Учебная работа. Система электроснабжения авиазавода

Система электроснабжения авиазавода

Содержание

Введение

1. Задание и исходные данные для проектирования

2 Краткая характеристика электроприемников цеха и описание технологического процесса

2.1 Оборудование цеха и описание технологического процесса

2.2 характеристика электроприемников по условиям электроснабжения

2.3 Анализ строительной части цеха

2.4 Характеристика условий среды и электробезопасности

3. Расчет электрических нагрузок по группам электроприемников

3.1 Описание схемы цеховой сети

3.2 Расчет электрических нагрузок металлопрокатного цеха

4. Расчет сети выбранного присоединения

4.1 Выбор кабелей, шинопровода, коммутационных и защитных аппаратов

4.1.1 Выбор кабеля на участке «двигатель — шинопровод»

4.1.2 Выбор распределительного шинопровода ШРА1

4.1.3 Выбор кабеля на участке «шинопровод — щит распределительный»

4.1.4 Выбор щита распределительного щита и вводного выключателя

4.1.5 Выбор кабеля на участке «цеховой трансформатор — щит распределительный»

4.2 Предварительное определение числа и мощности цеховых трансформаторов

4.3 Расчет токов короткого замыкания

4.4 Проверка защитных аппаратов на термическую и динамическую стойкость

4.5 Проверка выбранного присоединения по потерям напряжения

5. характеристика среды производственных помещений авиазавода. Категории электроприемников по бесперебойности электроснабжения

6. Определение расчетных нагрузок по отдельным зданиям (цехам) и предприятия в целом

7. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

7.1 основные положения по выбору трансформаторов

7.2 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов

8. Определение необходимости установки компенсирующих устройств на стороне напряжения 0,4 кВ

9. Определение места расположения ГПП. Расчет картограммы нагрузок

9.1 Определение места расположения ГПП

9.3 Расчет данных для построения картограммы нагрузок

список использованных источников

Введение

Первое место по количеству потребителей электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60 % всей выработанной в стране электроэнергии

системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким применением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. Сооружаются электростанции большой мощности. В системы электроснабжения включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процесса производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.

Ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: создание экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами; внедрения микропроцессорной техники, элегазового и вакуумного электрооборудования, новых комплектных преобразовательных устройств.

Все это ставит большие задачи перед работниками научно-исследовательских, проектных, монтажных и наладочных организаций, работающих в области электрификации промышленности.

Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения включает рациональные решения по выбору сечения проводов и жил кабелей, способу компенсации реактивной мощности, автоматизации и диспетчеризации.

электроснабжение трансформатор провод кабель

1. Задание и исходные данные для проектирования

Тема курсового проекта: электроснабжение авиазавода.

исходные данные на проектирование цеха приведены в таблице 1. План цеха представлен на рисунке 1.

Таблица 1 — электрические нагрузки цеха

Номер цеха по плануНаименование оборудованияУстановленная мощность электроприемника, кВтСуммарная установленная мощность электроприемника, кВт1Прокатный стан75752, 7Кран мостовой, G=5т, ПВ=40%11+7,5+2,220,73Ножницы-тяпки7,57,54,2Ножницы дисковые концевые13135Ножницы дисковые5,55,56,21Прокатный станок2,22,28Сушильная печь20209Листоправочная машина2,22,210, 13Четырехвалковый прокатный стан23023011Кран мостовой, G=10т, ПВ=40%16+11+2,229,212Гидравлический пресс131314Гильотинные ножницы171715, 19Вальцешлифовальный станок5,55,516Пресс303017, 18Брикетировочный пресс, 630т303022, 23, 24Токарный полуавтомат7,5+1,1+0,89,425, 26Вертикально-сверлильный станок4+0,154,1527, 28, 29, 30Токарно-винторезный станок10+1,1+0,1511,25

рисунок 1 — План цеха

Исходные данные на проектирование авиазавода приведены в таблице 2 и на рисунке 2

Таблица 2 — электрические нагрузки авиазавода

Номер по плануНазвание цехов нагрузокКоличество электроприемниковУстановленная мощность, кВтОдного электроприемникаСуммарная1Цех черного литья12020-10028002Цех цветного литья: а) электродуговые печи, 5т. 228005600б) 0.4 кВ8010-2016003Цех обработки блоков двигателей501,0-5012004Цех обработки поршней1001-287205Цех сборки и испытаний двигателей505-10021006Штамповочный цех деталей самолёта805-12018007термический цех1001-8013008Инструментальный цех501-405009Цех сборки самолета1002-80140010См. данные цеха11Компрессорная: Синхронные двигатели 10кВ4100040000.4 кВ1010-4025012Заводоуправление, ЦЗЛ501-10080013Цех стального литьяЭлектродуговые печи 12т45000200000.4 кВ1001-1002500

Рисунок 2 — Генплан авиазавода

2 краткая характеристика электроприемников цеха и описание технологического процесса

2.1 Оборудование цеха и описание технологического процесса

Оборудование используемое в цехе:

прокатный стан — комплекс оборудования, в котором происходит пластическая деформация металла между вращающимися, т.е. для осуществления процесса прокатки, в более широком значении — автоматическая система или линия машин, выполняющая не только прокатку, но и вспомогательные операции;

кран мостовой — разновидность грузоподъёмного крана мостового типа, у которого электроталь передвигается по пролётной ездовой балке, оборудованной концевыми балками с ходовыми тележками. Данный кран работает кратковременно повторяющимися циклами;

ножницы пятки, дисковые, дисковые концевые — устройства для резки металла;

сушильная печь — устройство, используемое при порошковом окрашивании для сушки изделий от остаточной влаги;

листоправочная машина — используется в процессе производства металлического проката, основное предназначение станка — холодная и горячая правка листовой стали;

четырехвалковый прокатный стан — тип металлопрокатного стана, обычно используемого для прокатки плоскокатанных продуктов, в которых два опорных валка с большим диаметром использованы, чтобы укрепить два меньших рабочих валка, которые находятся в контакте с заготовкой. Как рабочие, так и основные валки могут управляться;

пресс — машина для обработки давлением, которая рабочими частями оказывает неударное воздействие на материал;

вальцешлифовальный станок — устройство, используемое для полировки листовой стали;

токарный полуавтомат — устройство, используемое для обработки металлов;

вертикально сверлильный станок — станок для сверления отверстий в заготовках из металла и других материалов, а также рассверливания отверстий, растачивания;

токарно-винторезный станок — металлорежущий станок для нарезания точной резьбы на винтах резцом.

Исходя из названий и количества однотипных станков их компоновке и расположению можно сделать вывод что проектируемым цехом является цех металлопроката, данный цех относится к серийному производству.

Разделю оборудование на группы:

прокатное оборудование: прокатный стан, четырехвалковый прокатный стан;

металлорежущие станки: ножницы-тяпки, ножницы дисковые концевые, ножницы дисковые, гильотинные ножницы;

металлообрабатывающие станки: листоправочная машина, вальцешлифовальный станок, токарный полуавтомат, вертикально-сверлильный станок

токарно-винторезный станок.

краны: кран мостовой, G = 5 т, кран мостовой, G = 10 т.

Выделю оборудование по ударная нагрузка: гидравлический пресс, гильотинные ножницы, пресс, брикетировочный пресс;

резко переменная нагрузка: кран мостовой G=5т, кран мостовой G=10т;

особо мощные приёмники: прокатный стан, четырехвалковый прокатный стан.

В данном цехе происходит металлообработка. В цех поступают горячие слябы стали и преобразуются в длинные рулоны в прокатном стане. Их очищают от окалины с помощью металлообрабатывающих станков, далее листы металла раскраивают гильотинными ножницами. Рулоны очищенной горячекатанной тонколистовой стали могут пройти холодную прокатку в четырехвалковый прокатном стане для получения более тонкого и гладкого изделия. После этого металл режут на конкретные заготовки с помощью различных ножниц. После этого листы металла подвергают первичной обработке прессами и токарными станками. В конце технологического цикла заготовки поступают в другие цеха для последующей обработки.

2.2 Характеристика электроприемников по условиям электроснабжения

Перерыв электроснабжения электроприёмников цеха не влечет за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, нарушение нормальной деятель значительного количества городских и сельских жителей. поэтому все электроприёмники цеха по обеспечению надёжности электроснабжения можно отнести к электроприёмникам второй категории.

2.3 Анализ строительной части цеха

Размер цеха составляет 24×36 м. Высота цеха составляет 6 м. По площади цеха установлены 35 колонн. Расстояние между колоннами составляет 6 м. В цехе имеются 3 отдельные комнаты 6×6 м.

Всего в цехе десять окон: по три — на стенах большей длины и по и два — меньшей длины. Высота от пола — 3 м, высота окна 2 м.

В цехе имеется два дверных проема шириной три метра.

2.4 характеристика условий среды и электробезопасности

Анализируя технологическое оборудование цеха, делаем вывод, что заданное производственное помещение относится к цеху с нормальной средой. Так как относительная влажность воздуха не превышает 60 % и отсутствуют следующие условия:

температура не превышает постоянно или периодически (более 1 сут.) +35°С;

по условиям производства не выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.;

не содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, не образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

По условиям электробезопасности цех относится к особо опасным помещениям, так как присутствуют следующие условия:

токопроводящий пол (железобетонные).

3. Расчет электрических нагрузок по группам электроприемников

3.1 Описание схемы цеховой сети

Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приёмников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией (или главной магистралью). Главные магистрали рассчитаны на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений.

Распределительные магистрали предназначены для питания приёмников малой и средней мощности, равномерно распределённых вдоль линий магистрали. Такие схемы выполняются с помощью комплектных распределительных шинопроводов серии ШРА на токи до 630 А. Питание их осуществляют от главных магистралей или РУ низшего напряжения цеховой подстанции. радиальные схемы обеспечивают высокую надёжность электроснабжения. однако они требуют бóльших затрат на электрооборудование и монтаж, чем магистральные схемы.

В цехе имеются мощные электроприемники 1,10,11,13 которые будут запитаны с помощью кабеля проложенного в трубах непосредственно от ВРУ. Питание электроприемников 6,17,18, 25-30 будет осуществляться от ШРА-1 расположенного вдоль внутреннего ряда колонн, крепление будет осуществляться при помощи кронштейнов к колоннам и на стойках между колоннами. Запитывать ШРА-1 будет кабель подключенный к ВРУ и проложенный в трубе. Электроприемники 2,7 будут запитаны от РП-1 при помощи гибких проводов, от РП-2 будут запитаны 3,4,5,8,9,12,14,16 с помощью кабеля проложенного в трубе. От РП-3 будут запитаны 15, 19,21,22 с помощью кабеля проложенного в трубе.

3.2 Расчет электрических нагрузок металлопрокатного цеха

Определение расчетной нагрузки по цеху в целом по установленной мощности электроприемников и средним значениям коэффициентов использования (таблица 3). Расчёт электрических нагрузок напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, распределительного шинопровода, троллей), а также по цеху в целом.

исходные данные для расчёта (графы 1-6) заполняются на основании, полученных от технологов и других специалистов, таблиц-заданий на проектирование электротехнической части (графы 1-4) и согласно справочных материалов (графы 5,6), в которых приведены коэффициенты использования и реактивные мощности для отдельных электроприёмников.

заполнение таблицы начинается с нахождения Ки и tgφ. затем определяем соотношения: Ки·Pн; Ки·Pн·tgφ.

В итоговой строке записываем суммы этих величин.

следующей формуле и заносим в графу 5.

Значение группового коэффициента реактивной мощности определяем по следующей формуле и заносим в графу 6.

Далее определяем эффективное число электроприёмников и заносим результат в графу 10.

полученный результат округляем до ближайшего целого числа. Если nэ больше чем истинное количество присоединений n, то нужно принять nэ=n.

Дальше по Ки и nэ определяем коэффициент расчётной нагрузки Кр и заносим результат в графу 11.

Определим расчётную мощность по следующим выражениям:

Результаты вычисления по данной формуле заносим в графу 12.

Результаты вычисления по данной формуле заносим в графу 13.

Результаты вычисления по данной формуле заносим в графу 14.

Таблица 3 — Расчет электрических загрузок по цеху

Исходные данныеРасчетные величиныЭфaективное число ЭП, nэКоэффициент расчетной нагрузкиРасчетная мощностьРасчетный ток, АНаименование электроприемникаКол-воНоминальная (установленная) мощность, кВтСправочные данныеКи*РнКи*Рн*tgφn*pн2Активная, кВтРеактивная, кВАрПолная, кВАОдного ЭПОбщаяКоэффициент использованияКоэффициент активной мощностиКоэффициент мощности12345678910111213141516Шины 0,4 кВПрокатный стан175750,50,71,0237,5038,265625,00137,5038,2653,5777,32Четырехвалковый прокатный стан12302300,50,71,02115,00117,3252900,001115,00117,32164,29237,13Четырехвалковый прокатный стан12302300,50,71,02115,00117,3252900,001115,00117,32164,29237,13Кран мостовой, G=10т, ПВ=40%118,4718,470,10,51,731,853, 20341,0611,853, 203,695,33ШРА-1, 0.4 кВ0,00Прокатный станок12,22,20,20,651,170,440,514,84Брикетировочный пресс, 630т230600,170,651,1710, 2011,931800,00Токарный полуавтомат39,428,20,120,42,293,387,75265,08Вертикально-сверлильный станок24,158,30,120,42,291,002,2834,45Токарно-винторезный станок411,25450,120,42,295,4012,37506,25Итого по ШРА-1122,2-30143,700,141,7120,4234,852610,627,001,8637,9871,3080,79116,60РП-1, 0.4 кВ0,00Кран мостой, G=5т, ПВ=40%213,0926,180,10,51,732,624,54342,792,006,2216,2931,0335,0450,58РП-2, 0.4 кВНожницы-тяпки17,57,50,120,42,290,902,0656,25Гидравлический пресс113130,120,42,291,563,57169,00Ножницы дисковые15,55,50,120,42,290,661,5130,25Сушильная печь120200,50,950,3310,003,29400,00Листоправочная машина12,22,20,120,42,290,260,604,84ножницы дисковые концевые113130,170,651,172,212,58169,00Гильотинные ножницы117170,120,42,292,044,67289,00Пресс130300,170,651,175,105,96900,00Итого по РП-282,2-30108, 200,211,0722,7324,262018,345,001,7239,1045,9060,3087,03РП-3, 0.4 кВВальцешлифовальный станок25,5110,170,651,171,872, 1960,50Ножницы дисковые концевые113130,120,42,291,563,57169,00Прокатный станок12,22,20,20,651,170,440,514,84Итого по РП-342,2-1326,20,14771,623,876,28234,342,004,3316,7629,8934,2749,46Итого по шинам 0,4 кВ826,2-230965,950,331,08318,99346,02116972,17,000,95303,04328,72447,09645,32Осветительная нагрузка цеха11,719,2522,53Итого по цеху469,62

4. Расчет сети выбранного присоединения

4.1 Выбор кабелей, шинопровода, коммутационных и защитных аппаратов

4.1.1 Выбор кабеля на участке «двигатель — шинопровод»

Двигатель пресса подключим к распределительному шинопроводу ШРА1 кабелем АВВГ с алюминиевыми жилами с ПВХ изоляцией, оболочкой из ПВХ и без наружного покрова. Кабель проложим в стальной трубе.

Рассчитаем ток, проходящий по проводу, питающему пресс:

Допустимый длительный ток для провода АВВГ (3×2,5+1×2,5 (ож)) равен Iдоп=13,3 А.

р. дв=8,73 А

Удельные сопротивление провода x0=0,09 Ом/км и r0=13,3 Ом/км.

Для защиты кабеля, отходящего от ШРА1 к станку установим автоматический выключатель типа АЕ 2046МП-100 с электромагнитным расцепителем.

р. дв=8,73 А

4.1.2 Выбор распределительного шинопровода ШРА1

Шинопровод будем прокладывать вдоль колонн, и закреплять на кронштейнах и на специальных стойках через каждые 3 м. Расчётный ток в шинопроводе ШРА1 равен Iр. ШРА1=116,6 А. выбираем распределительный шинопровод из алюминия типа ШРА-73У3 (35×5) с номинальным током равным Iном. ШРА1=250 А.

р. ШРА1=116,6 А

Длина шинопровода 18 метров. Удельные сопротивление шинопровода x0=0,21 Ом/км и r0=0,21 Ом/км.

4.1.3 Выбор кабеля на участке «шинопровод — щит распределительный»

Для питания шинопровода ШРА1 от распределительного щита ЩР выбираем кабель с алюминиевыми жилами, ПВХ изоляцией, ПВХ оболочкой, без наружного покрова. Кабель проложим в трубах. Допустимый длительный ток для кабеля АВВГ (3×120+1×70-1) равен Iдоп=190 А.

р. ШРА1=116,6 А

Длина кабеля равна 15 метрам. Удельные сопротивление x0=0,06 Ом/км и r0=0,28 Ом/км.

Для защиты кабеля, отходящего от ЩР1 к ШРА1 установим автоматический выключатель типа АЕ 2066МП-100 с электромагнитным расцепителем.

р. дв=116,6 А

4.1.4 Выбор щита распределительного щита и вводного выключателя

Iр. ЩР=712,2 А

4.1.5 Выбор кабеля на участке «цеховой трансформатор — щит распределительный»

Для питания распределительного щита ЩР от цехового трансформатора выбираем кабель с алюминиевыми жилами, поливинилхлоридной изоляцией, бронёй из двух стальных лент, наружным покровом из ПВХ пластика типа АВБбШв. Кабель проложим в земляных траншеях. Допустимый длительный ток для кабеля АВБбШв (3×240+1×120) равен Iдоп=370 А. Для обеспечение пропускной способности линии проложим параллельно 2 кабеля.

р. ЩР=712,2 А

Длина кабеля равна 28 метров. Удельные сопротивление x0=0,18 Ом/км и r0=0,2 Ом/км.

Для защиты кабельной линии, отходящей от ЦТП к ЩР, выбираем автоматический выключатель типа А3124 100/140 с электромагнитным расцепителем.

р. ЩР=712,2 А

Для счёта электрической энергии устанавливаем трансформатор тока ТШП-0,66-2000/5.

4.2 Предварительное определение числа и мощности цеховых трансформаторов

Удельная плотность нагрузки (нагрузка на единицу площади) равна:

где F — площадь цеха, м2.

При плотности нагрузки напряжением 380 В свыше 0,39 Вт/м2 целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 кВА включительно. Примем мощность трансформатора, равной Sном. тр=1000 кВА.

Определим число трансформаторов:

где з — коэффициент загрузки трансформатора, который при нагрузках II категории равен Kз=0,7.

Тогда получим:

Так как N<1, то нагрузку данного цеха целесообразно запитать от соседней подстанции, а не сооружать цеховую трансформаторную подстанцию.

Определим расстояние от центра нагрузок до трансформаторной подстанции:

4.3 Расчет токов короткого замыкания

Определим сопротивления цехового трансформатора:

Сопротивления элементов схемы замещения сведены в таблицу 4.

Таблица 4 — Сопротивления элементов схемы замещения

ЭлементУдельное сопротивление мОм/мДлиннаСопротивление, мОмАктивноеИндуктивноеАктивноеИндуктивноеАВВГ 3×2,5+1×2,513,30,094,861,180,414АВВГ 3×120+1×700,280,06246,721,44ШРА-73У3 (35×5) 0,210,21183,783,78АВБбШв 3×240+1×1200,180,2242,522,8ТШП-0,662,32,1АЕ 2066МП-100-16А74,5АЕ2066-10-160А00,740,55А3124 100/140-800А0,10,08К10,5К21К31,5

Для удобства расчетов тока КЗ в указанных точках сведу расчет в таблицу 5.

Таблица 5 — Расчет токов короткого замыкания

Точка К.З. Iкз, кАКудIуд, кАК18,161,4111,5К22,51,413,52К32,51,413,52К41,41,412,01К51,381,411,94К61,181,411,66

4.4 Проверка защитных аппаратов на термическую и динамическую стойкость

Выключатель АЕ 2066МП-100

Предельная отключающая способность Iав. пр=9 кА.

ав. пр=9кА>Iуд=3,52кА

Динамическая стойкость для данного выключателя выполняется.

Проверка расцепителя по условию:

где Iр. max — максимальный рабочий ток двигателя пресса.

Выключатель АЕ 2066-100

Предельная отключающая способность Iав. пр=12 кА.

ав. пр=12 кА>Iуд=11,5 кА

Динамическая стойкость для данного выключателя выполняется.

Проверка расцепителя по условию:

где Iр. max — максимальный рабочий ток двигателя пресса.

Предохранитель ПН-2-100-10

ном = 380Воткл ном > iуд 100кА > 1,94кАном > Iраб 100А > 10Аном вст > Iраб 31,5А > 10А

4.5 Проверка выбранного присоединения по потерям напряжения

Для расчета потери напряжения составляем схему замещения (рисунок 5), разбиваем ее на участки и для каждого участка определяем перетоки мощности. Расчет производим от двигателя, двигаясь в сторону ЦТП. Считаем напряжение на всех участках постоянным и принимаем равным 0,38 кВ.

Рисунок 5 Схема замещения для расчета потери напряжения

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 — потери напряжения одного присоединения

УчастокРуч, кВтQуч, кВАрr0, мОмx0, мОМL, мRуч, мОмXуч, кВарΔU, ВΔU, %14,159,5113,30,094,661,180,4140,680,1824,159,510,210,2110,210,210,010,0038,3019,020,210,2110,210,210,020,00419,4544,570,210,2120,420,420,070,02549,4579,640,210,2110,210,210,070,02660,60105, 190,210,2140,840,840,370,10771,75130,740,210,2140,840,840,450,12882,90156,280,210,2110,210,210,130,03992,30177,820,210,2110,210,210,150,0410101,70199,360,210,2110,210,210,170,0411111,10220,900,210,2110,210,210,180,0512141,10255,970,210,2110,210,210,220,0613143,30258,540,280,06246,721,443,510,9214794,42961,750,090,1282,522,812,353,25итого 18,384,84

Так как суммарные потери напряжения на шинах ЦТП не превышают 5% и составляют 4,84%. Следовательно, выбранные нами ранее кабели и шинопроводы проходят по условиям потери напряжения.

5. Характеристика среды производственных помещений авиазавода. категории электроприемников по 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 проектируемой фабрике характеризуется наличием горючей пыли и волокон текстильных материалов, образующих пожароопасные смеси. В цехе защитных покрытий используются лакокрасочные материалы, имеющие в своем составе легко воспламеняющиеся жидкости, способные образовывать взрывоопасные смеси с воздухом [3]. Некоторые из отделений цехов химического завода могут быть отнесены к жарким и влажным помещениям. Характеристика среды основных производственных помещений по цехам химического завода представлена в таблице 7. Перерыв электроснабжения электроприемников основного производства химического завода приводит к массовому недоотпуску продукции и простою людей. Возникает опасность для жизни людей при обесточивании зданий подъёмных машин и здания вентиляторов при их обесточивании, поэтому отнесём их к первой категории. Электроприемников не основного производства можно отнести ко второй категории [3].

Вспомогательные цеха и подразделения, прямо не участвующие в создании продукции предприятия, можно отнести к третьей категории.

Классификация основной доли электроприемников в цехах химического завода по бесперебойности электроснабжения приведена в таблице 7.

Таблица 7 — характеристика внешней среды помещений авиазавода и бесперебойности электроснабжения основных производств

№Наименование цехаКатегория по ПУЭПроизводственная среда1Цех черного литьяIЖаркая, сухая2Цех цветного литьяIЖаркая, сухая3Цех обработки блоков двигателейIIНормальная4Цех обработки поршнейIIНормальная5Цех сборки и испытаний двигателейIIПожароопасная, жаркая загазованная, шумная. 6Штамповочный цех деталей самолётаIIНормальная7термический цехIНормальная8Инструментальный цехIIНормальная9Цех сборки самолётаIIНормальная10Участок цеха сборки самолётаIIНормальная11КомпрессорнаяIНормальная12Заводоуправление, ЦЗЛIIНормальная13Цех стального литьяIЖаркая

6. Определение расчетных нагрузок по отдельным зданиям (цехам) и предприятия в целом

Расчетная нагрузка предприятия должна определяться в соответствии с «Указаниями по определению электрических нагрузок в промышленных установках», т.е. по средней мощности и коэффициенту спроса.

Расчет нагрузки по отдельным цехам (зданиям).

Расчётная активная мощность цеха:

где Рном — суммарная установленная мощность цеха;

Расчётная реактивная мощность цеха очистки этилена:

где tgj — соответствует характерному для приемников данного цеха средневзвешенному значению коэффициента мощности.

Номинальную активную мощность освещения определяем по формуле:

где Руд осв — удельная мощность освещения;

F-площадь цеха, м2

Расчётную осветительную активную мощность определяют:

где Рн осв — установленная мощность приемников освещения.

Расчётную осветительную реактивную мощность определяют:

где cosφос — коэффициент мощность для выбранных ламп.

Полная активная реактивная мощность определяются:

Ррц=Рр+Рро, Qрц=Qр+Qро

Определяется полная мощность цеха:

Удельная плотность нагрузки каждого цеха определяется по формуле:

Приёмники электроэнергии выше 1000 В рассчитываются отдельно, по этим же формулам, без осветительной нагрузки.

Полная расчётная мощность по заводу определяется:

для потребителей на напряжение 380В

для потребителей на напряжение 6кВ

cosφ и tgφ определяются по формулам:

Результаты определения расчетных нагрузок по авиазаводу сведены в таблицу 8.

Таблица 8 — Расчет электрических нагрузок химического завода

Наименование цехов нагрузокСиловая нагрузкаСиловая и осветительная нагрузкиРасчетный ток, АРн, кВтКсСоsφtgφРр, кВтQp, кВтFц, м2руд, Вт/м2КсоСоsφосРно, кВтРро, кВтQро, кВАр Ppц, кВтQрц, кВАрSp, кВАНагрузка 0,4 кВцех черного литья28000,60,90,481680806,41300160,950,520,819,79,81699,7816,21885,6108,8цех цветного литья 0,4кВ16000,60,90,48960460,81500160,950,52422,811,4982,8472,21090,362,9цех обработки блоков двигателей12000,350,70,84203361300180,950,523,422,211,1442,2347,1562,132,4цех обработки поршней7200,60,70,8432345,61500180,950,52725,612,8457,6358,4581,333,5цех сборки и испытаний двигателей21000,40,80,758406301300120,950,515,614,87,4854,8637,41066,361,5штамповочный цех деталей самолета18000,40,61,03720741,61500180,950,52725,612,8745,6754,41060,761,2термический цех13000,60,750,8780624900130,950,511,711,15,5791,1629,5101158,3инструментальный цех5000,60,750,8300240450160,950,57,26,83,4306,8243,4391,622,6цех сборки самолета14000,40,80,755604203296110,950,536,234,417,2594,4437,2737,942,6участок цеха сборки самолета4700,40,80,75188141864140,950,512,111,55,7199,5146,7247,614,2Компрессорная 0,4 кВ2500,90,80,75225168,755008,80,950,54,44,22,1229,2170,8285,816,5заводоуправление, ЦЗЛ8000,50,80,7540030027008,80,950,523,722,611,2422,6311,2524,830,3цех стального литья 0,4кВ25000,50,950,451250562,51300160,950,520,819,89,81269,8572,31392,880,4Итого по 0,4 кВ17440184108996,35897,310838,2нагрузка 10 кВЭлектродуговые печи 5т56000,60,90,4833601612,833601612,83727215,1Синхронные двигатели 10кВ40000,90,80,7536002700360027004500259,8Электродуговые печи 12т200000,50,950,4510000450010000450010965,8633,1Итого по 10 кВ29600169608812,819192,8Всего по заводу470400,550,90,69368208,80,950,5241,3120,625956,314710,130031,17. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

7.1 основные положения по выбору трансформаторов

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путём технико-экономических расчётов с учётом следующих факторов:

категории надежности электроснабжения потребителей;

компенсации реактивных нагрузок;

перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах;

шага стандартных мощностей.

Количество цеховых трансформаторных подстанций (ТП) непосредственно влияет на затраты на распределительные устройства напряжением 6-20 кВ и внутризаводские и цеховые электрические сети. Так, при уменьшении числа ТП уменьшается число ячеек РУ, суммарная длина линий и потери электроэнергии и напряжения в сетях 6-20 кВ, но возрастает стоимость сетей напряжением 0,4 кВ и потери в них. Увеличение числа ТП, наоборот, снижает затраты на цеховые сети, но увеличивает число ячеек РУ 6-20 кВ и затраты на сети напряжением 6-20 кВ. При некотором количестве трансформаторов с номинальной мощностью Sном. т можно добиться минимума приведенных затрат при обеспечении заданной степени надежности электроснабжения. Такой вариант будет являться оптимальным, и его следует рассматривать как окончательный.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе приёмников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380-660 кВ небольшого количества потребителей I категории (до 20 %).

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих случаях:

при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы;

для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорные и насосные станции);

для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5-0,7 кВ×А/м2).

Для двухтрансформаторных подстанций также необходим складской резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Оставшийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснабжение всех потребителей I категории на время замены поврежденного трансформатора.

В настоящее время цеховые ТП выполняются комплектными (ЗТП), так как на территории завода находится котельная, цех сжигания газов и ряд цехов с кимически активными средами, то ТП будут выполнены отдельно стоящими подстанциями закрытого типа.

7.2 Определение числа и мощности цеховых трансформаторов

ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов производится по удельной плотности нагрузки:

σ=Sр/Fц,

где Sр — расчётная нагрузка цеха, кВА.

В зависимости от исходных данных различают два метода выбора номинальной мощности трансформаторов:

по заданному суточному графику нагрузки цеха за характерные сутки года для нормальных и аварийных режимов;

по расчётной мощности для тех же режимов.

Во втором случае выбор мощности трансформаторов производится исходя из загрузки в нормальном режиме и с учётом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. Число трансформаторов:ц=Sр/ (Sном, т Kз),

где Kз — коэффициент загрузки трансформатора;ном, т — номинальная мощность трансформатора, кВА.

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа резервирования.

Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует стремиться выбирать не более 2-3 стандартных мощностей основных трансформаторов. Это ведет к сокращению складского резерва и облегчает замену поврежденных трансформаторов.

Небольшие нагрузки целесообразно питать от соседних цеховых подстанций. Для этого необходимо следующее условие:

£15000/Sр,

где L — расстояние от центра нагрузок цеха до соседней подстанции;

Результаты расчета сведены в таблицу 9.

Таблица 9 — Расчет числа и мощности цеховых трансформаторов

Номер цехаКатегория надежностиNmin тр-ровДля цехаσ, кВА/м2КзSн. тр, кВА. NтрПриложениеSц, кВАFц, м21цех черного литья21885,613001,4 0,7 ЩР1 от ЦТП 12цех цветного литья 24817,315003,20,763001,51 (2) ЦТП 13цех обработки блоков двигателей2562,113000,4 0,7 ЩР1 от ЦТП 24цех обработки поршней2581,315000,30,710001,63 (2) ЦПТ 25цех сборки и испытаний двигателей21066,313000,8 0,7 ЩР1 от ЦТП 36штамповочный цех деталей самолета21060,715000,7 0,71600 1,89 (2) ЦТП 37термический цех210119001,10,716001,25 (2) ЦТП 48инструментальный цех2391,64500,8 0,7 ЩР1 от ЦТП 49цех сборки самолета2737,932960,2 0,7 ЦТП 510участок цеха сборки самолета2247,68640,20,710001,4 (2) ЩР 1 от ЦТП 511Компрессорная24785,85009,50,740001,7 (2) ЦТП 612заводоуправление, ЦЗЛ2524,827000,1 0,7 4001,87 (2) ЦТП 713цех стального литья 212358,613009,50,7100001,76 (2) ЦТП 8

8. Определение необходимости установки компенсирующих устройств на стороне напряжения 0,4 кВ

Для определения необходимости установки компенсирующих устройств на стороне напряжения 0,4 кВ необходимо определить реактивную мощность, которая может быть передана со стороны высшего напряжения в сеть низшего напряжения.

Для определения данной мощности воспользуемся формулой:

где 1,1 — коэффициент, учитывающий тот факт, что цеховые трансформаторы имеют, как правило, загрузку, не превышающую 0,9, и коэффициент сменности по энергоиспользованию имеет одной смены систематическая перегрузка величиной 10%.

Далее определяем мощность компенсирующих устройств:

.

Если QКУР<0, то есть актуальность установки компенсирующих устройств на стороне 0,4 кВ.

Для компенсации выбирается стандартные компенсирующие устройства и определяется номинальная мощность компенсирующего устройства Qнеск ≈ Qк. у. ном.

Таблица 10 — Расчет необходимости установки компенсирующих устройств на стороне 0,4 кВ

№ цехаНаименованиеQp, кВАрРр, кВТSн. тр, кВАNminКзQT, кВАрQнеск, кВАрТип Тр-рана планеЦТП 11цех черного литья28806000630020,77624,24744,2ТМ-6300/102цех цветного литья ЦТП 23цех обработки блоков двигателей681,6852100020,71282,8601,2ТМ-1000/104цех обработки поршнейЦТП 35цех сборки и испытаний двигателей1371,61560160020,71907,2535,6ТМ-1600/106штамповочный цех деталей самолетаЦТП 47термический цех8641080160020,72214,61350,6ТМ-1600/108инструментальный цехЦТП 59цех сборки самолета561748100020,71346,1785,1ТМ-1000/1010участок цеха сборки самолетаЦТП 611Компрессорная2868,73825400020,74828,51959,8ТМ-4000/10ЦТП 712заводоуправление, ЦЗЛ30040040020,7468,4168,4ТСЗ-400/10ЦТП 813цех стального литья5062,5112501000020,710516,55454ТД-10000/35

На данном заводе предприятия составляет 0,69, что укладывается в рамки нормативного указанного значения в приказе Минпромэнерго.

9. Определение места расположения ГПП. Расчет картограммы нагрузок

9.1 Определение места расположения ГПП

Для нахождения центра электрических нагрузок нам требуется его координаты которые находим по формуле:

;

где Х-координата центра по оси абсцисс;- координата центра по оси ординат;

Рi — активная мощность цеха;

Хi, Yi — координаты цеха.

Расчет определения места расположения ГПП приведен в таблице 11.1.

Таблица 11.1 — Определение места расположения ГПП

№ ЭП по плануXiYiPiQiXi∙PiYi∙PiXi∙QiYi∙Qi123456789117181680806,45040014280024192685442161143202073,63456003672001658881762563228420336126002730010080218404226432345,6345602808027648224645207840630252002940018900220506614720741,657600252005932825956716378062442900195003432015600823230024024000750019200600092115604207560047600567003570010112618814126320122201974091651182138252868,7549725095625372937,571718,75121811400300280002000210001500131111112505062,51518750393750683437,5177187,5

Координаты ЦЭН активной мощностиXPЦЭН 21,24YPЦЭН 27,08Координаты ЦЭН реактивной мощностиXQЦЭН 21,3Yqцэн 27,27

Таблица 11.2 — Определение ЦЭН для цеха

№ ЭП по плануXiYiPiQiXi∙PiYi∙PiXi∙QiYi∙Qi123456789117187552,512751350892,59452161113,096,545209,44143,99104,7271,99532287,531656066244226135,228678114,431,252075,53,57511038,571,525,02566142,21,4313,230,88,5820,02716313,096,545209,4439,27104,7219,63582322019460404373892112,21,4346,22,230,031,4310112623016125305980177141861182118,479,235147,76387,8773,88193,935121811135,223414393,657,2131111230161253025301771177114187176,8306119122,447,6151075,53,5755538,535,7525,025161713019,551030331,519,5177243019,5210720136,5468185143019,515042097,527319675,53,5753338,521,4525,0252091135,21171346,85,221712,21,4315,42,210,011,432214189,43,76131,6169,252,6467,682312189,43,76112,8169,245,1267,682410189,43,7694169,237,667,68257344,151,6629,05141,111,6256,44266344,151,6624,9141,19,9656,442733211,254,533,7536013,51442833011,254,533,75337,513,51352932811,254,533,7531513,51263032511,254,533,75281,2513,5112,5

Координаты ЦЭН активной мощностиXPЦЭН 11,82YPЦЭН 16,65Координаты ЦЭН реактивной мощностиXQЦЭН 15,1Yqцэн 16,59

В заданном цехе (№10) ЦЭН находится на загруженной оборудованием площади. Ориентация выбрана относительно ЦЭН для активной мощности, вследствие малого расстояния между ЦЭН для активных и реактивных мощностей. Цех не имеет собственного источника питания. Из расчета места расположения ТП для цехов не имеющих собственных источников питания видно что расстояние до наиболее энергоемкого цеха которым является заданный цех мало, и целесообразнее установить ТП в помещении цеха. ТП занимает значительную площадь и ее размещение в ЦЭН невозможно. Поэтому место расположения ЦТП выбрано согласно требуемой свободной площади, как можно ближе к ЦЭН, а также с таким расчетом, чтобы она не затрудняла технологического процесса.

9.3 Расчет данных для построения картограммы нагрузок

Для построения картограммы нагрузок центр цеха условно принимаем центром цеховых нагрузок. далее произвольно выбираем масштаб. Радиус окружности выбираем по формуле:

R=;

где R-радиус окружности;

Рс — суммарная нагрузка для цеха Рс=Рн+Росв;

М — масштаб.

далее окружность разбивается на сектора, которые соответствуют доле осветительной, низковольтной и высоковольтной нагрузке. Дуга сектора строится по формуле:

α=3600*Р0.4/Рс

Расчет денных для построения картограммы нагрузок сведен в таблицу 13.

Таблица 13 — Данные для построения картограммы нагрузок

Номер по плануМощности цехаРадиус окружности RокрУгол для осветительной нагрузки, ˚Росв, кВтРном, кВтРц, кВт119,728002819,767,007222,515161222,872007222,8107,2441,136401322,212001222,244,115516,539028425,6720745,634,4566612,36052514,821002114,858,03032,519387625,618001825,653,916665,048203711,113001311,145,691783,04782286,8500506,828,407864,830308934,414001434,447,792018,6335751011,5470481,527,68978,598131114,242504254,282,305550,3554131222,6800822,636, 192169,8905911319,82250022519,8189,36620,316521

Список использованных источников

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.

. Порошенко А Г. Иллюстративные материалы к курсу лекций монтаж и эксплуатация электроустановок для студентов специальности 10.04 — Электроснабжение. / Алт. политех. ин-т им.И. И. Ползунова.

. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. — 7-е изд., перераб. и доп. — Красноярск, 1998. — 656 с.

. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.

. Порошенко А.Г., Хомутов О.И. Задание к курсовому проектированию для студентов специальности 10.04 всех форм обучения. — Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 1990 — 44с.

. Порошенко А.Г., Хомутов О.И., Сташко В.И., Хомутов С.О. Электроснабжение: Рабочая программа, задания и методические указания для студентов специальности 10.04 — «Электроснабжение» (по отраслям) всех форм обучения / Алтайский государственный технический университет им.И. И. Ползунова. — Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 1994 — 162с.

Учебная работа. Система электроснабжения авиазавода