Реконструкция системы электроснабжения вспомогательных цехов АО «Агромашхолдинг»

На заводе так же  есть своя азотно-кислородная станция которая занимается производством кислорода и азота как для нужд завода так и для нужд других предприятий.

Также на заводе есть свои автозаправочные станции одна для нужд завода, другая для нужд населения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

 

Четкая работа современных  промышленных предприятий с их сложными технологическими процессами и широким применением средств автоматического управления и регулирования в значительной степени зависит от надежности и качества систем электроснабжения. Поэтому важнейшими требованиями к проектируемым и существующим системам электроснабжения промышленных предприятий являются надежность, экономичность и обеспечение требуемых показателей качества электроэнергии. В последние годы на предприятии увеличилась аварийность и выход из строя оборудования. Ввиду того, что предприятие функционирует более 30 лет и за этот период ни разу не производилась замена питающих линий, трансформаторных подстанций, оборудования главного распределительного пункта и т.д. согласно ПУЭ требуется произвести замену технически и морально устаревшего оборудования для надежной системы электроснабжения. Для этих целей произведем расчет системы электроснабжения и произведем замену оборудования.

 

2.1 Расчет электрических нагрузок

В зависимости от стадии проектирования и места расположения расчетного узла в схеме электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок упрощенные или более точные.

В настоящее время  в практике проектирования применяют  несколько методов определения расчетных (ожидаемых) электрических нагрузок.

На данном этапе проектирования важно выбрать правильно метод  расчета нагрузок, так как в дальнейшем по ним мы будем выбирать сечение питающих и распределительных сетей до 1 кВ и выше, числа и мощности трансформаторов ТП и ГРП, коммутационную и защитную аппаратуру до 1 кВ и выше. При расчете проекта используем метод коэффициента спроса [1], т.к. расчет узлов системы электроснабжения включает значительное количество приемников электроэнергии.

Задавшись, Р_уст, для каждого объекта предприятия, k_c [1], Cosj и удельным освещением по объектам [2], по генплану определяем площади объектов предприятия.

Активная расчетная нагрузка Р_р, кВт, вычисляется по формуле:

 

                                                 (2.1)

 

где  k_c - коэффициент спроса;

         P_уст - установленная мощность объекта, кВт.

Расчетная реактивная нагрузка Q_р, кВАр, вычисляется по формуле:

 

                                                                                     (2.2)

 

где  Q_p - реактивная расчетная нагрузка, кВАр.

        tgj  - соответствует характерному для данного объекта Cosj [1]

Расчетная активная мощность на освещение Р_ро, кВт, вычисляется по формуле:

 

                                                                                       (2.3)

 

где  F   - площадь  объекта, м²;

       P_уд - удельная нагрузка освещения, Вт/м².

Расчетная активная мощность с учетом освещения Р_р1, кВт, вычисляется по формуле:

 

                                                                                    (2.4)

 

Расчетная полная мощность S_р, кВА, вычисляется по формуле

                                                                                  (2.5)

 

Для примера определяем расчетную активную нагрузку на объекте под номером 1 (на генеральном плане) - корпусе цветного литья и спец.видов.

 

Р_н = 6500 Вт; К_с = 0,8; cosj = 0,65; Р_уд.=14 Вт/м; F=32144 м² ; tgj = 1,17.

 

Расчетная активная нагрузка силовых потребителей (2.1):

Р_р = 0,8·6500=5200 кВт.

 

Расчетная реактивная нагрузка силовых потребителей (2.2):

 

Q_р = 5200·1,17=6079,5 кВАр.

 

Расчетная активная нагрузка электроосвещения (2.3):

 

Р_р.о. = 14·32144/1000=450 кВт.

 

Расчетная активная мощность с учетом освещения (2.4):

 

                                     Р_р.сум = 5200 + 450 = 5650 кВт.

 

Полная расчетная нагрузка потребителей здания (2.5):

 

   

кВА

 

Расчет нагрузок для  остальных потребителей выполняются аналогично, результаты расчета сводим в таблицу 2.1

 

 

2.2 Выбор схемы внутреннего электроснабжения предприятия

В данном разделе необходимо определить категорию надежности электроснабжения объектов для исключения перебоев в питании, которые могут привести к значительным материальным затратам на восстановление производственного процесса.

Объекты 3 категории (склады, бытовая комната и т.д.) запитываем по магистральной схеме, но не более 4-х объектов на магистраль, это делается, чтобы обеспечить надежность снабжения объектов.

Объекты 2 категории питаются непосредственно с шин ТП, или, если это не противоречит ПУЭ двумя  независимыми линиями от различных шин двухтрансформаторной ТП, к ним относятся – насосная станция и корпус цветного литья.

 

2.2.1 Обоснование принимаемых значений напряжения

Электроприемниками вспомогательных цехов ОА «АгромашХолдинг» являются электродвигатели напряжением 380 В, электронагреватели и электроосвещение. В связи с тем, что в составе электроприемников отсутствуют электродвигатели напряжением свыше 1000 В, принимаем для внутреннего электроснабжения напряжение 0,38 кВ.

 

2.2.2 Оценка надежности электроснабжения

Проблема обоснования  целесообразного уровня надежности систем электроснабжения  на современном  этапе развития имеет большое народнохозяйственное значение. Аварийные и внезапные перерывы электроснабжения потребителей вызывают большой народнохозяйственный ущерб, обусловленный поломкой оборудования, порчей сырья и материалов, затратами на ремонты, недоотпуском продукции, простоями технологического оборудования и рабочей силы, а также издержками, связанными с другими факторами. Поэтому выбор конфигурации и параметров систем электроснабжения, их эксплуатационных режимов должен выполняться с учетом показателей надежности.

Под надежностью системы  электроснабжения в соответствии с  ГОСТ понимается свойство системы выполнять  заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в  течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Являясь комплексным  свойством, надежность системы электроснабжения не может с достаточной полнотой характеризоваться одним каким-то показателем. Для объективной количественной характеристики надежности системы электроснабжения выбирается ряд параметров, определяющих одну из сторон надежности электроснабжения: безотказность – свойство системы электроснабжения сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов; ремонтопригодность – свойство системы электроснабжения, заключающаяся в приспособленности ее к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов; работоспособность – состояние системы электроснабжения, при котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

В частности, для рассматриваемого класса систем электроснабжения, являющихся системами длительного использования с восстановлением, принимаются следующие основные характеристики надежности:

ω – параметр потока отказов  системы электроснабжения, определяемый средним количеством отказов  системы в единицу времени (например, за год); Т_н – среднее время восстановления системы электроснабжения, определяемое как среднее время вынужденного перерыва электроснабжения, вызванного отыскиванием и устранением одного отказа; Р(τ) – вероятность безотказной работы системы электроснабжения, определяемая как вероятность того, что в течение времени τ не возникнет отказа системы; К_г – коэффициент готовности системы электроснабжения, определяет вероятность того, что будет работоспособна в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнением планового технического обслуживания.

Помимо указанных основных характеристик надежности могут  использоваться некоторые дополнительные характеристики. К ним относятся длительность t_р и периодичность μ_р планово предупредительных ремонтов, стационарная вероятность нахождения системы электроснабжения в состоянии простоя – коэффициент простоя К_п.

Основной задачей анализа надежности электроснабжения является оценка количественных показателей надежности электроснабжающей системы, включая источник питания, если различные варианты систем предусматривают использование различных источников. Для этого, прежде всего, реальная система электроснабжения заменяется структурной схемой или блок-схемой, в которой элементы электроснабжения представляются в виде отдельных блоков.

Блок схема заменяет реальные связи между элементами системы электроснабжения условными, отражающими влияние надежности каждого отдельного элемента на надежность системы в целом.

Соединение блоков в  блок-схеме может быть последовательным, когда отказ каждого из элементов  приводит к отказу системы, и параллельным, когда отказ системы наступает  только при одновременном отказе хотя бы одного элемента в каждой цепи. Наличие параллельного и последовательного соединений в различных сочетаниях образует все многообразие блок-схем электроснабжения. В дипломном проекте для количественной оценке надежности электроснабжения определим ущерб при полном погашении питания потребителей, питание которых не соответствует категории надежности, т.е. в схемах без резервирования.

Ущерб от нарушения электроснабжения У, тнг, определим по формуле

 

                                                                                      (2.6)

 

где у₀ – удельная величина ущерба от нарушения электроснабжения, равна 75 тнг/кВт·ч;

       Wн – количество недоотпущеной электроэнергии за период Т, кВт·ч.

Количество недоотпущенной электроэнергии при питании по одной цепи W_н, кВт, определяется по формуле:

 

                                                                       (2.7)

 

где Р_ср – среднее значение нагрузки на участке цепи, кВт;

      Т_вц – среднее время восстановления питания по одной цепи, ч;

      ω_ц – параметр потока отказов цепи, 1/год4

      Т – рассматриваемый период времени, равен одному году.

Параметр потока отказов ω_ц, определяется как сумма потоков отказа всех элементов цепи по формуле:

 

                                                                                         (2.8)

 

Среднее время восстановления питания по одной цепи Т_вц, ч, определим по формуле:

 

                                                                                 (2.9)

 

где ω_i – параметр потока отказов i-го элемента цепи, 1/год;

      t_вi – время восстановления системы электроснабжения при отказе i-го элемента цепи, ч.

Количество недоотпущенной электроэнергии при дублировании цепи (резервирование питающей цепи) W_н, кВт, определяется по формуле

 

                                                                          (2.10)

 

где Р_ср – среднее значение нагрузки на участке цепи, кВт;

       Тв_с – среднее время восстановления питания системы, ч;

       ω_с – параметр потока отказов системы, 1/год;

       Т – рассматриваемый период времени, принимаемый равным 1 году.

Параметр потока отказов  системы ω_с, определяется по формуле:

 

                                       (2.11)

 

Среднее время восстановления питания системы Т_вс, ч, определим по формуле:

 

                                                                                          (2.12)

 

где n – количество резервных цепей, шт;

      Т_вц – среднее время восстановления питания по одной цепи, ч.

Принимаем во внимание только те потребители, питание которых  не соответствует условиям надежности электроснабжения. Приведем расчет ущерба от нарушения электроснабжения на примере питания потребителя №1 по генеральному плану предприятия (корпус цветного литья). Составим по схеме питания потребителя блок-схему, которая будет содержать: 1 – ячейку РУ-10кВ, 2 – кабельную линию 10 кВ, 3 – разъединитель 10 кВ, 4 – трансформатор 10/0,4 кВ, 5,6 – два автоматических выключателя на стороне низкого напряжения 0,4 кВ и 7 – кабельную линию 0,38 кВ.

Определим величину ущерба от ограничения электроснабжения потребителя при условии питания по одной цепи.

Определим параметр потока отказов элементов по формуле (2.8):

 

Среднее время восстановления питания по одной цепи (2.9):

.

 

а) блок-схема одной цепи без дублирования

 

б) блок-схема цепи с дублированием (резервированием)

Рисунок 2.1 - Блок-схемы системы электроснабжения

 

Количество недоотпущенной электроэнергии при питании по одной  цепи (2.10):

 

кВт·ч/год.

Таким образом, ущерб  от нарушения электроснабжения составит (2.6):