Курсовой проект светонепроницаемая теплица. Требования к системам электроснабжения
 Скачать 167.85 Kb.
|
 ВведениеСистема электроснабжения — совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии — это комплекс инженерных сооружений, оборудования и аппаратуры, предназначенный для передачи электрической энергии от источников к потребителям. Основными компонентами системы являются линии электропередач, подстанций и распределительные устройства. Один из важнейших критериев — экономичность системы. Требования к системам электроснабжения: — экономичность и компактность; —бесперебойность в работе и обслуживании потребителей; — унификация системы; — безопасность ее эксплуатации для персонала и экологии; — качество поставляемой энергии — надежность системы. Система электроснабжения включает в себя такие элементы как: — источники электроэнергии, которые представлены тепловыми станциями, ГЭС и т.д.; — преобразователи электроэнергии— трансформаторы, преобразователи частоты, конвекторы, выпрямители и автотрансформаторы; — цепь релейной защиты, которая может быть представлена такими элементами как реле напряжения, тока, сопротивления, а также дуговая защита, грозозащита, защита от коротких замыканий; — элементы управления системой электроснабжения, в частности автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии; — элементы собственных нужд— вентиляция, система отопления, осветительные приборы. Цель курсового проекта — изучить электроснабжение и электрооборудование светонепроницаемой теплицы. Задачи курсового проекта: 1) Классифицировать светонепроницаемую теплицу по взрыво-, пожаро-, электробезопасности. 2)Произвести расчѐт электрических нагрузок, компенсационного устройства и токов КЗ. 3) Выбрать трансформатор для подстанции, аппараты защиты РУ и кабельные линии электроснабжения. 1 Характеристика объекта ЭСНСветонепроницаемая теплица (СНТ) предназначена для культивирования овощей в районах крайнего севера. Она является принципиально новым сооружением и превосходит светопроницаемые теплицы по технико-экономическим показателям. СНТ позволяет провести 6 кулътурооборотов в год с общей урожайностью до 180 кг/м2. На площади одноэтажной теплицы размещены: рассадное отделение и две камеры для выращивания овощей, лаборатория, насосная, зал кондиционеров и другие помещения,. Для создания теплового затвора на наружных боксах спроектированы тепловые боксы (ТБ). Обогрев осуществляется за счет тепла облучательной установки, а поддержание микроклимата кондиционерами. Облучательная установка состоит из набора секций с плоскими световодами. Воздух в ламповом отсеке нагревается до 80 0с и по воздуховоду распределяется по помещениям. Электроснабжение (ЭСН) теплица получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КШ), расположенной в пристройке. Питание на КТП напряжением 10 кВ подается от распределительного пункта (РП) электростанции. По ·надежности ЭСН СНТ относится к 2 категории. Количество рабочих смен -3 (круглосуточно). Грунт-глина с температурой -5 °С. Каркас теплицы сооружен из теплоизоляционных блоков-секций длиной 6 м каждый. Размеры теплицы А х В х Н= 48 х 30 х 10 О м. Высота пристроек по периметру -4 м. Перечень ЭО светонепроницаемой теплицы приведены в таблице 1.1 Таблица 1.1 - Перечень ЭО светонепроницаемой теплицы.
2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности 2.1 Классификация помещений по пожаробезопасности В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянный ток или периодически обращаются горючие вещества или материалы и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях называется пожароопасной зоной, которые классифицируют на: —П-I – зоны в помещениях, где находятся ГЖ, имеющие t вспышки выше 61 ℃; —П-II – зоны в помещениях, где возможно выделение горючей пыли или волокон с НПКВ выше 65г на м куб.; —П-IIа – зоны в помещениях, где находятся твердые ГВ в таком количестве, что удельная пожарная нагрузка равна 1 МДж на 1 м кв. или более; —П-III – зоны вне помещения, где обращаются ГЖ, имеющие t вспышки выше 61 ℃ (или твердые ГВ). 2.2 Классификация помещений по взрывобезопасности В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), пространство внутри и вне помещений, в которой имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси называется взрывоопасной зоной, которые классифицируют на: —0 – наблюдается присутствие опасной газовой смеси на протяжении 1 часа и более; —В-І – взрывоопасные смеси образуются при нормальной работе оборудования; —В-Іа – взрывоопасные смеси образуются при неисправности оборудования или вследствие аварии; —В-Іб – то же, если ГГ имеют нижний концентрационный предел (НПКВ) 15% и больше, резкий запах, а также производственные помещения, которые связаны с обращением водорода; —В-Іг – участки у наружных установок с ГГ, ЛВЖ; —В-ІІ – при нормальной работе оборудования образуются взрывоопасные смеси в концентрации 65г (или менее) на 1 м куб.; —В-ІІа – образование взрывоопасной смеси в концентрации 65г (или менее) на 1 м куб. возможно при повреждении оборудования или в результате аварии. 2.3 Классификация помещений по электробезопасности Согласно ПУЭ помещения по электробезопасности можно классифицировать на: —Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. —Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: 1)Сырости (влажность более 75 %) или токопроводящей пыли; 2) Токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.); 3) Высокой температуры (выше 35 °С); 4) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой. —Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: 1) Особой сырости; 2) химически активной или органической среды; 3) одновременно двух или более условий повышенной опасности. Территории размещения наружных электроустановок. В отношении опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям. Классификация светонепроницаемой теплицы по взрыво-, пожаро-, электробезопасности приведена в таблице 2.1 Таблица 2.1 —Классификация светонепроницаемой теплицы по взрыво-, пожаро-, электробезопасности.
Продолжение таблицы 2.1
3 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов цеха 3.1 Определение категории надѐжности ЭСН и выбор схемы ЭСН Перед расчѐтом необходимо определить категорию электроприѐмника по надѐжности обеспечения электроснабжения. В отношении обеспечения надѐжности электроснабжения, электроприѐмники разделяются на три категории: —Первая категория - электроприѐмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции. Из состава электроприѐмников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприѐмников, бесперебойная работа которых не обходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. —Вторая категория - электроприѐмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым не доотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электро-приѐмников второй категории не более 30 минут. —Третья категория - все остальные электроприѐмники, не подходящие под определение первой и второй категорий. Электроприѐмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприѐмники. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприѐмников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприѐмников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистемы, и тд. Для электроснабжения электроприѐмников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса. Электроприѐмники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания, переключение можно осуществлять не автоматически. Электроснабжение электроприѐмников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток. Восстановление электроснабжением: Первая категория — до 1 минуты; Вторая категория — до 30 минут; Третья категория — до 24 часов. Светонепроницаемая теплица по категории надѐжности ЭСН относится к электроприѐмникам второй категории. Поэтому схема электроснабжения будет иметь вид (см рисунок 3.1)  Рисунок 3.1 – Электроснабжение потребителей второй категории 3.2 Расчет электрических нагрузок Таблица 3.1 – Технические данные электроприемников.
Рн – номинальная мощность электроприёмника, кВт; n – фактическое число электроприёмников в группе; Рн ∑ - сумма номинальных мощностей в группе, кВт; Ки – коэффициент использования электроприёмников; cosφ – коэффициент активной мощности; tgφ – коэффициент реактивной мощности; m – показатель силовой сборки в группе; Рсм – средняя активная мощность за наиболее загруженную смену, кВт; Qсм - средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену, квар; Sсм – средняя максимальная мощность за наиболее загруженную смену, кВА; nэ – эффективное число электроприёмников; Км – коэффициент максимума активной нагрузки; К'м – коэффициент максимума реактивной нагрузки; Рм – максимальная активная нагрузка, кВт; Qм –максимальная реактивная нагрузка, квар; Sм – максимальная полная нагрузка, кВА; Iм – максимальный ток, А. Все расчёты ведутся в сводную ведомость. В колонки 1,2,3,5,6,7 вносятся из таблицы 3; Определяется сумма активной мощности для каждого электроприёмника, результаты заносятся в колонку 4. (4.1) Определяются средние мощности за наиболее нагруженную смену для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 9,10,11 соответственно: формулы (4.2), (4.3), (4.4). Определяем среднесменную нагрузку (4.2) РП 1: Сверлильный станок: кВт; Наждачный станок: кВт; ШМА Токарный станок: кВт; Кондиционеры: кВт; Остальные оборудования делаются по аналогии (Насосные агрегаты; Щит общего рабочего освещения; Щит облучательной установки) Определяем среднесменную нагрузку (4.3) РП 1: Сверлильный станок: квар; Наждачный станок: квар; ШМА Токарный станок: квар; Кондиционеры: квар; Остальные оборудования делаются по аналогии (Насосные агрегаты; Щит общего рабочего освещения; Щит облучательной установки) Определяем средне сменную нагрузку (4.4) РП 1: Сверлильный станок: кВ*А Наждачный станок: кВ*А ШМА Токарный станок: кВ*А Кондиционеры: кВ*А Остальные оборудования делаются по аналогии (Насосные агрегаты; Щит общего рабочего освещения; Щит облучательной установки) Для ШМА определяются: средний коэффициент использования группы электроприёмников, коэффициент активной мощности, коэффициент реактивной мощности для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 5,6,7 соответственно: по формулам (4.5), (4.6), (4.7). (4.5) (4.6) (4.7) Всего по РП1: Всего по ШМА: Определяем средне активная мощность за наиболее нагруженную смену (4.8) Всего по РП1: кВ*А Всего по ШМА: кВ*А Определяются: максимальная активная нагрузка, максимальная реактивная нагрузка, максимальная полная нагрузка для каждого электроприёмника и результаты заносятся в колонки 15,16,17: по формулам (4.9), (4.10), (4.11). Определяем максимально активную нагрузку (4.9) Всего по РП1: кВт Всего по ШМА: кВт Определяем максимально реактивную нагрузку (4.10) Всего по РП1: квар Всего по ШМА: квар Определяем максимально полную нагрузку (4.11) Всего по РП1: кВ*А Всего по ШМА: кВ*А Определяем ток на РУ Определяется ток на РУ для каждого электроприёмника и результат заносится в колонку 18: Определяются потери в трансформаторе, результат заносятся в колонку 15,16,17: по формулам (4.12), (4.13), (4.14). кВт (4.12) квар (4.13) кВ*А (4.14) Определяется расчетная мощность трансформатора с учётом потерь, но без компенсации реактивной мощности. кВ*А где Sвн – полная мощность высшего напряжения, кВА. Определим полную мощность ВН по формуле: (4.15) кВ*А Расчёт коэффициента запаса для выбора трансформатора По [ 1, с. 61] выбирается КТП 160/10/0,4; с одним трансформатором ТМ-160/10/0,4; Вывод: Выбрана цеховая КТП 160/10/0,4; 3.3 Расчет компенсирующего устройства и выбор трансформаторов Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии. В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощности в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности. Из этого следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается, что достигается применением компенсирующих устройств. Расчётная формула: квар где Qку – мощность компенсирующего устройства; α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается α=0,9; tgφ, tgφк – коэффициент реактивной мощности до и после компенсации; Компенсирующее устройство не выбирается в виде малой реактивной мощности. Таблица-2.3 Исходные данные для расчёта КУ
Так как расчетная компенсирующая реактивная мощность <30 квар, то компенсирующее устройство не требуется. Kз = = 0,81; Rт=31,5 мОм; Xт=64,7 мОм; ∆Ркз=2,65 кВт; ∆Рст=0,73 кВт; ∆Qст=3,84 кВАР; Fк=35 мм2; r0к=0,92 Ом/км; x0к=0,088 Ом/км; Шинопровод – ШРА-73; r0ш=125 Ом/км; x0ш=93,75 Ом/км.  Рисунок 3.1 – КТП 160-10/0,4 Вывод: трансформатор ТМГ 160-10/0,4 выбран правильно, (фото трансформатора в КТП 160-10/4 на рисунке – 3.1) 4 Выбор аппаратов защиты распределительных устройств Для выбора аппаратов защиты необходимо знать величину токов протекающих в линиях, в которых они установлены и выполнения следующих условий: Iн.а≥ Iн.р (4.1) Iн.р≥ Iр (4.2) где Iн.а – номинальный ток автоматического выключателя, А; Iн.р – рабочий ток автоматического выключателя, А; Iр – рабочий ток в линии, А. Ток в линии сразу после трансформатора определяется по формуле: (4.3) где – номинальная мощность трансформатора, кВА; Vн.т – номинальное напряжение трансформатора, кВ; Рассчитаем ток протекающий в линии трансформатора – шинопровод низшего напряжения (ШНН), QF1 по формуле (4.3) = 144,34 А По [1, стр 185] выбирается ВА 51-33 Vн.а = 380 В; Iн.а = 160 А; Iн.р = 160 А; Kу(тр) = 1,25; Kу(эмр) = 10; Iоткл. = 12,5 А. Рассчитаем ток протекающий в линии шинопровода низшего напряжения (ШНН) – шинопровод магистральный (ШМА), QF3 по формуле (4.3). Iм = 102,5 А ; Iн.а≥ Iн.р Iн.р≥ 1,1 ∙ Iм = 1,1 ∙ 102,5= 112,75 А. По [1, стр 185] выбирается ВА 51-33 Vн.а = 380 В; Iн.а = 160 А; Iн.р = 125 А; Kу(тр) = 1,25; Kу(эмр) = 10; Iоткл. = 12,5 А. Ток в линии шинопровода магистрального (ШМА) – станки, пример: токарные автоматы, SF1 определяется по формуле: (4.4) Iн.а≥ Iн.р Iн.р≥ 1,25 ∙ Iм где Рн – номинальная мощность, кВт; Vн – номинальное напряжение, кВт; Для линии шинопровода магистрального (ШМА) – токарные автоматы, SF1 определяется по формуле (4.4): = 25,32 А Iн.р≥ 1,25 ∙ Iм=1,25 ∙ 25,32= 31,65 А По [1, стр 185] выбирается ВА 51-31 Vн.а = 380 В; Iн.а = 100 А; Iн.р = 40 А; Kу(тр) = 1,35; Kу(эмр) = 10; Iоткл. = 5 А. Для линии шинопровода магистрального (ШМА) – щит облучательной установки, SF5 определяется по формуле (4.4): = 218,79 А Iн.р≥ 1,25 ∙ Iм=1,25 ∙ 218,79 = 273,48 А По [1, стр 185] выбирается ВА 51-37 Vн.а = 380 В; Iн.а = 400 А; Iн.р = 320 А; Kу(тр) = 1,25; Kу(эмр) = 10; Iоткл. = 25 А. Аналогичным способом находятся аппараты защиты для остальных линий: ВА 51-37 устанавливаются в линии – SF5 (представлен на рисунке 4.1); ВА 51-25 устанавливаются в линии – QF4, QF5, SF3, SF4, SF6 и SF7 (представлен на рисунке 4.2); ВА 51-31 устанавливаются в линии – SF1 и SF2 (представлен на рисунке 4.3); ВА 51-33 устанавливаются в линии – QF1, QF2 и QF3 (представлен на рисунке 4.4).   Рисунок 4.1- Рисунок 4.3 ВА 51-37 ВА 51-31  Рисунок 4.2 Рисунок 4.4 ВА 51-25 ВА 51-33 Вывод: В данном разделе произведен расчет аппаратов защиты электроприемников. Выбраны аппараты ВА 51-37, ВА 51-25, ВА 51-31, ВА 51-33. 5 Выбор кабельных линий электроснабжения Кабельные линии электроснабжения выбираются с учётом условия: Iл ≥ Kп ∙ Iу(п) (4.5) где Iл – допустимый ток кабельной линии, А; Iу(п) – длительная токовая нагрузка на кабель, А; Kп – поправочный коэффициент, Kп = 1. Для питания электроприёмников можно ипсользовать кабели с алюминиевыми жилами марки АВВГ: - линии с QF1, QF2 и QF3 выбирается АВВГ 5х300; - линии с SF5 выбирается АВВГ 5х35; - линии с QF4 выбирается АВВГ 5х4; - линии с SF6, SF7, выбирается АВВГ 3х2,5; - линии с QF5, SF1, SF2, SF3, SF4 выбирается АВВГ 5х1,5; На рисунке 4.5 показан АВВГ 5х120  Рисунок 4.5 – АВВГ 5х300 Вывод: В ходе известных нам токов в линиях электроприемников, рассчитанных в предыдущих разделах выбраны кабели. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовом проекте была рассмотрена светонепроницаемая теплица. Убедились, что его оборудование относиться 2 категории по надёжности и безопасности ЭСН. Классификацию всех помещений по взрыво-, пожаро-, и электроопасности. В данном курсовом проекте был произведён полный расчёт электрических нагрузок для каждого электроприёмника. По результатам этого расчёта были выбраны кабели, автоматические выключатели, рассчитано заземление, выбраны трансформаторы и устройства компенсации реактивной мощности. Были указаны мероприятия по технике безопасности, требуемые на данном предприятии и меры защиты окружающей среды. Выбран трансформатор КТП 100-10/0,4 Аппараты защиты линий выбраны ВА 51-37; ВА 51-25; ВА 51-31 и ВА 51-33 Кабели сечений АВВГ 5х120; АВВГ5х35; АВВГ5х4; ВВГ3х2,5 и АВВГ 5х1,5 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЮМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1) Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – Форум, Инфа-М Автор: Шеховцов В.П. ISBN 978-5-91134-064-3 Год:2019 Страниц:214 2) ПУЭ: правила устройства электроустановок; 3) Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. 2010г 4) «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Коновалова Л.Л. 5) Электроснабжение промышленных и гражданских зданий. – М.: Издательство «Академия», Автор: Н.М.Демидов. ISBN 978-5-7695-8302-5 Год: 2018 Страниц: 368. 6)Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательство «Мастерство», Автор: Конюхова Е. А. 2019.-320 с: ил. ISBN 5-294-00063-6 ПРИЛОЖЕНИЕ А План расположения электрооборудования светонепроницаемой теплицы ПРИЛОЖЕНИЕ Б Однолинейная схема светонепроницаемой теплицы ПРИЛОЖЕНИЕ В Сводная ведомость |