Электроснабжение
Электроснабжение
Содержание
- Введение 2
- 1 Общий раздел 3
- 1.1 Характеристика производства, предприятия, цеха. 3
- 2 Расчетно-технический раздел 4
- 2.1 Характеристика потребителя электроэнергии. 4
- 2.2 Анализ электрических нагрузок. 4
- 2.3 Выбор рода тока и напряжения. 7
- 2.4 Расчет электрических нагрузок. 7
- 2.5 Компенсация реактивной мощности. 9
- 2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов. 11
- 2.7 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей до 1000В. 17
- 2.8 Расчет и выбор внутриплощадочной сети выше 1000В 19
- 2.9 Расчет токов короткого замыкания. 20
- 2.10 Выбор токоведущих частей и аппаратов по условиям короткого замыкания. 23
- 2.11 Расчет заземляющего устройства 25
- Вопрос ТБ 27
- Список использованных источников 30
Введение
Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределением электроэнергии. Энергетические системы образуют одиннадцать крупных электрообъединений: Северо-запада, Центра, Средней Волги, Юга, Казахстана, Урала, Закавказья, Северного Кавказа, Средней Азии, Сибири и Востока. В состав единой энергетической системы страны (ЕЭС) входят девять энергообъединений, охватывающих почти 2/3 территории страны, где проживает более 80% населения.
Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, проливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.
Широкая автоматизация и механизация производственных процессов н основе применения электроэнергии требует от персонала осуществляющего эксплуатацию, проектирование и монтаж, электрифицированных устройств, в частности от техников-электриков, хороших знаний, теорий и практики электропривода и основ управления.
1 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Характеристика производства, предприятия, цеха.
Отрасль промышленности - машиностроительная.
Предприятие предназначено для выпуска сельскохозяйственных машин.
Цех механический предназначенный для механической и термической обработки деталей машин. Режим работы - 3 смены по 8 часов каждая, помещение цеха сухое, нормальное, особо опасное.
Относительная влажность не превышает 60%.
Температура воздуха 350.
Особо опасное помещение характеризуется наличием двух условий повышенной опасности: токопроводящие железобетонные полы, возможность одновременного прикосновения человека к материалоконструкциям здания, технологическим аппаратам и механизмов, имеющие соединения с землей с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой стороны.
2 РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Характеристика потребителя электроэнергии
Потребителями электроэнергии являются электроприемники цеха- промышленное оборудование установленное в соответствии с технологией цеха.
1) Конвейеры Pн = 350 кВт.
2) Краны Pн = 250 кВт.
3) Металлообрабатывающие станки Pн = 200 кВт.
4) Вентиляторы Pн = 100 кВт.
5) Прочая нагрузка Pн = 200 кВт.
Согласно заданию нагрузки потребители второй категории составляют 60%.
Потребители 2 категории 40%.
Краны работают в повторно- кратковременном режиме, а остальные приемники в длительном.
2.2 Анализ электрических нагрузок
Электрические нагрузки отдельных электрических приемников цеха зависят от технологического режима работы проводимых механизмов, аппаратов.
Изменение электрических нагрузок электроприемников всех звеньев системы электроснабжения во времени изображают в виде графиков нагрузки.
Суточный график нагрузки приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Номер ступени
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
|
Продолжение таблицы 1.
Период времени, час
|
0-2
|
2-4
|
4-8
|
8-10
|
10-14
|
14-16
|
16-17
|
17-19
|
19-21
|
21-24
|
|
P, %, Pм
|
40
|
100
|
60
|
90
|
50
|
70
|
50
|
80
|
100
|
40
|
|
|
По суточному графику нагрузки определяем
1) Суточный расход электроэнергии Wa сут:
Wа сут=Pм • tn сут = Р0-2 • t0-2 + P2-4• t2-4 + P4--8• t4--8 + P8-10• t8-10+ P10-14·• t10-14+P14-16•t14-16+P16-17•t16-17+P17-19•t17-19 + P19-21•t19-21 + P21-24•t21-24 = 2•40+2•100+4•60+2•90+4•50+2•70+1•50+2•80+2•100+3•40= 1570 кВт
где Wа сут - суточный расход электроэнергии
Рм - мощность каждого периода времени
tn сут - продолжительность каждого периода времени в сутки (час)
2) Определим коэффициент загрузки графика Кз.г.
Кз.г. = Wа сут / 2400= 1570 / 2400= 0,65 (2.1.)
Рабочие дни (3 смены по 8 часов) 300 дней
Траб = 300 • 24 = 7200
Нерабочие дни- 65 дней Тнраб = 65 • 24 = 1560
Таблица 2
Номер ступени
|
Р%, Рм
|
Число часов
|
Число часов в год tn год
|
|
1
|
40
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
2
|
100
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
3
|
60
|
4
|
300 х 4 = 1200
|
|
4
|
90
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
5
|
50
|
4
|
300 х 4 = 1200
|
|
|
Продолжение таблицы 2.
6
|
70
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
7
|
50
|
1
|
300 х 1 = 300
|
|
8
|
80
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
9
|
100
|
2
|
300 х 2 = 600
|
|
10
|
40
|
3
|
300 х 3 = 900
|
|
|
По годовому графику нагрузки определяется:
1) Годовой расход электроэнергии Wа год
Wа год = Рn • tn год (2.2.)
где Wа год - годовой расход электроэнергии;
Рn - мощность каждого периода времени;
tn год - продолжительность каждого периода времени в год (час)
Wа год = 40 • 600 + 100 • 600 + 60 • 1200 + 90 • 600 + 50 • 1200 + 70 • 600 + 50 • 300 + 80 • 600 + 100 • 600 + 40 • 900= 471000 кВт
1) Число часов, используемых максимумов нагрузки Тmax
Тmax =Wа год / Рn = 471000 / 100 = 4710 час (2.3.)
где Wа год - годовой расход электроэнергии
Рn - мощность каждого периода времени
2) Время максимума потерь
= (0,124 + Т / 10000)2 • 8760 (2.4.)
где - время максимальных потерь
Т - число максимальных нагрузок (час)
= (0,124 + 1200 / 10000)2 • 8760 = 521;
= (0,124 + 900 / 10000)2 • 8760 = 401;
= (0,124 + 600 / 10000)2 • 8760 = 296;
= (0,124 + 300 / 10000)2 • 8760 = 207;
2.3 Выбор рода тока и напряжения
Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются электродвигатели производственных механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки, светильники всех видов искусственного света и др.
По роду тока различаются электроприемники, работающие: от сети переменного тока нормальной промышленной частоты f = 50 Гц; от сети
переменного тока повышенной или пониженной частоты; от сети постоянного тока.
По напряжению электроприемники классифицируются на две группы:
1) Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ.
2) Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 380-660 В.
Отдельные потребители электроэнергии исполняют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты 180-400 Гц.
В данном цехе питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц.
2.4 Расчет электрических нагрузок
Расчет электронагрузок производится с целью рассчитать электрочасть, т.е. выбрать электрические аппараты и токоведущие части на всех участках системы электроснабжения, а также для выбора числа и мощности трансформаторов, на которые должно быть равномерно распределена электрическая нагрузка.
Электрические нагрузки промышленных предприятий определяется выбор всех элементов системы электроснабжения. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации сетей.
Расчет начинают с определения максимальной мощности каждого электроприемника независимо от его технического процесса.
Расчет производится по формуле.
Pmax = Pном • Kс (2.5.)
Где Pmax - максимальная расчетная мощность
Кс - коэффициент спроса
Рном - номинальная мощность приемника
Pmax = 350 • 0,2 = 70 кВт.
Pmax = 250 • 0,2 = 50 кВт.
Pmax = 200 • 0,2 = 40 кВт.
Pmax = 100 • 0,7 = 70 кВт.
Pmax = 200 • 0,65 = 130 кВт.
Затем производится расчет средней мощности нагрузки по формуле
Рсм=Рmax•Кз.г. (2.6.)
где Рсм - средняя мощность нагрузки (кВт)
Рmax - максимальная активная мощность (кВт)
Кз.г. - коэффициент загрузки графика
Рсм =70 • 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 50 • 0,57 = 28,5 кВт.
Рсм = 40 • 0,57 = 22,8 кВт.
Рсм = 70 • 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 130 • 0,57 = 74,1 кВт.
Рассчитать реактивную среднюю мощность по формуле
Qсм = Рсм • tg (2.7.)
где Qсм - реактивная средняя мощность (кВар)
Рсм - средняя мощность нагрузки (кВт)
Qсм = 39,9 • 1,73 = 69 кВар.
Qсм = 28,5 • 1,73 = 49,3 кВар.
Qсм = 22,8 • 1,33 = 30,3 кВар.
Qсм = 39,9 •0,75 = 29,9 кВар.
Qсм = 74,1 • 0,86 = 63,7 кВар .
Реактивная максимальная мощность Qmax
Qmax = Qсм (2.8.)
где Qсм - реактивная средняя мощность (кВар)
Qmax - реактивная максимальная мощность (кВар)
Qmax = 69 кВар.
Qmax = 49,3 кВар.
Qmax = 30,3 кВар.
Qmax = 29,9 кВар.
Qmax = 63,7 кВар.
Определим сумму активной и реактивной мощности
Pmax = Pmax1+Pmax2+Pmax3+Pmax4+Pmax5 (2.9.)
где Pmax - сумма активной мощности (кВт)
Pmax1- Pmax5 - максимальная активная мощность (кВт)
Pmax = 39,9+28,5+22,8+39,9+74,1= 205,2 кВт
Qmax=Qmax1+ Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5 (2.10.)
где Qmax - сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Qmax1- Qmax5 - максимальная реактивная мощность (кВар)
Qmax = 69+49,3+30,3+29,9+63,7= 242,2 кВар
Полная максимальная мощность Smax
Smax = (2.11)
Где Smax - полная максимальная мощность (кВ•А)
Pmax - сумма максимальной активной мощности (кВт)
Qmax - сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Smax = v205,22 + 242,22 = 317,4 кВ•А
2.5 Компенсация реактивной мощности
Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В, а так же в сети 6-10 кВ можно выполнить при совместном решении задач.
На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединяются к сетям до 1000 В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей или батарей конденсаторов, присоединенных непосредственно к сетям до 1000 В, или реактивная мощность может передаваться в сети до 1000В со стороны напряжением 6-10 кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы.
При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.
Мощность Qкб компенсирующего устройства (кВар) определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qм нагрузки потребителя и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:
Qкб = Qм - Qэ = Pmax (tg м- tg э) (2.12)
где Qкб - расчетная мощность конденсаторной установки (кВар)
Qм - средняя активная нагрузка по цеху за максимально загруженную смену (кВар)
Qэ - реактивная мощность передаваемая предприятию из энергосистемы (кВар)
Рассчитаем мощность конденсаторной установки, для этого воспользуемся формулой:
Qкб= 205,2 • (0,73 - 0,33) = 82,1 кВар (2.12)
Sм = (2.13)
где Sм - полная мощность конденсаторной установки (кВ•А)
Pmax - суммарная активная мощность (кВт)
Qmax - суммарная реактивная максимальная мощность (кВар)
Qкб - мощность конденсаторной установки (кВар)
Sм =v205,22 + (242,2-81,1)2 = 260,3 кВ•А
2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов
Выбор типа и схемы питания подстанций, а также числа трансформаторов обусловлен величиной и характером электрических нагрузок.
Страницы: 1, 2, 3
|