Электроснабжение спиртового комбината

Введение.

Тема данной работы является электроснабжение спиртового комбината.

На сегодняшний день функционирование любого вида промышленности напрямую зависит от потребления электроэнергии. 

Правильно спроектированная система электроснабжения должна соответствовать следующим критериям: высокая надежность, экономичность, селективность и быстродействие релейной защиты и автоматики, снабжение качественной электрической энергией соответствующих уровней напряжения, постоянство частоты и т.д.






 Исходные данные

Таблица 1.1 – Сведения об электрических нагрузках, степени надежности и среде производственных помещений

№ п/п

Наименование цеха

Категория 

ЭП

Среда

F, м2

Руст, кВт

Кс

cos ?

1

Спиртцех

II

Нормальная

2000,0

-

-

-

2

Элеватор

III

Пыльная

6300,0

800

0,6

0,7

3

Углекислотный цех

II

Нормальная

3000,0

1000

0,4

0,75

4

Склад, 

спиртохранилища

III

Нормальная

3000,0

600

0,3

0,8

5

ООО «СВК», 

водочный цех

II

Нормальная

3500,0

1300

0,5

0,75

6

Заводоуправление, электроцех, пожарная охрана

III

Нормальная

1800,0

1600

0,5

0,8

7

Механический цех

III

Нормальная

1500,0

600

0,35

0,7

8

Котельный цех

II

Жаркая

3500,0









0,38 кВ







1600

0,6

0,8



10 кВ АД 2х1250 кВт







2500

0,9

0,8

9

Цех сушки барды, сушилка

III

Жаркая

3500,0

1600

0,7

0,8

10

Столовая, склады

III

Нормальная

4900,0

1000

0,5

0,9

11

Ферментный цех, компрессорная, 

III

Нормальная

2500,0

800

0,5

0,65

12

Гараж, склад ГСМ

III

Нормальная

3700,0

900

0,3

0,7


Таблица 1.2 -  Ведомость электрических нагрузок 0,38 кВ спиртцеха

№ по плану

Наименование ЭП

Руст., кВт

Ки

cos ?

ПР-1

1

Насос перемешивающий

18,5

0,7

0,8

2

Насос сусловой

30

0,7

0,8

3

Насос ускорительный

30

0,7

0,8

4

Насос дрожжевой

18,5

0,7

0,8

5

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

6

Насос сусловой

30

0,7

0,8

7

Вентилятор приточный

0,75

0,65

0,7

8

Вентилятор приточный

0,75

0,65

0,7

9

Вентилятор приточный

0,75

0,65

0,7

ПР-2

10

Насос артезианской воды

5,5

0,7

0,8

11

Насос теплообменника

4

0,7

0,8

12

Сварочный трансформатор ПВ=40%

10

0,3

0,4

13

Насос спиртовой

15

0,7

0,8

14

Насос спиртовой

22

0,7

0,8

ПР-3

15

Компрессор

40

0,8

0,8

16

Компрессор

40

0,8

0,8

ПР-4

17

Насос дрожжевой

18,5

0,7

0,8

18

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

19

Насос сусловой

30

0,7

0,8

20

Насос сусловой

30

0,7

0,8

21

Насос ускорительный

30

0,7

0,8

22

Насос перемешивающий

18,5

0,7

0,8

ПР-5

23

Насос дрожжевой

18,5

0,7

0,8

24

Насос сусловой

30

0,7

0,8

25

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

26

Насос ускорительный

30

0,7

0,8

27

Насос сусловой

30

0,7

0,8

28

Насос ускорительный

30

0,7

0,8

29

Насос перемешивающий

18,5

0,7

0,8

ПР-6

30

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

31

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

32

Насос дрожжевой

22

0,7

0,8

33

Дрожжанка

10

0,7

0,8

34

Дрожжанка

10

0,7

0,8

35

Дрожжанка

10

0,7

0,8

ПР-7

36

Дробилка

55

0,8

0,85

37

Дробилка

55

0,8

0,85

38

Дробилка

55

0,8

0,85





Продолжение таблицы 1.2

ПР-8

39

Дробилка

55

0,8

0,85

40

Дробилка

55

0,8

0,85

41

Дробилка

55

0,8

0,85

ПР-9

42

Дробилка

55

0,8

0,85

43

Дробилка

55

0,8

0,85

44

Дробилка

55

0,8

0,85

ПР-10

45

Мешалка варочного чана №1

15

0,7

0,8

46

Мешалка варочного чана №2

15

0,7

0,8

47

Мешалка варочного чана №3

15

0,7

0,8

48

Мешалка варочного чана №4

15

0,7

0,8

ПР-11

49

Станок токарный

7

0,14

0,5

50

Станок токарный

7

0,14

0,5

51

Станок сверлильный

2,7

0,14

0,5

52

Кран-балка ПВ=25%

10

0,06

0,5



Паспортные мощности электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы (ПКР) приводятся к ПВ = 100%, то есть к номинальной установленной мощности.

Сварочный агрегат ПВ=40%



Кран-балка ПВ=25%






1. Определение расчетной нагрузки спиртцеха

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют выбор всех элементов системы электроснабжения.

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу материала, удорожанию строительства, занижение – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической статистики и теорий вероятности.

При определении расчетных нагрузок должны учитываться следующие положения:

1. Графики нагрузок цехов или всего промышленного предприятия изменяются во времени, растут и по мере совершенствования техники.

2. Постоянное совершенствование производства (автоматизация и механизация производственных процессов) увеличивает расход электроэнергии потребляемой предприятием. Это обстоятельство влияет на рост электронагрузок.

3. При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать перспективы развития производства и перспективный рост электронагрузок предприятий на ближайшие 10 лет.

Для правильного выбора сечений линий, коммутационных и защитных аппаратов произведем расчет электрических нагрузок рассматриваемого цеха.

При расчетах электрических нагрузок результаты заносятся в таблицу 3.1.






	Таблица 3.1 – Определение расчетных нагрузок

	№

	п/п

	Наименоване узлов питания и групп электроприемников

	Количество ЭП, n

	Установленная

	мощность

	приведенная к

	ПВ=100%

	m=Рн.макс/Рн.мин

	Коэффициент использования, Ки

	cos? / tg ?

	Средняя

	нагрузка

	за

	максимально

	загруженную

	смену

	Эффективное число электроприемников  nЭ

	Коэффициент максимума Км

	Максимальная нагрузка

	Расчетные токи Iр/Iп

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Рм=КмРсм, кВт

	Qм=Qсм при nЭ>10

	Qм=1,1Qсм при nЭ?10,кВар

	,

	кВА

	

	

	

	

	Одного ЭП

	(наименьшего,

	наибольшего)

	Рн, кВт

	Общая

	Рн, кВт

	

	

	

	Рсм=Ки Рн

	Qсм =Рсм tg

	

	

	

	

	

	

	1

	2

	3

	4

	5

	6

	7

	8

	9

	10

	11

	12

	13

	14

	15

	16

	

	ПР-1

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	1

	Насосы

	6

	18,5-30

	149

	

	0,7

	0,8 / 0,75

	104,3

	78,23

	

	

	

	

	

	

	2

	Вентиляторы приточные

	3

	0,75

	2,25

	

	0,65

	0,8 / 0,75

	1,46

	1,1

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-1:

	9

	0,75-30

	151,3

	

	-

	-

	105,8

	79,3

	

	

	105,8

	79,3

	132,2

	200,9/

	593,4

	

	ПР-2

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы А

	3

	Сварочный трансформатор

	1

	6,3

	6,3

	

	0,3

	0,35/2,67

	1,9

	5

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по группе А:

	1

	6,3

	6,3

	

	-

	-

	1,9

	5

	

	

	6,3

	16,8

	17,9

	

	

	Приемники группы Б

	4

	Насос

	4

	4-22

	46,5

	

	0,7

	0,8/0,75

	32,55

	24,4

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по группе Б:

	4

	4-22

	46,5

	

	-

	-

	32,5

	24,4

	

	

	32,5

	24,4

	40,7

	

	

	Итого по ПР-2:

	5

	4-22

	52,8

	

	-

	-

	34,4

	29,4

	

	

	38,8

	41,2

	58,6

	89/

	381,3

	

	ПР-3

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	5

	Компрессора

	2

	40

	80

	

	0,8

	0,8/0,75

	64

	48

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-3:

	2

	40

	80

	

	-

	-

	64

	48

	

	

	64

	48

	80

	121,7

	/645,6

	

	ПР-4

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	6

	Насосы

	6

	18,5-30

	149

	

	0,7

	0,8 / 0,75

	104,3

	78,23

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-4:

	6

	18,5-30

	149

	

	-

	-

	104,3

	78,23

	

	

	104,3

	78,23

	130,4

	198,4

	/590,8

Продолжение таблицы 3.1

	1

	2

	3

	4

	5

	6

	7

	8

	9

	10

	11

	12

	13

	14

	15

	16



	ПР-5

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	7

	Насосы

	7

	18,5-30

	179

	

	0,7

	0,8/0,75

	125,3

	93,97

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-5:

	7

	18,5-30

	179

	

	-

	-

	125,3

	93,97

	

	

	125,3

	93,97

	156,6

	238,2

	/630,7

	

	ПР-6

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	8

	Насосы и дрожжанки

	6

	10-22

	96

	

	0,7

	0,8/0,75

	67,2

	50,4

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-6:

	6

	10-22

	96

	

	-

	-

	67,2

	50,4

	

	

	67,2

	50,4

	84

	127,8/

	420,75

	

	ПР-7

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	9

	Дробилки

	3

	55

	165

	

	0,8

	0,85/0,62

	132

	81,84

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-7:

	3

	55

	165

	

	-

	-

	132

	81,84

	

	

	132

	81,84

	155,3

	236,2/

	880

	

	ПР-8

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	10

	Дробилки

	3

	55

	165

	

	0,8

	0,85/0,62

	132

	81,84

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-8:

	3

	55

	165

	

	-

	-

	132

	81,84

	

	

	132

	81,84

	155,3

	236,2/

	880

	

	ПР-9

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	11

	Дробилки

	3

	55

	165

	

	0,8

	0,85/0,62

	132

	81,84

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-9:

	3

	55

	165

	

	-

	-

	132

	81,84

	

	

	132

	81,84

	155,3

	236,2/

	880

	

	ПР-10

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы Б

	12

	Мешалки варочных чанов

	4

	15

	60

	

	0,7

	0,8/0,75

	42

	31,5

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-10:

	4

	15

	60

	

	-

	-

	42

	31,5

	

	

	42

	31,5

	52,5

	79,9/

	279,6

	

	ПР-11

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Приемники группы А

	13

	Станки разные

	3

	2,7-7

	16,7

	

	0,14

	0,5/1,73

	2,34

	4,03

	

	

	

	

	

	

	14

	Кран-балка

	1

	5

	5

	

	0,06

	0,5/1,73

	0,3

	0,52

	

	

	

	

	

	

	

	Итого по ПР-11:

	4

	2,7-7

	21,7

	m<3

	0,12

	0,5/1,73

	2,64

	4,55

	4

	3,43

	6,07

	5

	7,86

	11,9/183,4

	

	Итого силовая нагрузка:

	52

	-

	1284,4

	

	

	-

	941,64

	660,87

	

	

	949,5

	673,1

	1164

	





Продолжение таблицы 3.1

	1

	2

	3

	4

	5

	6

	7

	8

	9

	10

	11

	12

	13

	14

	15

	16



	Электрическое освещение

	

	

	32

	

	Ксо=

	0,85

	

	27,2

	

	

	

	27,2

	

	

	



	Итого по цеху:

	

	

	1316,4

	

	

	

	968,84

	660,87

	

	

	976,7

	673,1

	1186,2

	1806,8/

	2526








Для каждой группы определяется суммарная номинальная мощность (на примере ПР-11 )



Коэффициент использования Ки, cos?, tg? для каждого электроприемника или группы электроприемников определяется по справочным данным [1, стр. 19, табл. 1.7].

Средняя активная и реактивная нагрузки за наиболее загруженную смену для электроприемников (на примере станков):



где  - суммарная номинальная активная мощность электроприемников;

 - коэффициент использования активной мощности;

 - принимается по соответствующему значению коэффициента мощности.

Для каждой группы ЭП подводится итог по среднесменной активной и

реактивной нагрузке для всей группы (на примере ПР-11):



Диапазон величины модуля силовой сборки:



Определение средневзвешенного коэффициента использования по группе:



Средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности:



Для ЭП группы «А» определим эффективное число ЭП nэ. Под эффективным числом ЭП группы различных по номинальной мощности и режиму работы ЭП понимается такое число однородных по режиму работы ЭП одинаковой мощности, которые обуславливают ту же величину расчетной нагрузки, что и данная группа различных по номинальной мощности и режиму работы ЭП.

Так как , то nэ=п [3, стр. 22, табл. 1.3], тогда  определяем по таблице [1, стр. 21, табл. 1.8]



Расчетная активная и реактивная максимальные мощности группы электроприемников с переменным графиком нагрузки определяется как [3, стр. 22, табл. 1.3]



Номинальная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по удельной плотности осветительной нагрузки и площади цеха:



где  - площадь цеха;

 - удельная плотность осветительной нагрузки [1, стр.22, табл. 1.11].

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по номинальной мощности и коэффициенту спроса:



где  - коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из ряда отдельных помещений [1, стр. 22, табл. 1.10].





Определение расчётной нагрузки цеха с учетом освещения:



Определение расчётного тока цеха:



Определение пикового тока.

Номинальный ток самого мощного электроприемника (дробилка):



где  - номинальная активная мощность электроприемника, кВт;

 - КПД электроприемника.

Пусковой ток самого мощного электроприемника (дробилка):



где   - кратность пускового тока.



Пиковый ток цеха.

где  - коэффициент использования самого мощного электроприемника.






4 Определение расчетной нагрузки предприятия в целом

Расчетная полная мощность предприятия определяется по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов (до и выше 1000 В) с учетом расчетной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанциях и ГПП и потерь в высоковольтных линиях.

Расчетная нагрузка (активная и реактивная) силовых приемников цехов (кроме рассмотренного) определяются из соотношений:



где  - суммарная установленная мощность всех приемников цеха;

 - коэффициент спроса [1, стр. 13, табл. 1.6];

 - принимается по соответствующему значению коэффициента мощности.

Расчет осветительной нагрузки цехов идентичен расчету осветительной нагрузки рассчитанного цеха.

Расчетная активная мощность групп приемников выше 1000 В определяется по выше приведенным формулам и учитываются отдельно.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.1.

Пример расчета (Элеватор).



Расчетные активная и реактивная мощности корпуса



Номинальная нагрузка осветительных приемников корпуса определяется по удельной плотности осветительной нагрузки и площади цеха.



где  - площадь цеха;

 - удельная плотность осветительной нагрузки [1, стр.22, табл. 1.11].

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по номинальной мощности и коэффициенту спроса:



где  - коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов [1, стр. 22, табл. 1.10].

Полная мощность корпуса.







































4 Определение расчетной нагрузки предприятия в целом

Расчетная полная мощность предприятия определяется по расчетным активным и реактивным нагрузкам цехов (до и выше 1000 В) с учетом расчетной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанциях и ГПП и потерь в высоковольтных линиях.

Расчетная нагрузка (активная и реактивная) силовых приемников цехов (кроме рассмотренного) определяются из соотношений:



где  - суммарная установленная мощность всех приемников цеха;

 - коэффициент спроса [1, стр. 13, табл. 1.6];

 - принимается по соответствующему значению коэффициента мощности.

Расчет осветительной нагрузки цехов идентичен расчету осветительной нагрузки рассчитанного цеха.

Расчетная активная мощность групп приемников выше 1000 В определяется по выше приведенным формулам и учитываются отдельно.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.1.

Пример расчета (Элеватор).



Расчетные активная и реактивная мощности корпуса



Номинальная нагрузка осветительных приемников корпуса определяется по удельной плотности осветительной нагрузки и площади цеха.



где  - площадь цеха;

 - удельная плотность осветительной нагрузки [1, стр.22, табл. 1.11].

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по номинальной мощности и коэффициенту спроса:



где  - коэффициент спроса для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов [1, стр. 22, табл. 1.10].

Полная мощность корпуса.









Таблица 4.1 - Определение расчетной нагрузки предприятия в целом

№ по ген.

плану

Наименование потребителей

Силовая нагрузка

Осветительная нагрузка

Силовая и осветительная нагрузка





Рн, кВт

Кс

cos?/tg?

Рр, кВт

Qр, кВар

F, м2

Руд.о, Вт/м2

Рн.о, кВт

Кс.о.

Рр.о, кВт

Рр+Рро, кВт

Qр, кВар

Sр, кВА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15



Потребители электроэнергии 0,38 кВ

1

Спиртцех

1284,4

-

-

949,5

673,1

2000

16

32

0,85

27,2

976,7

673,1

1806,8

2

Элеватор

800

0,6

0,7/1,02

480

489,6

6300

10

63

0,95

59,8

539,8

489,7

728,8

3

Углекислотный цех

1000

0,4

0,75/0,9

400

360

3000

12

36

0,85

30,6

430,6

360

561,2

4

Склад, спиртохранилища

600

0,3

0,8/0,75

180

135

3000

9

27

0,6

16,2

196,2

135

238,2

5

ООО «СВК», водочный цех

1300

0,5

0,75/0,9

650

585

3500

12

42

0,85

35,7

685,7

585

901,3

6

Заводоуправление, электроцех, пожарная охрана

1600

0,5

0,8/0,75

800

600

1800

16

28,8

0,8

23

823

600

1018,4

7

Механический цех

600

0,35

0,7/1,02

210

214,2

1500

12

18

0,95

17,1

227,1

214,2

312,2

8

Котельный цех

1600

0,6

0,8/0,75

960

720

3500

12

42

0,95

39,9

999,9

720

1232,2

9

Цех сушки барды, сушилка

1600

0,7

0,8/0,75

1120

840

3500

12

42

0,85

35,7

1155,7

840

1428,7

10

Столовая, склады

1000

0,5

0,9/0,48

500

240

4900

9

44,1

0,6

26,5

526,5

240

578,6

11

Ферметный цех, компрессорная

800

0,5

0,65/1,17

400

468

2500

12

30

0,85

25,5

425,5

468

632,5

12

Гараж, склад ГСМ

900

0,3

0,7/1,02

270

275,4

3700

9

33,3

0,95

31,6

301,6

275,4

408,4



Территория комбината

-

-

-

-

-

320000

0,16

51,2

1,0

51,2

51,2

-

-



Итого по 0,38 кВ

13088,95

-

-

6919,5

5600,3

Fц=39200

-

489,4

-

413,2

7332,7

5600,3

9226,7



Потребители электроэнергии 10 кВ

8

Котельный цех

2500

0,9

0,8/0,75

2250

1687,5

-

-

-

-

-

2250

1687,5

2812,5



Итого по 10 кВ

2500

-

-

2250

1687,5











2250

1687,5

2812,5





Для удобства вынесем отдельно результаты расчетов из таблицы 4.1 по цехам предприятия

                          

В качестве высоковольтной нагрузки установлены два асинхронных двигателя АОД-1250-6У1 [39].

Полная мощность нагрузки предприятия на шинах напряжением до 1000В за максимально загруженную смену



Так как трансформаторы цеховых подстанций и высоковольтная сеть еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них можно определить следующим образом:



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

Суммарные расчетные активная и реактивная мощности, отнесенные к шинам 10 кВ ГПП:

где  - коэффициент разновременности максимумов нагрузки, характеризующий смещение максимума отдельных ЭП во времени, что вызывает снижение суммарного графика нагрузки по сравнению с суммой максимумов отдельных ЭП или групп ЭП [4, стр. 35].

Определим полную мощность нагрузки предприятия на шинах напряжением выше 1000 В с учетом потерь в линиях и цеховых трансформаторах



Потери мощности в трансформаторах ГПП:



где  - потери активной мощности в трансформаторах ГПП, кВт;

 - потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП, кВАр.

Определяем полную расчетную мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП, зная выше рассчитанные значения мощностей потребляемых с низкой стороны ГПП, и значения потерь в трансформаторах ГПП



Т.о., произведен расчет нагрузки предприятия без учета компенсации реактивной мощности.

Чтобы учесть компенсацию реактивной мощности необходимо определиться с уровнем напряжения питающих линий.

При выборе напряжения питающей линии ГПП используются следующие рекомендации [6, стр. 46]:

? напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества при передаваемой мощности не более 10 МВА;

? напряжение 110 кВ целесообразно применять при потребляемой предприятием мощности 10 ? 120 МВА;

? при мощностях, превышающих 120 ? 150 МВА, для электроснабжения предприятия возможно применение напряжения 220 кВ.

Для определения экономически целесообразной величины напряжения питающей линии ГПП воспользуемся формулой Илларионова, т.к. она дает удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений



где  - длина питающей линии;

Uэк  ? экономическое напряжение рассматриваемого участка, кВ.

С учетом рекомендаций принимаем к рассмотрению напряжение питающих линий



Реактивная мощность, передаваемая в сеть предприятия от системы



где ? ? расчетный коэффициент, соответствующий средним условиям передачи реактивной мощности по сетям системы к потребителям, с учетом затрат на потери мощности и энергии в различных объединенных энергетических системах для условий Сибири [4, стр. 35].

Приблизительное значение мощности компенсирующих устройств



Полная расчетная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП с учетом компенсации реактивной мощности



В дальнейшем, после точного определения мощности компенсирующих устройств будет определено более точное значение полной расчетной мощности предприятия........................