Проектирование системы электроснабжения для предприятия автосервисного центра г

Негосударственное образовательное учреждение 
высшего образования 
Московский технологический институт



Факультет Техники и современных технологий	Кафедра Энергетики
Уровень образования Бакалавриат
Направление 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Профиль Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений




ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
на тему:
«Проектирование системы электроснабжения для предприятия автосервисного центра г. Воронеж»




Студента: Половинкина Сергея Анатольевича     ________________
                                                                                                                              подпись                          

Руководитель  ВКР: к.т.н., доцент Ларионов Владимир Борисович 
______________
                                                                                                                               подпись                                       



Допущена к защите:
 
Зав.кафедрой:                                                             ________________
                                                                                                                                                         подпись                                        
« ____»  _______________ 20___ г.




Москва 2018 г.

СОДЕРЖАНИЕ

     ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………...…………………4
     ГЛАВА 1. Основы проектирования систем электроснабжения автосервисного предприятия……………………………...……………………. 6
     1.1 Анализ структуры предприятия ……………………………………...6 
     1.2 Расчет электрических нагрузок  предприятия ……………………..12
     ГЛАВА 2. Проект системы электроснабжения для предприятия автосервисного центра г. Воронеж ……………………...…………………..... 21
     2.1. Расчет и выбор силовых трансформаторов.……………………..... 21
     2.2. Выбор питающих ЛЭП ПС 110 кВ и обоснование схемы системы электроснабжения предприятия …………………………................................ 31
     2.3. Расчет токов короткого замыкания................................................... 39
     2.4. Выбор аппаратов и проводников проектируемой системы электроснабжения ………………………………………………………...…… 46
     2.5. Расчет заземления и молниезащит ГПП ………………………….. 58
     ГЛАВА 3. Организационно-экономическая часть …………………… 65
     3.1. Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений …………………………………………………………………………………… 65 
     3.2. Расчет трудоемкости на текущий и капитальный ремонт ……… 66
     3.3. Оценка экономической эффективности проекта ………………… 73
     ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………. 78
     СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………. 80







СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

     АВР – автоматический ввод резерва;
     АСУ ТП – автоматическая система управления трансформаторными подстанциями;
     ВН – высокое напряжение;
     ГПП – главная понижающая подстанция;
     ЗРУ – закрытое распределительное устройство; 
     КЗ – короткое замыкание;
     КРУ – комплексное распределительное устройство;
     КТП – комплексное трансформаторная подстанция;
     ПС – подстанция;
     ПУЭ – правила устройства электроустановок;
     РЗиА – релейная защита и автоматика;
     РУ – распределительное устройство;
     СВ – секционный выключатель; 
     СН – собственные нужды;
     СШ – секция шин;
     ТМ – трансформатор масленый; 
     ТП – трансформаторная подстанция;
     ТСН – трансформатор собственных нужд.





ВВЕДЕНИЕ

     Целью выпускной квалификационной работы есть проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия автосервисного центра. 
     Для достижения цели работы потребуется решить ряд задач:
     1. Рассмотреть структуру предприятия автосервисного центра, характеристики потребителей электроэнергии, выполнить расчет нагрузок 0,4кВ и 10кВ.
     2. Выполнить выбор цеховых трансформаторов и трансформаторов ГПП, выбрать схему электроснабжения предприятия.
     3. Выполнить расчет токов КЗ и выбрать электрооборудование для предприятия автосервисного центра. Рассчитать установки релейной защиты электрооборудования.
     4. Провести расчет заземления и молниезащиты главной понизительной подстанции (ГПП).
     Система электроснабжения предприятия предназначена для обеспечения электроэнергией электроприемников, которые есть неотъемлемой частью технологического процесса или служащих для поддержания предприятия в работоспособном состоянии. Для эффективной работы предприятия, схема электроснабжения предприятия должна обеспечивать установленные по ГОСТ Р 54149— 2010 показатели качества электроэнергии, требуемый уровень безопасности  и надежности.
     В выпускной квалификационной работе рассмотрены вопросы расчета электрических нагрузок предприятия в целом и по отдельным цехам; выбора мощности и числа трансформаторов ГПП и цеховых трансформаторов; расчета токов КЗ; выбора оборудования главной понизительной подстанции и сечения распределительных сетей напряжением выше 1000В; молниезащиты и заземления ГПП; технико-экономического сравнения вариантов схемы электроснабжения предприятия; разработки мероприятий по безопасности и экологичности для проектируемого оборудования главной понизительной подстанции 110/10кВ предприятия.
     Проект охватывает вопросы комплексного проектирования системы электроснабжения промышленного предприятия, цеховых трансформаторных подстанций (ТП) и ГПП на базе серийно выпускаемого электрооборудования.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     ГЛАВА 1. Основы проектирования систем электроснабжения автосервисного предприятия
     
1.1 Анализ структуры предприятия

     Предприятие автосервисного центра осуществляет ремонт и утилизацию различных машин и механизмов производственного назначения.
     Предприятие относится к машиностроительной промышленности с неполным технологическим циклом.
     Завод является предприятием средней мощности, согласно [1]. Работа ведётся в две смены. В минимальном режиме нагрузка составляет 25% от нагрузки в нормальном режиме.
     Источником питания промышленного предприятия есть две секции шин (СШ) 110 кВ ГПП. Расстояние от ГПП – 15,1 км. Питание выполнено по двум воздушными линиям электропередачи (ЛЭП). Мощность токов короткого замыкания на СШ источника 2000 МВА. Допустимое граничное потребление реактивной мощности в часы максимальных нагрузок электрической сети tg?=0,4 о.е.
     Взаимным расположением сооружений и зданий на территории промышленного предприятия, и размещением в них основных подразделений соблюдается требованием выполняемого производственного процесса, который предусматривает кратчайшие маршруты транспортирования деталей по всему технологическому процессу.
     На рисунке 1.1 указан генеральный план предприятия, который состоит из 16 основных зданий.


     
     Рисунок 1.1 – Генплан предприятия
     
     В таблице 1.1 представлен состав цехов примышленного предприятия (завода).
     Таблица 1.1 – Состав основных цехов предприятия
№ цеха
Наименование цеха
Размеры цеха, м
Площадь цеха, м2
1
Испытательный цех 
100х180
18000
2
Прессовый цех
180х220
39600
3
Литейный цех №1
210х145
30450
4
Литейный цех №2
170х115
19550
5
Механосборочный цех
265х100
26500
6
Инструментальный цех
170х100
17000
7
Термический цех 
164х128
20992
8
Сварочный цех 
195х76
14820
9
Котельная
100х65
6500
10
Компрессорная
100х65
6502
11
Склад заготовок
195х76
14820
12
Склад готовой продукции
195х61
11895
13
Административный корпус
100х260
26000
14
Сборочный цех №1
170х170
28900
15
Цех лакокрасочных покрытий
85х240
20400
16
Сборочный цех №2
128x210
26880
     В состав предприятия входят следующие цеха основного производства:
* испытательный цех;
* прессовый цех;
* литейный цех №1;
* литейный цех №2;
* механосборочный цех;
* инструментальный цех;
* термический цех;
* сварочный цех;
* сборочный цех №1;
* цех лакокрасочных покрытий;
* сборочный цех №2;
* а также вспомогательные цеха:
* котельная;
* компрессорная;
* склад заготовок;
* склад готовой продукции.
     Наибольшая мощность потребляется прессовым, литейными и термическим цехами.
     В литейных цехах производится переработка металла, полученного от утилизации машин. Расплав металла происходит в дуговых печах, доведение его до необходимого химического состава происходит в индукционных печах. Разливку металла по формам осуществляют автоматические линии розлива металла, автоматические линии формовки и автоматические линии смесеприготовления.
     Питание дуговых и индукционных печей осуществляется напряжением 10кВ переменного тока промышленной частоты.
     Вспомогательными электроприемниками литейного цеха являются: транспортёры, насосы, вентиляция. Приводы вспомогательных механизмов работают в продолжительном режиме. Питание вспомогательного электрооборудования цеха выполнено от сети переменного тока напряжение питания - 380 В, промышленной частоты – 50Гц.
     Прессовый цех нужен для сжатия перерабатываемого металла давлением. Основными электроприемниками цеха есть печи и прессы (индукционные и сопротивления). Режим работы прессов и печей продолжительный, переменное напряжение питания – 380 В. К вспомогательным электроприемникам этого цеха относятся: металлорежущие станки, транспортёры, вентиляция. Режим работы этих устройств также продолжительный.
     Термический цех предназначен для термической обработки деталей и заготовок. Основными электроприемниками цеха являются электропривод конвейеров, термические печи, соляные ванны. К вспомогательным электроприемникам этого цеха относятся: подъёмно-транспортные механизмы, вентиляция. Режим работы приводов электроприемников – продолжительный, подъёмно-транспортных механизмов – повторно-кратковременный. Напряжение питания электрооборудования – переменное 380 В. Установленная мощность электроприемников 0,4 кВ колеблется в большом диапазоне от 4 кВт до 650 кВт. Категория бесперебойности питания I.
     Механосборочный цех обеспечивает ремонт узлов и общий ремонт машин, поступающих на предприятие. Электроприемниками цеха являются автоматические подьемники, металлообрабатывающие станки (токарные, сверлильные, фрезерные), точечная сварка. К вспомогательным электроприемникам этого цеха относятся: ПТМ, вентиляторы, насосы. Режим работы приводов и механизмов продолжительный. Напряжение питания переменное – 380 В.
     В цехе лакокрасочных покрытий происходит восстановление окраски машин и их деталей в окрасочных камерах. К вспомогательному оборудованию относятся транспортёры, насосы, вентиляторы, оборудование краскоприготовления. Режим работы приводов механизмов продолжительный. Напряжение питания электроприемников – трехфазное переменное 380 В.
     Испытательный цех. В этом цехе подвергают испытаниям машин на соответствие их свойств государственным стандартам. Основными электроприёмниками являются различные виды испытательных стендов. Режим работы приводов - повторно-кратковременный. Вспомогательными электроприемниками испытательного цеха являются: подъёмно-транспортные механизмы, вентиляция. Питание электроприёмников осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В. 
     Инструментальный цех предназначен для изготовления оснастки и режущего инструмента. Основными электроприемниками цеха являются электропривод станков. К вспомогательным электроприемникам этого цеха относятся: подъёмно-транспортные механизмы, вентиляция. Режим работы приводов электроприемников – продолжительный, подъёмно-транспортных механизмов – повторно-кратковременный. Напряжение питания электрооборудования – переменное 380 В. Установленная мощность электроприемников 0,4 кВ колеблется в большом диапазоне от 4 кВт до 50 кВт. Категория бесперебойности питания II.
     Сварочный цех – предназначен для восстановления целостности металлических частей автомашин. Основными электроприёмниками являются сварочные машины (дуговые, шовные, точечные, стыковые). К вспомогательным электроприемникам этого цеха относятся: подъёмно-транспортные механизмы, вентиляторы, ножницы. Режим работы приводов механизмов продолжительный. В повторно-кратковременном режиме работают подъёмно-транспортные механизмы. Напряжение питания - трехфазное переменное 380 В.
     Сборочные цеха производят восстановление машин, путем замены узлов и агрегатов. К электроприемникам этого цеха относятся: подъёмно-транспортные механизмы, вентиляторы. Режим работы приводов механизмов продолжительный. Напряжение питания переменное – 380В.
     Компрессорная нужна для производства сжатого воздуха, нужного в технологическом процессе. Главными потребителями компрессорной есть компрессоры. Режим работы приводов компрессоров - продолжительный, график нагрузки - постоянный. Напряжение питания электродвигателей компрессоров - трехфазное переменное10 кВ и 380 В.
     Котельная нужна для производства перегретого пара и горячей воды, нужных как для технологического процесса, так и для бытовых целей (отопление). Главными электроприемниками котельной есть насосы. Режим работы насосов продолжительный. 
     Все потребители котельной относятся к I категории по надежности электроснабжения. Напряжение питания насосов – переменное 380 В.
     Склад заготовок необходим для временного хранения запчастей и заготовок для автомашин. На складе установлено подъёмно-транспортное оборудование. Напряжение питания электроприемников – переменное 380В.
     Склад готовой продукции необходим для временного хранения переработанного металлолома и машин до его отгрузки потребителям. На складе установлено подъёмно-транспортное оборудование. Напряжение питания электроприемников – переменное 380В.
     Административный корпус. Основными потребителями электрической энергии здесь являются офисная техника, кондиционеры, нагревательные приборы. Напряжение питания электроприемников – однофазное переменное 220В.
     Электроосвещение цехов это однофазные потребители. Напряжение питания переменное - 220В. Все светильники в цехах размещены равномерно на три фазы, чем снижается мигание источников света, тем самым уменьшает несимметрию напряжения цеховых сетей.
     Высоковольтные двигатели компрессоров в компрессорной работают в продолжительном режиме, толчки нагрузки имеют место только при пуске. Перерыв в электроснабжении компрессоров недопустим и может повлечь опасность для жизни людей, серьезное нарушение технологического режима, что дает основание отнести их к потребителям I категории.
     К нагрузкам I категории также относятся пожарные насосы, электроприемники компрессорной, работа которых нужна для поддержания технологического цикла, а также аварийное освещение, сигнализации и устройства связи.
     Остальные электроприемники цехов относятся ко 2-й и 3-й категории по надежности электроснабжения.
     
     1.2 Расчет электрических нагрузок  предприятия
     Основные составляющие системы электроснабжения промышленных предприятий есть электрические сети и трансформаторные подстанции. Выбор данных составляющих необходимо выполнять по расчетам электрических нагрузок. 
     В качестве основного метода определения расчетных силовых нагрузок используем метод упорядоченных диаграмм, этот метод основан на связях между расчетной нагрузкой и индивидуальными показателями отдельных электроприемников, эти индивидуальные показатели рассматриваются как случайные величины, значение которых определяют упорядоченными диаграммами расчетной нагрузки и её величиной.
     Для группы электроприемников одного режима работы определяем среднесменные активную и реактивную нагрузки [14]:
     а) среднесменная активная нагрузка РСР.СМ.i , кВт:
     	,					(1.1)
     где 	kиi – коэффициент использования i-го ЭП, о.е.;
     ni – число ЭП каждого типа, шт.
     б) среднесменная реактивная нагрузка QСР.СМ.i, кВар:
     	,					(1.2)
     где 	tg ?i – коэффициент мощности ЭП, о.е.
     Суммарная среднесменная нагрузка всех ЭП цеха определяется [14]:
     а) суммарная среднесменная активная нагрузка РСР.?, кВт:
     	.					(1.3)
     б) суммарная среднесменная реактивная нагрузка QСР.?, кВар:
     	.						(1.4)
     Средний коэффициент использования kИ.СР, о.е. для группы электроприемников [16]:
   	.	(1.5)
     Эффективное количество электроприемников nЭФ, шт, ? это такое количество однородных по режиму работы электроприемников одной и той же мощности, которое дает то же значение расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы [16]:
   	.	(1.6)
     При количестве электроприемников в группе четыре и более допускается принимать nЭФ равным n (действительному числу электроприемников) при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприёмника к номинальной мощности наименьшего менее m?3. При определении отношения, допускается исключать мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности всей группы.
     Коэффициент максимума kМ, о.е., определяется по выражению [16]:
     	.				(1.7)
     Расчетные активная, реактивная и полная нагрузка цеха [16]:
     а) расчетная активная нагрузка РР, кВт:
     	.					(1.8)
     б) расчетная реактивная нагрузка QР, кВар:	
     	 при ;				(1.9)
      при .	(2.10)
     в) расчетная полная нагрузка SР, кВА:
   	.	(1.10)
     Для примера определим расчётные мощности для группы вентиляторов испытательного цеха.
     По справочнику выбираем kи=0,65; =0,75, тогда:
      кВт;
      кВАр.
     Для остальных групп электроприёмников расчёт производим аналогично, результаты расчета сводим в таблицу 2.1.
     Суммарная среднесменная нагрузка всех ЭП цеха:
      кВт;
      кВАр.
     Находим групповой коэффициент использования:
     .
     Эффективное число электроприёмников:
     .
     Так как nЭФ>10, то коэффициент максимума рассчитываем по формуле:
     .
     Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:
     ;
     .
     Полная расчётная нагрузка:
     .
     Для остальных цехов расчёт производим аналогично, результаты расчета записываются в таблицу 1.1.
     Таблица 1.1 – Результаты расчёта электрических нагрузок 0,4 кВ
№ п/п
Наименование ЭП
n, шт.
Рном, кВт
Ки, о.е.
tg?
Рсм, 
кВт
Qсм, 
квар
nэф
Ки ср
Км
Рр, 
кВт
Qр, 
квар
Sр, 
кВА
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

1) Испытательный цех











1.
Стенды испытаний
15
25
0,8
0,62
300,0
186,0






2.
Лабораторные нагревательные приборы, автоклавы
4
75
0,3
0,29
90,0
26,3






3.
Вентиляторы
10
25
0,65
0,75
162,5
121,9






4.
Подъемно-транспортные механизмы (ПТМ)
4
25
0,1
1,73
10,0
17,3






5.
Транспортеры
3
30
0,4
0,88
36,0
31,7






6.
Приборы лабораторий
30
2
0,08
1,73
4,8
8,3







Итого по цеху:




603,3
391,5
31,8
0,51
1,2
736,2
391,5
833,8

2) Прессовый цех












1.
Электропечь сопротивления
5
100
0,8
0,32
400,0
128,0







Продолжение таблицы 1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2.
Индукционная печь U=0,4кВ f=50Гц
5
80
0,7
0,75
280,0
210,0






3.
Индукционная печь U=0,4кВ f=50Гц
3
50
0,7
0,75
105,0
78,8






4.
Транспортеры
6
24
0,4
0,88
57,6
50,7






5.
Поточно-механизированные линии 
4
65
0,35
1,02
91,0
92,8






6.
Автоматические линии для резки метала
8
39
0,23
1,17
71,8
83,9






7.
Прессы
15
20
0,43
1,17
129,0
150,8






8.
Металлорежущие станки
10
20
0,16
1,73
32,0
55,4






9.
Вентиляторы
8
30
0,65
0,75
156,0
117,0







Итого по цеху:




1322,4
967,4
45,1
0,53
1,2
1557,0
967,4
1833,0

3) Литейный цех №1











1.
Авт. линия формовки
6
75
0,4
0,88
180,0
158,4






2.
Авт. линия смесеприготовления
6
55
0,4
0,88
132,0
116,2






3.
Автоматич. линия розлива металла
6
110
0,27
1,17
178,2
208,3






4.
Индукционная печь
6
100
0,7
0,75
420,0
315,0






5.
Транспортеры
12
75
0,4
1,17
360,0
420,8






6.
Насосное оборудование
21
15
0,7
0,75
220,5
165,4






7.
Насосное оборудование
7
55
0,7
0,75
269,5
202,1






8.
Вентиляторы
25
22
0,65
0,75
357,5
268,1






9.
Мостовой кран ПВ-40%
6
31
0,1
1,73
18,6
32,2







Итого по цеху:




2136,3
1886,6
64,7
0,49
1,2
2484,9
1886,6
3119,9

4) Литейный цех №2











1.
Авт. линия формовки
6
70
0,4
0,88
168,0
147,8






2.
Авт. линия смесеприготовления
6
45
0,4
0,88
108,0
95,0






3.
Индукционная печь U=0,4кВ f=50Гц
6
150
0,7
0,62
630,0
390,6






4.
Вентиляторы
15
30
0,65
0,75
292,5
219,4






5.
ПТМ
4
25
0,1
1,73
10,0
17,3






6.
Транспортеры
3
37
0,4
0,88
44,4
39,1






7.
Насосное оборудование
10
15
0,7
0,62
105,0
65,1







Итого по цеху:




1357,9
974,3
29,0
0,57
1,2
1631,2
974,3
1900,1

5) Механосборочный цех











1.
Токарные станки
21
22
0,17
1,73
115,9
200,8






2.
Станок сверлильный
10
18,5
0,17
1,73
31,5
54,5







Продолжение таблицы 1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3.
Фрезерные станки
10
30
0,17
1,73
51,0
88,3






4.
Вентиляторы
15
11
0,65
0,75
107,3
80,4






5.
Насосы системы охлаждения
15
7,5
0,65
0,75
73,1
54,8






6.
Автоматические линии мех. обработки
8
110
0,55
0,88
544,5
479,2






7.
ПТМ
6
15
0,1
1,73
9,0
15,6






8.
Автоматы шлифовально-полировочные
18
22
0,25
1,17
99,0
115,7






9.
Машины точечной сварки
4
65
0,2
1,33
52,0
69,3







Итого по цеху:




1083,3
1158,7
61,0
0,34
1,2
1345,2
1158,7
1775,4

6) Инструментальный цех










1.
Токарные станки
18
20
0,17
1,73
61,2
106,0






2.
Станок шлифовальный
18
18
0,17
1,73
55,1
95,4






3.
Станок сверлильный
18
11
0,17
1,73
33,7
58,3






4.
Многошпиндельные автоматы для изготовления деталей из прутков 
15
15
0,15
1,33
33,8
45,0






5.
Полуавтоматы для холодной штамповки
15
20
0,17
1,17
51,0
59,6






6.
Фрезерные станки
18
20
0,17
1,73
61,2
106,0






7.
Вентиляторы
30
20
0,65
0,75
390,0
292,5






8.
Насосы
10
15
0,7
0,62
105,0
65,1






9.
Электропечь сопротивления
4
150
0,8
0,32
480,0
153,6







Итого по цеху:




1270,9
981,5
71,4
0,41
1,2
1511,2
981,5
1801,9

7) Термический цех











1.
Электропечь сопротивления
6
60
0,8
0,32
288,0
92,2






2.
Эл.печи сопротивления с непрерывной загрузкой
6
90
0,7
0,32
378,0
121,0






3.
Индукционная печь 
3
75
0,7
2,67
157,5
420,5






4.
Вентиляторы
20
20
0,65
0,75
260,0
195,0






5.
Транспортер
3
40
0,4
0,88
48,0
42,2






6.
Автоматич.линии термообработки
3
60
0,65
0,48
117,0
56,2






7.
Краны
3
31
0,3
1,73
27,9
48,3






8.
Насосы систем охлаждения
10
22
0,7
0,62
154,0
95,5







Итого по цеху:




1430,4
1070,8
38,6
0,67
1,1
1609,0
1070,8
1932,8

8) Сварочный цех












1.
Краны
3
25
0,3
1,73
22,5
39,0







Продолжение таблицы 1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2.
Транспортер
4
45
0,4
0,88
72,0
63,4






3.
Автоматические линии мех. обработки
4
90
0,55
0,88
198,0
174,2






4.
Вентиляторы
20
15
0,65
0,75
195,0
146,3






5.
Установки автоматической и полуавтоматической плазменной сварки и резки
7
70
0,4
1,33
196,0
261,3






6.
Сварочные трансформаторы для дуговой сварки
10
50
0,35
1,73
175,0
303,1






7.
Сварочные машины шовные
10
35
0,3
1,02
105,0
107,1






8.
Сварочные машины стыковые и точечные
10
25
0,25
1,33
62,5
83,3






9.
Ножницы листовые, сортовые, арматурные
10
21
0,12
1,73
25,2
43,6






10.
Переносной электроинструмент
50
1
0,06
1,73
3,0
5,2







Итого по цеху:




1054,2
1226,4
59,2
0,38
1,2
1288,0
1226,4
1778,5

9) Котельная












1.
Автоматика котлов
3
9
0,7
0,62
18,9
11,7






2.
Сетевые насосы
3
45
0,7
0,62
94,5
58,6






3.
ГВС
3
20
0,7
0,62
42,0
26,0






4.
ХВС
3
20
0,7
0,62
42,0
26,0






5.
Насосы ХВП
3
15
0,7
0,62
31,5
19,5






6.
Линия рециркуляции
3
15
0,7
0,62
31,5
19,5






7.
Насосы подпитки тепловой сети
3
20
0,7
0,62
42,0
26,0






8.
Насосы питательных котлов
3
20
0,7
0,62
42,0
26,0






9.
Вентиляторы дымососов
6
15
0,6
0,75
54,0
40,5







Итого по цеху:




398,4
254,0
24,5
0,68
1,1
457,6
254,0
523,4

10) Компрессорная












1.
Компрессор 1 Синхронный двигатель (0,4кВ)
4
28
0,7
0,62
78,4
48,6






2.
Компрессор 2 Синхронный двигатель (0,4кВ)
3
60
0,75
0,46
135,0
62,1







Итого по цеху:




213,4
110,7
6,1
0,73
1,3
268,0
121,8
294,3

11) Склад заготовок











1.
Кран козловой ПВ-40%
2
30
0,1
1,73
6,0
10,4







Продолжение таблицы 1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2.
Транспортеры
2
40
0,4
0,88
32,0
28,2






3.
Офисная техника
5
2
0,35
0,48
3,5
1,7







Итого по цеху:




41,5
40,2
4,5
0,28
2,2
90,8
44,3
101,0

12) Склад готовой продукции









1.
Кран козловой ПВ-40%
2
4
0,1
1,73
0,8
1,4






2.
Транспортеры
2
21
0,4
0,88
16,8
14,8






3.
Офисная техника
15
2
0,35
0,48
10,5
5,0







Итого по цеху:




28,1
21,2
6,6
0,35
1,8
49,8
23,3
55,0

13) Административный корпус










1.
Офисная техника
100
2
0,35
0,48
70,0
33,6






2.
Система кондиционирования
40
6
0,65
0,75
156,0
117,0






3.
Бытовые нагревательные приборы
40
2
0,4
0,32
32,0
10,2






4.
Тепловые завесы
4
5
0,55
0,75
11,0
8,3







Итого по цеху:




269,0
169,1
138,9
0,50
1,1
298,1
169,1
342,7

14) Сборочный цех №1











1.
Краны
3
31
0,3
1,73
27,9
48,3






2.
Транспортер
3
25
0,4
0,88
30,0
26,4






3.
Автоматич.линии мех. обработки
3
80
0,55
0,88
132,0
116,2






4.
Вентиляторы
10
11
0,65
0,75
71,5
53,6






5.
Переносной электроинструмент
40
1
0,06
1,73
2,4
4,2







Итого по цеху:




263,8
248,7
12,4
0,47
1,4
369,8
248,7
445,6

15)  Цех лакокрасочных покрытий









1.
Эл оборудование механических и автоматических линий подготовки поверхностей
10
16
0,5
0,75
80,0
60,0






2.
Конвейер
3
80
0,4
0,88
96,0
84,5






3.
ПТМ
8
20
0,1
1,73
16,0
27,7






4.
Насосное оборудование
2
26
0,7
0,62
36,4
22,6






5.
Унифицированная камера окраски методом напыления
10
8
0,55
1,02
44,0
44,9






6.
Оборудование краскоприготовления
10
6
0,25
1,17
15,0
17,5






7.
Автоматическая комплексная линия лакокрасочных покрытий
5
30
0,6
0,75
90,0
67,5






8.
Камеры охлаждения изделий после окраски и сушки
20
11
0,55
1,02
121,0
123,4






9.
Вентиляторы
15
22
0,65
0,75
214,5
160,9







Окончание таблицы 1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Итого по цеху:




712,9
609,0
50,8
0,49
1,2
843,6
609,0
1040,4

16) Сборочный цех №2











1.
Краны
3
31
0,3
1,73
27,9
48,3






2.
Транспортер
3
25
0,4
0,88
30,0
26,4






3.
Автоматич.линии мех. обработки
3
80
0,55
0,88
132,0
116,2






4.
Вентиляторы
10
11
0,65
0,75
71,5
53,6






5.
Переносной электроинструмент
40
1
0,06
1,73
2,4
4,2







Итого по цеху:




263,8
248,7
12,4
0,47
1,4
369,8
248,7
445,6





















ГЛАВА 2. Проект системы электроснабжения для предприятия автосервисного центра г. Воронеж

2.1. Расчет и выбор силовых трансформаторов

     При выборе мощности и числа силовых трансформаторов установленных в цехах предприятия, это выбор должен быть экономически и технически обоснован, так как этот выбор оказывает большое влияние на рациональное построение системы и схемы электроснабжения промышленного предприятия.
     При выборе трансформаторов должна учитываться допустимая их перегрузка при аварии согласно ПУЭ и предшествовавшая недогрузка трансформатора до аварии, которая определятся по расчету или замеру для трансформаторов которые в работе.
     На ТП состоящих их двух трансформаторов также предусматривается складской резерв для замены трансформатора, выбившего на длительный срок. Неответственные нагрузки III категории по надежности электроснабжения потребителей при аварии отключаются вплоть до установки резервного трансформатора.
     Для цеховых трансформаторных подстанций есть экономически обоснованная мощность трансформаторов SН.Э., она определяется в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки sу[10]:
     при sу?0,2 (кВА/м2)		принимается SН.Э=1000 (кВА) ;
     при 0,20,4 (кВА/м2) необходимо использовать двух трансформаторные подстанции, без учета категорийности электроснабжения. 
     Удельную плотность расчетной нагрузки sу, кВА/м2 определим используя выражение [9]:

(2.1)
где 	SР.Ц. - максимальная расчетная нагрузка отдельно взятого цеха, кВА;
     Fц – площадь цеха, м2.
     Для каждой технологической группы трансформаторов на участке электропотребления одной и той же мощности минимальное их число, которое нужно для питания максимальной расчетной активной нагрузки находится по формуле [9]:
	                                                                     
(2.2)
где 	кЗ - коэффициент загрузки трансформаторов, который равен:
     0,65 – 0,7 при преобладании потребителей I категории по надежности электроснабжения;
     0,75 – 0,85	при преобладании потребителей II и III категории по надежности электроснабжения;
     0,9 – 0,95 при однотрансформаторных ТП и потребителей III по надежности электроснабжения;
     Sт.ном - номинальная мощность трансформаторов, кВА.
     Значение числа трансформаторов, которое получено в результате расчетов, необходимо округлить до ближайшего целого числа и определить реальных коэффициент загрузки трансформаторов при нормальном режиме работы [9]:	
.
(2.3)
     Приведём пример расчета трансформаторов для литейного цеха №2:
      кВА/м2;
     Так как sуд < 0,2, то принимаем Sн.э = 1000 кВА.
     ;
     Округляем nтр до ближайшего большего целого, т.о. nтр = 3
     .
     Результаты выбора трансформаторов представлены в таблице 2.1. 
     Таблица 2.1 – Выбор мощности и числа трансформаторов на цеховых ТП предприятия
№ п/п
Наименование цехов, зданий и наружных установок, питающихся
от подстанции
Категория по бесперебойности
Площадь
цеха
Fцеха, м2
Sp,
кВА
Sуд,
кВА/м2
Sн.т,
кВА
Kз.н
nтр.р,
шт.
nтр,
шт.
Kз.ф
1
Испытательный цех
II, III
18000
833,8
0,05
1000
0,8
1,0
1
0,83
2
Прессовый цех
II, III
39600
1833,0
0,05
1000
0,8
2,3
3
0,61
3
Литейный цех №1
II
30450
3119,9
0,10
1000
0,8
3,9
4
0,78
4
Литейный цех №2
II
19550
1900.1
0,10
1000
0,8
2,4
3
0,63
5
Механосборочный цех
II, III
26500
1775.4
0,07
1000
0,8
2,2
3
0,59
6
Инструментальный цех
II, III
17000
1801,9
0,11
1000
0,8
2,3
3
0,60
7
Термический цех
II, III
20992
1932,8
0,09
1000
0,8
2,4
3
0,64
8
Сварочный цех
II, III
14820
1778,5
0,12
1000
0,8
2,2
3
0,59
9
Котельная
I, II
6500
523,4
0,08
1000
0,7
0,7
1
0,52
10
Компрессорная
I, II
6500
294,3
0,05
1000
0,7
0,4
1
0,29
11
Склад заготовок
III
14820
101,0
0,01
1000
0,9
0,1
1
0,10
12
Склад гот. продукции
III
11895
55,0
0,00
1000
0,9
0,1
1
0,05
13
Административный корпус
II, III
26000
342,7
0,01
1000
0,8
0,4
1
0,34
14
Сборочный цех №1
II, III
28900
445,6
0,02
1000
0,8
0,6
1
0,45
15
Цех лакокрасочных покрытий
I, II
20400
1040,4
0,05
1000
0,7
1,5
2
0,52
16
Сборочный цех №2
II, III
26880
445,6
0,02
1000
0,8
0,6
1
0,45
     
     Как видно из таблицы 2.1, фактический коэффициент загрузки трансформаторов некоторых цехов очень низкий. Поэтому, принимаем решение объединить рядом расположенные цеха с небольшой нагрузкой для питания их от одной подстанции. Объединяем нагрузки цехов следующим образом:
     - ТП-1: Испытательный цех, Литейный цех №2;
     - ТП-2: Прессовый цех, Склад готовой продукции;
     - ТП-3: Литейный цех №1;
     - ТП-4: Механосборочный цех, Сборочный цех №2;
     - ТП-5: Инструментальный цех, Сборочный цех №1;
     - ТП-6: Термический цех, Административный корпус;
     - ТП-7: Сварочный цех, Склад заготовок;
     - ТП-8: Цех лакокрасочных покрытий, Котельная, Компрессорная.
     Применяем двух трансформаторные подстанции. Расчёт мощности трансформаторов ведём по следующей формуле [5]:
     						(2.4)
     Приведём пример расчета для ТП-7 (Сварочный цех, Склад заготовок):
     1) активная суммарная нагрузка Рр.ц, кВт:
     	Рр.ц=1288,0+90,8=1378,8 кВт.	
     2) реактивная суммарная нагрузка Qр.ц, кВар:
     	Qр.ц=1226,4+44,3=1270,7 кВар.	
     	3) полная расчетная нагрузка Sр.ц, кВА:
     	Sр.ц= кВА.
     4) Определим мощность трансформаторов ТП-7 для питания наибольшей расчетной активной нагрузки (при кЗ=0,85 о.е., nтр=2):
     Sр.тр = кВА.
     Принимаем два трансформатора мощностью Sт.ном.=1600 кВА
     5) фактический коэффициент загрузки трансформатора:
     кз.ф= < 0,85 о.е.
     Для остальных цехов расчёт производится аналогично, результаты расчета мощности и числа цеховых ТП указаны в таблице 2.2.
     Таблица 2.2 – Предварительный расчет числа и мощности цеховых ТП
№ ТП
№ цеха
Наименование цеха
,
кВА
Категория потр.

, кВА
, шт.
, кВА
, кВА

ТП-1
4
Литейный цех №2
1900,1
2
0,85
1900,1
2
1117,7
1600
0,59
ТП-2
2
Прессовый цех
1833,0
2,3
0,85
1887,7
2
1110,4
1600
0,59

12
Склад готовой продукции
55,0







ТП-3
3
Литейный цех №1
3119,9
2
0,85
3119,9
2
1835,3
2500
0,62
ТП-4
5
Механосборочный
1775,4
2,3
0,85
3040,4
2
1788,5
2500
0,61

1
Испытательный
833,8








16
Сборочный цех №2
445,6







ТП-5
6
Инструментальный
1801,9
2,3
0,85
2247,5
2
1322,1
1600
0,70

14
Сборочный цех№1
445,6







ТП-6
7
Термический цех
1932,8
2,3
0,85
2274,8
2
1338,1
1600
0,71

13
Административный корпус
342,7







ТП-7
8
Сварочный цех 
1778,5
2,3
0,85
1875,1
2
1103,0
1600
0,59

11
Склад заготовок
101,0







ТП-8
15
Цех лакокрасочных покрытий
1040,4
1,2
0,7
1852,6
2
1323,3
1600
0,58

9
Котельная
523,4








10
Компрессорная
294,3







     
     Для цеховых комплектных подстанций применяются трансформаторы закрытого типа – ТМЗ. Поскольку в цехах есть осветительная нагрузка (однофазная нагрузка), то избираем схему соединения обмоток Д/Ун , которая дает меньшие сопротивления нулевой последовательности (нейтраль может нагружаться до 75% номинального тока фазы против 25% при схеме У/Ун) и улучшает условия защиты от однофазных замыканий на землю.
     Маркировка выбранных трансформаторов 10 кВ типа ТМЗ-2500/10 [18]:
     Т – трёхфазный;
     М – масляное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла;
     З – закрытого исполнения;
     2500 – номинальная мощность трансформатора, кВА;
     10 – первичное напряжение, кВ.
     Параметры выбранных трансформаторов на ТП указаны в таблице 2.3.
     Таблица 2.3 – Технические параметры цеховых трансформаторов

     Выбор числа и мощности трансформаторов главной понизительной подстанции. На предприятии преобладают потребители II категории, но также имеются потребители I категории, поэтому ГПП предприятия выполняется двухтрансформаторной. Номинальная нагрузка каждого трансформатора на подстанции состоящей из двух трансформаторов, находится аварийным режимом работы подстанции: при установке двух трансформаторов их мощность должна быть выбрана такой, чтобы при которой, при выходе из работы одного из трансформаторов, тот трансформатор, который остался в работе, с допустимой аварийной перегрузкой мог обеспечить нормальное электроснабжение потребителей.
     На время перегрузки должны быть приняты меры по усилению охлаждения трансформатора (включены вентиляторы дутья, резервные охладители и так далее).
     Выбор номинальной мощности трансформатора должен выполнятся с учетом его перегрузочной способности [13]:
   	,	(2.5)
     где 	Sт.ном - номинальная мощность силового трансформатора, кВА;
     Sт.расч - расчетная мощность силового трансформатора, кВА.
   	,	(2.6)
     где 	kЗ - к.......................