Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО «Ангарская Государственная Техническая Академия

Кафедра автоматизации и электроснабжения промышленных предприятий

Курсовой проект

По дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий»

Тема: «Электроснабжение химического завода»

Разработал: студент группы ЭПП 07: Алкубаев Алексей Сергеевич _________

Руководитель: доцент кафедры АиЭПП: Лисина Любовь Федоровна _________

Ангарск 2011 г.

Содержание:

Введение.	3
Исходные данные.	5
1 Общая характеристика промышленного предприятия.	7
2 Электрическое освещение.	8
2.1 Светотехнический расчет помещений.	8
2.2 Электрический расчет освещения.	15
3 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов.	18
3.1 Расчет электрических нагрузок цеха.	18
3.2 Расчет и выбор КУ менее 1000 В.	21
3.3 Расчет и выбор трансформаторов силовой подстанции. Выбор шин РУ 0.4 кВ.	22
3.4 Расчет электрических нагрузок завода.	23
3.5 Проверка сети 10 кВ на установку компенсирующих устройств.	23
3.6 Выбор трансформаторов ГПП.	23
3.7 Построение картограммы электрических нагрузок и определение ЦЭН.	24
4 Режимы нейтрали электрических сетей.	26
5 Выбор электрических аппаратов до 1000 В.	26
5.1 Выбор автоматических воздушных выключателей.	26
5.2 Выбор магнитных пускателей.	27
5.3 Выбор тепловых реле.	28
6 Выбор распределительной и магистральной сети.	28
7 Проверка кабеля на потерю напряжения до 1000 В.	29
8 Выбор проводников более 1000 В.	30
8.1 Выбор воздушной линии 110 кВ.	31
8.2 Выбор кабеля для питания трансформатора КТП.	31
8.3 Выбор кабеля для питания двигателей.	32
9 Расчет токов КЗ	33
10 Выбор и проверка высоковольтного оборудования.	37
10.1 Выбор и проверка выключателей напряжением 110 кВ.	37
10.2 Выбор и проверка разъединителей напряжением 110 кВ.	38
10.3 Выбор и проверка трансформатора тока напряжением 110 кВ.	39
10.4 Выбор и проверка трансформатора напряжения 110 кВ.	40
10.5 Выбор типа ячеек 10 кВ. Выбор шин РУ.	40
10.6 Выбор и проверка выключателей РУ 10 кВ.	41
10.7 Выбор и проверка трансформатора тока напряжением 10 кВ.	43
10.8 Выбор и проверка трансформатора напряжения 10 кВ.	48
10.9 Проверка высоковольтного кабеля на термическую стойкость	49
10.9.1 Проверка высоковольтного кабеля питающих трансформатор КТП.	49
10.9.2 Проверка высоковольтного кабеля питающего высоковольтные электродвигатели.	49
10.10 Проверка шин РУ 10 кВ.	49
10.10.1 Проверка шин РУ 10 кВ на термическую стойкость.	49
10.10.2 Проверка шин РУ 10 кВ на электродинамическую стойкость.	49
11 Регулирование напряжения СЭС. Автоматизация в СЭС.	50
11.1 Регулирование напряжения.	50
11.2 Автоматизация в системе электроснабжения.	51
12 Защитное заземление и зануление в системе электроснабжения.	57
12.1 Меры защиты людей от поражение электрическим током.	57
12.2 Расчет заземляющего устройства	57
12.3 Расчет петли фазы – нуль.	59
12.4 Расчет молнии защиты цеха.	61
13 Учет электроэнергии на предприятии.	62
14 Специальная часть курсового проекта. Защита высоковольтного двигателя кВт.	70
14.1 Защиты установленные на двигателях.	70
14.2 Защита от тока перегрузки.	71
14.3 Защита от между фазных коротких замыканий.	71
14.4 Защита минимального напряжения.	71
14.5 Защита от однофазных замыканий на землю.	72
Список используемой литературы.	73

Введение.

Энергетической системой (энергосистемой) называется совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей соединенных между собой и занятых общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом.

Иркутская энергосистема была основана на базе ТЭЦ-1 города Ангарска и ТЭЦ-2 города Иркутска. На начало 1955 года установленная мощи энергосистемы составляла 215 тыс. кВт (200 тыс. кВт ТЭЦ-1 и 15 тыс. к Вт ТЭЦ-2). Протяженность воздушных линий всех напряжений равнялась 350 километров, что являлось мизером по сравнению с площадью Иркутской области, равной 7768 тыс. км², пролегающее с севера на юг на 11400 километров и с запада на восток на 1200 километров.

На сегодняшний день Иркутская энергосистема-это:

– тепловые электростанции - ТЭЦ-6, ТЭЦ-9, ТЭЦ 10, ТЭЦ 11 ТЭЦ 12, ТЭЦ 16, Новоиркутская ТЭЦ, Усть-Илимская ТЭЦ, Ново-Зиминская ТЭЦ;

– гидроэлектростанции - Иркутская ГЭС, Братская ГЭС, Усить-Илимская ГЭС;

– тепловые сетевые предприятия - Иркутские, Ангарские и Братские тепловые сети;

– сетевые электротехнические филиалы - Восточные, Западные, Северные, Южные, Центральные электрические сети;

– множество электрических подстанций;

– разветвленные сети линий электропередач, 232км (500кВ), 2660 км (220 кВ), 2942 км (110 кВ), 1035 км (35,20,10 кB), 7497 км (0,4 кВ) кабельные линии - 1091 км.

В настоящее время установленная электрическая мощность Иркутской энергосистемы составляет 12 млн. кВт (это 5% от выработки страны) полезный отпуск электроэнергии равен 48181 млн. кВтч. Доля гидроэнергетики составляет ¾ всего энергопроизводства области.

Основным системообразующим энергетическим предприятии Иркутской области является энергетическая компания ОАО ЭиЭ «Иркутскэнерго». В компании трудится большая часть населения Иркутской области. Коллектив компании состоит из квалифицированных рабочих и инженерно-технических работников, благодаря этому ежегодно снижается себестоимость производства тепловой и электрической энергии и потери при производстве энергии.

Сейчас стоимость энергии, вырабатываемой в Иркутской области значительно ниже, чем в соседних регионах. Это обусловлено географической близостью угольных разрезов, наличием мощных гидроэлектростанций в энергосистеме области и грамотной финансово-экономической политикой компании. Тепловые станции производят электроэнергию и тепловую энергию по комбинированному циклу и предназначены для покрытия нагрузок промышленности и городов Иркутской области.

Высокоэффективная топливно-энергетическая база и низкие тарифы на электроэнергию обеспечивают стабильное и эффективное функционирование энергоемкой промышленности, составляющей костяк экономики региона.

Иркутская энергосистема является избыточной. Ее установленной мощности достаточно для обеспечения собственного потребления Иркутской области и для передачи части энергии в другие регионы.

ОАО ЭиЭ «Иркутскэнерго» не стоит на месте и динамично развивается. Уже реализован ряд проектов. Например, построение сети на основе волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Стоимость проекта составила 24.4 миллиона долларов США. Сеть построена на основе ВОЛС Бирюсинок - Байкальск, протяженностью 950 километров. В подразделениях «Иркутскэнерго» установлены учрежденческие станции «Меридиан», выступающие в качестве диспетчерских пунктов компании и внутренних телефонных станций. Сеть объединила 26 предприятий «Иркутскэнерго» в единую телекоммуникационную систему. В производственный процесс широко внедряется компьютерная техника и новейшие достижения в области автоматизации технологических процессов. На предприятиях устанавливается новое технологическое оборудование, удовлетворяющее современным требованиям безопасности производства, уменьшения потерь и стоимости обслуживания, а также экологическим требованиям. В настоящее время ситуация сложилась таким образом, что энергопотребление по области, региону и в целом по стране невелико, и мощности электрических станций загружены не полностью. Поэтому руководство области и компании ищет выход на мировой рынок электрической энергии. Одним из самых больших и капиталоемких проектов является проект экспорта электрической энергии в Китай через территорию Монголии.

К ближайшим перспективам развития «Иркутскэнерго» можно отнести увеличение пропуска электроэнергии от мощных ГЭС, расположенных на севере области (Братск, Усть-Илимск) в Иркутско-Черемховский промышленный район, модернизация и реконструкция ТЭЦ; строительство «Тельмомаканская ГЭС» строительство ГРЭС на Тулунских углях для обеспечения мощностью при пиковых нагрузках реконструкция старых и строительство новых ЛЭП.

Акции «Иркутскэнерго» высоко котируются е только в области и стране, но и за рубежом. Например, на биржах Европы и внебиржевом рынке США акции признаны наравне с акциями крупнейших иностранных предприятий.

Сегодня региональная энергетическая компания ОАО ЭиЭ «Иркутскэнерго» проводит ценовую политику в интересах Иркутской области и местных производителей, удерживая самые низкие тарифы на энергию в стране, что дает возможность промышленности области не только выживать в рыночных условиях, но и развиваться и конкурировать с производителями из других регионов и стран.

Исходные данные:

Вариант 32.

Тема: Электроснабжение химического завода.

Завод производству химических изделий снабжается электрической энергией от заводской подстанции, находящейся от источника электроснабжения на расстоянии 9 километров.

Источником электроснабжения является теплоэлектроцентраль. Две системы шин ТЭЦ электрически не связанные и подключенные к разным генераторам считаются двумя независимыми источниками электроснабжения.

ГПП преобразует получаемую ею электроэнергию высокого напряжения в энергию пониженного напряжения и распределяет её по отдельным потребителям завода.

В состав завода входит 5 цехов.

1. Электроприемники компрессной, цех 3, приведены в таблице 1.

Таблица 1:

Наименование	Номинальное напряжение, кВ	Потребляемая нагрузка, кВт	n	cosφ/tgφ
Турбокомпрессор (СД)	10	2500	4	0,8/0,75	0,65
Насосы водяного охлаждения	0,38	22	4	0,8/0,75	0,65
Маслонасосы	0,38	18,5	8	0,8/0,75	0,65
Электрозадвижки	0,38	3	8	0,83/0,672	0
Приточная вентиляция	0,38	11	2	0,8/0,75	0,65
Вытяжная вентиляция	0,38	5,5	4	0,8/0,75	0,65
Сварочный агрегат (ПВ = 40%)	0,38	55	4	0,65/1,17	0,35
Мостовой кран G = 30т Механизм подъёма, ПВ = 60% Передвижение тележки, ПВ = 40% Передвижение моста, ПВ = 40%		80 6 50	1 1 1	0,45/1,98	0,06
Ремонтная мастерская	0,38			0,65/1,17	0,25
Освещение	0,38/0,22

2. Среда цеха нормальная.

3. Нагрузка цехов завода, приведена в таблице 2.

Таблица 2:

Характеристика нагрузки	Измерение величины	1 цех	2 цех	3 цех	4 цех	5 цех
	кВт	2300	1820		2100	810
cosφ		0.9	0.91		0.93	0.9
	Час	5000	5500	6000	7000	3800
Категория надёжности		2	2	2	2	3

4. Схема электрического снабжения завода.

5. Энергосберегающей организацией задано в часы максимума нагрузки значения tgφ держать равным 0,4.

6. Высота помещения машинного зала насосной 9 метров, остальных помещений цеха 3 метра.

7. Удельное сопротивление грунта

8. План расположения оборудования цеха.

9. Генеральный план завода.

Примечание:

1. Электроприводом производственных механизмов являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым приводом на напряжение 380В.

2. На мостовом кране установлены асинхронные электродвигатели с фазным ротором.

1. Характеристика промышленного предприятия и схема электроснабжения.

В комплекс завода входит 5 цехов. Все цеха относятся по надёжности к 2 и 3 категории.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Для электроприёмников 2 категории допустимый перерыв питания на время, для включения резервного источника питания.

При наличии централизованного резерва допускается питание электроприёмников 2 категории одним трансформатором. Для электроприёмников 3 категории допускается перерывы в электроснабжении на время необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы, но не более одних суток.

Так как цех 1 относится к потребителю 1 категории, то в цехе предусмотрена установка 2 трансформаторной подстанции.

Схема распределения в цехе принята радиальной. От шин подстанции магистральная кабельная линиями запитываются групповые щиты, типа «ЩСУ» и «РП», и от них по всем распределительным линиям получают питания все электроприёмники. Между секциями шин согласно правилам ПУЭ и ПТЭПП предусмотрено устройство АВР.

Устройство релейной защиты и автоматики обеспечивают безперибойную работу электроприёмников, простоту управления рабочим режимом и надёжно защищает от всех повреждений.

Управление электродвигателями ведётся магнитными пускателями. Цех №1 следующие оборудование: основные насосы, вспомогательные насосы, маслонасосы, электрозадвижки, приточная вентиляция, сварочный агрегат, приточная вентиляция, мостовой кран, станки и оборудование мастерской, а также предусмотрена аварийное и рабочее освещение.

Щиток аварийного освещения имеет резервное питание с соседнего объекта (предусмотрено АПП).

Питание электрооборудования осуществляется переменным трёх фазным напряжением на 6 и 0.4кВ, частотой 50Герц от шин РУ 6кВ ГПП, и от шин цеховой подстанции.

Защита оборудования напряжением до 100В от токов короткого замыкания, и от токов перегрузки осуществляется автоматами.

Среда в цехе нормальная, поэтому всё электрооборудование выбрано в нормальном исполнении.

2. Освещение.

   1. Светотехнический расчет помещений.

      1. Расчет освещения машинного зала.

Расчет освещения производим методом светового потока.

Исходные данные:

Светильник: РСП12-400

Длина машинного зала: 72м

Ширина машинного зала: 34м

Площадь машинного зала: 2448

Высота машинного зала: 9м

Высота рабочей поверхности: 0,9м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Длина свесов светильников: 0,6м

Освещенность рабочей поверхности машинного зала: 100лк

Решение:

Определяем высоту подвеса светильника:

Определяем расстояние между светильниками:

Принимаем .

Определяем расстояние от стен:

Находим количество рядов светильников:

Принием рядам.

Находим количество светильников в ряду:

Находим общее количество светильников:

Находим расстояние до светильника от стены по ширине:

Находим расстояние по длине ряда:

Размещение светильников:

Индекс помещения:

Светильник: РСП12-400

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

КПД: 0.74

Определяем расчетный поток светильной лампы:

Принимаем лампу: ДРИ400.

Мощность: 400Вт

Номинальное напряжение: 220В

Световой поток: 32000лм

Частота: 50Гц

Срок службы: 4000ч

Уточняем количество светильников:

Принимаем ряда

Количество светильников в ряду:

Необходимый световой поток:

В процентном соотношении:

Проверка освещения точечным методом.

Поток лампы в светильнике:

Где:

– условная освещенность в контрольной точке.

Определения расстояния между рядами и в ряду:

Между рядами:

Принимаем .

От стен:

Принимаем расстояние от стен до светильников .

Между светильниками в ряду:

От стен:

Расчетные данные сносим в таблицу 3:

Точка	№ светильников	Расстояние d, м	Расчетная высота, м	Условная освещенность
				Первого светильника	N светильников
А	1, 2, 4, 5 3, 6 7, 8		7,5 7,5 7,5	0,9 0,1 0,1	3,6 0,2 0,2
Б	1, 4 2, 5		7,5 7,5	1,8 0,15	3,6 0,3

Рассчитываем расстояние от точек до светильников:

От точки «А»:

От точки «Б»:

Проверяем рассчитанное освещение:

Для точка «А»:

Для точка «Б»:

ДРИ400, лм.

Аварийное освещение составляет ≈ 10% от общего.

Определяем количество светильников для аварийного освещения:

Расчет освещения остальных помещений методом удельных мощностей.

Где:

Расчет освещения ремонтной мастерской.

Исходные данные:

Длина ремонтной мастерской: 6м

Ширина ремонтной мастерской: 19м

Площадь ремонтной мастерской: 114

Высота ремонтной мастерской: 3м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Освещенность ремонтной мастерской: 100лк

Находим обходимую мощность для освещения:

По таблице удельной мощности находим

Выбираем светильник: ППД200

Находим количество светильников:

Аварийное освещение составляет ≈ 10% от общего.

Определяем количество светильников для аварийного освещения:

Расчет освещения помещения приточной вентиляции:

Длина помещения приточной вентиляции: 11м

Ширина помещения приточной вентиляции: 6м

Площадь помещения приточной вентиляции: 66

Высота помещения приточной вентиляции: 3м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Освещенность помещения приточной вентиляции: 10лк

Находим обходимую мощность для освещения:

По таблице удельной мощности находим

Выбираем светильник: ППД100

Находим количество светильников:

Расчет освещения КТП.

Длина КТП: 17м

Ширина КТП: 6м

Площадь КТП: 102

Высота КТП: 3м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Освещенность КТП: 75лк

Находим обходимую мощность для освещения:

По таблице удельной мощности находим

Выбираем светильник: ППД200

Находим количество светильников:

Аварийное освещение составляет ≈ 10% от общего.

Определяем количество светильников для аварийного освещения:

Расчет освещения ЩСУ.

Длина помещения ЩСУ: 14м

Ширина помещения ЩСУ: 6м

Площадь ЩСУ: 84

Высота ЩСУ: 3м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Освещенность ЩСУ: 50лк

Находим обходимую мощность для освещения:

По таблице удельной мощности находим

Выбираем светильник: ППД100

Находим количество светильников:

Аварийное освещение составляет ≈ 10% от общего.

Определяем количество светильников для аварийного освещения:

Расчет освещения помещения СА.

Длина помещения СА: 11м

Ширина помещения СА: 6м

Площадь помещения СА: 66

Высота помещения СА: 3м

Коэффициент отражения стен, потолка, рабочей поверхности:

Освещенность помещения СА: 50лк

Находим обходимую мощность для освещения:

По таблице удельной мощности находим

Выбираем светильник: ППД100

Находим количество светильников:

Аварийное освещение составляет ≈ 10% от общего.

Определяем количество светильников для аварийного освещения:

Заносим результаты в таблицу 4.

Таблица 4.

Наименования помещения	S,	Требуемое освещение, Вт	W,	Рабочее освещение		Аварийное освещение
				Тип светиль-ника	Мощность, Вт	Тип светиль-ника	Мощность, Вт
Машинный зал	2448	31702,703	-	РСП12-400	16•400	РСП12-400	2•400
Ремонтная мастерская	114	2485,2	21,8	ППД200	11•200	ППД200	1•200
Помещение приточной вентиляции	66	126	3,5	ППД100	2•100	-	-
Помещение ЩСУ	84	1831,2	21,8	ППД100	9•100	ППД100	1•100
Помещение КТП	102	1672,8	16,4	ППД200	7•200	ППД200	1•200
Помещение СА	66	745,8	11,3	ППД100	7•100	ППД100	1•100
				Вт

2. Электротехнический расчет освещения.

Выбор напряжения и схемы питания осветительных установок.

В осветительных установках общего освещения при глухо заземлённой нулевой точке применяются две системы напряжений: 380/220В и 220/127В.

Сопоставление осветительных установок с обоими напряжениями приводит к следующим выводам:

1. Применение системы 380/220В характеризуется экономией проводникового материала по сравнению с системой 220/127В.

2. Применение системы 380/220В обеспечивает возможность питания осветительных нагрузок от общих трансформаторов.

Исходя из этого выбираем систему питания осветительных нагрузок на напряжение 380/220В.

Принимаем схему питания осветительной установки от двух трансформаторов. Питание рабочего освещения будет осуществляться от шин первого трансформатора, а аварийное от шин второго трансформатора.

Потребитель 2 категории перерыв в электроснабжении возможен на время ручного включения резерва.

Выбор осветительных щитов и их расположение.

Для питания ЩРО выбираем щиток ПР8501 – 6 автоматов серии ВА51 (3 рабочих, 3 резервных).

Выбор автоматических выключателей.

На входе в щиток.

Находим рабочий ток линии:

Выбираем выключатель серии ВА51-20.

Ток отключения выключателя 20А.

Проверка:

На отходящих линиях.

Находим рабочий ток группы:

Выбираем выключатель серии ВА51-12,5.

Ток отключения выключателя 12,5А.

Проверка:

Выбор марки проводов и способа их прокладки.

Для питания ЩРО и ЩАО выбираем кабель ВВГ, так как по правилам ПУЭ выбираются медные кабели.

Где: В – виниловая изоляция жил

В – виниловая оболочка

Г – без джутового покрова

Кабель прокладываем в лотке.

По условию нагрева подходит кабель с сечением 1,5 , но по правилам ПУЭ минимальное сечение кабеля подходящего к щитку равно 4 , поэтому выбираем кабель ВВГ(3•4).

Групповую линию выполняем проводом РТ.

Где: Р – изоляция жил резиновая

Т – несущий трос

По условию нагрева подходит провод с сечением 0,75 .

Расчет сечения проводов для осветительных сетей.

Расчет электрических осветительных сетей имеет целью определения сечений проводов, гарантирующих: необходимые напряжения на источниках света, допустимые плотности тока и расчетных потерь напряжения.

Величина допустимых потерь напряжений в сети:

Где: 105 – номинальное значение при холостом ходе трансформатора

– допустимая потеря напряжения = 5%

- потеря напряжения в трансформаторе, в данном случае не учитываем.

Находим нагрузку группы:

Находим нагрузку на рабочем щитке освещения:

Находим расчетную нагрузку:

Где: - для крупных промышленных предприятий.

Длина линии от КТП до ЩРО 8м.

Считаем момент сил от КТП до ЩРО:

Где: для медных жил под напряжение 380В.

Выбираем кабель • , так как согласно ПУЭ сечение жил принимают одинакового сечения.

Находим потерю напряжения до самого удаленной группы.

Длина линии от ЩРО до самой удаленной группы 29м.

Длина линии группы 60м.

Считаем момент сил от ЩРО до самой удаленной группы:

Где: для медных жил под напряжение 380В.

Выбираем провод РТ сечением 0,75 .

Находим суммарную потерю напряжения:

Остальные результаты сводим в таблицу 5.