Elektrosnabzhenie КР. Электроснабжение цеха промышленного предприятия
 Скачать 60.27 Kb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ» Курсовая работа по дисциплине «Электроснабжение» на тему «Электроснабжение цеха промышленного предприятия» Выполнил: студент гр. 30607118 Евдоковец А.К. Проверил: Капустинский А.Ю. Минск 2022 Содержание
Список используемых источников …………………………………….…21 Введение Электроэнергетика — это стратегическая отрасль, состояние которой отражается на уровне развития государства в целом. В настоящее время электроэнергетика является наиболее стабильно работающим комплексом белорусской экономики. Предприятиями отрасли обеспечено эффективное, надежное и устойчивое энергоснабжение потребителей республики без аварий и значительного экологического ущерба. Электроэнергетика Беларуси представляет собой постоянно развивающийся высокотехнологичный комплекс с единым централизованным оперативно-диспетчерским управлением, состоящий из областных энергосистем, объединённых в энергетическую систему республики, а также иных организаций, осуществляющих строительство, монтаж, ремонт, наладку и реконструкцию объектов электроэнергетики, научно-исследовательские, опытно-конструкторские, технологические работы, проектирование и строительство новых объектов электроэнергетики. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем. Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприёмниках, так и в сети. От надёжного и бесперебойною электроснабжения зависит: работа промышленных предприятий любых отраслей, полученная прибыль, зависящая от объёмов выпуска продукции, соблюдения условий хранения скоропортящейся продукции, особенно актуально это звучит для предприятий пищевой промышленности. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надёжности и безопасности. Развитие частного предпринимательства предполагает использование новых подходов, в организации распределения и учёта электроэнергии. В частности, это касается наличия нескольких предприятий на территории одной производственной зоны (участка), принадлежащих разным собственникам. Наличие разных технологических цепочек, плюс экономически оправданная система электроснабжения, учёта электроэнергии, налагает определённые (специфические) требования к проектированию данных предприятий. Требуемый уровень надёжности безопасности схемы электроснабжения обеспечивается строгим соблюдением, при выборе оборудования и элементов защиты, норм и правил изложенных в ПУЭ, СНиПах и ГОСТах. Не соответствует экономическим интересам производителей энергии существующая тарифная политика, вследствие чего энергосистема без дотаций из бюджета не в состоянии обеспечить покрытие расходов за счёт собственных доходов, а наличие перекрёстного субсидирования существенно ослабляет стимулирующие факторы экономии энергоносителей для многих льготных категорий потребителей и населения. Существующая система управления энергосистемой без преобразований не может быть адаптирована к рыночным условиям, отсутствие хозяйственной самостоятельности отдельных хозяйствующих субъектов не стимулирует их к снижению затрат на всех стадиях производства, транспортировки и потребления энергоносителей. Целью Государственной программы на 2011-2016 гг является повышение эффективности и надёжности функционирования Белорусской энергетической системы. Достижение поставленной цели базируется на реализации комплекса задач, включающего: снижение уровня использования природного газа при производстве электрической и тепловой энергии путём экономии топлива и диверсификации топливно-энергетического баланса энергосистемы за счёт увеличения использования местных видов топлива, возобновляемых источников энергии, вторичных энергоресурсов (далее - ВЭР); обновление основных фондов энергосистемы со снижением степени их износа; развитие информационной и телекоммуникационной инфраструктуры и централизованного технологического управления; повышение эффективности работы Белорусской энергетической системы и финансовое оздоровление энергоснабжающих организаций; совершенствование тарифной политики, включая поэтапную ликвидацию перекрестного субсидирования в тарифах на энергию с учётом роста реальных доходов населения и взаимоувязанное формирование и регулирование тарифов на электрическую и тепловую энергию, стимулирующих производителей и потребителей к рациональному использованию данных видов энергии и др. Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприёмниках, так и в сети. Важное значение приобрело измерение показателей качества электроэнергии. В данной курсовой работе рассмотрены вопросы определения электрических нагрузок, выбора трансформаторов и расчёта компенсации реактивной мощности. Была построена картограмма и определен условный центр электрических нагрузок, а также разработана схема электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ. 1. Определение электрических нагрузок групп электроприемников и на шинах напряжением до 1 кВ трансформаторной подстанции цеха В механическом цехе промышленного предприятия установлены электроприемники, основные сведения о которых приведены в таблице 1.1. Электроприемники питаются от цеховой комплектной трансформаторной подстанции (ТП) напряжением 10/0,4 кВ. Число рабочих смен на предприятии – 3. Таблица 1.1 Число и мощность (пи х кВт) электроприемников цеха
Расчёт электрических нагрузок групп электроприёмников (ЭП) ведётся в следующей последовательности. По справочной литературе подбираем среднее значение коэффициента использования (Ки) и косинуса угла φ (соsφ). Таблица 1.2 - Значения коэффициента использования и соsφ
Определение силовых электрических нагрузок будем осуществлять методом расчётного коэффициента. По данному методу расчётная активная силовая нагрузка цеха определяется по выражению:  (1.1) где Кр – коэффициент расчётной нагрузки; Киi – коэфициент использования группы однородных электроприёмников; Рномi – мощность группы однородных электроприёмников, кВт; N – число групп электроприёмников. Кр принимаем из ([2], табл. П2) Кр – f(nэ, Ки, T) (1.2) где nэ – эффективное число электроприёмников; Ки – средневзвещенный коэффициент использлвания; T – постоянная времени нагрева сети. Под эффективным (приведенным) числом электроприёмников понимается такое число однородных по режиму работы приёмников одинаковой мощности, которое обуславливает ту же величину расчётной нагрузки, что и группа различных по номинальной мощности и режиму работы электроприёмников. Найденное число nэ округляется до ближайшего меньшего целого числа. В том случае, когда электроприёмники в группе имеют одинаковую номинальную мощность, nэ=n. Эффективное число электроприёмников можно определить по следующим формулам:  (1.3)  (1.4) где  - номинальная мощность самого мощного электроприёмника цеха, кВт.Седневзвешенный коэффициент использования можно определить по формуле:  (1.5) Расчётная реактивная силовая нагрузка цеха определяется по выражению:  (1.6) где  – среднее значение коэффициента реактивной мощности i-ой группы электроприёмников.Расчёт осветительной нагрузки производим по методу коэффициента спроса. По данному методу расчётная активная нагрузка освещения цеха определяется по выражению:  (1.7) где  - коэффициент спроса на освещение,  ; – коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре газоразрядных ламп (для ламп типа ДРЛ и ДРИ  ; - установленная мощность освещения, кВт.Расчётная силовая реактивная нагрузка цеха определяется по формуле:  (1.8) где  0 – значение коэффициента реактивной мощности освещения.Расчётную активную мощность цеха можно определить по выражению:  (1.9) Расчётную реактивную мощность цеха можно найти по фоормуле:  (1.10) Полная расчётная мощность цеха:  (1.11)  (1.12) Рассчитаем вс вышеперечисленные показатели для групп станков. Металлорежущие станки:  Рр=1*(65*3+75*5,5+30*7,5)*0,14=116,5 кВт Qр=1*0,14*1,73*(65*3+75*5,5+30*7,5)=201,6 квар   Вентиляторы:  Рр=6*11*0,8*1=53 кВт Qр=1,1*0,8*6*15*0,75=44 квар   Крановые установки:  Рр=2,27*0,1*(8*5+4*15)=22,7 кВт Qр=1,1*0,1*(8*5+4*15)*1,73=43,2 квар   Электрические печи сопротивления:  Рр=1*0,8*4*224=717 кВт Qр=1,1*0,8*0,3*4*224=260,19 квар   По выражениям (1.7 и 1.8) определяем расчётную активную и реактивную нагрузку освещения с учётом того, что коэффициент реактивной мощности освещения для ламп типа ДРИ  Рро=0,95*1,1*39=40,75 кВт Qро=40,75*1,73=70,49 квар Определяем расчетные нагрузки на шинах напряжением до 1 кВт трансформаторной подстанции цеха.   Рр=0,85((65*3+75*5,5+30*7,5)*0,14+(6*11)*0,8+(8*5+4*15)*0,1+4*224*0,8)=761,72 кВт Qр=0,85(832,5*0,14*1,73+66*0,8*0,75+100*0,1*1,73+896*0,8*0,33)= =420,81 квар Суммарная расчетная нагрузка цеха на шинах напряжением до 1 кВ ТП: Ррн=761,72+40,75=802,47 кВт Qрн=420,81+70,49=491,3 квар  2. Выбор типа номинальной мощности трансформатора подстанции напряжением 10/0,4 кВ В цеховых ТП рекомендуется применять масляне трансформаторы типа ТМГ11,ТМГ12 и т.п. Сухие трансформаторы (типа ТСГЛ и т.п.) используются в системах электроснабжения промышленных объектов при обосновании. Номинальная мощность трансформатора определяется по формуле:  (2.1) Где Ррн – активная расчетная нагрузка;  – коэффициент загрузки трансформатора, =0,8…0,9.Выбираем трансорматор типа ТМГ11 с коэффициентом загрузки  и определяем номинальную мощность трансформатора при принятых параметрах: Выбираем трансформатор типа ТМГ 33-1250/10-У1 со следующими характеристиками:  ∆Рх=1,6 кВт ∆Рк=10,08 кВт Uк=5,5% Iх=0,5% 3.Определение мощности батарей низковольтных конденсаторов и выбор типа конденсаторной установки Наибольшее значение реактивной мощности, которое может быть передано через трансформаторы в сеть до 1 кВ при принятом коэффициенте загрузки трансформаторов ($ = 0,8), определяется по следующему выражению (для масляных трансформаторов) в квар: Qт =  (3.1)где 1,1- коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора в течении одной смены при коэффициенте энергоиспользования аэ < 0,9. Суммарная мощность Б1-Л( по критерию минимума цеховых трансформаторов: Qнк=491,3-652,1=-160,8 (3.2) Величина ( округляется до ближайшей стандартной величины мощности комплектной конденсаторной установки Qнк = 491,3 - 652,1 = -160,8квар поэтому компенсация реактивной мощности не требуется, в дальнейших расчетах принимаем Qнк =0. 4. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ЖИЛ КАБЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ, ПИТАЮЩЕГО ЦЕХОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР Для выбора сечения жил кабеля необходимо определить расчетный ток линии напряжением 10 кВ. Расчетная активная мощность кабельной линии электропередачи определяется по формуле: Pрл=  гдеN- количество групп силовых электроприемников, питающихся по линии в нормальном режиме (двигателей станков, вентиляторов, крановых установок, печей сопротивления); к -среднее значение коэффициента использования для электроприемников i-й группы; Р„ом, - суммарная номинальная мощность силовых ЭПг-й группы. Pрл=896,1+40,75+11,14=948,03кВт , Сечение жил кабелей выбирается по экономической плотности тока и проверяются по нагреву и термической стойкости при К3. Сечения жил кабелей, мм2, по экономической плотности тока определяются по выражению: F =  где экономическая плотность тока (А/мм2), которая принимается по методическим таблицам в зависимости от времени использования максимальной нагрузки Тмах, вида изоляции и материала проводника жил. ТкТтах=4000ч, то р для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и алюминиевыми жилами равно 1,4 А/мм2 Fэ=65.37/1.4=46,69 Следовательно, принимаем Еэ=50 мм2. Т.о. выбираем кабель АПвП-3.50-10 с допустимым током при нормальных условиях прокладки в воздухе 159А. При питании ТП с одним трансформатором по радиальной линии сечение жил кабеля по нагреву проверяется по допустимому нагреву максимальным расчетным током Iрмax по условию: Ipmax=57.73 A Bк=3,6*(0,6+0,01)+  =7,90* А*сFт=30,6  Принимаем ближайшее большее стандартное згачение =35мм2 Согласно проверки кабеля,выбираем АПвП-3*35-10с 5. Расчёт годового расхода электроэнергии и построение энергетической диаграммы Годовой расход электроэнергии (кВт*ч) группы однотипных силовых электроприемников (металлорежущих станков (Wст), вентиляторов (Wв), крановых установок (Wку), печей сопротивления (Wпечи), который определяется о формуле (3.1):  (5.1) Где  – коэффициент энергоиспользования (сменности по энергоиспользованию) (по условию значение коэффициента составляет 0,71);Рном – суммарная номинальная мощность электроприемников группы, кВт; Ки – среднее значение коэффициента использования для данной группы электроприемников; Тг – годовое число часов работы редприятия,ч. Величина Тг для двухсменного предприятия равна 4500 ч в год. Металлорежущие станки: Wст=0,86*0,14*832,5*4500=451048,5 кВт*ч Вентиляторы: Wв=0,86*0,8*66*4500=204336 кВт*ч Крановые установки: Wку=0,86*0,1*100*4500=387000 кВт*ч Печи: Wпечи=0,86*0,8*896*4500=2774016кВт*ч Расход электроэнергии на освещение определяется следующим образом: Wо=Рро*Тmaxo (5.2) где Тmaxo – годовое число использования максимальной нагрузки для внутреннего освещения (2250 ч – для двухсменного предприятия). Wo=40,75*2250=91687,5 кВт*ч Суммарный расход энергии силовыми установками определяется по выражению (3.3): Wсу=Wст+Wку+Wпечи+Wв (5.3) Wсу=1820,39+33101,76+0,01*(451048,5+204336+387000+2774016)= 69603,15 кВт*ч Расход электроэнергии цеха в целом включает в себя суммарное электропотребление силовых и осветительных приемников, а также потери в цеховых сетях напряжением до 1 кВ и БНК: Потери в цеховых сетях до 1 кВ ∆Wс принимаются в размере 0,5…1,5% от суммарного расхода электроэнергии силовыми и осветительными электроприемниками цеха. ∆Wс=0,01*(3519739,80+129318,75)=36490,586 кВт*ч Суммарные потери электроэнергии в системе электроснабжения: ∆Wп=∆Wл+∆Wт+∆Wс+∆Wк (5.4) где ∆Wл – потери в линиях; ∆Wт – потери энергии в трансформаторе. ∆Wп=1322,54+29314,924+36490,586+0=67128,05 кВт*ч Общий расход электроэнергии складывается из расхода энергии электроприемниками и суммарных потерь электроэнергии:  (5.5)  3519739,80+129318,75+67128,05=3716186,60 кВт*чЭнергетическая диаграмма (рис 3.1) дает графическое отображение расходов электроэнергии в % на электропривод станков, вентиляцию, электротехнологию, освещение, крановыми установками, а также суммарных потерь электроэнергии в кабельной линии, трансформаторе, цеховых сетях и БНК. Рассчитаем величину каждой составляющей расхода электроэнергии в процентах:        6.Определение показателей электрического хозяйства цеха К основным показателям электрического хозяйства относятся следующие: Суммарное потребление электроэнергии   Максимальная расчетная нагрузка Рр Рр=802,47 кВт Установленная мощность электроприёмников  (6.1) где номинальная мощность i-го силового электроприемника; n – количество силовых электроприемников; Рномо – установленная мощность освещения. Ру=592,5+45+103,2+960=1700,7 кВт Коэффициент спроса  (6.2)  Количество установленных электродвигателей Nд Nд=145 шт. Суммарная мощность электродвигателей  (6.3)  – номинальная мощность i-го двигателя.Рд=1744,7 кВт Средняя мощность электродвигателя  (6.4)  Среднегодовая потребляемая мощность цеха  (6.5)  Среднегодовой кэффициент использования  (6.6) Коэффициент заполнения годового графика нагрузки  (6.7)  Коэффициент максимума  (6.8)  Коэффициент технологической нагрузки  (6.9)  Стоимость потребленной электроэнергии  (6.10) где  – средний тариф на электроэнергию, определяемый по следующей формуле (4.11): (6.11) а и b – основная и дополнительная ставки действующего тарифа на электроэнергию, руб./кВт*ч. Значения ставок тарифа: a=22,64016 р./кВт, b=0,19146 р./кВт*ч.  С=0,22591*3437238,51=776506,55,221 руб. Заключение В данной курсовой работе были проведены расчёты электрических нагрузок для групп электроприёмников и на шинах напряжением до 1 кВ трансформаторной подстанции цеха. Помимо этого, был осуществлен выбор трансформатора подстанции напряжением 10/0,4 кВ, приведён расчёт сечения кабеля, питающего цеховой трансформатор, определены потери активной и реактивной мощности и годовые потери электроэнергии в трансформаторе, годовые потери электроэнергии в кабельной линии напряжением 10 кВ. также был проведен выбор электрооборудования в ТП и в распределительном пункте и проведен расчет основных показателей электрического хозяйства цеха. По результатам расчетов выбрано следующее электрооборудование: - трансформатор типа ТМГ 33-1250/10-У1; - вольтметр для измерения междуфазного напряжения; - счетчики (электрический счетчик активной и реактивной энергии); - кабель марки ААШв-3х70-10 – трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с пропитанной бумажкой изоляцией, каждая жила имеет поперечное сечение 70 мм2, напряжение кабеля 10 кВ; - в распределительном устройстве – вводный автоматический выключатель ВА75-45; - трансформатор тока типа ТНШЛ-0,66 с Iном=2500 А; - разъединители типа РВЗ-10/630 УЗ; - высоковольтный выключатель типа ВВ/TEL-10-12,5/630У2; - измерительный трансформатор тока типаТПЛ-10/100. В работе был рассчитан годовой расход электроэнергии, а также была построена энергетическая диаграмма для большей наглядности. Наибольшую долю расхода электроэнергии составили печи сопротивления с периодической загрузкой – 82,54%. Суммарные потери электроэнергии составили 1,8% от общего годового расхода (67128,05 кВт*ч). Список использованных источников Радкевич, В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие / В.Н.Радкевич, В.Б.Козловская, И.В.Колосова. - 2-е изд., исправленное. - Минск: ИВЦ Минфина, 2017. -589 с. Радкевич, В.Н. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий: учебно метод. пособие для студ. спец. 1-43 01 03 "Электроснабжение (по отраслям)"/ В.Н. Радкевич, В.Б.Козловская, И.В.Колосова - Минск: БНТУ, 2013. - 124 с. Радкевич, В.Н. Выбор электрооборудования систем электроснабжения промышленных предприятий: пособие для студ. спец. 1-43 01 03 "Электроснабжение (по отрас лям)" /В.Н. Радкевич, В.Б.Козловская, И.В.Колосова - Минск: БНТУ, 2017. -172 с. Радкевич, В.Н. Проектирование систем электроснабжения / В.Н. Радкевич - Минск: НПООО «Пион», 2001. -292 с. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с. Ус, А.Г. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: учеб. пособие/ А.Г. Ус, Л.И. Евминов. - Минск: НПООО «Пион», 2002.- 457 с. |