Эл.снаб КУРСОВАЯ (1). КП. 13. 02. 11. Эп116. 000. 000. Пз
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ ВВЕДЕНИЕ Создание энергосистем и объединение их между собой на огромных территориях стало основным направлением развития электроэнергетики мира в 20 веке. Это обусловлено отличительной особенностью отрасли, в которой производство и потребление продукции происходят практически одновременно. Невозможно накопление больших количеств электроэнергии, а устойчивая работа электростанции и сетей обеспечивается в очень узком диапазоне основных параметров режима. В этих условиях надежное электроснабжение от отдельных электростанций требует резервирование каждой станции, как по мощности, так и по распределительной сети. Известно, что объединенная работа энергосистем позволяет уменьшить необходимую установленную мощность в основном за счет разновременности наступления максимумов электрической нагрузки объединения, включая и поясной сдвиг во времени, сокращения необходимых резервов мощности вследствие малой вероятности одновременной крупной аварии во всех объединяемых системах. Кроме того, удешевляется строительство электростанций за счет укрупнения их агрегатов и увеличения дешевой мощности на ГЭС, используемой только в переменной части суточного графика электрической нагрузки. В объединении может быть обеспечено рациональное использование энергомощностей и энергоресурсов за счет оптимизации режимов загрузки различных типов электростанций. Но главным преимуществом энергообъединения является возможность широкого маневрирования мощностью и электроэнергией на огромных территориях в зависимости от реально складывающихся условий. Дополнительное электросетевое строительство, связанное с созданием энергообъединений, не требует больших затрат, так как при их формировании используются в основном линии электропередачи, необходимые для выдачи мощности электростанций, а затраты Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ на них с лихвой окупаются удешевлением строительства крупной электростанции по сравнению с несколькими станциями меньшей мощности. И, следовательно, только объединенная работа энергосистем позволяет обеспечить более экономичное, надежное и качественное электроснабжение потребителей. Однако параллельная работа энергосистем на одной частоте требует создания соответствующих систем управления их функционированием, включая и противоаварийное управление, а также координации развития энергосистем. Это обусловлено тем, что системные аварии в большом объединении охватывают огромные территории и при современной «глубине» электрификации жизни общества приводят к тяжелейшим последствиям и огромным ущербам. Поскольку электроэнергия «не складируется», при возникновении дефицита она не может быть свободно куплена на мировом рынке и доставлена в любое место, как и другие продукты и товары. Поэтому обеспечение надежного и экономичного электроснабжения требует заблаговременного начала строительства новых генерируемых источников и электрических сетей, так как энергетические объекты весьма дороги и трудоемки. При этом необходимо обеспечить рациональный состав этих источников по используемым энергоресурсам, их основным техническим характеристикам; их регулировочным возможностям в суточном, недельном и годовом разрезе, а также их размещение. Дляэтогонеобходимакоординацияразвитияэнергосистемиэнергообъединений путемпрогнозирования, как надолго срочную, так и на краткосрочную перспективу, которое должно периодически повторяться. Последнее обусловлено тем, чтовсеисходныеданныедляпрогнозированиявесьманеопределенныдажевусловиях плановой экономикистраны. Очевидно, чтовусловияхрыночнойэкономикиэтанеопределенностьмногократновозрастает. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ 1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ 1.1 Краткая характеристика электрооборудования Ремонтно – механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя. Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. Цех имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудование: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр. Цех получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП – 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП – 14 км. Напряжение на ГПП – 6 и 10 кВ. Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе цеха– чернозем с температурой +20°С. Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый. Размеры цеха А х В х Н = 48 х 25 х 9 м. Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м. Перечень оборудования дан в таблице 1.1. Расположение основного оборудования показано на плане расположения оборудования Таблица 1.1 -Перечень ЭО ремонтно-механического цеха № на плане Наименование ЭО Вариант 1 Примечание Р эп , кВт 1,2 Вентиляторы 30 3…5 Сварочные агрегаты 12 ПВ = 40% 6…8 Токарные автоматы 6 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ Продолжение таблицы 1.1. 1 2 3 4 9…11 Зубофрезерные станки 10 12…14 Круглошлифовальные станки 6 15…17 Заточные станки 2,5 1-фазные 18,19 Сверлильные станки 2,2 1-фазные 20…25 Токарные станки 6 26,27 Плоскошлифовальные станки 10,5 28…30 Строгальные станки 17,5 31…34 Фрезерные станки 8,5 35…37 Расточные станки 7,5 38,39 Краны мостовые 20 ПВ = 60% Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ 2 РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Определение расчетной электрической нагрузки от силовых электроприемников на шинах 0,4кВ цеховых ТП При определении электрических нагрузок промышленного предприятия достаточно систематизировать потребители электроэнергии по режимам работы, мощности, напряжению, роду тока и требуемой степени надежности питания. Расчет электрических нагрузок производим методом упорядоченных диаграмм, который в настоящее время является основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения. Этот метод позволяет по номинальной мощности электроприемников с учетом их числа и характеристик определить расчетную нагрузку любого узла схемы электроснабжения. Метод упорядоченных диаграмм является основным при расчете нагрузок. Применение его возможно, если известны единичные мощности электроприемников, их количество и технологическое назначение. Метод упорядоченных диаграмм, рекомендованный Руководящими указаниями по определению электрических нагрузок промышленных предприятий, относится к числу методов, использующих математические методы теории вероятностей. Для метода упорядоченных диаграмм характерно установление приближенной связи расчетной нагрузки с показателями режима работы электроприемников. Метод упорядоченных диаграмм позволяет наиболее точно и сравнительно быстро рассчитывать нагрузки. Расчетные кривые метода упорядоченных диаграмм. Метод упорядоченных диаграмм исходит из характеристик индивидуальных графиков нагрузки. Составляем таблицу исходных данных: Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ Таблица 2.1 – Исходные данные № Наименование Электроприемника Кол-во Рэг, кВт Руст, кВт Ки cosφ/ tgφ 1 Вентиляторы 2 30 60 0,6 0,8/0,75 2 Сварочные агрегаты 3 12 36 0,3 0,7/1,02 3 Токарные автоматы 3 6 18 0,17 0,65/1,17 4 Зубофрезерные станки 3 10 30 0,17 0,65/1,17 5 Круглошлифовальные станки 3 6 18 0,14 0,5/1,73 6 Заточные станки 3 2,5 7,5 0,14 0,5/1,73 7 Сверлильные станки 2 2,2 4,4 0,12 0,4/2,29 8 Токарные станки 6 6 36 0,13 0,5/1,73 9 Плоскошлифовальные станки 2 10,5 21 0,14 0,5/1,73 10 Строгальные станки 3 17,5 52,5 0,14 0,45/1,98 11 Фрезерные станки 5 8,5 42,5 0,13 0,4/2,29 12 Расточные станки 3 7,5 22,5 0,17 0,65/1,17 13 Краны мостовые 2 20 40 0,1 0,5/1,73 Находим активную мощность сварочных агрегатов: ном п 1 n Р =S cosφ ПВX ,…,X (2.1) ном Р =12 0,7 0,4=5,31кВт Находим активную мощность мостовых кранов: ном п Р =Р ПВ (2.2) ном кВт Ρ =20 0,6=15,49 Находим среднесменную активную мощность: Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ n n см и уст i=1 i=1 P = К Р ; (2.3) n см i=1 кВт Ρ =0,6 60+0,3 36+0,17 18+0,17 30+0,14 18+0,14 7,5+0,12 4,4+0,13 36+ +0,14 21+0,14 52,5+0,13 42,5+0,17 22,5+0,1 40=113,69 Определяем средний коэффициент использования: n см i=1 и.ср n ном i=1 P K = P (2.4) и.ср 106,69 Κ = =0,27 388,4 Определяем коэффициент силовой сборки: номmax номmin P m= P (2.5) 30 m= =13,6 2,2 т.к. т >3 и k и.ср.> 0,2, то эффективное число электроприемников определим по формуле: n ном i=1 э номmax 2 P n = P ; (2.6) Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ э 2 388,4 n = =19,9 30 Находим коэффициент максимума по учебнику: k max = 1,5 [2, с.54, табл.2.13] Определяем максимальную активную мощность: n max max см i=1 P =K P ; (2.7) max кВт P =1,5 106,69=160,1 Определяем среднесменную реактивную мощность: n см см i=1 Q = P tgφ ; (2.8) cм кВАр Q 60 0,6 0,75 36 0,3 1,02 18 0,17 1,17 30 0,17 1,17 18 0,4 1,73 7,5 0,14 1,73 4,4 0,12 2,29 36 0,13 1,73 21 0,14 1,73 52,5 0,14 1,98 45,5 0,13 2,29 22,5 0,17 1,17 40 0,1 1,73 135,75 = + + + + + + + + + + + + + + = Т.к., n э >10, то Q max = Q см = 135,75 кВАр Определяем полную максимальную мощность: 2 2 max max max S = P +Q (2.9) 2 2 max кВА S = 160,1 +135,75 =207,97 2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ К сетям напряжением до 1000 В на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки низкого напряжения не превышает 0,8. Сети напряжением 380 – 660 В электрически более удалены от источников питания, поэтому передача реактив ной мощности в сети низкого напряжения требует увеличения сечения проводов и кабелей, повышения мощности силовых трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощностей. Затраты обусловленные перечисленными факторами можно уменьшить или даже устранить, если осуществляется компенсация реактивной мощности непосредственно в сети низкого напряжения. Источниками реактивной мощности в сети низкого напряжения являются синхронные двигатели напряжением 380 – 660 В и конденсаторные батареи. При решении задачи компенсации реактивной мощности низкого напряжения и высокого напряжения, принимая во внимание потери электрической энергии на генерацию реактивной мощности источниками низкого напряжения и высокого напряжения, потери электрической энергии на передачу из сети высшего напряжения в сеть низшего напряжения и удержание трансформаторной подстанции в случае загрузки их реактивной мощностью. Выбор оптимальной мощности низшего напряжения батареи конденсаторов осуществляют одновременно с выбором цеховой трансформаторной подстанции. Расчетную мощность низшего напряжения батареи конденсаторов округляют до ближайшей стандартной мощности комплектных компенсирующих устройств. Для каждой цеховой трансформаторной подстанции рассчитывают возможность распределения найденной мощности ПБК в цеховой сети. Критерием целесообразности такого решения является снижение приведенных затрат, обусловленное разгрузкой сети низшего напряжения от реактивной мощности. Конденсаторные батареи составляют из маслянобумажных конденсаторов, выпускаемый на различные напряжения: 0,22; 0,38; 0,66; 1,05; 6,3; 10,5 кВ. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ Конденсаторы с напряжением до 1000 В изготавливают трехфазными; выше 1000 В однофазными. Трехфазные конденсаторы в отличие от однофазных имеют индивидуальную защиту каждой фазы от токов к.з. плавкими предохранителями вмонтированными внутрь их корпуса. При составлении конденсаторных батарей из однофазных конденсаторов их разделяют на три группы одинаковой мощности. Внутри группы включен параллельно, а группы между собой – треугольником. Достоинства статических конденсаторов: Простота монтажа и эксплуатации; Отсутствие специального фундамента, т.к. нет вращающихся частей; Возможность мягкого изменения мощности конденсаторной установки, вследствие увеличения или уменьшения количества конденсаторов; Возможность мягкой замены поврежденной конденсаторной установки; Чувствительность повышения напряжения (недопустимо больше 10%); Невозможность ремонта конденсатора после пробоя. Размещение конденсаторов в сетях напряжением до 1000 В и выше должно удовлетворять условию наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. Определяем фактический коэффициент мощности: max 1 1 P cosφ = S (2.10) 1 160,1 cos = =0,78(tg =0,79) 207,97 Определяем максимальный тангенс угла tgφ э Считается, что 0,95 - эффективное значение коэффициента мощности, при котором tgφ э =0,33. Определяем мощность компенсирующего устройства: Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ к max 1 2 Q =P (tgφ -tgφ ) (2.11) кВАр к Q 160,1 (0,79 0,33) 65,45 = − = Предполагаем к установке комплексную конденсаторную установку типа УК4-0,38-100, с мощностью 100 кВАр [forca.ru]. Тогда полная мощность составит: ( ) 2 2 2 max К - S = Р + Q Q (2.12) 2 2 2 + кВА S = 160,1 (135,75-100) =163,91 Коэффициент мощности после компенсации реактивной нагрузки по формуле (2.10): 2 160,1 cosφ = =0,97 163,97 0 , 3 8 ê Â Q F C B H L Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ Рисунок 2.1 - Схема подключения компенсирующего устройства. 2.3 Расчет и выбор числа и мощности цеховых трансформаторов Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предпри ятия в целом напряжение каждого звена системы электроснабжения должно выбираться прежде всего с учетом напряжений смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показателей различных вариантов в случаях, когда: от источника питания можно получать энергию при двух напряжениях или более; при проектировании электроснабжения предприятий приходится расширять существующие подстанции и увеличивать мощность заводских электростанций; сети заводских электростанций связывать с сетями энергосистем. Предпочтение при выборе вариантов следует отдавать варианту с более вы- соким напряжением даже при небольших экономических преимуществах (не превышающих 10-25%) низшего из сравниваемых напряжений. Напряжение 10 кВ необходимо использовать для внутризаводского распределения энергии: - на предприятиях с мощными двигателями, допускающими непосредственное присоединение к сети 10 кВ; - на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей на 6 кВ; - на предприятиях, имеющих собственную электростанцию с напряжением генераторов 10 кВ; Напряжение 6 кВ обычно применяют при наличии на предприятии: - значительного количества электроприемников на 6 кВ; - собственной электростанции с напряжением генераторов 6 кВ. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а Лист КП.13.02.11. ЭП1-16.000.000.ПЗ Применение напряжение 6 кВ должно обусловливаться наличием электрооборудования на 6 кВ и технико-экономическими показателями при выборе вели-чины напряжения. При напряжении распределительной сети 10 кВ двигателей средней мощности 250 кВ и выше следует применять напряжения 6 кВ с использованием в необходимых случаях схемы блока «трансформатор – двигатель» при небольшом количестве двигателей на 6 кВ. Т.к. ремонтно-механический цех относится к потребителям 2 и 3 категории надежности ЭСН, то предполагаем к установке 2 трансформатора с резервированием по низкой стороне с коэффициентом загрузки k з = 0,8. Рассчитываем мощность необходимую для выбора трансформатора: ' max з S S= n K ; (2.13) кВА 163,97 S= =102,4 2 0,8 Предполагаем к установке трансформатор марки ТСЗ – 160 [www.ues.su] Коэффициент загрузки в нормальном режиме при максимуме: max з ном S k = S (2.14) з 163,97 k = =0,51 2 160 Проверяем установленную мощность трансформаторов в аварийном режиме, при отключении одного трансформатора и необходимости обеспечить ЭСН |