Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет» (НИУ)
Факультет «Энергетический»
Кафедра «Системы Электроснабжения»
Электроснабжение группы цехов завода «ПОЛИМЕР»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕТУ
по дисциплине «Системы электроснабжения»
ЮУрГУ – 140211.2012.043 ПЗ КП
Нормоконтролер Руководитель
Валеев В.Г. Валеев Р.Г.
_______________ ______________
______________2012 г. ______________2012 г.
Автор проекта
студент группы Э – 565
Минин Е.И.
____________________
______________2012 г.
Проект защищен
с оценкой
____________________
______________2012 г.
Челябинск
2012
АННОТАЦИЯ
|
|
Минин Е.И. Электроснабжение завода «ПОЛИМЕР» – Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2013, 191 с., 36 ил., 71 табл., библиогр. список – 28 наим. |
В данном дипломном проекте на основе технико-экономического сравнения двух вариантов выбран более экономичный и технически выгодный вариант системы электроснабжения, обеспечивающей надежное электроснабжение группы цехов завода. В ходе проектирования были определены расчетные нагрузки отдельно для механического цеха и для предприятия в целом. Выбрано оборудование для схем внешнего и внутреннего электроснабжения. Произведен расчет компенсации реактивной мощности. Генплан завода и полная принципиальная схема представлена в графической части.
В качестве специального вопроса произведено рассмотрение технико-экономического обоснования ремонтной перемычки при различных коэффициентах загрузки трансформаторов, длинн питающих линий и направления деятельности предприятия.
В ходе проектирования также рассмотрены вопросы релейной защиты, безопасности жизнедеятельности и проведены экономические расчеты рассматриваемой сети.
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Краткий обзор конструкций выключателей нагрузки . . . . . . . . . 1.2 Выключатели нагрузки зарубежных производителей . . . . . . . . . 1.2.1 Конструкция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Основные узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Включение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4 Выключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.5 Система гашения дуги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ «ПОЛИМЕР» 2.1 Расчет электрических нагрузок механического цеха . . . . . . . . 2.2 Расчет низковольтных нагрузок по предприятию . . . . . . . . . . 2.3 Расчет высоковольтной нагрузки и нагрузки в целом по предприятию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия . . . . . 3 ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРЕДПРИЯТИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ, СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГЛАВНОЙ ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 5.1 Схема внешнего электроснабжения с напряжением сети 110 кВ . . 5.2 Схема внешнего электроснабжения с напряжением сети 10 кВ . . . 5.3 Выберем оптимальный вариант схемы внешнего электроснабжения предприятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 6.1 Выбор напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Построение схемы электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Конструктивное выполнение электрической сети . . . . . . . . . . 6.4 Расчет питающих линий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ . . . . . . . . . . . . . 8 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 СПЕЦВОПРОС: «ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ РЕМОНТНОЙ ПЕРЕМЫЧКИ В СХЕМАХ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ» 11.1 Методика расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Расчет времени полного гашения подстанции . . . . . . . . . . . 11.3 Расчет времени полного гашения подстанции в схеме с перемычкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 Расчет четырех вариантов схем для сравнительного анализа . . . 12 ЧАСТОТНЫЙ ПУСК СД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 Краткие теоретические сведения о частотном регулировании . . 12.2 Преобразователь частоты среднего напряжения Altivar1100 . . 12.3 Запуск двигателя с помощью устройства Altivar1100 . . . . . . . 13 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 13.1 Качественный анализ вариантов проектных решений . . . . . . . 13.2 Поле сил изменений системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Дерево целей проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Объём потребления электроэнергии . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 План-график Ганта по реализации целей проекта . . . . . . . . . 13.6 Планирование труда и заработной платы предприятия . . . . . . 13.6.1 Планирование использования рабочего времени . . . . . . 13.6.2 Планирование численности рабочих механического цеха . 13.6.3 Планирование численности персонала управления . . . . . 13.6.4 Планирование фонда заработной платы рабочих . . . . . . 13.6.5 Планирование фонда заработной платы персонала управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7 Планирование производительности труда предприятия «ПОЛИМЕР» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.8 Калькуляция текущих затрат на электроэнергетическое обслуживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.9 Планирование сметы текущих затрат . . . . . . . . . . . . . . . . 13.10 Основные технико-экономические показатели проекта . . . . . 14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 14.1 Компоновка главной понизительной подстанции (ГПП). Обоснование выбора местоположения ГПП . . . . . . . . . . . . 14.2 Перечень защитных средств, применяемых на ГПП . . . . . . . . 14.3 Электробезопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 Расчет защитного заземления ОРУ ГПП . . . . . . . . . . . . . . 14.5 Молниезащита ОРУ ГПП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 Освещение ОРУ ГПП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7 Пожарная безопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
6 7
11 12 15 15 15 16 16 16
19 21
26 29
33
45
48 62
72
73 73 73 75 78
92
105
106
117 129
130 138 149 150 152 154
158 159 160 161 162 162 162 165 168 169
170
171
172 174 174
176 177 177 178 183 184 186 188 189 |
Введение
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией электроприемников предприятия и должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям: они должны обладать минимальными затратами при соблюдении всех технических показателей; обеспечивать требуемую надежность электроснабжения и надлежащее качество электрической энергии; быть удобны в эксплуатации и безопасны в обслуживании; иметь достаточную гибкость, позволяющую обеспечивать оптимальные режимы работы как в нормальном, так и в послеаварийном режимах; позволять осуществление реконструкций без существенного удорожания первоначального варианта.
По мере развития электропотребления к системам электроснабжения предъявляются и другие требования, например, возникает необходимость внедрения систем автоматического управления и диагностики СЭС, систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии, осуществления в широких масштабах диспетчеризации процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления.
Чтобы система электроснабжения удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи, учитывающий взаимовлияние факторов, и учет их динамичности.
Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПП, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схемы внешнего электроснабжения и ее параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.
Технический паспорт проекта
Основные характеристики потребителей и системы электроснабжения завода «ПОЛИМЕР».
1) На территории предприятия присутствуют следующие электроприемники: в таблице 1 приведены данные для электроприемников напряжением до 1000В, в таблице 2 данные для электроприемников напряжением выше 1000В, дополнительные данные в таблице 3, в таблице 4 приведены данные нагрузки по цеху.
Таблица 1- Данные для электроприемников напряжением до 1000В
|
Наименование цеха, отделения, участка |
Рном электроприёмников, напряжением 0,4 кВ, кВт |
nэ |
Ки |
cos |
|
1.Автотранспортный участок |
143 |
10 |
0,25 |
0,70 |
|
2.Центральный склад |
260 |
5 |
0,20 |
0,50 |
|
3.Тарная мастерская |
525 |
25 |
0,45 |
0,80 |
|
4.Водонасосная |
197 |
20 |
0,65 |
0,80 |
|
5.Аглофабрика |
675 |
70 |
0,60 |
0,85 |
|
6.Цех №1 |
4084 |
12 |
0,54 |
0,50 |
|
7.Столовая |
170 |
16 |
0,50 |
0,80 |
|
8.Компрессорная |
519 |
50 |
0,65 |
0,85 |
|
9.Заводоуправление |
95 |
11 |
0,50 |
0,80 |
|
10.Ремонтно –строительный участок |
528 |
43 |
0,43 |
0,90 |
|
11.Участок энергоцеха |
114 |
29 |
0,70 |
0,90 |
|
12.Администрация энергоцеха |
177 |
39 |
0,40 |
0,90 |
|
13.Котельная |
1633 |
30 |
0,75 |
0,89 |
|
14.Цех № 2 |
10 089 |
300 |
0,63 |
0,78 |
|
15.Ремонтно –механический цех |
– |
– |
– |
– |
|
16.Проходная |
119 |
10 |
0,25 |
0,75 |
|
17.Телефонная станция, медпункт |
215 |
16 |
0,60 |
0,70 |
Таблица 2- Данные для электроприемников напряжением выше 1000В
|
Номер цеха на плане |
Наименование цеха, отделения, участка |
Вид высоковольтных электроприёмников |
Установленная мощность одного электроприёмника, кВт |
Кол–во электро-приёмни-ков |
Коэффициент использования, Ки |
Коэффициент мощности, cos j |
|
4 |
Водонасосная |
Асинхронные двигатели |
400 |
4 |
0,70 |
0,82 |
|
8 |
Компрессорная станция |
Синхронные двигатели |
1600 |
4 |
0,80 |
0,90 |
|
13 |
Котельная |
Синхронные двигатели |
630 |
2 |
0,75 |
0,85 |
Номинальное напряжение всех высоковольтных электроприёмников – 10 кВ.
Таблица 3- Дополнительные данные
|
Расстояние от предприятия до подстанции энергосистемы, км |
1 и 5 | |
|
Существующие уровни напряжений U1 и U2 на подстанции энергосистемы, кВ |
10 и 110 | |
|
Мощность короткого замыкания (МВА) на шинах подстанции энергосистемы напряжением |
U1 |
200,0 |
|
U2 |
3000,0 | |
|
Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу |
за
1 кВт максимальной нагрузки,
|
согласно действующим тарифам |
|
за
1 потребленный кВт·ч,
| ||
|
Наивысшая температура, оС |
окружающего воздуха |
27,3 |
|
почвы (на глубине 0,7 м) |
13,0 | |
|
Коррозионная активность грунта предприятия |
Низкая | |
|
Блуждающие токи в грунте |
Есть | |
|
Наличие колебаний и растягивающих усилий в грунте |
Есть незначительные усилия | |
Таблица 4- Данные для расчета нагрузок по цеху
|
Наименование оборудования |
Мощность одного электроприемника, кВт |
Количество потребителей |
|
1 |
2 |
3 |
|
Сварочное отделение |
|
|
|
Тр-тор сварочный, однофазный, Uном = 220 В |
10,0 |
3 |
|
Агрегат сварочно-зарядный |
2,1 |
4 |
|
Выпрямитель сварочный |
21,0 |
2 |
|
Машина контактной сварки, однофазная, Uном = 380 В |
86,0 |
I |
|
Машина стыковой сварки, однофазная, Uном = 380 В |
96,5 |
2 |
|
Подвесной наждак |
0,7 |
2 |
|
Термическое отделение |
|
|
|
Электропечь сопротивления |
30,0 |
4 |
|
Электропечь индукционная |
20,0 |
2 |
|
Вентилятор |
7,5 |
8 |
|
Механическое отделение 1 |
|
|
|
Кран-балка |
2,2 |
3 |
|
Станок вертикально-сверлильный |
7,3 |
5 |
|
Станок настольно-сверлильный |
0,6 |
3 |
|
Станок вертикально долбежный |
3,8 |
4 |
|
Станок токарно винторезный |
4,1 |
3 |
|
Станок широкоуниверсальный |
7,5 |
2 |
|
Станок копировально универсальный |
3,0 |
3 |
|
Станок горизонтально-фрезерный |
5,5 |
4 |
|
Станок плоско-шлифовальный |
3,6 |
2 |
Продолжение таблицы 4
|
1 |
2 |
3 |
|
Станок настольно-сверлильный |
0,6 |
4 |
|
Станок токарно-карусельный |
34,3 |
2 |
|
Станок резьбо-шифовальный |
7,5 |
3 |
|
Ножницы гильотинные |
1,6 |
2 |
|
Механическое отделение 2 |
|
|
|
Станок кругло-шлифовальный |
10,2 |
4 |
|
Станок поперечно-строгальный |
3,1 |
5 |
|
Станок:токарно-винторезный |
10,0 |
2 |
|
Станок горизонтально-фрезерный |
7,5 |
I |
|
Станок вертикально-сверлильный |
4,8 |
3 |
|
Станок вертикально-фрезерный |
7,5 |
4 |
|
Станок вертикально-сверлильный |
0,6 |
6 |
|
Станок зубофрезерный |
11,4 |
3 |
|
Станок наетольно-сверлильный |
0,6 |
6 |
|
Полуавтомат отрезной |
9,5 |
I |
|
Ножовка механическая |
1,8 |
4 |
|
Пресс-ножницы |
7,5 |
2 |
|
Кран-балка |
2,2 |
2 |
|
Станок универсально-фрезерный |
10,0 |
2 |
|
Станок токарно-каруеельный |
31,3 |
1 |
|
Станок токарно-винторозный |
18,6 |
4 |
|
Станок резьбс-шлифовальный |
7,5 |
2 |
|
Станок плооко-шлифовальный |
8,2 |
4 |
|
Станок обдирочно-шлифовальный |
1,7 |
5 |
|
Станок настольно-сверлильный |
0,6 |
б |
|
Станок токарно-винторезный |
8,4 |
2 |
|
Станок вертикально-фрезерный |
7,5 |
4 |
|
Станок вертикально-сверлильный |
1,6 |
3 |
|
Вентилятор |
1,5 |
3 |
|
Отделение очистки деталей |
|
|
|
Ультразвуковой генератор |
20,0 |
4 |
|
Шкаф сушильный |
7,5 |
2 |
|
Ванна промывки |
24,0 |
2 |
|
Ванна ультразвуковой очистки |
10,0 |
3 |
|
Кондиционер |
10,0 |
4 |
|
Станок профиле-шлифовальный |
3,3 |
5 |
|
Станок координатно-раеточной |
25,0 |
2 |
|
Вентилятор |
1,5 |
3 |
2) Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением до1000 В: 21041,5 кВт; свыше 1000 В: 9260 кВт.
3) Полная расчетная активная мощность на шинах ГПП: 16148,1 кВт.
4) Коэффициенты реактивной мощности:
- заданный энергосистемой tgЭ=0,31;
- расчетный tgР=0,298;
- естественный tgе=0,522.
5) Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
6) Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме питающих предприятие линий: 3000 МВА.
7) Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы 5 км; питающая воздушная линия выполнена проводом марки АС-70/11.
8) Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ.
9) Тип принятых ячеек распределительного устройства ГПП: СЭЩ-59.
10) Для питания потребителей напряжением ниже 1000 В устанавливается 12 цеховых трансформаторных подстанций с трансформаторами типа ТМГ мощностью 160 , 400, 1000, 2000 кВА, а также 6 НРП.
11) Марка кабельных линий: ААП2лУ, сечения: 50, 95, 120, 150, 185, 240 мм2 (с учетом проверки на термическую стойкость).