Электроснабжение мусоросортировочного завода ОООЧистый город

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Департамент научно-технологической политики и образования
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Красноярский государственный аграрный университет»
Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК

Кафедра теоретические основы электротехники

Зав. кафедрой _______________ Г. А. Клундук
к. т. н., доцент 
«29» января 2017 г.

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Электроснабжение мусоросортировочного завода ООО"Чистый город"
01.88.40.17.ПЗ
Выполнил				____________________		Ю. И. Чащин
Руководитель
к. т. н., доцент			_____________________	А. Ф. Семенов
Консультанты:
по экономическому обоснованию
доцент				____________________		Н. Б. Михеева
по безопасности труда		____________________		Н. И. Чепелев
д. т. н., профессор
Нормоконтроль
старший преподаватель	 ______________________	Л. Я. Власова
КРАСНОЯРСК 2017

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Департамент научно-технологической политики и образования
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Красноярский государственный аграрный университет»
Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК
Направление подготовки 35.03.06 «Агроинженерия»
Профиль «Электрооборудование и электротехнологии в АПК»

Утверждаю
Зав. кафедрой ТОЭ _____________ Г. А. Клундук
к. т. н., доцент
«26» октября 2017 г.


ЗАДАНИЕ
НА БАКАЛАВРСКУЮ РАБОТУ


Чащин Юрий Игоревич

1.	Тема работы: Электроснабжение мусоросортировочного завода ООО"Чистый город", утверждена приказом по университету № c-39 от «16» января 2017 г.
2.	Срок сдачи студентом законченной работы «29» января 2016 г.
3.	Исходные данные к работе: типовой проект, справочная литература, нормативная и техническая литература, СНиП, ПУЭ и другие.
4.	Содержание расчетно-пояснительной записки:
   1. Общая характеристика объекта электрификации.
   2. Электротехническая часть.
   3. Безопасность жизнедеятельности.
   4. Экономическая часть.
5.	Перечень графического материала:
 Схема генплана территории, схема планировки здания.
 План расположения электрооборудования.
 Однолинейная схема силового оборудования завода.
 Схема прокладки силовых кабелей до ЩР 1-5.
 Схема освещения завода.

6.	Консультанты по работе
Раздел
Консультант
Подпись, дата


Задание
выдал
Задание принял
по экономическом
обоснованию
доцент 
Михеева Н.Б.


по безопасности
труда
д. т. н., доцент
Чепелев Н.И.



       Дата выдачи задания 26 октября 2016 г.


Руководитель			__________________________ А. Ф. Семенов
к. т. н., доцент


Задание принял к исполнению _______________________ Ю. И. Чащин

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Наименование этапов бакалаврской работы
Срок выполнения этапов бакалаврской работы
Примечание
 Исходные данные

 Литературный обзор по электроснабжению завода

 Расчет электрического освещения, тепловой расчет электронагревательной установки

4  Проектирование силовой сети. Разработка       расчетной схемы

5  Безопасность жизнедеятельности

6  Экономическая часть
26.10.2016 г.

04.11.2016 г.


11.11.2016 г.



25.11.2016 г.


15.01.2017 г.

18.01.2017 г.

       
       
       
       
Руководитель			__________________________ А. Ф. Семенов
старший преподаватель
       
       
Задание принял к исполнению ___________________________ Ю. И. Чащин
       
       
Ведомость документации работы
№ строки
Формат
Обозначение
Наименование
Кол-во
листов
№ экз.
Приме-чание
1


Документация общая



2
А1
01.88.40.17.ГЧ
Схема генплана территории, схема планировки здания
1


4
А1
01.88.40.17. ГЧ
План расположения электрооборудования
1


5
А2
01.88.40.17. ГЧ
Однолинейная схема силового оборудования завода
1


9
А2
01.88.40.17. ГЧ
Схема прокладки силовых кабелей до ЩР 1
1


13
А2
01.88.40.17. ГЧ
Схема освещения завода
1


24
А4
01.88.40.17.ПЗ
Пояснительная записка



26






27






28






29






30








      Содержание:
1
Введение
8
2
Краткая характеристика проектируемого объекта
11
3
Разработка схемы электроснабжения объекта
13
4
Определение расчетных силовых нагрузок
15
5
Компенсация реактивной мощности
28
6
Выбор числа и мощности трансформаторов, типа и числа подстанций
31
7
Расчет потерь мощности в трансформаторах
33
8
Расчет и выбор сетей выше 1 кВ
35
9
Выбор сетей напряжением до 1 кВ
38
10
Вычисление токов короткого замыкания
44
11
Выбор электрооборудования, проверка его на действие токов
короткого замыкания
50
12
Безопасность жизнедеятельности
54
12.1
Решения правительства РФ по безопасности труда и экологическим аспектам
54
12.2
Анализ состояния охраны труда
55
12.3
Указания по технике безопасности
56
12.4
Расчет заземляющих устройств
64
13
Экономическая часть
66
13.1
Расчет капитальных вложений
66


69



14
Список литературы



     1 Введение
     
    Мусорный бизнес – привлекательный сегмент для частного инвестора. В России данное направление только начинает развиваться, поэтому конкуренты практически отсутствуют. Сырья для работы большое количество, направлений и возможностей развития много даже в кризис. В среднем рентабельность проекта может доходить до 50%.
    Сфера переработки мусора как бизнес еще выгодна потому что:
 в России возникли технологии малой производительности, что дает возможность сократить миллионные расходы;
 государственные структуры заинтересованы в данном направлении, можно рассчитывать на поддержку в местной администрации;
 министерство природных ресурсов не первый год планирует ввезти запрет на сжигание мусора, годное на переработку, что увеличит актуальность перерабатывающих заводов.
    Согласно исследованиям компании «Ростехнологии», не меньше 40% всех бытовых отходов в России — это ценное вторсырье. Но сегодня на переработку поступает не более 7% отходов, все остальное «богатство» отправляется на полигоны.
    Можно сделать вывод, что наша страна сегодня пролетает мимо крупных денег, так как бизнес по утилизации отходов – это мировой тренд, который актуален многим инвесторам во всех высокоразвитых странах.
    Мировой бизнес по обработке отходов сегодня эксперты оценивают в 120 млрд. долл. В России по разным подсчетам этот бизнес в год может давать от 2 до 3,5 млрд. долл. в год.
    Что же содержит мусорное ведро среднестатистического россиянина?
 больше 50% составляют полимеры (поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен и другое;
    около четверти – это пищевые отходы;
    меньше 10% приходится на бумажные изделия;
    остальные 15-20% — это ткань, резина, металлические изделия.
   Как видно, больше половины составляющего может отправиться в мусороперерабатывающий комплекс. Но такие расчеты – теоретические. На практике дело обстоит не так радужно. Раздельный сбор твердых бытовых отходов, который давно практикуется в Европе и Америке, для наших граждан новое явление. Из неразделенных отходов сортировочные линии дают возможность отобрать только 20-25% необходимого сырья. Хоть в некоторых городах уже установлены специальные контейнеры для сортировки мусора, реальных результатов они пока не приносят. Поэтому большинству предпринимателей, которые работают в данном сегменте, приходится искать сырье самостоятельно и сортировать мусор на специализированном оборудовании.
    Основными технологиями переработки мусора можно назвать:
 Компостирование (биологическое разложение), в результате которого удается получить компост, который используется в сфере сельского хозяйства. Метод основан на обработке органики.
 Термическая обработка – тепловое действие на обрабатываемые вещества, в результате чего оно уменьшается в несколько раз. Виды обработки:
 сжигание (вредный метод, так как в атмосферу попадают вредные выбросы);
 плазменная переработка основана на газификации отходов, при котором удается получить вторичное сырье в виде шлака или керамической плиты и энергию. Данная методика не вредна для окружающей среды;
 пиролиз, основанный на низких температурах. Приводит к разложению отходов. На выходе получается вторичное сырье и тепло, которое принято превращать в тепловую электроэнергию. Данный метод не предполагает выбросов в атмосферу.
 В финансовом бизнес-плане мусороперерабатывающего завода размер капиталовложений зависит от вида и технологии переработки мусора, выбранного масштаба (мини-производство или большой завод полного цикла).
 Стоимость комплекта оборудования для переработки одного из видов отходов будет стоить от 100 до 270 тысяч долларов.
 Как показывает практика, затраты на организацию производства составляют около 5 тысяч долларов (аренда помещения, монтажные работы, оформление документации).
 Ежемесячные расходы состоят из арендной платы, коммунальных и налоговых платежей, транспортных расходов и составляют около 30% выручки.
 Получая за тонну переработанного сырья от 800 до 5000 долларов и вырабатывая около 30 тонн сырья в месяц, можно получить от 24000 долларов (взят минимальный порог). Чистая прибыль составит 16800 долларов. Окупить вложения в таком случае удастся за 6-16 месяцев.
 Необходимый стартовый капитал: от 100000 долларов.
Ежемесячная прибыль: от 16800 долларов.
Срок окупаемости: от 6 месяцев.
    
    



      2 Краткая характеристика проектируемого объекта
      
     Введение в эксплуатацию мусоросортировочного завода - это первый шаг на пути перехода города к цивилизованному процессу сбора и переработке твердых бытовых отходов, а также к улучшению экологической ситуации в Красноярске.
     Мусоросортировочный завод площадью 6 тысяч квадратных метров перерабатывает 730 000 тонн бытовых отходов в год. С помощью современного оборудования, рабочие вычленяют и отбирают из общей массы мусора стекло, пластик, металл, картон и бумагу, которые имеют потребительские свойства. Оставшийся мусор, не поддающиеся вторичной обработке, утилизируется на полигоне. Отобранное сырье прессуется и формируется в плотные тюки, для дальнейшей перевозки и переработки. 
      Количество рабочих смен - 1. Потребители цеха имеют 2 категорию надежности ЭНС. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.
      Размеры завода:
      АхВхН=42х72х9
      Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.
      Перечень оборудования завода  дан в таблице 1.
      Мощность электропотребления  указана для одного электроприемника.
      Расположение основного оборудования показано на плане.
      
      Таблица 1 Перечень электрооборудования мусоросортировочного цеха
№ на плане
Наименование ЭО
Рэп, кВт
Ки


1
2
3
4
5
6
ЩР-1
      1
Манипулятор
30,0
0,90
0,85
0,62
      
Продолжение таблицы 1
1
2
3
4
5
6
      2
Пластинчатый питатель №1
4,0
0,90
0,65
1,17
      3
Пластинчатый питатель №2
4,0
0,90
0,65
1,17
ЩР-2
      4
Конвейер ленточный №1
11,0
0,90
0,80
0,75
      5
Конвейер ленточный №2
11,0
0,90
0,80
0,75
      6
Железоотделитель №1
2,2
0,95
0,95
0,33
      7
Железоотделитель №2
2,2
0,95
0,95
0,33
      8
Грохот №1
22,0
0,90
0,70
1,02
      9
Грохот №2
22,0
0,90
0,70
1,02
ЩР-3
      10
Мусоросортировочная станция №1
7,0
0,80
0,80
0,75
      11
Мусоросортировочная станция №2
7,0
0,80
0,80
0,75
      12
Мусоросортировочная станция №3
7,0
0,80
0,80
0,75
      13
Мусоросортировочная станция №4
7,0
0,80
0,80
0,75
ЩР-4
      14
Пресс №1
30,0
0,40
0,60
1,33
      15
Пресс №2
30,0
0,40
0,60
1,33
      16
Кран балка
7,5
0,05
0,50
1,72
ЩР-5
      17
Конвейер ленточный №3
7,0
0,30
0,80
0,75
      18
Конвейер ленточный №4
7,0
0,30
0,80
0,75
      19
Кран мостовой
30,0
0,05
0,50
1,72
      20
Бытовые помещения
10,0
0,46
0,75
0,86
      21
Приточная вентиляция
22,0
0,57
0,75
0,86
      22
Вытяжная вентиляция
22,5
0,57
0,75
0,86
      23
Освещение цеха
18,0
0,9
0,95
0,33


     3 Разработка схемы электроснабжения объекта
      
     Для распределения электрической энергии внутри цехов промышленных предприятий служат электрические сети напряжением до 1000В.
     Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ЭП, ТП и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.
     Питание ЭП цеха обычно осуществляется от цеховой подстанции ТП или ТП соседнего цеха.
     Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.
     Питающие сети отходят от центрального распределительного щита цеховой ТП к силовым распределительным шкафах СП, к распределительным шинопроводам ШРА или к отдельным крупным ЭП. В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме БТМ ("Блок - трансформатор - магистраль").
     Распределительные сети - это сети, идущие от силовых распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к ЭП. При этом ЭП подсоединяется к распределительным устройствам отдельной линией. Допускается подсоединять одной линией до 3-4 ЭП мощностью до ЗкВ, соединенные в цепочку.
     По своей структуре схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными.
     Радиальные схемы с использованием СП применяются при наличии сосредоточенных нагрузок с неравномерным их расположением по площади цеха, а также во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и пыльной средой. Они обладают высокой надежностью и применяются для питания ЭП любых категорий. Сети выполняются кабелями или изолированными проводами.
     Магистральные схемы целесообразно применять для питания нагрузок распределительных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания групп ЭП принадлежащих одной технологической линии. Схемы выполняются шинопроводами или кабелями. При нормальной среде для построения магистральных сетей можно использовать комплексные шинопроводы.
     Для питания ЭП цеха применяем трехфазную четырехпроходную сеть напряжением 380/220В частоты 50Гц. Питание электрооборудования будет осуществляться от цеховой ТП. Т.к. потребители по надежности электроснабжения относятся к 2 категории, то на ТП устанавливаем 2 трансформатора. 


     4 Определение расчетных силовых нагрузок
     
     Правильное определение ожидаемых (расчётных) электрических нагрузок (расчётных мощностей и токов) на всех участках СЭС является главным основополагающим этапом её проектирования. От этого расчёта зависят исходные данные для выбора всех элементов СЭС - денежные затраты на монтаж и эксплуатацию выбранного электрооборудования (ЭО).
     Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей, к неоправданному увеличению установленной мощности трансформаторов и другого ЭО.
     Занижение - может привести к уменьшению пропускной способности электрических сетей, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, к лишним потерям мощности.
     Для распределительных сетей расчётная мощность определяется по номинальной мощности (паспортной) присоединённых электрических приборов (ЭП). При этом мощность ЭП работающих в повторно кратковременном режиме приводят к длительному режиму.
     Для линий питающих узлы электроснабжения (распределительные силовые пункты, шинопроводы, цехи и предприятия в целом) расчёт ожидаемых нагрузок осуществляется специальным методом. Расчётная ожидаемая мощность узла всегда меньше суммы номинальных мощностей присоединенных ЭП из-за не одновременности их работы, случайным вероятным характером их включения и отключения, поэтому простое суммирование ЭП приводит к существенному завышению нагрузки по сравнению с ожидаемой. Основным методом расчёта нагрузки является метод упорядоченных диаграмм. Метод применим, когда известны номинальные данные всех ЭП и их размещение на плане цеха.
     Расчетно силовые нагрузки находим по методу упорядоченных диаграмм.
     Все ЭП, присоединенные к данному узлу группируют по одинаковому технологическому процессу , но не по одинаковой мощности, при этом мощности ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме приводят к длительному режиму.
      
     Определяем суммарную номинальную мощность электроприемников ЩР-1 , кВт
                               ,                                               (1.1)
     где:	- активная номинальная мощность одного приемника, кВт;
     	- число электроприемников, шт.
     = 30(42)=38кВт.
     	
     Рассчитываем суммарную активную сменную мощность электроприемников , кВт
                                        ,                                         (1.2)
     где	- коэффициент использования, принятый по справочнику  
                [1, таблица 2.1]    
      = (300.9)+(80,9)=34,2кВт.
     	Находим групповой коэффициент использования, 
                                          ,                                                          (1.3)
               
     	Определяем показатель силовой сборки
                                        ,                                                               (1.4)
     где 	Рнмах – максимальная активная мощность одного   
                   электроприемника в подгруппе, кВт;
     	Pнmin – минимальная активная мощность одного 
                   электроприемника в подгруппе, кВт.         
    
     Так как Ки>0.2, m > 3, n < 4, Рн?const, то эффективное число электроприемников,nэ шт
                                    n_Э=(?_i^n?P_Н )^2/(?_i^n?P_Н^2 ),                                                        (1.5)
     n_Э=(38)^2/?38?^2 =1 шт.
     По справочнику [2, таблица 2,13] находим коэффициент максимума, Кm=1,05.
     	Находим максимальную активную мощность потребляемую электроприемниками ЩР-1,  Рмахшр-I, кВт
                                      Рмахшр-I = Км ? ?Рсм,                                               (1.6)
     Рмахшр-I = 1.0534,2=35,9кВт.
     	Рассчитываем реактивную сменную мощность, ,квар
                                                                                     (1.7) 
     где	 - коэффициент реактивной мощности, соответствующий   
                коэффициенту активной мощности cos?.
     = (300,9) 0,62+(420.65) 1,17=22,84квар.
     Так как nэ < 10, то максимальная реактивная мощность, ,квар, будет равна 
                                       ,                                                  (1.8)
     = 1,122,84=25,12кВАр.
     	Находим полную максимальную мощность шкафа ШР-1, ,кВА
                                      ,                                           (1.9)
     = 43,82 кВА.
     	Рассчитываем максимальный ток щита ЩР-1, ,А
                                       ,                                                    (1.10)
     где	Uн – номинальное напряжение сети, кВ.
      А.
     	Определяем коэффициенты активной () и реактивной () мощности ЩР1
                                       ,                                                       (1.11)
     
                                       ,                                                        (1.12)     
     
     	
     Аналогично шкафу ЩР-1 определяем нагрузки других щитов.
     
     Определяем суммарную номинальную мощность электроприемников ЩР-2, кВт
     = (112)+(2.22)+ (222)=70,4кВт,
     = (220.9)+(4.40.95)+(400.9)=63,58кВт,
      
      
     Так как Ки>0.2, m > 3, n > 4, то
      
     По справочнику [2, таблица2.13] находим Кмах=1.04.
     Рмахщр-2 = 1.0463,58=66.12кВт,
     = (220,75)+(4,40.33)+(441,02)=62,83кВАр.
     Так как nэ < 10, то максимальная реактивная мощность
     = 1,162,83=69,11кВАр,
     = 95,65 кВА,
      А,
     
     
     Определяем мощность электроприемников ЩР-3 
     = 74=28кВт,
      = 280,8=22,4кВт,
               
      
     Так как Ки>0.2, m < 3, n = 4, Рн?const, то эффективное число электроприемников,nэ шт
     n_Э=4 шт.
     По справочнику [2, таблица 2,13] находим коэффициент максимума, Кm=1,14.
     Рмахшр-3= 1.1422,4=25,54кВт,
     = 22,40,75=16,80квар,
     = 1,116,8=18,48кВАр.
     = 31,52 кВА,
      А,
     
     
     Определяем мощность электроприемников ЩР-4 
     = 302+7,5=67,5кВт,
      = (600,4)+ (7,50,05)=24,35кВт,
               
      
     Так как Ки>0.2, m > 3, n < 4, Рн?const, то эффективное число электроприемников,nэ шт
     n_Э=1 шт.
     По справочнику [2, таблица 2,13] находим коэффициент максимума, Кm=1,87.
     Рмахшр-4= 1.8724,35=45,53кВт,
     = (600,4) 0,6+ (7,50,05) 1,72=15квар,
     = 1,115=16,5кВАр.
     = 48,43 кВА,
      А,
     
     
     Определяем мощность электроприемников ЩР-5 
     = 7+7+30+10+22+22,5+18=117,5кВт,
      = (140,3)+ (300,05) + (100,46) + (220,57) + (22,50,57) + (180,9)=51,87кВт,
        
      
     Так как Ки>0.2, m > 3, n > 4, Рн?const, то эффективное число электроприемников,nэ шт
     n_Э=7 шт.
     По справочнику [2, таблица 2,13] находим коэффициент максимума, Кm=1,58.
     Рмахшр-5= 1.5851,87=81,95кВт,
     = (140,3) 0,75+ (300,05) 1,72 + (100,46) 0,86 + (220,57)  0,86+ (22,50,57) 0,86 + (180,9) 0,33=36,85квар,
     = 1,136,85=40,53кВАр,
     = 91,33 кВА,
      А,
     
     
     Определяем мощность электроприемников всех щитов ЩР-1-ЩР-5 Находим активную мощность максимальную  суммарную, ?Рмах,кВт
     ?Рмах=?Рмахщр-1+?Рмахщр-2+?Рмахщр-3+?Рмахщр-4+?Рмахщр-5,
     ?Рмах =35,9+66,12+25,54+45,53+81,95=255,04кВт.
     Находим реактивную мощность максимальную суммарную, ?Qмах,кВар
     ?Qмах=?Qмахщр-1+?Qмахщр-2+?Qмахщр-3+?Qмахщр-4+?Qмахщр-5,
     ?Qмах=25,12+69,11+18,48+16,5+40,43=169,64кВАр,
     = 306,3 кВА,
      А,
     
     
     
     Все рассчитанные данные сводим в таблицу 2.


     Таблица 2 – Расчет электрических нагрузок
наименование
Pн,
кВт
N,
шт
Kи


?Pн
кВт
?Pсм
кВт
?Qсм
кВАр
Kи
m
Nэ,
шт.
Kм
Pм
кВт
Qм
кВАр
Sм
кВА
Iм
А
Секция шин №1
ЩР-1
манипулятор
30
1
0,9
0,85
0,62
30
27
16,74
-
-
-
-
-
-
-
-
Пластинчтый питатель №1
4
1
0,9
0,65
1,17
8
7,2
8,4
-
-
-
-
-
-
-
-
Пластинчтый питатель №2
4
1






-
-
-
-
-
-
-
-
Итого по ЩР-1
-
3
-
0,82
1,42
38
34,2
22,84
0,9
7,5
1
1,05
35,9
25,12
43,82
66,39
ЩР-2
Конвейер ленточный №1
11,0
1
0,90
0,80
0,75
22
19,8
14,85
-
-
-
-
-
-
-
-
Конвейер ленточный №2
11,0
1
0,90
0,80
0,75



-
-
-
-
-
-
-
-
Железоотделитель №1
2,2
1
0,95
0,95
0,33
4,4
4,18
1,4
-
-
-
-
-
-
-
-
Железоотделитель №2
2,2
1
0,95
0,95
0,33



-
-
-
-
-
-
-
-
Грохот №1
22,0
1
0,90
0,70
1,02
44
39,6
40,4
-
-
-
-
-
-
-
-
Грохот №2
22,0
1
0,90
0,70
1,02



-
-
-
-
-
-
-
-
Итого по ЩР-2
-
6
-
0,69
1,04
70,4
63,58
62,83
0,9
10
6
1,04
66,12
69,11
95,65
145
ЩР-3
Мусоросортировочная станция №1


7

1








0,80








0,80








0,75

28
22,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Мусоросортировочная станция №2

1






-
-
-
-
-
-
-
-
Мусоросортировочная станция №3

1






-
-
-
-
-
-
-
-
Мусоросортировочная станция №4

1






-
-
-
-
-
-
-
-
Итого по ЩР-3
-
4
-
0,81
0,72
28
22,4
16,80
0,8
1
4
1,14
25,54
18,48
31,52
47,76
Секция шин №2
ЩР-4
Пресс №1
30,0
1


0,40



0,60



1,33
60
24
31,92
-
-
-
-
-
-
-
-
Пресс №2
30,0
1






-
-
-
-
-
-
-
-
Кран балка
7,5
1
0,05
0,50
1,72
7,5
0,37
0,64
-
-
-
-
-
-
-
-
Итого по ЩР-4
-
3
-
0,94
0,36
67,5
24,35
15
0,36
4
1
1,87
45,53
16,5
48,43
73,39
ЩР-5
Конвейер ленточный №3
7,0
1
0,30
0,80
0,75
14
4,2
3,15
-
-
-
-
-
-
-
-
Конвейер ленточный №4
7,0
1
0,30
0,80
0,75



-
-
-
-
-
-
-
-
Кран мостовой
30,0
1
0,05
0,50
1,72
30
1,5
2,58
-
-
-
-
-
-
-
-
Бытовые помещения
10,0
1
0,46
0,75
0,86
10
4,6
3,95
-
-
-
-
-
-
-
-
Приточная вентиляция
22,0
1
0,57
0,75
0,86
22
12,54
10,78
-
-
-
-
-
-
-
-
Вытяжная вентиляция
22,5
1
0,57
0,75
0,86
22,5
12,82
11,03
-
-
-
-
-
-
-
-
Освещение цеха
18,0
1
0,9
0,95
0,33
18
16,2
5,34
-
-
-
-
-
-
-
-
Итого по ЩР-5
-
7
-
0,90
0,49
117,5
51,87
36,85
0,2
4,3
7
1,58
81,95
40,43
91,33
138,38
Итого по секции №1
-
-
-



-
-
-
-
-
-
127,42
112,71
170,12
258,47
Итго по секции №2
-
-
-



-
-
-
-
-
-
127,48
56,93
139,61
212,11
Итого по цеху
-
-
-
0,83
0,66
321,4
-
-
-
-
-
-
255,04
169,64
306,3
464,1
     
     
     
     
     
           Итак, в результате расчета электрических нагрузок была получена максимальная полная мощность, которая дает возможность выбора количества и мощности трансформаторов, по максимальному току выбираем питающие сети и защитную аппаратуру, средневзвешенный коэффициент активной мощности дает возможность решать вопрос о компенсации реактивной мощности.
     
     
     
     
     
     


     5 Компенсация реактивной мощности
     Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителям электроэнергии.
     Увеличение потребления реактивной мощности электроустановкой вызывает рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановки.
     Повышение коэффициента мощности зависит от снижения потребления реактивной мощности.
     В результате расчета нагрузок была получена максимальная реактивная мощность равная = 169,64 квар при средневзвешенном коэффициенте мощности . Так как это значение не удовлетворяет требованиям энергосистемы  (), то проводим компенсацию реактивной мощности путем установки конденсаторных батарей.
     Так как электроприемники относятся ко второй категории по надежности электроснабжения, то согласно Правил [3, пункт 1.2.17-1.2.20] принимаем два источника питания и двухсекционную схему распределения энергии. 
     Определяем мощность, подлежащую компенсации для первой секции Qmкб, кВАр
                              Qmкб = Рm1с ? (tg?срв – tg?э),
     Qmкб = 127,42 ? (0,65 – 0,29) = 45,93квар.
     	Принимаем к предварительной установке по справочнику [из каталога интернета ] конденсаторную батарею типа УК2 – 0,4 – 50-УХЛ-3. 
     Рассчитываем максимальную реактивную мощность после компенсации, кВАр
                                    Qm` = Qmру – Qкб ? nкб,
     где	Qкб – реактивная мощность, генерируемая одной конденсаторной         
                батареей, квар;
     	 nкб – число конденсаторных батарей, шт.
     	Qm` = 169,64 – 50? 2 = 69,64 квар
     Находим полную мощность после компенсации, кВА
                                         ,
     кВА.
     Определяем коэффициент активной и реактивной мощности после компенсации
                                            ,
      = cos?э = 0,96,
                                             ,
      < tg?э = 0,29.
     А.
     Полученные данные не превышают требуемого коэффициента реактивной мощности энергосистемы, поэтому конденсаторные батареи принимаем к окончательной установке.
     	Все полученные данные сводим в таблицу 3.
     
     



     Таблица 3 – Компенсация реактивной мощности.
До компенсации
После компенсации
Pm, кВт
Qm, квар
Sm, кВА
cos?
tg?
Pm, кВт
Qm`, квар
Sm`, кВА
cos?’
tg?’
255,4
169,64
306,3
0.83
0.66
255,4
69,64
264,7
0.96
0.27
     
     Итак, в результате установки двух конденсаторных батарей мощностью по 50 кВАр получили снижение полной мощности на 41,6 кВА, что позволяет выбрать силовой трансформатор меньшей мощности и питающие сети высокого напряжения меньшего сечения. Увеличение коэффициента активной мощности дает снижение потерь активной мощности при трансформировании электроэнергии.
     


     6 Выбор числа и мощности трансформаторов, типа и числа подстанций
     
     Наиболее часто подстанции промышленных предприятий выполняют двухтрансформаторными. Однотрансформаторные подстанции допустимы только при наличии централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве подстанции.
     Так как электроприемники относятся ко второй категории по надежности электроснабжения, то следует установить два силовых трансформатора.
     В результате проведенной компенсации на шинах Uн=0.4кВ Sм`=264,7. Принимаем к предварительной установке трехфазный масляный трансформатор защищенного исполнения, с полной номинальной мощностью Sн = 250 кВА, [http://tmg66.ru/catalog/?itid=60]
     Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки в номинальном режиме работы
                                       ,
     где	nтр – число трансформаторов, шт
      < =0.7-0.75.
     Проверяем трансформатор по коэффициенту загрузки в аварийном режиме работы 
      < =1,4.
     Коэффициенты загрузки в номинальном и аварийном режимах работы не превышают рекомендуемых значений, поэтому принимаем этот трансформатор к окончательной установке. Его технические параметры сводим в таблицу 4.
     
     Таблица 4 – Выбор силового трансформатора
Тип
тр-ра
       Sном,
     кВА
     Uвн,
     кВ
     Uнн,
     кВ
     Pк.з,
     кВт
     Uк.з
     %
     Iх.х,
     %
     Рх.х,
     кВт
     kз.н
     kз.а
ТМГ11
250/6,3
     250
6,3
0,4
3,7
4,5
2
     0,57
     0,52
     1,06
     
     Так как среда проектируемого цеха нормальная и площадь цеха позволяют разместить выбранные трансформаторы, шкафы и аппараты управления в нем, а также соблюдать все условия электро- и пожаробезопасности, то принимаем к установке внутрицеховую комплектную двухтрансформаторную подстанцию.
      
      


     7  Расчет потерь мощности в трансформаторах
     Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной мощности и потерь реактивной мощности.
     Потери активной мощности в трансформаторе складываются из двух составляющих: потерь на нагревание обмоток трансформатора ?Р, зависящих от тока нагрузки и потерь на нагревание стали ?Рст, не зависящих от тока нагрузки.
     Потери реактивной мощности состоят из потерь, вызванных рассеиванием магнитного потока в трансформаторе ?Q, зависящих от квадрата тока нагрузки и потерь, идущих на намагничивание сердечника трансформатора ?Q , не зависящих от тока нагрузки.
     Расчет потерь мощности трансформатора необходим для дальнейшего, более точного, выбора питающих высоковольтных сетей.
     Определяем потери активной мощности, кВт  
                                ?Р =Рк.з ?kз.н2 +Рх.х,                                                      (2.1)
     где :    Рк.з – потери мощности в трансформаторе в режиме короткого  
                замыкания, кВт;
              Рх.х – потери мощности в трансформаторе при опыте холостого 
                 хода, кВт.                       
     ?Р = 3,7?0.522+0.57 = 1,57 кВт.
     	Находим потери реактивной мощности ?Q, квар
                       ?Q = 0,01 ? (Uк.з ? kз.н2 + iх.х) ? Sн,                                        (2.2)
     где:	 iх.х – ток при опыте холостого хода, в процентах от номинального 
                тока трансформатора, %;
     	 Uк.з – напряжение в режиме короткого замыкания, в процентах от 
     		 номинального напряжения трансформатора, %.
     ?Q = 0,01 ? (4,5 ? 0,522 + 2) ? 250= 8,04 кВАр.
     Рассчитываем потери полной мощности , кВА
                                     ,                                                      (2.3)
     = 8,19 кВА.
     Все полученные данные сводим в таблицу 5.
     Таблица 5 – Расчет потерь мощности в трансформаторе
     Тип
     тр-ра
Sн,кВА
Uвн, кВ
Uнн, кВ
?Р, кВт
?Q, квар
?S, кВА
ТМГ11
250/6,3
250
6,3
0,4
1,57
8,04
8,19
     
     Итак, потери мощности в трансформаторе будут зависеть от коэффициента загрузки, от конструкции и полной номинальной мощности трансформатора.
      
         


     8  Расчет и выбор сетей выше 1 кВ
     Критерием для выбора сечений кабельных линий является минимум приведенных затрат. В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставляемым технико-экономическим расчетам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщенным показателям.
     В качестве такого показателя при проектировании кабельных линий используется экономическая плотность тока (jэк), зависящая от материала, конструкции провода, продолжительности использования максимума нагрузки в год (Тмах).
     Учитывая, что число использования максимума нагрузки Тмах =3000-5000ч/год, принимая к прокладке  кабель марки ААШв (алюминиевая жила с бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой и наружным покров - шланг из поливинилхлорида), по справочнику[ПУЭ, таблица,1.3.36].jэк = 1,4 А/мм2.
     Определяем максимальную активную мощность кабельной линии с учетом потерь мощности в трансформаторе, кВт
                                         Pm(кл) = Pm + ?Р ? nтр,                                             (3.1)
     Pm(кл) = 127,42+ 1,57 ? 1 = 129 кВт.
     Рассчитываем максимальную реактивную мощность кабельной линии с учетом потерь мощности в трансформаторе Qm(кл), квар
                                        Qm(кл) = Qm’ + ?Q ? nтр,                                          (3.2)
     Qm(кл) = 62,64+ 8,04 ? 1 =70,68кВАр.
      Находим полную максимальную мощность кабельной линии , кВА
      кВА.
     Определяем максимальный ток, протекающий по одной кабельной линии , А
                                           ,                                                      (3.3)
      А.
       Рассчитываем экономически целесообразное сечение кабеля, мм2
                                               ,                                                         (3.4)
      = 9,6 мм2.
     Принимаем к прокладке кабель марки ААШв 3 ?10,  длительно допустимая величина тока с учётом поправочного коэффициента на параллельную прокладку двух кабелей kn = 0.9, А и коэффициента температуры земли kt =1                                      
                                                              Iд=Iд ? kn ? kt,                                                                              (3.5)                                               
               Iд= 59? 0.9?1 = 53,1  А.                             
     Определяем активное (ro ) и реактивное (xo) сопротивление кабеля по справочнику [7, таблица, 4-79], Ом/км
     ro = 3,12 Ом/км,
     xo = 0.11 Ом/км.	
     Рассчитываем коэффициент мощности на высокой стороне:	
     .
     Проверяем кабель по потерям напряжения, которые согласно [8] не должны превышать 5%
                            ,                                             (3.6)
     где	l – протяженность кабельной линии, км.
      < д= 5%.
     Конечные результаты сводим в таблицу 6.
     
     
     
     Таблица 6 – Расчет и выбор питающих сетей выше 1 кВ
Uн, кВ
Im, А
Марка кабеля
Iд, А
ro,Ом/км
xo,Ом/км
l, км
?U,%
6,3
13,49
ААШв3?10
53,1
3,12
0,1
0,11
0,12
     
     Таким образом, кабель ААШв, выбранный по экономической плотности тока, имеет более чем двойной запас по току, что позволяет подключить дополнительные электроприемники, увеличить объем переработки мусора. Сечение кабеля увеличивается и дает снижение активного и индуктивного сопротивления, что снизит потери напряжения. Кабель будет меньше нагреваться, следовательно, срок службы его увеличится, а эксплуатационные затраты уменьшатся. Такой кабель вполне удовлетворяет обобщенным показателям, принимаем его к предварительной установке. К окончательной установке кабель будет принят после проверки его на термическую стойкость к токам.......................