Электроснабжение насосной

 Министерство образования Республики Башкортостан

ГОУ СПО Уфимский топливно-энергетический колледж

 

 

 

 

 

                                     Специальность 140613

 

 

 

 

 

 

 

БЛОК УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

 

 

 

 

Пояснительная записка  к курсовому проекту

 

УТЭК.140613.КП.20.00.000.ПЗ

 

            

 

 

 

                     Руководитель

                                          Л.Ф.Давыдова

                     14 .12.2009         

                   Разработчик                           

                                                  А.Ф.Хаматвалиев

                    14.12.2009

 

 

1 Введение

 

1.1 Данный  КП выполнен на основании задания №20 «Блок утилизации тепла». К заданию прилагается план расположения оборудования с указанием мощности электроприемников, а также данные энергосистемы. Потребители электроэнергии относятся к 1 категории электроснабжения. Электроприемники 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимнорезервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения этих электроприемников допускается на время работы АВР. Основными электроприемниками в данном КП служат электроприводы насосов.

 

1.2 В  данном проекте выполнено:

- выбор  электродвигателей;

- выбор  схемы питания и распределение  сети цеха;

- расчет  электрических нагрузок;

- компенсация  реактивной мощности;

- выбор  числа и мощности силовых трансформаторов  с учетом силовой и осветительной  нагрузок;

- выбор  способа прокладки питающей и  распределительной сети. Описание конструктивного исполнения сети;

- выбор  защитных аппаратов в сети 0,4кВ  и 6кВ;

- выбор  марки и сечения кабелей питающей и распределительной сети;

- расчет  токов короткого замыкания;

- проверка  электрооборудования и кабелей  к току короткого замыкания.

 

1.3 Наиболее приемлемым и, как представляется, эффективным в экономическом отношении может быть предложение о новой концепции дальнейшего развития ядерной энергетики России, а именно объединения новых АЭС в крупные ядерно-энергетические комплексы. Такие энергокомплексы должны размещаться на тщательно выбранных отдаленных площадках и содержать до 15 энергоблоков каждый. Иными словами, новая ядерная энергетика России могла бы состоять примерно из 4 комплексов, обеспечивающих полный цикл существования энергоблоков. 
     Существует тесная взаимосвязь между энергообеспечением и мощью государства, энергопотреблением и благосостоянием.

 народа. Уровень развития общества, да и отдельного человека, определяется его энергообеспечением. Технология использования доминирующего энергоресурса подчиняется закону уменьшающейся прибыли - каждый следующий шаг в повышении эффективности получения полезной энергии обходится дороже предыдущего. Наступает момент, когда дальнейшие энергоусовершенствования перестают приносить экономические выгоды из-за нарастания негативных побочных эффектов.

Наиболее  приемлемым и, как представляется, эффективным  в экономическом отношении может  быть предложение о новой концепции  дальнейшего развития ядерной энергетики России, а именно объединения новых АЭС в крупные ядерно-энергетические комплексы. Такие энергокомплексы должны размещаться на тщательно выбранных отдаленных площадках и содержать до 15 энергоблоков каждый. Иными словами, новая ядерная энергетика России могла бы состоять примерно из 4 комплексов, обеспечивающих полный цикл существования энергоблоков.

 Такая концепция обладает рядом преимуществ. Она лучше отвечает специфике ядерно-энергетического комплекса - высокой централизации, технической сложности и значительной капиталоемкости. Благодаря исключению внешних перевозок радиоактивных материалов, более эффективной организации радиационного контроля при концентрации производства, централизации управления и лучшей организации эксплуатации резко уменьшается вероятность радиоактивного заражения больших территорий. Важно и то, что при переходе к массовому строительству АЭС с быстрыми реакторами единство топливного цикла будет отвечать ускоренному обращению ядерного топлива и интенсивному развитию использования быстрых реакторов.

Поразительный результат, свидетельствующий о  том, что и с точки зрения расходования инвестиционных ресурсов ядерная энергетика почти в три раза экономичнее  газовой, тоже закономерен. Здесь снова  решающее значение проявляет природная  слагаемая российских затрат.

Итак, атомная энергетика в России - пока единственное средство для производства электроэнергии с затратами, которые  обеспечивают самоокупаемость АЭС  при ценах на электроэнергию, удовлетворяющих  платежеспособный спрос на нее. АЭС  также являются единственным крупномасштабным средством производства полезной энергии, отвечающим экологическим вызовам времени.

2 Расчетная  часть

 

2.1 Краткая характеристика среды  и строительной части помещения

Проектируемый цех - блок утилизации тепла - снабжается энергией от заводской электрической подстанции при нормальном номинальном напряжении U_ном=10 кВ. По условиям бесперебойности электроснабжения данный цех относится к потребителям 1-й категории.

Цех является открытой электроустановкой.

Блок утилизации тепла имеет размеры: по длине 12 м, по ширине 12 м. Каркас сооружен из бетонных стоек, крыша односкатная, покрыта шифером, стены закрыты на высоту 2 м от фундамента, для защиты от захлестывания атмосферных осадков, закрыты профилированными асбестцементными плитами. Высота здания 5 м. Полы бетонные имеют уклон в сторону водостока 2 %, потолок побелен, стены окрашены светлой краской.

Так как цех - открытое помещение, температура  внутри помещения будет составлять -15 + 20 С.

    По условиям окружающей среды  помещение относится к категории В-Іг, т.е. наружные установки, где взрывоопасные смеси возможны только в результате аварии или неисправности. Применяется любое взрывозащищенное электрооборудование для соответствующих категорий и группы взрывоопасных смесей в пределах взрывоопасной зоны и пыленепроницаемое вне взрывоопасной зоны наружных установок. Взрывоопасными зонами для данной категории помещений является; до 3 м по горизонтали и вертикали от взрывоопасного закрытого технологического оборудования и 5 м по вертикали и горизонтали от дыхательных и предохранительных клапанов – для остального оборудования.

  Трансформаторная подстанция размером 12х6 м расположена на расстоянии 15 м от здания.

 

 

 

2.2 Краткое описание технологического   процесса.

Блок  утилизации тепла предназначен для перекачки продуктов переработки нефти с целью использования их тепла для производственных нужд. Он являются неотъемлемой частью  производственного процесса предприятия

Режим работы электродвигателей насосов - продолжительный, а задвижек   кратковременный.

.

2.3 Выбор электродвигателей

 

В данном курсовом проекте двигатели не выбираются, они поставляются комплектно с механизмами и оборудованием.

В общем  случаи двигатели выбираются по условию

 

 

 

где Р_н.д. – номинальная мощность электродвигателя

   Р_расч – расчётная мощность электродвигателя

   Р_{на валу} – мощность на валу электродвигателя

   - КПД электродвигателя

   n – количество электродвигателей

2.4 Выбор  схемы питания и распределения  сети цеха

 

В проектируемой  насосной станции находятся электро-приемники первой категории. Это такие электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушению функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства (связь, канализация, водопровод).

Электроприемники  первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения этих приемников допускается на время работы АВР (автоматическое включение резервов).

Сети  напряжением до 1 кВ служат для распределения  электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий. А также для питания  некоторых электроприемников, расположенных за пределами цеха на территории предприятия.

Электрические сети промышленных предприятий выполняются  внутренними и наружными. Наружные сети напряжением до 1 кВ имеют весьма ограниченное значение, т.к. на современных промышленных предприятиях электропитание цеховых нагрузок производится от встроенных и пристроенных подстанций.

Схема внутрицеховых сетей определяется технологическим процессом производства, планировкой цеха, взаимным расположением  трансформаторных подстанций, электроприемников и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, технико-экономическими соображениями.

Цеховые сети делятся на питающие, которые  отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются электроприемники.

Внутрицеховые сети выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам. В данном курсовом проекте внутрицеховые  сети выполняются по радиальной схеме питания, т.к. она характеризуется тем, что от источников питания отходят линии, питающие крупные электроприемники или групповые распределительные щиты от которых в свою очередь                                 питаются мелкие электроприемники.

В насосных станциях распределение сетей производится радиальными линиями от распределительных щитов или пунктов, вынесенных в отдельное помещение. Радиальные схемы                                                         обеспечивают высокую надежность питания, в них легко можно применить элементы автоматики.

Однако  радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных щитов и на монтаж проводов и кабелей.

Так как имеются электродвигатели мощностью 75кВт, они запитываются индивидуально. Электродвигатели мощностью 50кВт и ниже запитываются от щита 1Щ.

Смотреть рисунок 1.

      2.5 Расчет электрических нагрузок

 

Правильное  определение электрических нагрузок во всех элементах цепи является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей, т.к. электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения, мощности районных трансформаторных подстанций, питательных и распределительных сетей. При расчете электрических нагрузок в данном курсовом проекте определяется средняя нагрузка групп электроприемников за максимально нагруженную смену.

Рассчитываются  электрические нагрузки методом  коэффициента максимума. Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Pм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.

Рассмотрим  расчет электрических нагрузок на примере  первой группы электроприемников.

Общее число электродвигателей насосов: 4шт., 2 из которых резервных, следовательно, рассчитывается только 2 электродвигателя.

Суммарная мощность ∑Pном электроприемников в группе

 

∑Pном = Р1 + Р2   (1) 

∑Pном = 110+75=185

Коэффициент использования Ки находится в  методических указаниях (Таблица П-1 стр. 79,) для насосов Ки = 0,7

Определяем  среднюю активную мощность за наиболее нагруженную смену

 

Рсм = Ки • ∑Pном (2)

Рсм = 0,7 • 185 = 129,5 

 

 

 

Определяется  реактивная мощность за наиболее нагруженную  смену

 

Qсм = Рсм • tg φ (3)

Qсм = 129,5 • 0,75= 97,12кВар

Затем по формуле  вычисляется средняя полная нагрузка

 

Sсм =  (4)

 

Sсм =

= 161,87 кВА

Км = F(Ки, nэ) – коэффициент максимальной активной нагрузки. Км можно определить в зависимости от эффективного числа Ки и nэ. Под эффективным числом электроприемников понимают такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которые обеспечивают тот же расчетный максимум, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.

               

 
     При  большом количестве электроприемников  в группе определение nэ по выше указанной формуле вызывает затруднение. Поэтому если электроприемников >5 nэ определяется упрощенным способом. Для вводится коэффициент m – это отношение электроприемника большей мощности к электроприемнику меньшей мощности. Если получается меньше 3-х, то в графе «m» пишется <3, если больше 3-х, то >3.

После того как определили nэ и Ки находим Км по таблице 1.5.3 (Шеховцов). Км' – коэффициент реактивной нагрузки. Если nэ>10, то Км =1, если nэ<10, то Км =1,1.

Когда все коэффициенты найдены определяем максимальную активную нагрузку Рм.

Рм = Pсм • Км (5)

Рм = 129,5 • 1 =129,5 кВт

Далее определяется реактивная нагрузка Qм по формуле:

Qм = Qсм • Км' (6)

Qм = 97,12 • 1,1 = 106,83 кВар

Максимальная  мощность определяется по формуле

Sм =  (7)

Sм =

= 167,88 кВА

 Максимальный ток определяется по формуле:

                       

                  Iм =  (8)

 

Iм =

= 255,37 А

 

Для электродвигателей насосов число  часов работы в год – 8000 ч. (Методические указания П-3) Годовой расход электроэнергии определяется по формуле.