительные сети до 1000 В. Сложность расчета обусловлена тем, что капиталовложения в потери мощности в цеховых сетях находятся в зависимости от числа подстанций и увеличиваются вместе с укрупнением единичной мощности трансформаторов, но при этом снижаются капиталовложения в распределительные устройства и линии 6÷10 кВ, питающие цеховые трансформаторные подстанции (ТП). При малой единичной мощности трансформаторов уменьшаются капиталовложения и потери в цеховых сетях, но увеличиваются потери электроэнергии и капиталовложения в трансформаторы и сети 6÷10 кВ. [2]

    Для питания электрических нагрузок III категории следует применять однотрасформаторные подстанции. При наличии нагрузок II категории следует, как правило, применять однотрасформаторные подстанции 10÷6/0,4 кВ при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении, достаточном для питания наиболее ответственных потребителей или при наличии складского резерва трансформаторов. Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при сосредоточенных нагрузках или преобладании потребителей I категории. При наличии потребителей особой группы I категории необходимо предусмотреть третий источник питания.

    Для трансформаторов цеховых подстанций следует, как правило, принимать следующие коэффициенты нагрузки:

    для цехов с преобладающей нагрузкой I категории при двухтрансформаторных подстанциях 0,65÷0,7;

    — для цехов с преобладающей нагрузкой II категории при однотрансформаторных подстанциях со взаимным резервирование трансформаторов 0,7÷0,8;

    — для цехов с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования централизованного резерва трансформаторов и для цехов с нагрузками III категории 0,9÷0,95.

    Отдельно стоящие ТП наименее рациональны вследствие удлинения сетей напряжения до 1000 В и увеличения потерь энергии в них. Они применяются как вынужденное решение для питания цехов, опасных в отношениях пожара, взрыва или коррозии. Допустимые расстояния приближения ТП к взрывоопасным цехам регламентируется 0,8-100 м в зависимости от степени взрывоопасности цеха, открытой или закрытой установки масляных трансформаторов. Этот вид ТН может также применяться для мелких предприятий с небольшими разбросанными по территории цехами.

    Для большинства промышленных предприятий, кроме некоторых взрывоопасных цехов нефтехимических комбинатов, как правило, применяются ТП, связанные со зданием цеха.

    Пристроенные ТП, удовлетворяя требованиям экономики, часто вызывают возражения со стороны архитекторов и строителей, так как ухудшают внешний вид зданий. Однако при достаточном внимании к архитектуре пристроенные ТП с точки зрения эстетики выглядят вполне удовлетворительно и не портят фасада зданий цехов. В частности, пристроенные подстанции хорошо компонуются со зданиями компрессорных и насосных.

    встроенные подстанции позволяют более удачно решить архитектурное оформление стены цеха, однако расположение подстанции на площади цеха не всегда возможно по условиям размещения технологического оборудования. наименьшие препятствия возникают при размещении встроенных подстанций в бытовых или складских помещениях.

    Всё большее применение находят КТП с двумя трансформаторами 1600 и 2500 кВ-А вместо трансформаторов 1000 кВ-А. Это сокращает число трансформаторов, упрощает схему электроснабжения (в особенности при напряжении двигателей 660 В) и дает значительный экономический эффект.

    Согласно проекту новых ПУЭ на каждой внутрицеховой подстанции может быть установлено не более трех трансформаторов с масляным охлаждением суммарной мощностью не более 3200 кВ А, а мощность каждой открыто установленной КТП с масляными трансформаторами должна быть не более двух по 1600 кВ-А.

    При большей мощности, например при мощности 2500 кВ-А, на внутрицеховых подстанциях устанавливаются трансформаторы с совтоловым охлаждением, что по опыту даёт экономический эффект в упрощении строительных работ (не надо маслосборной ямы) и эксплуатации (кожух трансформатора заварен).

    Цеховые подстанции старого типа с открытыми трансформаторами имеют следующие компоновки.

    1. Отдельно стоящие ТП на один или два трансформатора, с распределительным щитом или без него, а в отдельных случаях с распределительным устройством высшего напряжения и батареей статических конденсаторов. Примеры компоновок показаны на рисунке 2.1. Применяется также открытая установка трансформаторов без камер, иногда с разделительной перегородкой.

    2.Пристроенные ТП, у которых одна стена совпадает со стеной цеха, а сама подстанция расположена вне цеха.

    3.Встроенные ТП, у которых одна стена совпадает со стеной цеха, но подстанция занимает площадь цеха.

    Компоновки пристроенных и встроенных подстанций такие же, как отдельно стоящих , причем выкатка трансформаторов из камер производится только наружу. Если трансформаторы встроенной подстанции устанавливаются открыто, то согласно ПУЭ стена цеха должна быть огнестойкой.

    . Внутрицеховые ТП, все стены которых выходят в цех, могут сооружаться только в помещениях с производствами категории Г и Д, I и II степени огнестойкости по противопожарным требованиям, а в производствах категории В — по специальному разрешению пожарного надзора. Компоновки ТП те же, что указаны выше, но под масляными трансформаторами необходимо устраивать бетонированный маслоприемник на полный объем масла или с отводом масла в дренажную систему через трубу с коленом, в котором гасится горящее масло, или с металлической решеткой, засыпанной слоем гравия для гашения горящего масла. В зависимости от условий производства КТП размещаются в отдельных помещениях или открыто в цехе с легким ограждением (желательно в мертвой зоне работы подъемных механизмов).

    Питание осуществляется от главной понизительной подстанции (ГПП) энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора ТДТН-60 000/ 110 (табл. 4). От них питаются 2 секции шин: на I секции расчетная полная мощность нагрузки составляет 27000,17 кВА; на II — 25099,91 кВА. Разница нагрузок составляет 4.39 %, что не превышает 15%.

    Таблица 4 — Подбор силовых трансформаторов

    ТипНом. мощность, кВАНоминальное напряжение, кВПотери, кВтНапряжение КЗ, %ток ХХ, %Цена, руб.ВНСНННХЗВН-СНВН-ННСН-ННТДТН-60000/1106000011538,513,519035517,510,57480000

    При установке трансформаторных подстанций в целях резервирования питания при выходе одного из трансформаторов из строя рекомендуемая мощность ТП рассчитывается с учетом максимально допустимой перегрузки трансформатора на 40%. Для примера рассмотрим ТП перед 1-ым цехом:

    .18*100/70=4055.73 кВА; Для остальных ТП рассчитываем так же. Выбор трансформаторов в ТП осуществляется на основе технико-экономических обоснований. Таким образом, выбираем следующие трансформаторы (табл. 5):

    Таблица 5 — Подбор цеховых трансформаторов

    № цехаТип трансформатораМощность Sн,кВ·АЧисло трансф-ров, NUкз, %Iх.х, %потери, кВтКол-во ТПх.хк.з. 1ТМН- 2500/6250025,514,62622,3,11,12ТМН- 2500/6250025,514,62617ТМН- 2500/10250025,514,62616ТМН- 2500/10250025,514,62614ТМН- 2500/6250025,514,62625,8,9,13,17,19,20ТМН- 2500/6250035,514,626110,15,16,1821,22,23ТМН- 1600/10160025,51,33,3181

    6. Составление картограммы нагрузок

    .1 Определение центра электрических нагрузок

    Картограмму электрических нагрузок наносят на ситуационный план предприятия для определения местоположения цеховых трансформаторных подстанций (ТП) и главной понизительной подстанции (ГПП). Построение картограммы нагрузок производят на основании результатов определения расчетных нагрузок цехов, исходя из условия, что площади кругов картограммы в выбранном масштабе является расчетными нагрузками цехов.

    В качестве расчетной нагрузки для построения картограммы принимают активную расчетную мощность каждого цеха, так как реактивная мощность цеха подлежит компенсации. [2]

    Радиусы окружностей для каждого цеха находят из выражения:

    , мм

    где Ррi — расчетная активная нагрузка i-го цеха, кВт;

    m — масштаб площади круга, кВт/мм2;

    ri — радиус окружности, мм.

    Для цеха 1:

    нагрузка 0,4 кВ: , мм

    На основании приведенного примера аналогично проводим расчет для других цехов.

    r1 = 24,8/14,4 ммr7=17.1/5.2/18.3 ммr13 = 8.6 ммr19 =1.7 ммr2 = 17,3 ммr8 = 9.1 ммr14 = 0 ммr20 = 3.1 ммr3 = 13,4/29/21,2 ммr9 = 2.5 ммr15 = 4 ммr21 = 3.7 ммr4 = 27,3/14,7/15,1 ммr10 =10.9 ммr16=2.1ммr22= 4.3 мr5 =19,3/-/8.1 ммr11 = 5.4 ммr17 = 1.2 ммr23 =2.9/10.9 ммr6 = 19.7/18.5/7.9 ммr12 = 5.5 ммr18 = 6.9 мм

    Так как часто расположение нагрузок по площади цехов неизвестно, то построить картограмму можно, исходя из условия, что нагрузка равномерно распределена по площади цеха, т.е. центр нагрузок цеха (центр окружности) совпадает с центром тяжести его площади.

    Силовые нагрузки напряжением до и выше 1000 В наносят отдельно, а осветительные нагрузки в виде отдельных секторов — внутри круга, изображающего нагрузку напряжением до 1000 В. Величины нагрузок наносят с кругами.

    Центр электрических нагрузок (ЦЭН) промышленного предприятия в целом определяют с помощью аналитического метода сложения параллельных нагрузок. В декартовой системе координат оси наносят на план произвольно, координаты центра электрических нагрузок определяют по формулам:

    , мм

    , мм

    где Рi — полная нагрузка i-го цеха, кВ·А;

    хi, уi- координаты центра нагрузок i-го цеха, мм;

    хо, уо — координаты центра нагрузок предприятия, мм.

    Реально координаты ЦЭНа, т.е. положение распределительной подстанции (РП) или ГПП, принимается с учетом застройки генплана предприятия производственными цехами и расположением заводских коммуникаций (трубопроводы, эстакады, рельсовые пути и т.д.).

    рис. 3 Картограмма нагрузок

    6.2

    Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения металлургического завода