Дипломная работа: Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий на основании технико-экономических расчетов

Таблица 6.2.1 Данные силового трансформатора

Выбор схемы внешнего электроснабжения

Схема электроснабжения цеха №2510 выполнена по условию надежности I категории. Выбор этой схемы обусловлен тем, что должна быть обеспечена бесперебойная работа компрессорного оборудования, нарушение электроснабжения которого может повлечь за собой опасность для жизни людей и расстройство сложных технологических процессов заводов II промышленной зоны.

Схема внешнего электроснабжения холодильной установки выглядит следующим образом: линия ВЛ-110 кВ приходит на ГПП-2, где установлены два силовых трансформатора типа ТРДЦН -63000/110/6, с которых через четыре реактора запитаны восемь секций шин на 6 кВ. Далее по трем вводам:

– с 14 ячейки II секция шин ГПП-2, 1 ввод;

– с 42 ячейки IV секция шин ГПП-2, 2 ввод;

– с107 ячейки V секция шин ГПП-2, 3 ввод; по кабельной линии 6 кВ получает питание распределительный пункт РП-3, нагрузка на РП-3 распределена не по двум секциям шин как обычно, а по трем, это объясняется использованием на холодильной установке электроприемников большой мощности. В РП-3 устанавливаем выключатели типа ВВЭ-10–31,5/1600 У3. Это вакуумный выключатель предназначен для частых коммутационных операций в ячейках РП, установленных в энергосистемах 3-фазного тока, частотой f =50 Гц, с изолированной или компенсируемой нейтралью, а также в шкаф управления приемниками электроэнергии промышленных предприятий.

В-выключатель;

В - вакуумный;

Э – электромагнитный привод;

10 – номинальное напряжение выключателя, кВ;

31,5 – номинальный ток отключения, кА;

1600 – номинальный ток, А;

УЗ – умеренный климат, внутренней установки.

Электромагнитный привод предназначен для дистанционного и автоматического отключения выключателей. Основной недостаток электромагнитных приводов – значительная сила тока, потребляемого катушками включения (до 100 А).

7. Выбор системы внутреннего электроснабжения

Системы электроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории ввиду большой разветвленности, большого количества аппаратов должны обладать в значительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной и надежностью одновременно.

7.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

По месту нахождения – ТП выполнена встроенной в здание компрессорной, размещение трансформаторной подстанции показано на генеральном плане.

Предварительный выбор числа и мощности трансформаторов производится на основание требуемой степени электроснабжения и распределения между ними потребителей электроэнергии до 1000 В. Электрооборудование сооружений напряжением до 1000 В относится ко II–III категории.

Номинальная мощность цеховых трансформаторов выбирается по расчетной мощности исходя из условий экономичной работы трансформаторов в нормальном режиме и 40% перегрузки в послеаварийном режиме.

Таблица 7.1.1 Сводная ведомость

К установке в ТП принимаем два трансформатора по 1000 кВА каждый. Тип трансформатора выбираем ТМН-1000/6/0,4  [6.184]

Коэффициент загрузки для нормального режима:

                                                            (7.1)

где - полная мощность на стороне низкого напряжения, МВА;

- полная мощность трансформатора, МВА.

Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме:

Таблица 7.1.2 Технические данные трансформатора

Расчет и выбор компенсирующих устройств

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

– расчетную реактивную мощность КУ;

– тип компенсирующего устройства;

– напряжение компенсирующего устройства.

Расчетную реактивную мощность компенсирующего устройства можно определить из соотношения:

                                             (7.2.1)

где - расчетная мощность компенсирующего устройства, кВар;

- коэффициент, учитывающий повышение cos естественным способом;

tg и tg- коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Оптимальная величина коэффициента мощности (cos) на предприятии получается путем компенсации реактивной мощности как естественными мерами (за счет улучшения режима работы приемников, применения двигателей более совершенной конструкции, устранения недогруза двигателя, трансформаторов и т.п.), так и за счет установки специальных компенсирующих устройств (генераторов реактивной мощности) в соответствующих точках системы электроснабжения. Минимально допустимая величина средневзвешенного коэффициента мощности cos для промышленных предприятий на вводах питающих предприятие, должна находиться в пределах 0,92 – 0,95. [14.308]

Так как на холодильной станции цеха №2510 установлены СД (синхронные двигатели), которые в процессе работы генерируют реактивную мощность в сеть, компенсирующие устройства здесь не установлены.

7.3 Построение принципиальной схемы электроснабжения

с учетом внешнего ЭСН

Электрические схемы являются основными электротехническими чертежами проекта, на основание которых выполняют все другие чертежи, производятся расчеты сетей и выбор основного электрооборудования.

Одиночную магистральную схему применяют для потребителей III категории; по этой схеме требуется меньшее количество линий и выключателей. Двойная магистральная схема достаточно надежна и для питания потребителей I категории, так как при любом повреждении на линии или в трансформаторе все потребители могут получить электроэнергию по второй магистрали. Радиальная схема применяется для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. Для потребителей I и II категорий предусматриваются двухцепные радиальные схемы, а для потребителей III категории – одноцепные схемы. Радиальные схемы надежнее и легче автоматизируются, чем магистральные. Смешанные схемы – сочетают элементы магистральных и радиальных схем. Основное питание каждого из потребителей здесь осуществляется радиальными линиями, а резервное – одной сквозной магистралью.

В основном в распределительных сетях применяют разомкнутые схемы, отвечающие требованиям ограничения токов короткого замыкания и независимого режима работы секций.

В систему внешнего электроснабжения входят линии с ячейками в их начале, питающие предприятие электроэнергией, или отпайки от линии. Число линий определяется в зависимости от категорий надежности электроснабжения потребителей и передаваемой мощности. Широко распространены схемы с короткозамыкателями и отделителями на высшем напряжении.

Распределим нагрузку по секциям.

Таблица 7.3 Сводная ведомость

Определение сечений кабельных линий распределительной сети 6 кВ

Выбирать сечение проводов линий электропередачи необходимо таким, чтобы оно было наивыгоднейшим с экономической точки зрения, чтобы провода не перегрелись при любой нагрузки в нормальном режиме, чтобы потеря напряжения в линиях не превышала установленные пределы.

Кабели 6 кВ питающие РП-3, электродвигатели турбинных поршневых компрессоров и насосные агрегаты проходят в кабельных каналах по эстакадам.

Выбор сечения производим по экономической плотности тока с учетом продолжительности максимума нагрузки (4500 ч.):

                                                 (7.4)

где - экономическая площадь сечения провода, мм²;

 – расчетная сила тока в линии, А;

- нормированное значение экономической плотности тока, по [12.133], принимаем равной 1,7 А/мм ².

Расчетную силу тока находим по формуле:

 – для трансформатора (7.5)

 – для двигателя (7.6)

где - расчетная полная мощность нагрузки, подключенной к линии, кВА;

- номинальное напряжение линии, кВ.

Например для электродвигателя турбокомпрессора М-2/1:

 А

 мм²

По [11, 410] выбираем кабель марки АВВГ 2х3х150, с .

Для остального оборудования сечение кабелей находится аналогично, данные сводим в таблицу.

Таблица 7.4 Марки и сечения выбранных кабелей

1. Проверим выбранную кабельную линию 6 кВ, идущую к электродвигателю компрессора по нагреву длительно допустимым током:

                                     (7.5)

где  – суммарная полная мощность на ВН, кВА;

 А

По условию  выбранное сечение кабельной линии нас удовлетворяет, так как 337 А < 450 А.

Для кабельных линий 6 кВ идущих к другим электроприемникам проверку проводим аналогично и делаем вывод: выбранные сечения удовлетворяют условию

2. Проверку сечения кабелей 6 кВ по термической устойчивости к токам КЗ проводится после расчета токов короткого замыкания (часть 9)

3. По потери напряжения сечения выбранных кабельных линий не проверяются, так как длина линий менее одного километра. [12.133]

7.5 Выбор сборных шин 6 кВ

В промышленных предприятиях с увеличением их мощности и ростом плотности электрических нагрузок появилась необходимость передавать в одном направлении токи 2000–5000 А и более на напряжения 6–20 кВ. В этих случаях целесообразно применять специальные мощные шинопроводы, которые имеют преимущества перед линиями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей. Преимущества эти следующие:

– большая надежность;

– возможность индустриализации электромонтажных работ;

– доступность наблюдения и осмотра шинопроводов в условиях эксплуатации.

На решение вопроса о применении мощных шинопроводов может оказать влияние также характер генерального плана предприятия.

В распределительном пункте РП-3 холодильной установки расположено 3 секции шин, длина каждой составляет 15 метров. Принимаем сдвоенные медные шины прямоугольного сечения 120 х 12 мм, ток допустимый равен . Проверку сборных шин будем проводить в другом разделе (9.1)

7.6 Расчет распределительной сети 0,4 кВ

В цеховых сетях различают питающую и распределительную сети. Линии цеховой сети, отходящие от цеховой трансформаторной подстанции или вводного устройства, образуют питающую сеть, а линии, подводящие энергию от шинопроводов или распределительных пунктов непосредственно к электроприемникам – распределительную сеть.

Проводим расчет распределительной сети 0,4 кВ. рассмотрим участок I секции шин.

1. Составляем расчетную схему электроснабжения до электроприемников, подключенных к ШР-1. на схему наносим известные данные.

2. Рассчитываются и выбираются автоматы защиты типа ВА.

– Линия Т1-ШНН, 1SF, линия до первой секции шин (I СШ)

                                    (7.6.1)

где  – ток в линии сразу после трансформатора, А;

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

- номинальное напряжение трансформатора, кВ

 А

;  А

где - номинальный ток автомата, А;

- номинальный ток расцепителя, А;

По [15. 185] выбирается автомат ВА-53–43

; ; ; ; ;

– Линия I секция шин, А II/1, линия с 1РПО (один электроприемник). По (7.6)

По [15.185] выбирается автомат ВА-51–35

; ; ; ; ;

– Линия I секция шин, А II/2, линия с группой электроприемников, 1ШР

По [15.185] выбирается автомат ВА-55–39

; ; ; ; ;

– Линия I секция шин, насос Н 38/3

По [15.185] выбирается автомат ВА-51–39

; ; ; ; ;

3. Выбираются линии электроснабжения с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:

                                             (7.6.2)

где  – допустимый ток проводника, А;

- коэффициент защиты. Принимаем его равным 1, в помещениях с нормальной зоной опасности по [15.43]. По [11.410] для прокладки в воздухе при отсутствии механических повреждений выбирается кабель марки АВВГ.

– Линия с А II/1, с одним электроприемником:

Выбираем кабель АВВГ 70,

– Линия с 1SF

Выбираем кабель АВВГ 2 х 800,

– Линия с А II/2, с группой электроприемников:

Выбираем кабель АВВГ 2 х 185,

– Линия 1СШ, насос Н 38/3

Выбираем кабель АВВГ 3 х 185,

4. Все данные по выбранным автоматическим выключателям и по кабелям заносим в таблицы. Проверку элементов цеховой сети проводим в разделе 10.1.

8. Расчет осветительной установки

Сети электрического освещения характеризуются большой разветвленностью и протяженностью. ПУЭ предусматривают три системы освещения (общее, местное и комбинированное) и два вида освещения (рабочее и аварийное).

Рабочее освещение создает требуемую по нормам освещенность, обеспечивая этим необходимые условия работы при нормальной эксплуатации. При отключении рабочего освещения аварийное должно давать возможность в одних помещениях продолжать работу при сниженной освещенности (аварийное освещение для продолжения работы), в других безопасно выйти людям из помещения (эвакуационное аварийное освещение).

Аварийное освещение для продолжительной работы предусматривают для помещений и на открытых площадках, отсутствие света может быть причиной взрыва, пожара, или привести к длительному нарушению технологического процесса или вызвать опасность травматизма в местах большого скопления людей.

Основное требование ПУЭ к расчету электрического освещения заключается в выборе такой площади сечения провода, при которой отклонения напряжения на источниках света находятся в допустимых пределах. Допустимое отклонение напряжения согласно ПУЭ, составляет – 2,5…+5%.

Расчетная реактивная нагрузка осветительных установок определяется по формуле: Qр, он = Рр, он · tg φ, где tg φ соответствует cos φ осветительной установки.

Светильники с люминисцентыми лампами, обычно, поставляются с конденсаторами, предназначенными для индивидуальной компенсации реактивной мощности. Их cos φ составляет 0,92 – 0,95. Светильники с лампами типа ДРЛ, как правило, не имеют индивидуальной компенсации реактивной мощности, их cos φ составляет 0,5 – 0,65.

В качестве электрических источников света на рассматриваемой холодильной установки используются люминесцентные лампы и лампы накаливания. Чаще всего люминесцентные лампы на предприятиях используются как основной источник света, обеспечивающий нормальную работу производства.

Дуговые ртутные лампы типа ДРЛ являются лампами высокого давления с исправленной цветопередачей. Исправление цветопередачи ртутного разряда в них достигается люминифором, нанесенного на внутреннюю поверхность колбы лампы.

Применяются четырех электродные лампы ДРЛ на напряжение 220 В мощностью 250, 400, 700, 1000 и 2000 Вт. Их световая отдача 44 лм / Вт (250 Вт)… 60 лм / Вт (2000 Вт), продолжительность горения 10 тыс. ч у лампы мощностью 2000 Вт. Температура окружающего воздуха мало влияет на световой поток, но при температуре – 30ºС и ниже зажигание лампы становится затруднительным.

Достоинствами посадки звездочки.

– высокая световая отдача (до 55 лм / Вт);

– большой срок службы (10000 ч);

– компактность;

– некритичность к условиям внешней среды.

Например, рассмотрим освещение насосной установки, входящей в состав цеха №2510.

Освещение выбираем лампами ДРЛ-250. Основные технические данные заносим в таблицу 8.1

Таблица 8.1 Технические данные лампы ДРЛ-250.

Распределяем лампы равномерно в 2 ряда.

                                         (8.1)

где - удельная мощность, Вт/м²;

- коэффициент для ламп ДРЛ, равен 0,15 [12. 31]

- нормированная освещенность, Лк;

- коэффициент запаса, равен 0,85 [12. 31]

                                                       (8.2)

где - площадь освещаемого объекта, м²;

 – ширина и длина объекта, м.

 м²

 Вт/м²

Находим мощность освещения:

                                                     (8.3)

где - мощность освещения, Вт.

 Вт

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5