Электроснабжение потребителей и режимы

Тип:
Добавлен:

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский

политехнический Университет»

Институт электронного обучения

Электроэнергетика и электротехника

Курсовая работа

«Электроснабжение потребителей и режимы»

Томск - 2017

Генплан вагоноремонтного завода

Таблица 1 - Сведения об электрических нагрузках

Наименование цехаЧисло сменУстановленная мощность, кВтНомер варианта задания1234567890Пилорама140404060408040808060Литейный2-1000150012001100740700800-1400Кузнечный2600-40070025011003005001000-Склад120301040205040302015Подъемный2100150200100110150170110170300Колесный21200270021001500110013002000210023001100Инструментальный2470630-520430500800-900740Покрасочный240202540301520253540Деревообрабатывающий2330410520-670450-370200240Котельная360304050703040604550Компрессорный 6 кВ (СД) 0,38 кВ2300 25270 30400 60450 35410 55280 25320 30330 40600 40700 50Сварочный ПВ=25%2150120170240170150230250400270Механический2620770810640--500400360710Заготовительный1100110120175170180150110200160

План кузнечного цеха

Таблица 2 - Сведения об электрических нагрузках

Номер на планеНаименование электроприемникаУстановленная мощность ЭП, кВтНомер варианта 12345678901,2,6,30Кран-балка ПВ=40%4030502415203428402018Пресс605040405060325070403-5Фрезерный станок812671091481677,10Трубогибочный станок101020203015181210149,26Шлифовальный станок687614128101288,11,12, 13,14,24Сварочный трансформатор ПВ=25%2020204040505050404031Вентилятор128104264810715,27Сушильный шкаф40241212816142015816,17Закалочная печь30302820204010060504019-23, 25,34Токарный станок181261061791415637Сверлильный станок465811741015428,29Электрованна2628144060405070203032,36Электромолот2212446040703034192538Поворотный кран6879587106533,40Вентилятор горна1014121214192010201535Обдирочный станок241481214161013172139Нагревательная плита1420815158613810

Оглавление

Введение

. Определение расчётной нагрузки кузнечного цеха вагоноремонтного завода

. Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

. Картограмма и определение центра электрических нагрузок

. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

. Схема внешнего электроснабжения

. Схема внутризаводской сети 6 кВ

. Расчёт токов короткого замыкания в сети выше 1000 В

. Электроснабжение кузнечного цеха

.1 Распределение приёмников по пунктам питания

.2 Выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке из условия нагрева и проверка их по потере напряжения, выбор силовой распределительной сети и аппаратов защиты и управления цеха

.3 Расчёт токов короткого замыкания для участка цеховой сети от ТП до наиболее мощного электроприёмника цеха

.4 Построение карты селективности действия аппаратов защиты для участка цеховой сети 0,4 кВ от вводного автомата на подстанции до электроприёмника

Заключение

Список литературы

кузнечный вагоноремонтный трансформатор электрический

Введение

Темой по дисциплине Электроснабжение потребителей и режимы является расчет электроснабжения кузнечного цеха вагоноремонтного завода.

В данной работе преследуется несколько целей:

во-первых, рассматривается определение расчетных нагрузок, как рассматриваемого цеха, так и предприятия в целом.

Для цеха расчет проводится по методу упорядоченных диаграмм. Для чего электроприемники разбиваются на две группы: первая группа - это приемники с переменным графиком нагрузки коэффициент использования которых меньше 0,6; вторая группа - это приемники с практически постоянным графиком нагрузки коэффициент использования, которых больше 0,6.

Определения расчетной нагрузки предприятия в целом производится по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов с учетом расчетной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах п/ст , ГПП и линиях. Расчет производится отдельно для высоковольтных и низковольтных нагрузок.

во-вторых, рассчитывается и чертится картограмма нагрузок завода и по расчетам определяется центр электрических нагрузок. Картограмма чертится на генплане завода в виде окружностей с секторами и заштрихованных окружностей. Сектора отображают осветительную нагрузку, заштрихованные же окружности представляют высоковольтную нагрузку.

в-третьих, рассчитывается схема внутризаводского электроснабжения. Для этого выбирается число и мощности цеховых трансформаторных подстанций и проводники, для их соединения и питания. Данный расчет производится с использованием плотности нагрузки. Чертится схема питания цехов завода по производству запасных деталей к тракторам с распределенными по цехам трансформаторами.

в-четвертых, рассчитывается схема внешнего электроснабжения. В данный расчет входит выбор напряжения сети, сечения проводов, выбор мощности трансформаторов ГПП. Все это проводится с учетом надежности электроснабжения питающегося предприятия.

в-пятых, рассчитываются токи короткого замыкания в сети выше1000В для проверки правильности выбора сечений проводников и токи короткого замыкания в сети ниже 1000В для построения карты селективности действия защитных аппаратов, с помощью которой в свою очередь можно проверить правильность выбора защитных аппаратов и селективность их действия.

Далее производится расчет электроснабжения кузнечного цеха, который включает в себя: распределение приемников по пунктам питания; определение расчетных нагрузок по пунктам питания; выбор сечений питающей сети по длительно допустимой токовой нагрузке и проверка их по потере напряжения; выбор силовой распределительной сети и аппаратов защиты; построение эпюр отклонения напряжения от ГПП до наиболее удаленного ЭП.

1. Определение расчётной нагрузки кузнечного цеха вагоноремонтного завода

Таблица 3 - Характеристика среды производственных помещений

№ п/пНаименование цеховХарактеристика производственных помещений1.ПилорамаПыльная2.ЛитейныйЖаркая ,пыльная3.КузнечныйЖаркая ,пыльная4.СкладНормальная5.ПодьёмочныйНормальная6.КолёсныйНормальная 7.ИнструментальныйНормальная8.ПокрасочныйНормальная9.ДеревообрабатывающийПыльная10.КотельнаяЖаркая ,пыльная11.Компрессорный 6 кВНормальная12.Сварочный ПВ=25%Пыльная13.МеханическийНормальная14.ЗаготовительныйНормальная

Таблица 4 - Категорийность электроприёмников по цехам

№п/пНаименование цеховКатегории ЭП по степени бесперебойности питания1.ПилорамаIII2.ЛитейныйII3.КузнечныйII4.СкладIII5.ПодьёмочныйIII6.КолёсныйII7.ИнструментальныйII8.ПокрасочныйIII9.ДеревообрабатывающийIII10.КотельнаяII11.Компрессорный 6 кВII12.Сварочный ПВ=25%II13.МеханическийIII14.ЗаготовительныйIII

Все электроприёмники разделим на две группы:

Группа А - ЭП с переменным графиком нагрузки Ки < 0,6

Группа Б - ЭП с постоянным графиком нагрузки Ки ≥ 0,6

Таблица 5 - Справочные данные для ЭП кузнечного цеха

Наименование ЭПКиcosφСтанки разные0,140,5Кран-балки, краны0,060,6Сварочный трансформатор 0,30,35Электромолот0,30,6Пресс 0,250,65Электрованна0,550,95Вентиляторы0,650,8Сушильный шкаф0,751,0Закалочная печь0,60,95Нагревательная плита0,60,7

* Данные таблицы были приняты согласно справочной литературе [1, стр.119-121]

Определение установленной мощности, приведенной к ПВ=100%:

Трансформатор сварочный Рном=Рп·=20 ·= 10 (кВт)

Кран-балка Рном=Рп·=30 ·= 19 (кВт)

Определение по группе А:

Определение эффективного числа электроприёмников :

т.к. m>3 и >0,2 то

Определение осветительной нагрузки:

Рр.о.=Кс.о.·Рн.о.; где

Рн.о.=Руд.о.·Fц; Руд.о.=15 (ВТ/м²); Ксо=0,85.

ц=91·49=4459 (м²);

Рн.о.=15·4459 = 66,89 (кВт);

Рр.о.=0,85·66,89 = 56,86 (кВт).

Определение расчётной нагрузки:

(кВА).

Определение расчётного тока:

Расчётный ток (А)

Расчёты систематизируем в виде таблицы №6, представленной ниже.

Таблица 6 - Определение расчётных нагрузок кузнечного цеха

№ п/п Наименование узлов питания и групп электроприемниковКоличество ЭП nУстановленная мощность, приведенная к ПВ=100 %m = Рн.макс / Рн.минКоэффициент использования Киcosφ / tgφСредняя нагрузка за максимально загруженную сменуЭффективное число электроприемников nэКоэффициент максимума КмМаксимальная нагрузкаРасчетные токи Iм / IпРм = КмРсм, кВтQм=Qсм при nэ>10, Qм=1,1Qсм при nэ£10, кВАрSм = Р м 2 + Q м 2, кВАодного ЭП (наименьшего, наибольшего) рн, кВтобщая Рн, кВтРсм = Ки.Рм, кВтQсм = Рсм.tgφсм, кВАрПриемники группы А1Станки разные166-122260,140,5/1,7331,6454,742Кран-балки, краны58-19840,060,6/1,335,046,73Пресс150500,250,65/1,1712,514,634Электромолот212240,30,6/1,337,29,585Электрованна228560,550,95/0,3330,810,166Сварочный трансформатор610600,30,35/2,671848,06Итого по группе А:326-50500>30,2-105,2143,9201,50157,8143,9Приемники группы Б7Вентиляторы38-14360,650,8/0,7523,417,558Сушильный шкаф224480,751,0/03609Закалочная печь230600,60,95/0,333611,8810Нагревательная плита120200,60,7/1,01212Итого по группе Б:88-30164---107,441,43-1107,441,43Итого силовая нагрузка по цеху (гр. А и Б)406-50664---212,6185,3--265,2185,3Электрическое освещение--66,89-Кс= =0,85-56,86---56,86-Итого по цеху:--731---269,5185,3--322,1185,3371,6564,6

. Определение расчётной нагрузки предприятия в целом

Расчётная полная мощность предприятия определяется по расчётным активным и реактивным нагрузкам цехов (до и выше 1000 В) с учётом расчётной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций и ГПП и потерь в высоковольтных линиях.

Расчётная нагрузка (активная и реактивная ) силовых приёмников цехов определяются из выражений:

где - суммарная установленная мощность всех приёмников цеха;

- коэффициент спроса, принимаемый по справочным данным;

- принимается по соответствующему значению коэффициента мощности;

Приёмники напряжением выше 1000 В учитывается отдельно. Расчётная активная и реактивная мощности групп приёмников выше 1000 В определяются по выше приведённым формулам. Расчёты систематизируем в виде таблицы №7, представленной ниже.

Так как трансформаторы цеховых подстанций и кабели распределительной сети еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них можно определить из выражений:

где - расчётная мощность предприятия на шинах напряжением до 1000 В за максимально загруженную смену.

Для удобства дальнейшего расчёта систематизируем данные в виде таблицы.

Таблица 7 - Суммарные значения мощностей ЭП

Суммарное Значение мощностиЭлектроприёмники до 1000 ВЭлектроприёмники выше 1000 В, кВт3952,2243, кВар3692,6243, кВт705,1─

(кВА)

Суммарные расчётные активная и реактивная мощности, отнесённые к шинам 6 кВ ГПП, определяются из выражений:

(кВт)

(кВАр)

(кВА)

где - коэффициент разновременности максимумов нагрузки отдельных групп электроприёмников, принимаемый 0,95 согласно [3,стр.32]

Таблица 8 - Определение полной нагрузки предприятия в целом

№ на ген. планеНаименование потребителейСиловая нагрузкаОсветительная нагрузкаСиловая и осветительная нагрузкаРн, кВт КсРр, кВтQр, кВтFц, м²Руд.о,ВтРно, кВт КсоРро, кВтРр+Рро, кВтQр, кВАрSр, кВАПотребители электроэнергии 0,38 кВ1.Пилорама400,60,7/1,0242439811559,70,9556,780,724842.Литейный10000,70,8/0,7570052553291579,90,9575,9775,95259373.Кузнечный664--265,2185,34459-66,890,8556,86322,1185,33724.Склад300,40,6/1,331216333215500,9547,559,516625.Подъёмочный1500,60,7/1,09090499815750,9571,3161,3901856.Колёсный27000,60,7/1,01620162062481593,70,95891709162023557.Инструментальный6300,60,7/1,037837817151525,70,9524,4402,43785528.Покрасочный200,70,8/0,751410,528181542,30,9540,254,210,5559.Деревообрабатывающий4100,60,7/1,024624622051533,10,9531,4277,424637110.Котельная300,70,8/0,752115,7517521526,30,95254615,754911.Компрессорный300,60,7/1,0181825761538,60,9536,754,7185812.Сварочный 600,60,7/1,0363644591566,90,9563,699,63610613.Механический7700,60,7/1,046246217641526,50,9525,2487,246267114.Заготовительный1100,60,7/1,06666180115270,9525,791,766113Территория завода─────1617670,2235,61,035,6127──Итого по 0,38 кВ6644──3952,23692,647437───705,1───Потребители электроэнергии 6 кВ11.Компрессорный2700,90,7/1,0243243─────243243344Итого по 6 кВ270──243243─────243243344

Потери мощности в трансформаторах ГПП определяются:

(кВт);

(кВАр).

Полная расчётная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП определяется:

где - мощность компенсирующих устройств.

где - наибольшее значение реактивной мощности, передаваемой из сети энергосистемы в сеть предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы:

Так как <10000 (кВА), принимаем для предприятий, расположенных в Сибири и величине напряжения питающей линии 35 (кВ) согласно [3, стр.35,41]

(кВАр);

(кВАр);

(кВА).

3. Картограмма и определение центра электрических нагрузок

Картограмма нагрузок представляет собой размещённые на генплане предприятия площади, ограниченные кругами, которые в определённом масштабе соответствуют расчётным нагрузкам цехов.

Радиусы окружностей для каждого цеха определяются из выражения:

где - расчётная площадь го цеха с учётом освещения, кВА;

- масштаб для определения площади круга, кВА/мм² (постоянный для всех цехов предприятия).

Силовые нагрузки до и выше 1000 В изображаются отдельными кругами или секторами в круге. Считаем, что нагрузка по цеху распределена равномерно, поэтому центр нагрузок совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане.

Осветительная нагрузка наносится в виде сектора круга, изображающего нагрузку до 1000 В. Угол сектора определяется из соотношения полных расчётных и осветительных нагрузок цехов:

Расчёты систематизируем в виде таблицы №9, представленной ниже.

На генплане завода произвольно наносятся оси координат и определяются значения и для каждого цеха. Координаты центра электрических нагрузок завода и определяются по формулам:

Таблица 9 - Расчётные данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на генплане, кВА, кВт, мм, град, м, м·, кВА·м·, кВА·мПримечанияПотребители 0,38 кВ1.8456,7524380315672026460 m=1 кВА/мм²2.93775,917291653081546052885963.37256,86115525229893744110856 (м)4.6247,5427636825422816157485.18571,3813938520071225370006.23558927144131479726153641857.55224,4131627313315069673416 (м)8.5540,2426363140346577009.37131,411315677207762856710.492541842214910829240111.5836,742282804216240243612.10663,662163787740068816213.67125,21514476253193961677514.11325,7682702179102373Потребители 6 кВ11.344─10─2944210113614448─Итого6314─────1992241999123─

* Так как расположить ГПП в центре электрических нагрузок невозможно, смещаем его в сторону питания от системы.

Рис. 1. Генплан предприятия с картограммой нагрузок

4. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

При установке на крупных промышленных предприятиях группы цеховых трансформаторов их номинальная мощность определяется плотностью нагрузки и выбирается, как правило, одинаковой для всей группы. Удельная плотность нагрузки определяется по следующей формуле:

где - площадь всех цехов предприятия, м².

В зависимости от полученной плотности нагрузки, наиболее предпочтителен вариант номинальной мощности цеховых трансформаторов 630 (кВА).

Минимальное возможное число трансформаторов определяется по формуле:

где - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме (принимаем 0,7 согласно [3,стр.41]).

- номинальная расчётная активная мощность в сетях до 1000 В, кВт.

Полученное значение округляем до ближайшего большего целого значения N=11 шт.

После выбора числа и мощности цеховых трансформаторов распределяют активные нагрузки цехов между ними равномерно. Активная нагрузка приходящаяся на один цеховой трансформатор может быть определена по формуле:

(кВт).

Число трансформаторов которое следует установить в том или ином цехе, определяется делением нагрузки цеха на :

Для систематизации расчёта представим полученное число трансформаторов, устанавливаемое в каждом цехе в виде таблицы №10, представленную ниже.

Таблица 10 - Число трансформаторов в цехе

№ цеха на генпланеНаименование цехов, кВтКоличество трансформаторов шт1.Пилорама80,70,192.Литейный775,91,833.Кузнечный322,10,764.Склад59,50,145.Подъёмочный161,30,386.Колёсный17094,037.Инструментальный402,40,958.Покрасочный54,20,139.Деревообрабатывающий277,40,6510.Котельная460,1111.Компрессорная54,70,1312.Сварочный 99,60,2313.Механический487,21,1514.Заготовительный91,70,22

Рис. 2. Схема питания цеховых подстанций и высоковольтных электроприёмников. кабели 6 кВ прокладываются в траншеях

Таблица 11 - Распределение электрических нагрузок по пунктам питания

№ п/пНаименование пункта питанияПотребители электроэнергииМесторасположение пунктов питания на генплане Примечания1.ТП-2Цеха №1,2Цех №22.ТП-3Цеха №3,4Цех №33.ТП-6Цеха №6Цех №63.ТП-7Цех №7Цех №74.ТП-9Цеха №8,9,14Цех №95.ТП-13Цеха №5,10,11,12,13Цех №136.РУ-11Цех №11Цех №11Потребители выше 1000В

5. Схема внешнего электроснабжения

Мощность трансформаторов ГПП определяется по выражению:

(МВА),

где - полная расчётная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП;

- коэффициент загрузки трансформаторов ГПП (принимаем 0,7 согласно [3,стр.41]);

- число трансформаторов на ГПП.

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного значения и в соответствии со справочной литературой [5, стр.613] принимаем в качестве трансформаторов ГПП два двухобмоточных трансформатора типа ТД - 6300/35.

Питающие линии выполняются проводом АС. Выбор сечения провода производится по нагреву расчётным током и экономической плотности тока:

(А);

В аварийном режиме (А).

Так как основные узлы предприятия работают в две смены, то в соответствии с [1, стр.80] Тм=3500-4500 (ч). Соответственно экономическая плотность тока будет равна =1,1 А/мм², согласно [2,стр.78].

Рассчитаем экономически целесообразное сечение: (мм²). Полученное сечение округляем до стандартного и в соответствии с [5, стр.624] принимаем в качестве ВЛЭП провода марки АС - 50. Для данного провода сделаем необходимые проверки:

по нагреву >;

>(А) ;

> (А).

по механической прочности >; >(мм²).

по допустимой потере напряжения

где - длина линии при полной нагрузке на 1% потери напряжения, принимаем по справочной литературе [3, стр.90], км;

- допустимая потеря напряжения;

- коэффициент загрузки линии;

- допустимая длина линии, км;

- фактическая длина линии, км;

>7 (км).

Проверку по условию коронированию проводов делать нет необходимости, так как напряжение питающей ВЛЭП=35 (кВ) < 110 (кВ).

Принятая схема внешнего электроснабжения отвечает основным требованиям, предъявляемым к схемам внешнего электроснабжения:

необходимая надёжность;

простота и удобство в эксплуатации;

при аварийных ситуациях (выход из строя линии, трансформатора) оставшийся в работе элемент принимает на себя полностью или частично нагрузку с учётом дополнительной перегрузки в послеаварийном режиме работы (трансформатор допускает перегрузку 40%, линии 30%);

схема учитывает перспективу развития предприятия;

схема обеспечивает возможность проведения плановых и внеплановых ремонтных работ.

Электроснабжение электротехнического завода осуществляется от подстанции энергосистемы по двум ВЛЭП - 35 (кВ), выполненных проводом АС - 50 на железобетонных опорах. ГПП размещается на территории завода в соответствии с расчётным центром электрических нагрузок с некоторым смещением в сторону источника питания, то есть расположена в западной стороне завода. На ГПП установлены два двухобмоточных трансформатора ТД - 6300/35. Для принятого напряжения 35 (кВ) принята упрощенная схема отделитель и короткозамыкатель. На стороне 6 (кВ) одинарная система шин, секционированная масляным выключателем с устройством АВР.

6. Схема внутризаводской сети 6 кВ

Распределительная сеть выше 1000 В по территории завода выполняется кабельными линиями, проложенными в траншеях.

Сечение кабельных линий выбирается по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из выражения:

где - расчётный ток установки, А;

- нормированное значение экономической плотности тока, А/мм².

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного значения. Расчётный ток должен соответствовать условиям нормальной работы, при его определении не следует учитывать увеличение тока при аварийных ситуациях. Расчётным током линии для питания цеховых трансформаторов, преобразователей, высоковольтных электродвигателей и трансформаторов электропечей является их номинальный ток, независимо от фактической нагрузки.

Выбора кабеля для линии Л1 (ГПП - РУ-11):

Определяем (А).

Определяем (А).

Используя исходные данные и справочную литературу [1, стр.80], [2,стр.78] найдем величину (А/мм²).

Рассчитаем экономически целесообразное сечение (мм²).

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного значения 120 (мм²).

Используя справочную литературу [3, стр.89] выбираем кабель марки АСБ - 2(3×120), у которого (А); учитывая поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле [2, стр.79] (А).

Сделаем необходимые проверки <(А);

<(А).

Проверки показали, что кабель выбран верно.

Выбора кабеля для линии Л2 (ГПП - ТП-2):

Определяем (А).

Определяем (А).

Используя исходные данные и справочную литературу [1, стр.80], [2,стр.78] найдем величину (А/мм²).

Рассчитаем экономически целесообразное сечение (мм²).

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного значения 50 (мм²).

Используя справочную литературу [3, стр.89] выбираем кабель марки АСБ - 2(3×50), у которого (А); учитывая поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле [2, стр.79] (А).

Сделаем необходимые проверки 60,6<131,75 (А);

121,2171,3 (А).

Проверки показали, что кабель выбран верно.

Выбора кабеля для линии Л3 (ГПП - ТП-3):

Определяем (А).

Используя исходные данные и справочную литературу [1, стр.80], [2,стр.78] найдем величину (А/мм²).

Рассчитаем экономически целесообразное сечение (мм²).

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного значения 50 (мм²).

Используя справочную литературу [3, стр.89] выбираем кабель марки АСБ - (3×50), у которого (А); учитывая поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле [2, стр.79] (А).

Сделаем необходимые проверки 60,6<131,75 (А);

Проверки показали, что кабель выбран верно.

Выбора кабеля для линии Л4 (ГПП - ТП-6):

Определяем (А).

Определяем (А).

Используя исходные данные и справочную литературу [1, стр.80], [2,стр.78] найдем величину (А/мм²).

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.