Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Расчет сети электроснабжения цехаСтр 1 из 11Следующая ⇒
ВВЕДЕНИЕ
Целью раздела «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы является систематизация, расширение и закрепление теоретических знаний по электротехнике, электрическим машинам, электроприводу и электроснабжению промышленных предприятий, а также приобретение практических навыков по решению задач, необходимых будущему специалисту. Система электроснабжения промышленного предприятия должна обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией при удовлетворении требований по экономичности, надежности, безопасности, качеству электроэнергии, наличию резерва и т. п. Выбор современного электрооборудования, проработка схемы управления, защиты, автоматизации, сигнализации электроприемников, разработка схемы электроснабжения цеха и (или) всего предприятия с использованием прогрессивных технических решений являются задачей раздела «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы. Раздел «Электроснабжение и электрооборудование промышленного предприятия» выпускной квалификационной работы включает в себя рассмотрение следующих вопросов: 1) рассчитать нагрузку силового шкафа цеха и выбрать питающие линии к электроприемникам;
2) рассчитать нагрузку цеха, выбрать трансформаторы цеховой ТП и защитную аппаратуру;
3) рассчитать токи короткого замыкания сети 0, 4 кВ;
4) рассчитать токи короткого замыкания сети 10 кВ;
5) выбрать количество и тип цеховых трансформаторов 10/0, 4 кВ;
6) выбрать коммутационную аппаратуру сети 0, 4 кВ и сети 10 кВ;
7) произвести расчет затрат на сооружение сети электроснабжения;
8) произвести расчет контура заземления ТП;
9) рассмотреть вопрос об применении и эксплуатации изолированных систем шин. Исходными данными электрической части выпускной квалификационной работы являются производственное (энергетическое) оборудование и механизмы, необходимые для обеспечения технологических процессов, заданных техническим заданием, а также площадь производственных помещений цеха (предприятия), параметры установленных электроприемников, существующие схемы системы электроснабжения и т. п. Указывается объект автоматизации. В пояснительной записке выпускной квалификационной работы электрическая часть оформляется отдельной главой. Объём и содержание графической части определяются заданием на проектирование. Графическая часть содержит схему электроснабжения предприятия (цеха). По рекомендации руководителя выпускной квалификационной работы выполняются чертежи на листах стандартного формата А1:
Вариант 14 Расчет сети электроснабжения цеха 1.1 Исходные данные для проектирования Схематический план предприятия задан в масштабе 1: 1000 В таблице 1 заданы номинальные мощности электроприемников, коэффициентов использования и пуска, коэффициенты мощности указанных электроприемников, длины от электроприемников до ШС-1.
Таблица 1 - Исходные данные для первого этапа
Заданы расчетные нагрузки силовых шкафов цеха №4, средневзвешенный коэффициент использования и количество эффективных электроприёмников. Данная информация представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные для второго этапа
В качестве исходных данных заданы расчётные мощности остальных цехов на указанном предприятии, длина питающего кабеля 10 кВ от ГПП до РП. Данные указаны в таблице 3.
Таблица 3 - Исходные данные для третьего этапа
Данные по типу и глубине грунта приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Исходные данные по четвертому этапу.
План промышленного предприятия изображён на рисунке 1. Рисунок 1- План промышленного предприятия
Расчёт электрических нагрузок потребителей ШС-1
Первым и основным этапом проектирования системы электроснабжения промышленного предприятия является определение расчетных значений электрических нагрузок. Они не являются простой суммой установленных мощностей электроприемников. Это обусловлено неполной загрузкой некоторых ЭП, неодновременностью их работы, вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП и т.п. Понятие «расчетная нагрузка» следует из определения расчетного тока, по которому выбираются все элементы сети и электрооборудование. Расчетный ток- это такой неизменный средний на 30-ти минутном интервале времени ток, который приводит к такому же максимальному нагреву проводника или вызывает тот же тепловой износ изоляции, что и реальная переменная нагрузка.
Таблица 5 - Расчёт нагрузки ШС-1
Таблица 6
Определяется расчетная мощность КУ.
Qк.р = α Рм(tgα – tgφ к) = 0, 9«495, 81«(0, 68 – 0, 29) = 174, 02 квар.
Принимается cosφ к = 0, 96, тогда tgφ к = 0, 29.
Находим нагрузку трансформатора после компенсации и его коэффициент загрузки при этом:
Для установки выбираем автоматизированную конденсаторную установку типа2 АУКРМ 0, 4-100-20-4 УХЛ4 Ток компенсирующего устройства находится по формуле:
где 1, 3 - коэффициент запаса ( 30% номинального значения ); - напряжение в линии, 0, 4 кВ. Поскольку мы имеем 2 секции шин с секционным выключателем, то мощность КУ для каждой секции будет определятся нагрузкой каждой из секций. В первой секции будут подключены силовые шкафы 1, 2, 3, 4; во второй секции будут подключены 5, 6, 7, 8.
Таблица 7
где - средневзвешенный коэффициент мощности всех ШС; - требуемый коэффициент мощности на шинах ТП ( не менее 0, 95 ). где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности и ; На 1 секции требуется больше компенсации реактивной мощности из-за ШС-1, в котором низкий коэффициент мощности. Общая сумма компенсированной реактивной мощности на обоих секциях
Для двух трансформаторных подстанций номинальная мощность трансформатора определяется по условию допустимой перегрузки одного трансформатора на 40% при условии аварийного отключения другого в течение 6 часов в сутки за 5 рабочих дней. В таком случае номинальная мощность трансформатора ТП-10/0, 4 определяется по выражению:
где k=1, 4 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора; n=2 – число трансформаторов на подстанции.
Из ряда стандартных номинальных мощностей выбираем два трансформатора ТМГ-400/10.
Справочные данные по трансформатору приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Паспортные данные трансформатора ТМГ-400/10
Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах на ТП: где n – количество установленных трансформаторов, шт; – потери холостого хода в трансформаторе, кВт; – потери при коротком замыкании в трансформаторе, кВт; – номинальная мощность трансформатора, кВА.
где Iх.х – ток холостого хода трансформатора, %; Uк.з – напряжение короткого замыкания, %. Полную мощность электроприемников цеха, с учетом потерь в трансформаторе:
Тогда:
Поскольку расчетная мощность 370, 11 кВА удовлетворяет выбранной номинальной мощности трансформатора, то выбираем 2 трансформатора ТМГ-400/10. И после перерасчета при выборе централизованной компенсации конденсаторную батарею присоединяем на шины 0, 4 кВ цеховой подстанции. И как видно из расчета в этом случае от реактивной мощности разгружаются трансформаторы главной понизительной подстанции и питающая сеть. Использование установленной мощности конденсаторов при этом получается наиболее высоким. Индивидуальную компенсацию применяют чаще всего на напряжениях до 660 В. Такой вид компенсации имеет существенный недостаток — плохое использование установленной мощности конденсаторной батареи, так как с отключением приемника отключается и компенсирующая установка. На многих предприятиях не все оборудование работает одновременно, многие станки задействованы всего несколько часов в день. Поэтому индивидуальная компенсация становится очень дорогим решением, при большом количестве оборудования и соответственно большом числе устанавливаемых конденсаторов. Большинство этих конденсаторов не будут задействованы долгий период времени. Индивидуальная компенсация наиболее эффективна, когда большая часть реактивной мощности генерируется небольшим числом нагрузок, потребляющих наибольшую мощность достаточно длительный период времени Централизованная компенсация применяется там, где нагрузка флюктуирует (перемещается) между разными потребителями в течение дня. При этом потребление реактивной мощности в течение дня меняется, поэтому использование автоматических конденсаторных установок предпочтительнее, чем нерегулируемых.
Перерасчет нагрузки В графу 13 записывается максимальная реактивная нагрузка от силовых ЭП узла Qрасч, кВар: так как nэ < 10, то
Суммарные максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному узлу в целом для ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки определяются сложением нагрузок групп ЭП по формулам:
Определяется максимальная полная нагрузка силовых ЭП Sрасч.уч, кВА:
Определяется расчетный ток Iрасч, А:
Произведем расчет токов и полной мощности до установки КУ и после установки КУ.
Таблица 9- Сводная ведомость до и после установки КУ на шинах ТП
Как видно из ведомости результат на лицо, установка КУ нам позволила:
Таблица 10 - Изменение реактивной мощности в ШС после установки КУ на ТП
Таблица 11 - Перерасчет нагрузки ШС-1
Расчет пиковых нагрузок ЭП
В качестве пикового режима ЭП для проверки на просадку напряжения на электроприемнике и выбора автоматических выключателей рассматривается режим пуска наиболее мощного электродвигателя и определяется пиковый ток по кабельной линии Iпик, питающей трансформаторной подстанции. Пиковый ток для группы ЭП находится как сумма токов максимального рабочего тока группы безучета тока самого мощного двигателя и пускового тока этого двигателя по формуле: где IномАД – номинальный ток самого мощного АД, А; Кп – кратность пускового тока самого мощного АД. Рассчитывается ток наиболее мощного двигателя среди электроприемников ШС-1. Продольно-строгательный станок Pном = 14 кВт и после компенсаций cosφ = 0, 96. Пиковый ток будет равен:
Характеристика помещения
Помещение токарного цеха относят к сухим, так как относительная влажность воздуха не превышает 60% п. 1.1.6 в [1]. Токарный цех – объект с сильной запыленностью, поэтому помещения относят к пыльным, в них по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин – п. 1. 1.11 в [1]. Помещения невзрывоопасны, так как в них не находятся и не используются в работе вещества, образующие с воздухом взрывоопасные смеси гл. 1.3 в [1]. По пожароопасности помещения токарного цеха относят к непожароопасным, так как в них отсутствуют условия, приведенные в гл. 1.4 в [1].
Выбор марки кабелей 0, 4 кВ
На основе анализа прокладки кабеля и характеристики среды помещения цеха делается вывод о возможности использования для питания ШС 1-8 и электроприемников кабеля ВВГнг(а)-Ls-0, 66 (медная токопроводящая жила, изоляция из ПВХ пластика пониженной пожароопасности, оболочка из ПВХ композиции пониженной горючести) Кабели данной марки предназначены для вертикальных, наклонных и горизонтальных трасс. Небронированные кабели могут использоваться в местах подверженных вибрации. Не распространяют горения при прокладке в пучках (нормы ГОСТ Р МЭК 332-2 категории А). Эксплуатируются в кабельных сооружениях и помещениях. Допустимый нагрев токопроводящей жилы в аварийном режиме не должен превышать +80º C c продолжительностью работы не более 8 часов в сутки и не более 1000 часов за срок службы. Срок службы – 30 лет.
Таблица 12 - Выбор кабельных линий от ТП до ШС для цеха №4 до установки КУ
Таблица 13 - Выбор кабельных линий от ТП до ШС для цеха №4 после установки КУ на шины ТП
Таблица 14 - Выбор кабеля от ШС-1 до ЭП
Таблица 15 - Проверка кабельных линий КЛ1 в нормальном режиме
Таблица 16 – Проверка кабельных линий КЛ2 в нормальном режиме
Мощного двигателя Для определения потерь напряжения на участке сети в режиме пиковых нагрузок воспользуемся формулой:
где Iпик − пиковый ток А; zкл2 – сопротивление кабеля от шин ТП-10/0, 4 до ШС-1; Iпуск –пусковой ток электроприемника; zкл1 – сопротивление кабеля от ШС-1 до электроприемника.
В качестве допущения примем напряжение на шинах ТП-10/0, 4 Uном тр = 400 В. Предельно допустимая величина напряжения на зажимах ЭП в режиме пиковых токов: Пуски электродвигателей бывают: 1. Тяжелый. Длительность 10-12 сек., необходимо поддерживать напряжение на зажимах электроприемника (0, 95-0, 9)Uном эп 2. Средний. Длительность 6-8 сек., необходимо поддерживать напряжение на зажимах электроприемника (0, 85-0, 9)Uном эп 3. Легкий. Длительность 2-4 сек., необходимо поддерживать напряжение на зажимах электроприемника (0, 8-0, 85)Uном эп
Не сблокированный конвейер имеет тяжелый пуск, следовательно на зажимах электроприемника необходимо поддерживать напряжение не ниже 0, 9∙ Uном эп
Потеря напряжения на участке сети от шин 0, 4 кВ ТП-10/0, 4 до зажимов электроприемника: Допустимая величина потери напряжения в кабельной линии: Условие проверки: ≤ 9, 73 В ≤ 58 В. Величина потери напряжения не выходит за предельно допустимую величину. Для остальных электроприемников проверка приведена в таблице 10.
Таблица 17 – Проверка потерь напряжения в пиковом режиме
Таблица 18 – Выбор автоматических выключателей 0, 4 кВ
Таблица 19 – Выбор автоматических выключателей ЭП
Рисунок 3 - Схема замещения сети 0, 4 кВ Точки расчета короткого замыкания: - К1 – для проверки кабельной линии КЛ1 и автоматов приемников; - К2 – для проверки кабельной линии КЛ2 и автомата отходящей линии; - К3 – для проверки вводного автомата секции. Параметры элементов. Трансформатор ТП-10/0, 4: В КТП установлен трансформатор ТМГ-400/10 со схемой соединения обмоток ∆ /Y0. Параметры трансформатора приведены к классу напряжения 0, 4 кВ и взяты из таблиц П.4.2 в [5]. = =5, 6 Ом = 55, 6 мОм = =17, 1Ом =148, 7 мОм Сборные шины: Шины щитовой цеха выполнены из шин типа АД-31Т 80x6с небольшим запасом по допустимому току. Их параметры взяты из http: //www.websor.ru/shina.html. = 0, 029 мОм = 0, 014 мОм = 0, 077 мОм = 0, 182 мОм Эквивалентные сопротивления сборных шин = = ∙ l где l – общая длина шин, м. = = 0, 029 ∙ 5 = 0, 145мОм = = ∙ l Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 4057; Нарушение авторского права страницы