Проект электроснабжения завода Стройкомбинат (г. Уральск): расчёт нагрузок, выбор цеховых трансформаторных подстанций и компенсация реактивной мощности

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 19 страниц
В избранное:

Электроснабжение завода

Содержание

Введение. 3

1. Расчёт электрических нагрузок. . . . . 4

2. Графики электрических нагрузок . . …. . 7

3. Картограмма нагрузок, определение центра электрических нагрузок и выбор места расположения(ЦРП) . . … . . 9

4. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций (ТП) …. . 11

5. Компенсация реактивной мощности. . . …… . . . 13

6. Расчет токов короткого замыкания цеха ЖБИ. . . . . 15

7. Выбор токов срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей18

8. Выбор оборудования . . . 20

9 . Специальный вопрос Асинхронный двигатель …… . . . 26

10. Охрана труда и техника безопасности . . 29

11. Технико-Экономический расчет30

Заключение . . . 33

Список испоьзуемой литературы . . . 35

Введение

В данном дипломном проекте было изучено электроснабжение завода ТОО

«Стройкомбинат» питание которого ведется от подстанций «Омега» 110/35/10

ТОО «Стройкомбинат» был создан в 1999 году на базе бывшего Комбината строительных материалов и конструкций треста «Уральсксельстрой». Здесь на территории в 1956 году был пущен в эксплуатацию деревообрабатывающий цех с пилорамным отделением и открытый полигон по производству бетонных блоков. В 1961 году построен цех ЖБИ и арматурный цех где производились плиты перекрытия, перемычки, полурамы для строительства коровников и многое другое.

Директор ТОО «Стройкомбинат» - Нурбаев Бакчан Амангалиевич удостоился следующих наград и звании:

От «03» декабря 2001 года награжден юбилейной медалью «Қазақстан Республикасының тәуелсіздігіне 10 жыл»;
В 2005 году присуждено звание «Почетный строитель Казахстана»;
Указом Президента Республики Казахстан от «04» декабря 2009 года награжден медалью «Ерен еңбегі үшін»;
От «10» ноября 2011 года награжден медалью «Қазақстан Республикасының тәуелсіздігіне 20 жыл»;
В 2012 году за большой общественный вклад в прогресс Развития и процветания Республики Казахстан удостоен диплома и награжден знаком «Лучшие люди» Республики Казахстан.
Указом Президента Республики Казахстан Назарбаева Н. А. от «03» декабря 2015 года награжден орденом «Құрмет».

В настоящее время предприятие, возглавляемое Нурбаевым Б. А., является ведущим по изготовлению железобетонных изделий и единственным производителем керамзитового гравия в Западно-Казахстанской области, а также изделий и конструкций из керамзитобетона.

1 Расчёт электрических нагрузок

Для расчета при помощи метода коэффициента спроса К _С применяют следующие формулы:

Установленная мощность электроприемника с длительным режимом работы

, (1. 1)

где Р _уст - установленная мощность электроприемника, кВт;

Р _н - номинальная мощность электроприемника, кВт;

n - количество электроприемников, шт;

Поставленную мощность для приемников с вторично-временным порядком работы

\[B_{G\dot{m}}=B_{\dot{I}}\ \cdot\sqrt{\dot{\cal L}\dot{\cal A}}\]

, (1. 2)

где Р _уст - установленная мощность электроприемника, кВт;

Р _Н - номинальная мощность электроприемника, кВт;

ПВ - паспортная продолжительность включения, о. е. ;

Расчетная активная и реактивная нагрузка

\[{\cal B}_{\partial\dot{a}\dot{n}\div}={\cal E}_{\partial\bar{n}\partial}^{}\ast\hat{\cal E}_{\dot{n}}\]

, (1. 3)

\[\Theta_{\partial\bar{\partial}\bar{n}\bar{\cdot}}=E_{\bar{\partial}\bar{a}\bar{n}\bar{\cdot}~^{*}}t g\phi\]

, (1. 4)

где Р _расч - расчетная активная нагрузка, кВт;

$Q_{расч}$ - расчетная реактивная нагрузка, кВАр;

Р _уст - установленная мощность электроприемника, кВт;

К _с - коэффициент спроса для данного потребителя;

tg- коэффициент реактивной мощности;

Расчетная полная мощность

\[S_{\delta\bar{a}\bar{*}}=\sqrt{D^{2}\partial\bar{a}\bar{*}}~+Q^{2}\delta\bar{a}\bar{*}.\]

(1. 5)

где $S_{расч}$ - расчетная полная мощность, кВт;

Р _расч - расчетная активная нагрузка, кВт;

Q _расч - расчетная реактивная нагрузка, кВАр;

Расчетный ток электроприемника

\[I_{\delta{\bar{a}}{\div}}=\frac{S_{\delta{\bar{a}}{\div}}}{\sqrt{3}\cdot U_{I}}\]

, (1. 6)

где I _расч - расчетный ток электроприемника, А;

S _расч - расчетная полная мощность, кВт;

U _н - номинальное напряжение, В;

1. 1 Определение расчетной нагрузки цеха железобетонных изделий

Используя данные формулы, произведем расчет нагрузок цеха железобетонных изделий (ЖБИ) . В цеху расположено оборудование различного технологического назначения для определения расчётной нагрузки все электроприёмники ЖБИ цеха разбиваются по характерным группам с одинаковым коэффициентом спроса и мощности с выделением групп приёмников с переменным графиком нагрузки и с малоизменяющимся графиком нагрузки. Для каждого электроприёмника определяется по справочным данным коэффициент спроса К _С и коэффициент мощности cosφ.

Произведем расчет электроснабжение цеха железобетонных изделий (ЖБИ) Строй комбината г. Уральска

Цех получает питание от ГПП по кабелям. Расстояние от цеховой ТП до ГПП - 1, 2 км.

Напряжение цеховых электродвигателей 380/220 В.

Напряжение ГПП 10 кВ.

Размеры цеха 48×30×9 м.

Категория потребителей II и III.

Список электрооборудования цеха, а также его данные приведены в приложение1, таблице 1. 1

Расчет произведен по методу коэффициента спроса.

Рассчитываем потребляемые мощности электроприемников, используя метод коэффициена спроса.

Расчет будет, приведен для станка нагрева стержней мощности остальных электроприемников рассчитываются аналогично.

Расчетная активная, реактивная и полная мощность

\[P_{\partial{\bar{a}}}=P_{\partial{\bar{m}}}k_{C}n=88,5\lambda\mathrm{O},2\times\mathbb{G}=88,5\]

кВт; (1. 1)

кВАр; (1. 2)

\[S_{\delta\bar{a}\bar{n}}=\sqrt{D_{\bar{\partial}\bar{a}\bar{n}}^{2}+Q_{\bar{\partial}\bar{a}\bar{n}}^{2}}=\sqrt{88,5^{2}+118^{2}}=147.5\]

кВА, (1. 3)

где Р _рас - активная расчетная мощность, кВт;

Р _уст - активная номинальная мощность электроприемника, кВт;

k _C - коэффициент спроса;

n - число электроприемников;

Q _рас - расчетная реактивная мощность, кВАр;

tgφ - коэффициент реактивной мощности, вычисляемый из cosφ ;

$S_{рас}$ - полная расчетная мощность, кВА

Расчетный ток электроприемника

\[I_{\delta{\bar{a}}{\div}}=\frac{S_{\delta{\bar{a}}{\div}}}{\sqrt{3}\cdot U_{I}}\]

, (1. 4)

где $I_{расч}$ - расчетный ток электроприемника, А;

$S_{расч}$ - расчетная полная мощность, кВт;

$U_{н}$ - номинальное напряжение, В;

Расчетный ток станка для нагрева стержней по (1. 4)

Используя, выше перечисленные формулы произведем расчет для всего оборудования цеха ЖБИ. Все данные сводим в приложение 1, таблицу 1. 2

1. 2 Определение расчетной нагрузки по всему заводу

Расчетная полная мощность завода определяется по расчетным и реактивным нагрузкам до и выше 1000 В, всех цехов а также зданий и сооружений расположенных на территории завода.

Применяя формулы, представленные в пункте 1. 1определим расчетную нагрузку арматурного цеха:

Установленная мощность арматурного цеха:

по (1. 1)

\[P_{\delta\dot{a}\dot{a}\dot{-}}=1000\lambda\dot{Omega}=1000\dot{e}\dot{A}\partial\]

Расчетная активная и реактивная нагрузка арматурного цеха:

по (1. 2)

\[E_{{\partial}{\partial}{\bar{n}}{\mathrel{{\star}}}}=1000\star0{\mathcal{I}}{\bar{S}}=750{\hat{e}}{\hat{A}}{\hat{O}}\]

по (1. 3)

\[{\cal Q}_{\partial\partial\bar{n}\ast}-750\rtimes9,33=247,5\hat{e}\hat{n}\hat{A}\hat{A}\hat{o}\]

Расчетная полная мощность арматурного цеха:

по (1. 4)

\[S_{\partial\partial\theta\bar{u}\mp}=\sqrt{750^{2}+247.5^{2}}=790P\bar{U}P\bar{e}\]

Расчет электрических нагрузок для всего завода представлен в приложении 1, таблице 1. 3

По расчетным нагрузкам получается что расчетная полная мощность завода составляет $S_{расч}$ = 3741, 9 кВА при полной загрузке всего электрооборудования.

2 Графики электрических нагрузок

Для построения графиков электрических нагрузок необходимо знать расчетную активную мощность, а также нагрузку в течение всего дня в процентах. Используя исходные данные: определим суточное зимние и летнее потребление электроэнергии, также определим годовое потребление электроэнергии. Принимаем продолжительность зимнего периода равного 180 суток, летнего периода 185 суток. На основе полученных расчетов построим графики электрических нагрузок:

Суточный график нагрузок летний, суточный график нагрузок зимний и годовой график электрических нагрузок. Графики представлены в приложении 2 на рисунках: (рисунок 2. 1, рисунок 2. 2, рисунок 2. 3)

Расчет зимнего графика нагрузок:

\[B_{1-5}=3168,5\times0,3=950,55674\partial\]

\[D_{6}=3168,5\times0,4=1267,4\hat{e}A\hat{o}\]

\[D_{\gamma}=3168,5\infty.5=1584,256A\partial\]

\[B_{8}=3168,5\times0.8=2534,8\hat{e}\hat{A}\hat{O}\]

\[\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\quad\quad=3168.56788\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad=3168.56788339999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999900999999999999999999999999999999999999999999999999999999999990999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999\]

\[\bar{E}_{12-14}=3168,{\mathsf G}.9\mathsf{Q},9=\mathsf{28}{\mathsf G}],\mathsf{G P}{\mathsf G}{\hat{x}}{\hat{A}}{\mathsf G}\]

\[E_{15-17}=3168{\mathrm{s}}{\mathrm{s}}{\mathrm{s}}{\mathrm{s}}{\mathrm{s}}{\mathrm{s}}{\hat{\mathrm{s}}}{\hat{\mathrm{s}}}\]

\[\bar{E}_{18-22}=3168,\Im\star\Omega,\]

\[B_{23}=3168.5\times0.3=950.55674\hat{{\omega}}\]

\[B_{24}=3168.5\times0.3=950.55674\delta\]

Расчет летнего графика нагрузок:

\[B_{1-5}=3168,5\times0,3=316,88\bar{e}A\partial\]

\[D_{6}=3168.5\times\Omega,2=633.7\hat{e}\hat{A}\hat{o}\]

\[D_{\gamma}=3168.5\times0.3=950.55648\]

\[\ B_{8}=3168.5\times0.6=1901,1\hat{e}\hat{A}\hat{o}\]

\[D_{9-11}=3168,5\times0.8=2534,8\hat{e}A\hat{o}\]

\[B_{12-14}=3168.5\times0.7=2217.95e\hat{q}\hat{q}\hat{q}\hat{a}\hat{o}\]

\[D_{15-17}=3168,5\infty0.8=2534,8\hat{e}\hat{A}\hat{O}\]

\[B_{23}=3168.5\times0.1=316.85\bar{e}\hat{e}\hat{A}\hat{o}\]

\[B_{24}=3168.5\times0.1=316.85\hat{e}\hat{e}\hat{A}\hat{o}\]

Суммарная потребляемая нагрузка (зимняя)

\[W_{\it c a l}\,=W_{\it i n o}\,\cdot180\]

(2. 1)

где $W_{зим}$ - суммарная потребляемая нагрузка (зимняя) ;

$W_{сут}$ - суммарная суточная потребляемая нагрузка (зимняя) ;

по (2. 1)

\[W_{\mathrm{{gst}}}=1806094\,80=32508006{\hat{A}}{\hat{A}}\,\cdot{\hat{\star}}\]

Суммарная потребляемая нагрузка (летняя)

\[W_{\mathrm{g}a i}\,={W}_{\bar{a}\delta}\cdot185\]

(2. 2)

где W _зим - суммарная потребляемая нагрузка (летняя) ;

W _сут - суммарная суточная потребляемая нагрузка (летняя) ;

по (2. 2)

\[W_{_{e}\!/k}\,=\!12357\,{\times}{\Lambda}{\vartheta}{\cal S}{\cal S}{\cal S}{\cal S}{\wedge}\,{\stackrel{\circ}{\longrightarrow}}\]

Суммарная потребляемая нагрузка (годовая)

\[W_{\tilde{a}\tilde{a}}\,=W_{c\tilde{a}}\,+W_{s\tilde{a}\tilde{a}}\]

(2. 3)

где W _год - суммарная потребляемая нагрузка (годовая) ;

W _зим - суммарная потребляемая нагрузка (зимняя) ;

W _лет - суммарная потребляемая нагрузка (летняя) ;

по (2. 3)

\[W_{\bar{a}\bar{a}}=3250800+2286078=5536878\hat{a}\hat{a}\hat{a}\hat{a}\cdot\div\]

Продолжительность использования максимальной нагрузки :

\[T_{\mathrm{max}}={\frac{W_{\hat{a}\hat{a}}}{P_{\mathrm{max}}}}\]

(2. 4)

где $T_{\max}$ - время использования максимальной нагрузки, ч\год;

$W_{год}$ - суммарная потребляемая нагрузка (годовая) кВт ч;

$P_{\max}$ - максимальная расчетная активная нагрузка, кВт;

по (2. 4)

\[T_{\mathrm{max}}={\frac{5536878}{3168.5}}\!=\!1747.4\]

ч\год

3 Картограмма нагрузок, определение центра электрических нагрузок и выбор места расположения (ЦРП)

Для определения места расположения ЦРП предприятия, а также цеховых подстанций при проектировании на генплане завода строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещённые на генеральном плане предприятии окружности, площадь которых пропорциональна расчётным нагрузкам. Построение картограммы основано на рассчитанных силовых нагрузках цехов.

3. 1 Определение центра электрических нагрузок

Для определения центра электрических нагрузок (ЦЭН) определяются с помощью аналитического метода основанного на сложении масс материальных частиц. На генплан завода произвольно наносят оси координат. Определяют координаты центра всех объектов в двухкоординатной системе координат. Координаты корпусов и расчет ЦЭН представлены в приложении 3, таблице 3. 1

По найденным координатам по нижеприведённым формулам определяем ЦЭН:

\[\mathrm{X}_{6}=\mathrm{~\frac{2P_{N}}{S P_{p i}}~}\]

, мм (3. 1)

\[\mathbf{Y}_{o}={\begin{array}{l l}{\sum\mathbf{P}_{\mathrm{{F}}}}\\ {\mathbf{S}\mathbf{P}_{\mathrm{{fi}}i}}\end{array}}\]

, мм (3. 2)

где X _o , Y _o - координаты центра нагрузок завода, мм;

X _i , Y _i - координаты центра нагрузок i-го цеха, мм;

P _pi - расчётная активная нагрузка i-го цеха, кВт.

Координаты ЦЭН по (3. 1) и (3. 2) :

\[\tilde{{\cal O}}_{0}=\frac{627921\hat{e}\hat{A}\hat{a}\ 9\times\hat{a}}{2194\hat{e}\hat{A}\hat{a}\hat{a}}=286\hat{\imath}\]

\[Y_{0}={\frac{221366\hat{a}\hat{A}\hat{a}}{2194\hat{a}\hat{A}\hat{a}}}=100i\]

При выборе места расположения ГПП необходимо учитывать не только точку ЦЭН проектируемого объекта, но и расположение других зданий и сооружений, не учитываемые в расчётах.

Место расположения ГПП должно быть как можно ближе к ЦЭН для осуществления минимума потерь при прокладке питающих линий к потребителям. Допускается смещение подстанций на некоторое расстояние от геометрического центра питаемых ею нагрузок в сторону ввода от

Определения радиуса окружности картограммы:

\[r={\frac{P_{P_{L}}}{m}}\]

(3. 3)

где r - радиус окружности картограммы, мм;

P _Pi - расчетная активная нагрузка i-го цеха;

m - выбранный масштаб;

Выбираем масштаб: 10кВт = 1см, m =0, 1кВт/мм ²

Расчет представлен в приложении 3, таблице 3. 2 По данным расчетам строим картограмму нагрузок рисунок

4 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций (ТП)

4. 1 Выбор трансформаторов для цеховых трансформаторных подстанций

Для выбора мощности цеховых необходимо знать расчетную активную реактивную и полную мощности цехов.

Произведем выбор трансформаторов для цеха ЖБИ

Общая расчетная нагрузка цеха составляет: Р _расч =314, 5кВт, $Q_{расч}$ =358, 3 кВАр, данные взяты из таблицы 3. 1

Полная расчетная нагрузка цеха:

, (4. 1)

где $S_{расч}$ - полная расчетная нагрузка, кВА;

$P_{расч}$ - расчетная активная нагрузка, кВт;

$Q_{расч}$ - расчетная реактивная нагрузка, кВАр;

по (4. 1)

\[S_{\delta\dot{a}\dot{a}\dot{+}}=\sqrt{3\,14{_5}^{2}+358\,,3}^{2}=476{}7\,\hat{e}\hat{A}\hat{A}\]

Для рассматриваемого цеха наиболее подходящей мощностью трансформаторов является 630 кВА.

Выбираем из справочника трансформатор марки ТМГ - 630 кВА

ТМГ-630/10, $S_{ном}$ = 630 кВА, ВН 10 кВ, НН 0, 4- кВ.

Определим коэффициент загрузки трансформатора

\[\hat{E}_{\scriptscriptstyle C}=\frac{S_{\theta a s o}}{S_{\scriptscriptstyle B I}}\]

, (4. 2)

где К _з - коэффициент загрузки трансформатора;

$S_{факт}$ - фактическая загрузка трансформатора, кВА;

$S_{ном}$ - номинальная мощность трансформатора, кВА;

Определим коэффициент загрузки трансформатора цеха ЖБИ:

по (4. 2)

\[{\hat{E}}_{c}={\frac{476.7}{630}}=0.75\]

Так как потребитель относится ко второй категории надежности выбираем, для установки двухтрансформаторную цеховую подстанцию, с трансформаторами мощностью по 630 кВА, из которых один будет находиться в работе, второй в резерве. Питание цеха будет осуществляться от двух независимых шин РП, по двум различным кабельным линиям.

Произведем выбор трансформаторов для арматурного цеха:

Общая расчетная нагрузка цеха составляет:

Р _расч = 750 кВт, $Q_{расч}$ = 247, 5 кВАр,

Полная расчетная нагрузка арматурного цеха:

по (4. 1)

\[S_{\delta\bar{a}\bar{+}}=\sqrt{750^{2}+247.5^{2}}=790\hat{a}\hat{A}\hat{a}\]

Для рассматриваемого цеха наиболее подходящей мощностью трансформаторов является 1000 кВА.

Выбираем из справочника трансформатор марки ТМ-1000/10, $S_{ном}$ = 1000 кВА, ВН 10 кВ, НН 0, 4- кВ.

Коэффициент загрузки трансформатора арматурного цеха представлена в приложении 4, таблице 4. 2

по (4. 2)

\[{\hat{E\,}}_{c}={\frac{790}{1000}}=0.79\]

Для арматурного цеха также выбираем двухтрансформаторную подстанцию с трансформаторами по 1000 кВА, предусмотрена раздельная работа трансформаторов, при которой один трансформатор будет находиться в работе, а второй в резерве. Питание цеховой ТП предусмотрено от двух независимых шин РП, по двум независимым кабельным линиям.

Для других цеховых ТП расчет производиться аналогично

5 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности на стороне высшего напряжения позволит разгрузить распределительную сеть 10 кВ, что снижает потери напряжения, мощности и электроэнергии в кабелях и трансформаторах, и позволит снизить сечения кабелей и соответственно затраты на них.

Компенсацией реактивной мощности будем называть её выработку с помощью компенсирующих устройств.

5. 1 Расчет компенсирующих устройств

Расчетная реактивная мощность:

\[\Theta_{\partial\bar{\partial}\bar{n}\bar{\cdot}}=E_{\partial\bar{\partial}\bar{n}\bar{\cdot}}^{{\bf\star}}t g\phi\]

(5. 1)

где $Q_{расч}$ - расчетная реактивная мощность, кВАр;

Р _расч - расчетная активная мощность, кВт;

\[\frac{\vert\beta\rangle}{\hbar}\]

- коэффициент реактивной мощности;

Расчетная реактивная мощность завода равна:

по (5. 1)

\[Q_{\partial\bar{a}\bar{a}\bar{*}}=3168,5\times0.59=1869.4\bar{e}\dot{A}\ddot{a}\ddot{o}\]

Определение коэффициента активной мощности:

\[\cos{\phi}=\frac{{\cal D}_{\partial\bar{a}\bar{\imath}}}{S_{\partial\bar{a}\bar{\imath}}}\]

(5. 2)

где cos

\[\frac{\vert\beta\rangle}{\hbar}\]

- коэффициент активной мощности,

Р _расч - расчетная активная мощность, кВт,

$S_{расч}$ - полная расчетная мощность, кВА,

Определение коэффициента активной мощности завода:

по (5. 2)

\[\cos\phi={\frac{3168,5}{3741,9}}=0,84\]

где $P_{расч}$ и $S_{расч}$ взяты из таблицы 1. 3

Определим расчетный коэффициент реактивной мощности

\[t g\phi_{\partial{\bar{a}}{\bar{n}}{\bar{*}}}=0,59\]

Определение мощности компенсирующего устройства:

, (5. 3)

где $Q_{ку}$ - мощность компенсирующего устройства, кВАр;

$P_{расч}$ - расчетная активная мощность, кВт;

tg _расч - расчетный коэффициет реактивной мощности;

${tg}_{сист}$ - коэффициент реактивной мощности системы;

Определим мощность компенсирующего устройства завода;

по (5. 3)

\[Q_{k\delta}=3568.5\times(0.59-0.39)=713.3\hat{e}A A\hat{O}\]

Для компенсации реактивной мощности выбираем высоковольтные конденсаторные батареи, КСК - 3, 15 - 150 - 2ХЛ1, в количестве 5 штук, с параллельным соединением конденсаторов, общей мощностью 750 кВАр.

Конденсаторные установки устанавливаем в РП 10кв, на две независимые системы шин, по одной на каждую секцию. Таким образом, после компенсации, коэффициенты мощности I и II секции шин становятся максимально близкими к коэффициенту мощности энергосистемы. Тем самым уменьшается сила реактивных токов, перегружающих линию, вызывающих недопустимые потери напряжения и чрезмерный нагрев питающих кабелей.

6 Расчет токов короткого замыкания цеха ЖБИ

6. 1 По генплану определяем длину кабеля от каждого распределительного щитка до максимально удаленного потребителя. Данные вычислений вносим в приложение 6, таблицу 6. 1

Длину кабелей от КРУ до распределительных щитков принимаем одинаковой и равной 2, 5 м.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.