Электроснабжение промышленных предприятий

ВВЕДЕНИЕ

 

Система электроснабжения промышленных предприятий состоит  из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и  связывающих их кабельных и воздушных  сетей и токопроводов высокого и  низкого напряжения. Электрические  схемы предприятий строятся таким образом, чтобы обеспечить удобство и безопасность их обслуживания, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях. В то же самое время схемы электроснабжения должны быть экономичными по затратам, ежегодным расходам, потерям электроэнергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Для этого применяются связи между электрическими сетями различных ведомств, от которых производится питание промышленных, коммунальных и других потребителей. При сооружении на предприятиях собственных электростанций (ТЭЦ), главных понизительных подстанций (ГПП) и других источников электроснабжения (питания) следует учитывать потребность в электроэнергии близлежащих потребителей. Согласно постановления Правительства от 11 июля 2001г. № 526 «Реформирование электроэнергетики Российской Федерации» к основным целям реформирования относятся: обеспечение устойчивого функционирования и развития экономики и социальной сферы, повышение эффективности производства и потребления электроэнергии, обеспечение надежного и бесперебойного энергоснабжения потребителей.  Стратегическая задача реформирования определена как перевод электроэнергетики в режим устойчивого развития на базе применения прогрессивных технологий и рыночных принципов функционирования, обеспечение на этой основе надежного, экономически эффективного удовлетворения платежеспособного спроса на электрическую и тепловую энергию в краткосрочной и долгосрочной перспективе.

В своем курсовом проекте произвела расчет и выбор аппаратов электроснабжения для сварочного участка. Он оборудован электроустановками: термическими, сварочными, вентиляционными, а также металлообрабатывающими станками. Транспортные операции осуществляются с помощью кран-балки, ленточных конвейеров. Участок имеет механическое, термическое отделение, сварочный пост, отделение импульсной наплавки, где размещено основное оборудование. ЭСН обеспечивается от цеховой трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ, расположенной на расстоянии 50 м от здания участка. Электроприемники, обеспечивающие жизнедеятельность (вентиляционные установки, кондиционирование) относятся к 2 категории надежности ЭСН, а остальные - к 3. Грунт в районе цеха песок. Размер цеха А×В×Н=48×30×8. Все помещения, кроме механического отделения, двухэтажные высотой 3,6 м. В проекте я выбрала необходимое оборудование с учетом современных потребностей.

 

1    ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

1.1 Исходные  данные электроприемников. Сводная таблица

     Таблица 1  Исходные данные для расчетов

Наименование ЭП	Рном, кВт при ПВ= 100%	КПД %	cosj	Кu	Кол-во ЭП
3-х фазный, длительный  режим
Сварочные преобразователи	22	0,91	0,89	0,25	2
Сварочный полуавтомат	18	0,9	0,88	0,2	1
Вентиляционные установки	9	0,875	0,87	0,6	5
Токарные станки импульсной наплавки	10,5	0,885	0,88	0,17	2
Сварочный агрегат	8,1	0,875	0,87	0,25	4
Кондиционеры	12	0,885	0,88	0,6	4
Электропечи сопротивления	75	0,91	0,93	0,75	3
Слиткообдирочные станки	6,5	0,875	0,86	0,17	6
Сверлильные станки	2,2	0,82	0,83	0,14	5
3-х фазный, повторно-кратковременный режим
Кран-балка  ПВ=60%	10	0,875	0,87	0,14	1
3-х фазный, длительный  режим
Конвейеры ленточные	3	0,84	0,84	0,1	2
Обдирно-шлифовальные станки	4	0,855	0,85	0,17	4
Сварочный стенд	8,7	0,875	0,87	0,2	1
Однофазный, повторно-кратковременный режим
Сварочные трансформаторы ПВ=4%	32кВА	0,875	0,87	0,25	2

 

 

 

1.2 Характеристика и анализ электроприемников по режимам работ

 

Основная группа электроприемников, составляющая суммарную нагрузку объекта, представляет собой электродвигатели производственных механизмов и электрические печи автоматизированных технологических линий. И работают эти электроприемники в длительном режиме. Также имеется электроприемник , который работает в повторно-кратковременном режиме, и однофазный электроприемник, работающий также в повторно-кратковременном режиме. 

 

 

2    РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Категория надежности и выбор схемы электроснабжения

 

Данный объект состоит, в  основном, из электроприемников, большая  часть которых – асинхронные  двигатели и электрические печи в свою очередь, составляют активно-индуктивную нагрузку. Для питания этих электроприемников выбираем переменный ток с нормальной промышленной частотой (f=50Гц), напряжение 0,кВ. Сварочный участок получает питание от цеховой трансформаторной подстанции 10/0,4кВ. Подвод к подстанции осуществляется кабелем, длиной  50 м.

Для электроприемников 2 категории надежности рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников 3 категории надежности электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток. ([5] п.1.2.19; 1.2.20)

 

2.2   Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и

        выбор трансформатора и КТП

 

2.2.1Расчет нагрузок и токов электроприемников по распределительным пунктам. Выбор и формирование РП

Расчет нагрузок производим методом коэффициента максимума.

Мощность кран-балки  приводим к номинальной мощности длительного режима включения по формуле, кВт

,                                                (1)

где Р_ном – мощность электроприемника, приведенного к 100% включения,

кВт

Определим номинальную мощность кран-балки длительного режима по формуле 1, кВт

Определим номинальную мощность однофазного  сварочного трансформатора

                   ,                                                (2)

где     S - полная номинальная мощность электроприемника

Определим номинальную  мощность однофазного сварочного трансформатора по формуле 2, кВт

                                  

Мощность сварочного трансформатора приводим к номинальной мощности длительного режима и условной трехфазной мощности 

При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз  однофазного электроприемника определяем как полусуммы двух плеч, прилегающих  к данной фазе по следующим формулам, кВт

РА= ;         (3)

РВ= ;         (4)

РС= ;          (5)

Н=          (6)

Рус=3×Рфнб              (7)

Определим напряжение нагрузки отдельных фаз однофазного электроприемника по формулам 3,4,5,6,7    

РА=РВ=Рфнм= ; 

 

РС=Рфнб= ;

Н= >15%

Рус=3×5,57=16,7

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Схема включения однофазных нагрузок на фазное напряжение

     

Для расчета силовых нагрузок по шкафам необходимо сначала провести разбивку приемников по шкафам, выбрать количество шкафов в соответствии с планом участка и номинальным током приемников. Номера шкафов и наименования, подключаемых к ним электроприемников с исходными данными приведены в таблице 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Наименование	Рном, кВт	Ки	cosφ	КI	tgφ	Кол-во ЭП
Силовой распределительный  пункт №1
Сварочные агрегаты	8,1	0,25	0,35	3	2,67	4
Слиткообдирочные станки	6,5	0,17	0,65	7	1,17	1
Сверлильные станки	2,2	0,14	0,5	6	1,73	2
Обдирно-шлифовальные станки	4	0,17	0,65	7	1,17	1
Итого						8
Силовой распределительный  пункт №2
Сварочный преобразователь	22	0,25	0,35	3	2,67	2
Сварочный полуавтомат	18	0,2	0,6	3	1,33	1
Токарные станки импульсной наплавки	10,5	0,17	0,65	7	1,17	2
Кран-балка ПВ=60%	7,75	0,1	0,5	7	1,73	1
Итого						6
Силовой распределительный  пункт №3
Слиткообдирочные станки	6,5	0,17	0,65	7	1,17	3
Сверлильные станки	2,2	0,14	0,5	6	1,73	1
Конвейеры ленточные	3	0,1	0,5	6	1,73	1
Обдирно-шлифовальные станки	4	0,17	0,65	7	1,17	2
Итого						7
Силовой распределительный  пункт №4
Слиткообдирочные станки	6,5	0,17	0,65	7	1,17	2
Сверлильные станки	2,2	0,14	0,5	6	1,73	2
Конвейеры ленточные	3	0,1	0,5	6	1,73	1
Обдирно-шлифовальные станки	4	0,17	0,65	7	1,17	1
Сварочный стенд	8,7	0,2	0,6	3	1,33	1
Сварочный трансформатор 1-фазные, ПВ=4%	16,7	0,25	0,35	3	2,67	2
Итого						9
Силовой распределительный  пункт №5
Вентиляционные установки	9	0,6	0,8	6	0,75	5
Кондиционеры	12	0,6	0,8	7	0,75	4
Итого						9
Электропечи сопротивления	75	0,75	0,95	7	0,33	3
Итого						3

Электропечи сопротивления и сварочные трансформаторы напрямую подключены к вводному распределительному устройству.

Находим суммарную активную мощность электрических приемников 1 распределительного пункта Р_ном, которая рассчитывается по формуле, кВт

(8)

где     Р_{ном i} -номинальная допустимая мощность каждого электроприемника, кВт

Из ([5], с.52, таблица 2.1) для групп электроприемников находим коэффициент использования К_и и коэффициент мощности cosj. Коэффициент К_и используем для нахождения сменной мощности Р_см за наиболее загруженную смену.

Находим сменную мощность за наиболее загруженную смену по формуле, кВт

,

(9)

где    К_и – коэффициент использования электроприемника, по ([5], с.52);

Р_ном – номинальная мощность электроприемника, кВт.

Находим  сменную  реактивную мощность по формуле, квар

,

(10)

где      tgj  – тангенс угла, характеризующего соотношение активных и реактивных мощностей.

Для расчета максимальной нагрузки необходимо найти коэффициент максимума

,

(11)

где      n_э – эффективное (приведенное) число электроприемников;

К_и.с. – средний коэффициент использования.

Для выбора условия которое определяет метод нахождения эффективного числа электроприёмников n_э необходимо знать количество электроприёмников n, показатель силовой сборки m, средний коэффициент использования K_и.с., а так же постоянна или не постоянна номинальная мощность электроприёмника Р_ном.

Показатель  силовой сборки находится по формуле

,

(12)

где      Р_номmax – наибольшая мощность электроприемника, кВт;

Р_номmin – наименьшая мощность электроприемника, кВт.

Средний коэффициент использования находится  по формуле

,

(13)

где      åР_см – суммарная сменная мощность электроприемников, кВт;

åР_ном – суммарная номинальная мощность электроприемников, кВт.