Электроснабжение

Электроснабжение

Содержание

• Введение 2
• 1 Общий раздел 3
• 1.1 Характеристика производства, предприятия, цеха. 3
• 2 Расчетно-технический раздел 4
• 2.1 Характеристика потребителя электроэнергии. 4
• 2.2 Анализ электрических нагрузок. 4
• 2.3 Выбор рода тока и напряжения. 7
• 2.4 Расчет электрических нагрузок. 7
• 2.5 Компенсация реактивной мощности. 9
• 2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов. 11
• 2.7 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей до 1000В. 17
• 2.8 Расчет и выбор внутриплощадочной сети выше 1000В 19
• 2.9 Расчет токов короткого замыкания. 20
• 2.10 Выбор токоведущих частей и аппаратов по условиям короткого замыкания. 23
• 2.11 Расчет заземляющего устройства 25
• Вопрос ТБ 27
• Список использованных источников 30

Введение

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределением электроэнергии. Энергетические системы образуют одиннадцать крупных электрообъединений: Северо-запада, Центра, Средней Волги, Юга, Казахстана, Урала, Закавказья, Северного Кавказа, Средней Азии, Сибири и Востока. В состав единой энергетической системы страны (ЕЭС) входят девять энергообъединений, охватывающих почти 2/3 территории страны, где проживает более 80% населения.

Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, проливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.

Широкая автоматизация и механизация производственных процессов н основе применения электроэнергии требует от персонала осуществляющего эксплуатацию, проектирование и монтаж, электрифицированных устройств, в частности от техников-электриков, хороших знаний, теорий и практики электропривода и основ управления.

1 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Характеристика производства, предприятия, цеха.

Отрасль промышленности - машиностроительная.

Предприятие предназначено для выпуска сельскохозяйственных машин.

Цех механический предназначенный для механической и термической обработки деталей машин. Режим работы - 3 смены по 8 часов каждая, помещение цеха сухое, нормальное, особо опасное.

Относительная влажность не превышает 60%.

Температура воздуха 350.

Особо опасное помещение характеризуется наличием двух условий повышенной опасности: токопроводящие железобетонные полы, возможность одновременного прикосновения человека к материалоконструкциям здания, технологическим аппаратам и механизмов, имеющие соединения с землей с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой стороны.

2 РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Характеристика потребителя электроэнергии

Потребителями электроэнергии являются электроприемники цеха- промышленное оборудование установленное в соответствии с технологией цеха.

1) Конвейеры Pн = 350 кВт.

2) Краны Pн = 250 кВт.

3) Металлообрабатывающие станки Pн = 200 кВт.

4) Вентиляторы Pн = 100 кВт.

5) Прочая нагрузка Pн = 200 кВт.

Согласно заданию нагрузки потребители второй категории составляют 60%.

Потребители 2 категории 40%.

Краны работают в повторно- кратковременном режиме, а остальные приемники в длительном.

2.2 Анализ электрических нагрузок

Электрические нагрузки отдельных электрических приемников цеха зависят от технологического режима работы проводимых механизмов, аппаратов.

Таблица 1.

Продолжение таблицы 1.

По суточному графику нагрузки определяем

1) Суточный расход электроэнергии Wa сут:

Wа сут=Pм • tn сут = Р0-2 • t0-2 + P2-4• t2-4 + P4--8• t4--8 + P8-10• t8-10+ P10-14·• t10-14+P14-16•t14-16+P16-17•t16-17+P17-19•t17-19 + P19-21•t19-21 + P21-24•t21-24 = 2•40+2•100+4•60+2•90+4•50+2•70+1•50+2•80+2•100+3•40= 1570 кВт

где Wа сут - суточный расход электроэнергии

Рм - мощность каждого периода времени

tn сут - продолжительность каждого периода времени в сутки (час)

2) Определим коэффициент загрузки графика Кз.г.

Кз.г. = Wа сут / 2400= 1570 / 2400= 0,65 (2.1.)

Рабочие дни (3 смены по 8 часов) 300 дней

Траб = 300 • 24 = 7200

Нерабочие дни- 65 дней Тнраб = 65 • 24 = 1560

Таблица 2

Продолжение таблицы 2.

По годовому графику нагрузки определяется:

1) Годовой расход электроэнергии Wа год

Wа год = Рn • tn год (2.2.)

где Wа год - годовой расход электроэнергии;

Рn - мощность каждого периода времени;

tn год - продолжительность каждого периода времени в год (час)

Wа год = 40 • 600 + 100 • 600 + 60 • 1200 + 90 • 600 + 50 • 1200 + 70 • 600 + 50 • 300 + 80 • 600 + 100 • 600 + 40 • 900= 471000 кВт

1) Число часов, используемых максимумов нагрузки Тmax

Тmax =Wа год / Рn = 471000 / 100 = 4710 час (2.3.)

где Wа год - годовой расход электроэнергии

Рn - мощность каждого периода времени

2) Время максимума потерь

= (0,124 + Т / 10000)2 • 8760 (2.4.)

где - время максимальных потерь

Т - число максимальных нагрузок (час)

= (0,124 + 1200 / 10000)2 • 8760 = 521;

= (0,124 + 900 / 10000)2 • 8760 = 401;

= (0,124 + 600 / 10000)2 • 8760 = 296;

= (0,124 + 300 / 10000)2 • 8760 = 207;

2.3 Выбор рода тока и напряжения

Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются электродвигатели производственных механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки, светильники всех видов искусственного света и др.

По роду тока различаются электроприемники, работающие: от сети переменного тока нормальной промышленной частоты f = 50 Гц; от сети

переменного тока повышенной или пониженной частоты; от сети постоянного тока.

По напряжению электроприемники классифицируются на две группы:

1) Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ.

2) Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 380-660 В.

Отдельные потребители электроэнергии исполняют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты 180-400 Гц.

В данном цехе питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц.

2.4 Расчет электрических нагрузок

Расчет электронагрузок производится с целью рассчитать электрочасть, т.е. выбрать электрические аппараты и токоведущие части на всех участках системы электроснабжения, а также для выбора числа и мощности трансформаторов, на которые должно быть равномерно распределена электрическая нагрузка.

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяется выбор всех элементов системы электроснабжения. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации сетей.

Расчет начинают с определения максимальной мощности каждого электроприемника независимо от его технического процесса.

Расчет производится по формуле.

Pmax = Pном • Kс (2.5.)

Где Pmax - максимальная расчетная мощность

Кс - коэффициент спроса

Рном - номинальная мощность приемника

Pmax = 350 • 0,2 = 70 кВт.

Pmax = 250 • 0,2 = 50 кВт.

Pmax = 200 • 0,2 = 40 кВт.

Pmax = 100 • 0,7 = 70 кВт.

Pmax = 200 • 0,65 = 130 кВт.

Затем производится расчет средней мощности нагрузки по формуле

Рсм=Рmax•Кз.г. (2.6.)

где Рсм - средняя мощность нагрузки (кВт)

Рmax - максимальная активная мощность (кВт)

Кз.г. - коэффициент загрузки графика

Рсм =70 • 0,57 = 39,9 кВт.

Рсм = 50 • 0,57 = 28,5 кВт.

Рсм = 40 • 0,57 = 22,8 кВт.

Рсм = 70 • 0,57 = 39,9 кВт.

Рсм = 130 • 0,57 = 74,1 кВт.

Рассчитать реактивную среднюю мощность по формуле

Qсм = Рсм • tg (2.7.)

где Qсм - реактивная средняя мощность (кВар)

Рсм - средняя мощность нагрузки (кВт)

Qсм = 39,9 • 1,73 = 69 кВар.

Qсм = 28,5 • 1,73 = 49,3 кВар.

Qсм = 22,8 • 1,33 = 30,3 кВар.

Qсм = 39,9 •0,75 = 29,9 кВар.

Qсм = 74,1 • 0,86 = 63,7 кВар .

Реактивная максимальная мощность Qmax

Qmax = Qсм (2.8.)

где Qсм - реактивная средняя мощность (кВар)

Qmax - реактивная максимальная мощность (кВар)

Qmax = 69 кВар.

Qmax = 49,3 кВар.

Qmax = 30,3 кВар.

Qmax = 29,9 кВар.

Qmax = 63,7 кВар.

Определим сумму активной и реактивной мощности

Pmax = Pmax1+Pmax2+Pmax3+Pmax4+Pmax5 (2.9.)

где Pmax - сумма активной мощности (кВт)

Pmax1- Pmax5 - максимальная активная мощность (кВт)

Pmax = 39,9+28,5+22,8+39,9+74,1= 205,2 кВт

Qmax=Qmax1+ Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5 (2.10.)

где Qmax - сумма максимальной реактивной мощности (кВар)

Qmax1- Qmax5 - максимальная реактивная мощность (кВар)

Qmax = 69+49,3+30,3+29,9+63,7= 242,2 кВар

Полная максимальная мощность Smax

Smax = (2.11)

Где Smax - полная максимальная мощность (кВ•А)

Pmax - сумма максимальной активной мощности (кВт)

Qmax - сумма максимальной реактивной мощности (кВар)

Smax = v205,22 + 242,22 = 317,4 кВ•А

2.5 Компенсация реактивной мощности

Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В, а так же в сети 6-10 кВ можно выполнить при совместном решении задач.

На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединяются к сетям до 1000 В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей или батарей конденсаторов, присоединенных непосредственно к сетям до 1000 В, или реактивная мощность может передаваться в сети до 1000В со стороны напряжением 6-10 кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы.

При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.

Мощность Qкб компенсирующего устройства (кВар) определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qм нагрузки потребителя и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:

Qкб = Qм - Qэ = Pmax (tg м- tg э) (2.12)

где Qкб - расчетная мощность конденсаторной установки (кВар)

Qм - средняя активная нагрузка по цеху за максимально загруженную смену (кВар)

Qэ - реактивная мощность передаваемая предприятию из энергосистемы (кВар)

Рассчитаем мощность конденсаторной установки, для этого воспользуемся формулой:

Qкб= 205,2 • (0,73 - 0,33) = 82,1 кВар (2.12)

Sм = (2.13)

где Sм - полная мощность конденсаторной установки (кВ•А)

Pmax - суммарная активная мощность (кВт)

Qmax - суммарная реактивная максимальная мощность (кВар)

Qкб - мощность конденсаторной установки (кВар)

Sм =v205,22 + (242,2-81,1)2 = 260,3 кВ•А

2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов

Выбор типа и схемы питания подстанций, а также числа трансформаторов обусловлен величиной и характером электрических нагрузок.

Число и мощность трансформаторов выбираются по перегрузочной способности трансформатора. Для этого по суточному графику нагрузки потребителя устанавливается продолжительность максимума нагрузки t (4) и коэффициент заполнения графика Кз.г. = Sср / Smax , где Sср и Smax - средняя и максимальная нагрузка трансформатора. По значениям Кз.г. и t определяется коэффициент кратности допустимой нагрузки 1; стр. 222

Кн = Smax / Sном = Imax / Iном (2.14)

В данном проекте Кн = 1,23

Кн = 1,16 т.к. tmax = 4

Рассчитаем номинальную мощность трансформатора с учетом коэффициента кратности допустимой нагрузки и максимальной мощности с учетом расчетной мощности конденсаторной батареи

Sном тр-ра = Smax / Кн = 260,3 / 1,16 = 224,4 кВ•А (2.15)

Произведем технико-экономическое сравнение между трансформатором типа ТМ 160/10 и ТМ 250/10

SII =0,4 • Smax = 0,4 • 260,3 = 104,1 (2.16)

0,4 т.к. SII = 40%

1) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81 (2.17)

2) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.18)

Решения для заполнения таблицы трансформатора типа ТМ 250/10

находится по формуле = (0,124+Тст/10000)2 • 8760

1 = (0,124 + 600 / 10000)2 • 8760 = 296; 2 = 296;

3 = (0,124 + 1200 / 10000)2 • 8760 = 521; 4 = 296; 5 = 521; 6 = 296;

7 = (0,124 + 300 / 10000)2 • 8760 = 207;

8 = 296; 9 = 296;

10 = (0,124 + 900 / 10000)2 • 8760 = 401;

Кзт - коэффициент загрузки трансформатора, определяется в два действия:

1) К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.19)

2) Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,52 = 0,7

Кзт2 = 1/0,52 = 1,92 Кзт8 = 0,9/0,52 = 1,73

Кзт3 = 0,6/0,52 = 1,15 Кзт9 = 1/0,52 = 1,92

Кзт4 = 0,9/0,52 = 1,73 Кзт10 = 0,4/0,52 = 0,77

Кзт5 = 0,5/0,52 = 0,96

Кзт6 = 0,7/0,52 = 1,35

Кзт7 = 0,5/0,52 = 0,96

Данные трансформаторов по потерям приведены в таблице 3.

Таблица 3

W1.1 = n ( Pхх + Кип • Iх / 100 х Sнт) • Тгод + Кз2 ( Рк + Кип • Uк / 100 • • Sнт) = 2 (0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 0,72 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) 296 = 2847 кВт•ч/год

W1.2 = 2 (0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 1,922 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 296 = 12923 кВт•ч/год

W1.3 = 2 (0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 1200 + 1,152 (4,2 + 0,1 • 4,5/ 100 • 250) • 521 = 9942 кВт•ч/год

W1.4 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 1,732 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 296] = 10736 кВт•ч/год

W1.5 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 1200 + 0,962 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 521] = 7717 кВт•ч/год

W1.6 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 1,352 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 296] = 7047 кВт•ч/год

W1.7 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 300 + 0,962 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 207] = 2683 кВт•ч/год

W1.8 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 1,732 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 296] = 10737 кВт•ч/год

W1.9 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 600 + 1,922 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 296] = 12923 кВт•ч/год

W1.10 = 2 [(0,61 + 0,1 • 1,9/100 • 250) • 900 + 0,772 (4,2 + 0,1 • 4,5/100 • 250) • 401] = 4485 кВт•ч/год

Решение для заполнения таблицы трансформатора ТМ 160/10 - будет с такими же значениями, как и у трансформатора типа ТМ 250/10

Кзт - коэффициент загрузки трансформатора определяется в два действия:

К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81

2) Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,81 = 0,49

Кзт2 = 1/0,81 = 1,23 Кзт8 = 0,9/0,81 = 1,11

Кзт3 = 0,6/0,81 = 0,74 Кзт9 = 1/0,81 = 1,23

Кзт4 = 0,9/0,81 = 1,11 Кзт10 = 0,4/0,81 = 0,49

Кзт5 = 0,5/0,81 = 0,62

Кзт6 = 0,7/0,81 = 0,86

Кзт7 = 0,5/0,81 = 0,62

W2.1 = n [( Pхх +Кип • Ix/100 • Sнт) • Тгод + Кз2 ( Рк + Кип • Uк/100 • Sнт) ] = 2 [(0,45 + 0,1 • 1,9/100 • 160) • 600 + 0,492 (3,1 + 0,1 • 4,5/100 • 160) • 296] = 1448 кВт•ч/год

W2.2 = 2 [(0,45 + 0,1 • 1,9/100 • 160) • 600 + 1,232 (3,1 + 0,1 • 4,5/100 • 160) • 296] = 4326 кВт•ч/год

W2.3 = 2 [(0,45 + 0,1 • 1,9/100 • 160) • 1200 + 0,742 (3,1 + 0,1 • 4,5/100 • 160) • 521] =3989 кВт•ч/год

Страницы: 1, 2