Проектирование системы электроснабжения с учетом особенностей производства

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	6
1 Расчет центра силовых электрических нагрузок	9
1.1 Характеристика предприятия.	9
1.2 Определение центра электрических нагрузок и выбор места расположения ТП	9
2 Расчет осветительных нагрузок	11
2.1 Cветотехнический расчет производственного цеха.	11
2.1.1 Выбор типа светильников	12
2.1.2 Определение количества светильников методом удельных мощностей	12
2.1.3 Размещение светильников	21
2.1.4 Выбор сечения проводов осветительной сети	22
2.1.5 Выбор щитов основного и аварийного освещения	23
2.2 Освещение корпусов предприятия	23
2.3 Расчет осветительной нагрузки территории предприятия	24
3 Разработка системы электроснабжения предприятия	25
3.1 Выбор схемы электроснабжения предприятия	25
3.2 Расчет нагрузок подразделений предприятия	25
3.3 Расчет нагрузок предприятия в целом	26
4 Расчет электрических нагрузок распределительных пунктов	28
4.1 Расчет фактических электрических нагрузок производственного цеха.	28
5 Выбор силового распределительного оборудования	30
5.1 Выбор сечения проводов и кабелей. Расчет и выбор аппаратов защиты	31
5.2 Расчет потерь напряжения на установленном электроприемнике.	32
5.3 Расчёт и выбор современного электрооборудования, защитной и коммутационной аппаратуры сечения проводов и кабелей на трансформаторной подстанции	34
5.3.1 Защита трансформаторов от междуфазных КЗ	35
5.3.2 Защита трансформаторов от внешних КЗ и резервирование токовой отсечки и газовой защиты.	36
5.3.3 Защита трансформаторов от однофазных КЗ.	37
5.3.4 Защита трансформаторов от перегрузки.	39
5.4 Выбор выключателей	40
5.5 Выбор трансформатора тока	41
6 Выбор силовых трансформаторов подстанций	42
6.1 Расчет и проверка выбора числа, мощности и типа силовых трансформаторов для питания потребителей завода	42
6.2 Выбор мощности компенсирующих устройств. Окончательный выбор типа, числа и мощности трансформаторов ТП-1	43
7 Расчет контура искусственного заземления производственного цеха	46
8 Разработка мероприятий по экономии энергоресурсов	49
8.1. Мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективности в системах электроснабжения и электропотребления.	50
8.2 Мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективности в системах теплоснабжения и теплопотребления	56
Заключение	59
Список литературы	60
Приложение А……………………………………………………………………………………….……61

	


ВВЕДЕНИЕ

     Сложно представить жизнь современного общества без электроэнергии. Современный технический прогресс невозможен без использования электрической энергии в различных производственных процессах.
     Одна из важнейших проблем – это проблема надежности электроснабжения. Энергетика России в настоящее время характеризуется высокой степенью изношенности энергетического оборудования;   около     60 % генерирующих мощностей электростанций выработали свой ресурс.             Поэтому, вероятность возникновения аварий и нарушений электроснабжения велика. Возникает проблема обеспечения энергетического постоянства - как в масштабах всего государства, так и применительно к каждому отдельному предприятию.
     Не менее важной для всех энергоемких отраслей является проблема энергосбережения. Большая энергетическая составляющая в себестоимости продукции любого предприятия делает неконкурентоспособной продукцию данного предприятия по сравнению с продукцией предприятий аналогичного профиля, но более рационально использующих  энергоресурсы.
     Другой актуальной проблемой - является проблема обеспечения качества электрической энергии, поскольку технологические процессы промышленного производства на предприятиях различного профиля становятся все более автоматизированными. Надежная работа оборудования автоматизированных производств может быть обеспечена при соблюдении требований к электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13 109-99. В то же время отдельные приемники, прежде всего разного рода преобразователи электрической энергии являются источниками помех, снижающих качество электрической энергии. Возникает проблема электромагнитной совместимости различного электрооборудования, работающего в системе электроснабжения. Низкое качество электрической энергии вызывает сбои, увеличение скорости износа оборудования, перерывы в энергоснабжении, что приводит к существенным, дополнительным финансовым затратам.
     Для обеспечения бесперебойности производственного процесса системы электроснабжения должны обладать повышенной надёжностью и гибкостью, обеспечивать необходимые показатели качества электроэнергии, быть высокоэкономичными и соответствовать требованиям пожаро- , взрыво- и электробезопасности. 
     В данной выпускной квалификационной работе рассматривается вопрос проектирования системы электроснабжения ОАО «Пневмоаппарат» в п.г.т.Покровское. Целью данной квалификационной работы является проектирование системы электроснабжения с учетом особенностей производства. 
     Главной задачей проектирования предприятия является разработка рационального электроснабжения с учетом новейших достижений науки и техники на основе технико-экономического обоснования решений, при которых обеспечивается оптимальная надежность снабжения потребителей электроэнергией в необходимых размерах, требуемого качества и с наименьшим затратами. Реализация данной задачи связана с рассмотрением ряда вопросов, возникающих на различных этапах проектирования. При технико-экономических сравнениях вариантов электроснабжения основными критериями выбора технического решения является его экономическая целесообразность, т.е. решающими факторами должны бытьстоимостные показатели, а именно приведенные затраты, учитывающие единовременные капитальные вложения и расчетные ежегодные издержки производства. Надежность системы электроснабжения в первую очередь определяется схемными и конструктивными построениями системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящего электрооборудования. 
     Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от «холодного» резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. При проектировании систем электроснабжения предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии решаются комплексно и базируются на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования используется принцип унификации и ориентации на применение комплектных устройств (КРУ, КСО и др.), что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания.




























1 Расчет центра силовых электрических нагрузок

1.1 Характеристика предприятия.
      ОАО «Пневмоаппарат» развивает свою деятельность в области производства и продажи пневмоприводов, пневмоавтоматики и резинотехнических изделий.
      Предприятие состоит из основных корпусов: корпус основного производства, механическое отделение; вспомогательных корпусов: административно-бытовой корпус, корпус вспомогательных цехов, контора административного персонала, котельная, мазутонасосная, компрессорная, насосная станция оборотного водоснабжения; склады: склад, склад ГСМ, а также вспомогательных сооружений: наземные цилиндрические сооружения, градирня, артскважина, водонапорные башни. 
      Режим работы предприятия – односменный. с 8:00 до 17:00 часов,.
1.2 Определение центра электрических нагрузок и выбор места расположения ТП
     Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещенные по генеральному плану окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам подразделений. Площадь, ограниченная каждой из окружностей:
     Fi = ?·ri2·m ;		[мм2]		(1.1)
     Spi=m· Fi ;			[мм2]		(1.2)
     где    m – масштаб для определения площади круга, m = 0,05 кВА/мм2;
     ri – радиус окружности;
     Spi – расчетная мощность подразделений предприятия.
     ri = . 		[мм]		(1.3)
     Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок подразделения. Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электроэнергии подразделений предприятия. 
     Осветительная нагрузка изображается в виде сектора круга. Угол сектора определяется из соотношения полных расчетных нагрузок и расчетных осветительных нагрузок подразделений:     
     ?i= . 		[°]	          (1.4)
     С учетом вышеперечисленных положений, произведем расчет для корпуса основного производства:  
     r1 = = 35,19. 		[мм]		
     Значение суммарной расчетной нагрузки цеха основного производства по низкому напряжению Sp?1 = 619,11кВА и расчетной мощности осветительных установок цеха Sp.о.= 18,05кВАберем из далее расположенного расчета, результаты которого и аналогичные расчеты по другим подразделениям сведены в приложение А.
     ?1 = =10,5°; 		[°]		
     ТП располагаем как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электроэнергии.
     Центр электрических нагрузок определяется аналитическим методом сложения параллельных нагрузок. Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками подразделений Sp?i, координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:
     x0 = ; 		[мм]		(1.5)   
     				y0= ; 		[мм]		(1.6)
     где xi,yi – координаты центра подразделений.
     Просуммировав произведение суммарной расчетной мощности подразделений на координаты центров и значения суммарной расчетной нагрузки, получим координаты центра электрических нагрузок:
     x0 = =99 ; 		[мм]
     y0 = =110.		[мм]
     Поскольку центр электрических нагрузок находится на дороге РУ и     ТП-1 располагаем северозападнее ЦЭН.
2Расчет осветительных нагрузок
2.1 Cветотехнический расчет производственного цеха.
                  
     Согласно [2], нормы освещенности, ограничения слепящего действия светильников, пульсации освещенности и другие качественные показатели осветительных установок, виды и системы освещения должны приниматься согласно требованиям СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» и другим нормативным документам, утвержденным или согласованным с Госстроем (Минстроем) РФ. Светильники должны соответствовать требованиям норм пожарной безопасности.
     Аварийная освещенность должна составлять 5% от нормируемой, но не менее 2 лк.
2.1.1 Выбор типа светильников
     При выборе светильников необходимо учитывать:
      условия окружающей среды;
      распределение светового потока в зависимости от характера отделки помещения;
      экономичность светильников;
      архитектурно-строительные конструкции.
     Для освещения производственного помещения производственного цеха и остальных помещений с учетом характера окружающей среды, высоты подвеса, геометрических особенностей устанавливаю светильники типаПВЛМ длялюминесцентных ламп мощностью 36 Вт.
     Для аварийного освещения и остальных помещений использую люминесцентные светильники ПВЛМ 2х36.
2.1.2 Определение количества светильников методом удельных мощностей
     Провожу расчет для участка порезки производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 6 ? 6 ? 7 м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [5] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]

     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]

     ;
[Вт/м2]
      (2.1)
     ;
[Вт/м2]

     .
[Вт/м2]

     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
   (2.2)
     
     где ?уд – удельная мощность при нормируемом освещении;
     F – площадь помещения;
     k – количество ламп в светильнике;
     Pл – мощность одной лампы.
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для заточного участкапроизводственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 2,5 ? 12 ? 7 м; нормируемая освещенность – 300 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для инструментального склада производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 5,5 ? 3,5 ? 7 м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для кладовой полуфабрикатов производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 3 ? 6 ? 7 м; нормируемая освещенность – 75 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для гальванического участка производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 4 ? 19 ? 7 м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для эмульсионного участка производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 2 ? 4,5 ? 7 м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для производственного помещения производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Площадь помещения: 748 м2; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для вентиляционной камеры производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 4 ? 6 ? 7 м; нормируемая освещенность – 75 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для санузла производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 2 ? 6 ? 7 м; нормируемая освещенность – 75 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для бытового помещения №1 производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 3,5 ? 6 ? 7м; нормируемая освещенность – 75 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для бытового помещения №2 производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 6,5 ? 6 ? 7м; нормируемая освещенность – 75 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для котельной производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 6 ? 9,5 ? 7м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для компрессорной производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 3 ? 6 ? 7м; нормируемая освещенность – 200 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для электрощитовойпроизводственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 3,5 ? 6 ? 7м; нормируемая освещенность – 150 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
     Провожу расчет для покрасочного участка производственного цеха согласно рисунку 3 (приложение Б). Размеры помещения: 5 ? 12,5 ? 7 м; нормируемая освещенность – 300 лк.
     Определяю удельную мощность по [2] в зависимости от освещаемой площади и расчетной высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью:
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю значение удельной мощности ламп при нормированной освещенности:
     ;
[лк]
     
     ;
[Вт/м2]
     
     .
[Вт/м2]
     
     Определяю расчетное количество светильников:
     ;
[штук]
     
     .
[штук]
     
2.1.3 Размещение светильников
     С учетом геометрических размеров участков располагаем светильники в один ряд в отделениях с узкими длинными пролетами: кладовая полуфабрикатов, заточной участок, гальванический участок, эмульсионный участок, вент.камера, санузел, бытовое помещение №1, №2, электрощитовая, компрессорная. В остальных помещениях за исключением производственного и котельной располагаем светильники в 2 ряда, в котельной светильники распологаем в 3 ряда.
     Для освещения производственного помещения устанавливаю светильники типа ПВЛМ в количестве 92 штук. В остальных помещениях так же устанавливаю светильники ПВЛМ 2х36, кроме котельной где устанавливаю взрывозащищенный светильник ЛСП66. Высота подвеса светильников – 4,5 м во всех отделениях.
2.1.4 Выбор сечения проводов осветительной сети
     Сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать:
      достаточную механическую прочность;
      прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур;
      необходимые уровни напряжений у источника света;
      срабатывание защитных аппаратов при КЗ.
     Мощность ламп составляет 36 Вт для всех помещений. Коэффициент пускорегулирующей аппаратуры составляет 1,2 для люминесцентных ламп.
     Осветительная нагрузка производственного отделения цеха имеет 4 группы электроснабжения, 22 светильника в первой, 24 во второй, 25 в 3й19 в 4й группах. Следовательно, установленная мощность наиболее загруженной группы составит:
     ;
[Вт]
(2.3)
     ;
[Вт]
     
     .
[Вт]
     
     Расчетный ток группы:
     ;
[А]
(2.4)
     ;
[А]
     
     ;
[А]
     
     где кПРА- коэффициент пускорегулирующей аппаратуры.
     Выбираю провод марки АПВ сечением 2,5 мм2 для всех групп осветительной нагрузки. Провод до потолка прокладываю в трубе диаметром 20 мм, далее по тросу.
     В качестве проводников для остальных отделений так же выбираю АПВ сечением 2,5 мм2, так как в остальных отделениях меньшая осветительная нагрузка.
2.1.5 Выбор щитов основного и аварийного освещения
     При выборе типов щитов учитывают условия среды в помещении, способ установки щита, типы и количество установленных в них аппаратов.
     Для приема и распределения энергии в осветительной сети основного освещения выбираю:
     	- щит типа ОЩВ-12УХЛ4 с числом однофазных групп 12;
     	- щит типа ОЩВ-12 УХЛ4 с числом однофазных групп 12;
     	- для аварийного освещения выбираю щит типа ОЩВ-12УХЛ4 с числом однофазных групп 12;
     Щиты устанавливаю на стене. Количество щитов основного     освещения – 2; аварийного освещения – 1.
       
2.2 Освещение корпусов предприятия
            
     Произведем расчет освещения подразделений предприятия на примере административно-бытового корпуса. Для освещения административно-бытового корпуса используются люминесцентные лампы. 
     Установленная мощность источников света согласно методу удельных мощностей:
     Руст.о. = Руд.о.·Fц ; 			[кВт] 		(2.5)  
     где  Руд.о. – удельная мощность осветительных установок, Вт/м2;
     Fц – освещаемая площадь, м2. Размеры подразделений согласно технологической карте предприятия приведены в приложении А.
Руст.о. = 12·600/1000 = 7,2 ;		[кВт] 		
     Расчетная активная нагрузка осветительных установок:
     Рр.о. = Руст·kс·kПРА;		[кВт] 		(2.6)  
     где  kс – коэффициент спросаkс = 0,95;     [6]
     kПРА – коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре, для люминесцентных ламп со стартерными схемами включения принимаем kПРА = 1,2 [6] .
     Рр.о. = 7,2·0,95·1,2 = 8,21.		[кВт]
     Расчетная реактивная нагрузка осветительных установок:
     Qр.о. = Рр.о.·tg ? ; 			[квар] 	(2.7)  
     где tg ? соответствует cos ?= осветительной установки. 
     Принимаемcos ? = 0,92 – 0,95. [6], соответственно   tg ? = 0,33. 
     Тогда:
     Qр.о.= 8,21·0,75 = 6,16; 	[квар] 
     Расчетная мощность осветительных установок:
     Sр.о.=kПРА;	[кВ?А] 	(2.8)  
     Sр.о.=.	[кВ?А]
      	
2.3 Расчет осветительной нагрузки территории предприятия
      Расчетная активная нагрузка осветительных установок:
      .	[кВт]		(2.9)
      Для наружного освещения kсо=0,95,Р_(уд,0)=0,2Вт/м^2, [3] 
      ;	[кВт]		
      				;		[кВт]
      	;			[квар]
      			;				[квар]
      			;				[квар]
      ;			[кВ·А]   
      		.	[кВ·А]   
      Расчет осветительной нагрузки по корпусам и территории представлен в приложении А 
3 Разработка системы электроснабжения предприятия

	3.1 Выбор схемы электроснабжения предприятия

     При выборе схемы электроснабжения главной задачей является выбор между радиальной и магистральной схемами, также есть вариант применения смешанных схем. Схема радиального питания широко применяется в базовых отраслях промышленности (с глухим присоединением). Радиальная схема надежнее, чем магистральная, и поэтому чаще применяется для электроснабжения потребителей I и II категории. 
     
     Магистральная схема отличается меньшей надежностью электроснабжения и большим числом отключенных потребителей (что в некоторых случаях недопустимо), но она экономичнее за счет меньшего количества используемых ячеек и меньшей длины кабельных линий. Магистральные схемы в основном применяются для трансформаторов небольшой мощности. 
     Растояние от ближайшей подстанции до предприятия - 2500 м, электроснабжение осуществляется по воздушной линии с помощью самонесущего провода до границы предприятия а затем с последней опоры уходит в землю, в кабельной линиив траншее до распределительного устройства. От распределительного устройства питается единственная трансформаторная подстанция.
      Так как предприятие имеет потребителей III категории, то для надежности питания выбираю смешанную(магистральную и радиальную)схему электроснабжения.
      До распределительных пунктов корпусов и сооружений кабели прокладываю в траншее. 
3.2 Расчет нагрузок подразделений предприятия

     Расчет нагрузок подразделений предприятия проведем на примере административно-бытового корпуса. Выполним расчет низковольтной нагрузки административно-бытового корпуса. Установленная номинальная активная нагрузка напряжением 0,4 кВ административно-бытового корпусасоставляетРномнн= 300 кВт. 
     Номинальная реактивная нагрузка административно-бытового корпуса:
     Qном.нн = Рном·tg ?; 		[квар] 	(3.1)
     где значение tg ? = 0,75 соответствует cos ? = 0,8.
     Qном.нн = 300,0 ·0,75 = 225 . 		[квар]
     Расчетная активная мощность административно-бытового корпуса:
     Рр.нн = Рном.нн·kс; 			[кВт] 		(3.2)
     где kс – коэффициент спроса, принимаемый равным kс = 0,7 [3] для административного здания.
     Рр.нн = 300 ·0,8 = 240 . 		[кВт]
     Расчетная реактивная мощность административно-бытового корпуса:
     Qр.нн= Рр.нн· tg ?; 		[квар] 	(3.3)  
     Qр.нн=240 ·0,75 = 180квар. 	[квар]
     Полная расчетная мощность административно-бытового корпуса:
Sр.нн= ; 			[кВ?А] 	(3.4)   
     Sр.нн= ;			[кВ?А]
     Sр.нн= 300 .				[кВ?А]
     Результаты расчета нагрузки всех подразделений предприятия приведены в приложении А.
     
3.3 Расчет нагрузок предприятия в целом

     Для расчета нагрузки предприятия в целом, вычислим суммарные  расчетные нагрузки предприятия по высокой и низкой стороне. Значения нагрузок по отдельным подразделениям берутся из Приложения А, результаты которых сведены в приложение А.
     Суммарная низковольтная нагрузка: 
     ?Ррнн = 1771,3 кВт; 
     ?Qрнн= 1382,8квар.
     Суммарная осветительная нагрузка:
     ?Рро= 61,8 кВт; 
     ?Qро= 46,6квар.
     Полная расчетная нагрузка по сети низкого напряжения:
Sр?нн= ; 	[кВ?А] 	(3.5)   
     Sр?нн =.	[кВ?А]
     Активные и реактивные потери в трансформаторах принимаются приближенно 2% и 10% [3] соответственно от полной мощности трансформатора:
     ?Ртц = 0,02 · Sр?нн; 		[кВт] 		(3.6)
     ?Ртц = 0,02 ·2324,5 = 46,5 ;		[кВт] 		
     ?Qтц = 0,1 · Sр?нн; 		[квар] 	(3.7)  
     ?Qтц = 0,1 ·2324,5 =232,5. 		[квар]  
     Активная мощность предприятия:
Рр.пр = 0,9 · ?Ррнн + 0,9 ·?Рро+ ?Ртц; 	[кВт] 		(3.8)
     Рр.пр = 0,9 · 1771,3 + 0,9 · 61,8 + 46,5 = 1702,4.  	[кВт] 		
     Реактивная мощность предприятия:
     Qр.пр = ?Qрнн + ?Qро+ ?Qтц; 		[квар] 	(3.9)  
     Qр.пр = 1382,8+ 46,6+ 232,5 = 1661,8. 	[квар]
     Полная мощность предприятия:
     Sр.пр= ; 			[кВ?А] 	(3.10)   
     Sр.пр= =2355,5. 	[кВ?А] 	
     Результаты расчета силовой электрической нагрузки по предприятию  в целом сведены в приложение А.
     4 Расчет электрических нагрузокраспределительных пунктов

4.1 Расчет фактических электрических нагрузок производственного цеха.
     Произведем расчет нагрузок силовых пунктов на примере СП-7.
     Значение номинальной мощности Рном.электроприемников указаны в приложении А. Значение суммарной номинальной мощности ?Рном. берем из Приложения A.
     Средневзвешенный коэффициент использования [3]:
     ;					(4.1)
     где  ? Ки i – суммарный коэффициент использования электроприемников;
      – номинальная мощность электроприемников;
     ? – суммарная номинальная мощность электроприемников.
     .
     Эффективное число приемников электроэнергии [3]:
     ;			[шт]		(4.2)
.		[шт]
     Активная расчетная нагрузка [3]:
     Рр = Кр·? (Ки ·Рном); 		[кВт] 		(4.3)
     где Кр – коэффициент расчетной нагрузки, значение которого определяется для интервала осреднения, равного 30 мин., в зависимости от коэффициента использования Ки и эффективного числа приемников электроэнергии nэф, Кр = 1,08 [1] .
     Рр=1,08 ·(0,65·10·1+0,6·15·7) = 75,1. 	[кВт]
     Реактивная расчетная мощность для питающих сетей напряжением до 1 кВ:
     Qp = 1,1· Ки · Рном· tg ?  при  nэф<10; 	[квар] 	(4.4)
     Qp = Ки · Рном· tg?  приnэф>10. 		[квар] 	(4.5)
     В данном примере nэф = 3, поэтому:
Qp =1,1·(0,65·10·1·0,62+0,6·15·7·0,75)=61.	[квар]
     Полная расчетная нагрузка:
     Sp= ; 				[кВА] 	(4.6)
     Sp =.  			[кВА] 	
     Расчетный ток нагрузки:
     Ip= ; 			[А] 		(4.7)
     Ip= .  		[А] 	
     Сечения проводников электроприемников выбираются по условию:
     Ip ? Iдоп.
     Результаты расчета остальных силовых пунктов приведены в приложении А.
     Суммарная активная нагрузка цеха составила 453,5 кВт
     Суммарная реактивная нагрузка цеха составила 394,5квар
     Полная расчетная нагрузка цеха:
Sp= ; 			[кВ?А] 	(4.8) 
     Sp =			[кВ?А]
     Sp =601,1				[кВ?А]
     Расчетный ток:
     Ip= ; 			[А] 		(4.9)  
     Ip= . 			[А] 	
5 Выбор силового распределительного оборудования
 
     Для защиты элементов системы электроснабжения используется коммутационно-защитная аппаратура, позволяющая отключать защищаемый элемент в случае возникновения токов КЗ.
     К коммутационно-защитной аппаратуре относятся: выключатели нагрузки; предохранители; трансформаторы тока, питающие цепи защиты и автоматики. Данная аппаратура устанавливается в ячейках распределительных устройств, на вводах и отходящих линиях ТП-1.
     Выбираемая аппаратура проверяется на термическую и электродинамическую устойчивость на основании расчета токов КЗ.
     Для выбора коммутационно-защитной аппаратуры необходимо также знать номинальный ток трансформатора. Расчет произвожу для ТП-1.
     Номинальный ток трансформатора ТМ-1600/10/0,4 на стороне ВН: 
;
 [A]
(5.1)
;
 [A]

.
 [A]

     Номинальный ток трансформатора ТМ-1600/10/0,4 на стороне НН:
;
 [A]
(5.2)
;
 [A]

.
 [A]

5.1 Выбор сечения проводов и кабелей. Расчет и выбор аппаратов защиты
     Сечения проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.
     К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах. 
     Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальными.
     Выбор сечений по нагреву осуществляют по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимают ток послеаварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение. 
     При выборе сечений проводников по нагреву, длительный расчетный ток нагрузки Iр одиночного проводника не должен превышать величины длительно допустимого тока Iд, зависящего от материала проводника, его изоляции, сечения, способа прокладки. Согласно [2], должно соблюдаться условие: Iр ? Iд. Рассмотрю расчет и выбор сечения проводника и аппарата защиты на примере наиболее мощного электроприемника в цеху токарно-винторезного станка, запитанного от СП-7.
     Определяю расчетный ток токарно-винторезного станка:
     ;
     [А]
(5.3)
     где Pэп – установленная мощность электроприемника;
     Uном – номинальное напряжение;
     cos? – коэффициент мощности.
     ? - КПД
     ;
    [А]

     .
    [А]
     
     Для подключения данного потребителя выбираю по [9] провод АПВ сечением 10 мм2 с Iд = 40 А. Для защиты используем плавкие вставки ПН2 на номинальный то 40 А. Эти реле называют расцепителями. 

5.2 Расчет потерь напряжения на установленном электроприемнике.
          
     Определим потери напряжения на наиболее мощном и наиболее удаленном электроприемнике  производственного корпуса, которым  является токарно-винторезного станка (поз 2) 15 кВт, питающаяся от СП-7.
     
     
     Рисунок 5.1 – Схема для расчета потерь напряжения на наиболее мощном электроприемнике
     Потери напряжения на участке от ТП до станка:
      ;
[%]
(5.4)
     где IР   – расчетный ток присоединенной нагрузки, А; ZКЛ – полное сопротивление кабельной линии.
     ,
[Ом]
   (5.5)
       ,
[Ом]
   (5.6)
       ,
[Ом]
(5.7)
     где r0 – погонное активное сопротивление кабеля (провода); 
     x0 – погонное реактивное сопротивление кабеля (провода);
     r – погонное активное сопротивление кабеля (провода); 
     x – активное сопротивление кабеля (провода);  
     n – количество параллельных линий кабеля (провода);
     l – длина кабельной линии, км.
     Расчет производим для каждого участка, результаты расчета сводим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 – Расчет сопротивлений кабельной линии по каждому участку
 
 
 
 
Длина линии, м
Активное сопротивление
Реактивное сопротивление
Полное
Марка кабеля
Сечение, мм2
Кол-во линий

Удельное, Ом/км
 Фактическое, Ом
Удельное, Ом/км
 Фактическое, Ом
сопротивле-ние, Ом
АСБ
4х185
185
1
40
0,167
0,00223
0,0587
0,000783
0,00236
АВВГ 4х185
185
1
30
0,167
0,00223
0,0596
0,001788
0,00643
GDR-630
4х10
1
55
0,099
5,44x10-6
0,031
1.7 x10-6
0.0000057
АПВ 4(1х70)
70
1
40
0,443
0,018
0,0612
0,0024
0,000042
АПВ 4(1х10)
10
1
10
3,1
0,031
0,073
0,000226
0,031

Таблица 5.2 – Расчет потерь напряжения кабельной линии по каждому участку
Марка кабеля
Полное
сопротивление, ом
 
Ток, А
 Напряжение,
 В
Потери 
напряжения, %
АСБ3х185
0,00236
899,86
380
0,558913
АВВГ 4х185
0,00643
685,238231
380
1.160118
GDR-630
0.0000057
371,251387
380
0,00.......................