Проектирование электроснабжения дорожно-строительных машин. Характеристика сред и категорий надежности электроприемников

Министерство  образования  Российской Федерации        

Дальневосточный Государственный

Технический Университет                            

Кафедра: электроэнергетики

Пояснительная записка

к расчетному заданию

«Проектирование электроснабжения

дорожно-строительных машин»

                                                         Выполнил:  студент гр. Э-941 

                                                           

                                Проверил: преподаватель

                                                                                                  

Владивосток 2003

Содержание

1. Исходные данные для проектирования …………………………………………..3

1.1 Характеристика сред и категорий надежности электроприемников…………..3

2. Расчет электрических нагрузок проектируемого объекта……………………….6

2.1 Расчет внутреннего освещения…………………………………………………..6

2.2.1 Расчет охранного освещения………………………………………………….10

2.2.2 Расчет уличного освещения…………………………………………………...11

3. Выбор числа и мощности цеховых ТП. Определение мощности компенсирующих устройств………………………………………………...…....11

3.1. Определение общего числа трансформаторов на ТП………………...……….11

3.2. Распределение нагрузок по трансформаторным подстанциям…...………….12

3.3. Выбор батарей  статических конденсаторов на напряжение 0,4 кВ.

Баланс реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ………………………......13

4. Определение центра электрических нагрузок …………...……………………..16

5.Определение фактической полной мощности трансформатора, коэффициента

   загрузки и потерь в трансформаторах……………………………………………17

6. Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями…………………………………………………………………………...19

7. Выбор сечения проводов питающих ЛЭП и трансформаторов.………….……21

7.1 Определение расчетного тока…………………………………………………...21

7.2 Определение сечения проводов………………………………………………....21

7.3 Выбор трансформаторов на ГПП……………………………………………….23

8. Технико-экономическое обоснование……………………….………………..…24

9. Баланс реактивной мощности завода. Выбор высоковольтных батарей     конденсаторов………………...……………………………………………………...28

10. Расчет внутризаводского электроснабжения…..………………………………28

10.1 Расчет сетей напряжением 10 кВ……………………………………………...28

10.2 Расчет кабельной линии 0,4 кВ………………………………………………..31

10.3 Расчет сети освещения……….………………………………………………...32

11.1 Расчет токов КЗ………....………………………...…….…………..…………..34

12. Выбор и проверка оборудования по токам КЗ…………………………………36

12.1 Проверка выключателей на 110 кВ……………………………………………36

12.2 Проверка разъеденителей на 110 кВ…………………………………………..37

Список литературы…………………………………………………………………..38

1    Исходные данные для проектирования

Необходимо, согласно варианту, спроектировать систему электроснабжения станкостроительного завода.

Исходные данные для проектирования представлены в следующем виде:

•   генеральный план объекта проектирования;

•   характеристика проектируемого объекта.

1.1 Характеристика сред и категорий надежности электроприемников

Развернутая характеристика проектируемого предприятия с точки зрения надежности электроснабжения отдельных цехов и характеристика состояния среды внутри помещений: сухая, влажная, сырая, жаркая, пыльная, химически активная; классификация помещений в целом: нормальные, повышенной опасности, особо опасные; категории помещений по взрыво- и пожароопасности по СНиПу 23-05-95; представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

№ П/П	Наименование цеха	Категория надежности	Характеристика среды	Классификация помещений по поражению эл. током	Категория помещений
					СНиП	По ВПБ
1	Блок цехов металлоконструкций	II – категории, серийное производство, 25-3	Нормальное помещение	Повышенная опасность: -  токопроводящие полы -  возможность одновременного прикосновения	Д	П II
2	Механосборочный цех	II	Нормальное помещение	Повышенная опасность: -  токопроводящие полы возможность одновременного прикосновения	Д	П II
3	Механосборочный цех 0,4 кВ, стенды 10 кВ	II	Нормальное помещение	Повышенная опасность	Д	П II
4	Блок вспомогательных цехов	III	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	Д	---
5	Кислородная станция	II	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	А	П I
6	Чугунолитейный цех	III	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль токопроводящая	Особо опасное помещение -  токопроводящие полы -  высокая to -  токопроводящая пыль	Г	П II
7	Кузнечный цех	III	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль токопроводящая	Особо опасное помещение -  токопроводящие полы -  высокая to -  токопроводящая пыль	Г	П II
8	Литейный цех, 4 ДСП нагрузка 10 кВ	III	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль токопроводящая	Особо опасное помещение -  токопроводящие полы -  высокая to -  токопроводящая пыль	Г	П II
9	Обрубочное отделение литейного цеха	II	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	Д	П II
10	Компрессорная 4 ДСП, нагрузка 10 кВ	II	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	Д	П II
11	Модельный цех	II	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	Д	П II
12	Материальные склады	III	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	В	П II А
13	Котельная	II	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль	Без повышенной опасности	Б	П I
13а	Насосная	II	- сырая	Повышенной опасности	Д	---
14	Заводоуправление, лаборатория	III	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	В	---
15	Мазутохранилище	II	- пыль - грязь	Повышенной опасности	Б	П I
16	Склад металлоконструкций	III	Нормальное помещение	Повышенной опасности	Д	---
17	Гараж	III	- пыль	Повышенной опасности	Г	П I
18	Проходные	III	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	В	---
19	ГПП	I	Нормальное помещение	Особо опасное помещение	Б	А

2.   Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок для 0.4 кВ и 10 кВ ведем отдельно по методу коэффициента спроса в табличной форме.

Активная максимальная мощность, кВт:

Р_{М с} = К_С*Р_н,

(2.1)

где   Р_Н    - номинальная  мощность цеховой  нагрузки для соответствующего напряжения, кВт (см. таблицу 1.1);

К_с - цеховой коэффициент спроса для соответствующего напряжения, кВт (см. таблицу 1.1);

Реактивная максимальная мощность, квар

Q_{М с} = Р_{М с}*tgj_с

(2.1)

Например для блока цехов металлоконструкций

Р_{М с} = 0,4*2560 =1024 кВт;

Q_{М с} = 1024*1,17 = 1197,056 квар,

tgj_с=1,17   

2.1 Расчет внутреннего освещения

Расчет выполняется методом удельной мощности

,Вт/м²

(2.3)

где w_О – удельная мощность, определяется по таблице

Е_Н – нормированная освещенность

h - КПД в нижнюю полусферу

К_З.Ф. – коэффициент запаса фактический

К_З.Т. – табличный коэффициент запаса

P_Мо=w*F_ЦЕХА, Вт

(2.4)

где F_ЦЕХА – площадь цеха

Q_Мо= P_Мо*tgj, вар

(2.5)

Для ламп ДРЛ cosj=0,5; для ламп накаливания cosj=0,95. 

Например, для блока цехов металлоконструкций:

P_Мо=3,7*15552=197,29, кВ

Q_Мо= 197,29*1,73=341,713, квар

Остальные расчеты сводятся в таблицу 1.

- суммарная мощность по цехам: ( на примере блока цехов металлоконструкций)

Р_Мå= Р_{М с}+ P_Мо;

(2.6)

Q_Мå= Q_{М с}+ Q_Мо

(2.7)

Р_Мå=1024+197,29=122,1,29 кВт;

Q_{М å} = 1197,056+341,713=1538,569 квар

Остальные расчеты сводятся в таблицу 2.

 

Таблица 2.1

№	Наименование цеха	h	пл. участка	КСС	источник света	η	Разряд зр. работ	Кз	Ен	Wo	Wраз	Fцеха	Pм(0)	cos(f)	tg(f)	Qм(0)
1	Блок цехов металлаконструкций	7,2	1000	Г1	ДРЛ	0,7	VIII б	1,8	200	3,7	12,69	15552	197,3	0,5	1,73	341,71
2	Механосборочный цех №1	8,4	1000	Г2	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	10,57	13608	143,9	0,5	1,73	249,17
3	Механосборочный цех №2: 0,4 кВ	8,4	1000	Г2	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	10,57	15120	159,8	0,5	1,73	276,85
4	Блок вспомогательных цехов	6	800	Д2	ДРЛ	0,7	III Б	1,5	300	3,7	15,86	4536	71,93	0,5	1,73	124,58
5	Кислородная станция	6	200	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	150	4,8	10,29	432	4,44	0,5	1,73	7,6962
6	Чугунолитейный цех: 0,4 кВ	9,6	1000	Г3	ДРЛ	0,7	VII	1,8	200	3,7	12,69	13824	175,4	0,5	1,73	303,75
7	Кузнечный цех	9,6	800	Г3	ДРЛ	0,7	VБ ИЛИ VII	1,8	200	3,7	12,69	6048	76,72	0,5	1,73	132,89
8	Литейный цех: 0,4 кВ	9,6	1500	Г3	ДРЛ	0,7	VII	1,5	200	3,7	10,57	20412	215,8	0,5	1,73	373,75
9	Обрубочное отделение литейного цеха	7,2	800	Г1	ДРЛ	0,7	II в	1,8	200	5,5	18,86	4032	76,03	0,5	1,73	131,69
10	Компресорная: 0,4 кВ	6	200	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ	1,5	150	4,8	10,29	1152	11,85	0,5	1,73	20,523
11	Модельный цех с сушильным отделен.	7,2	400	Г1	ДРЛ	0,7	III А ИЛИ III В	1,8	300	3,8	19,54	2160	42,21	0,5	1,73	73,114
12	Материальные склады	6	200	Д2	ДРЛ	0,7	VIII б	1,5	75	4,8	5,14	540	2,777	0,5	1,73	4,8102
13	Котельная	8,4	1000	Г3	ДРЛ	0,7	VI	1,8	100	4,2	7,20	7200	51,84	0,5	1,73	89,79
13а	Насосная	6	300	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	150	4,8	10,29	1800	18,51	0,5	1,73	32,068
14	Заводоупровление, лаборатория (3 эт.)	3,3	400	Д1	ЛЛ	0,7		1,5	200	4	11,43	3888	44,43	0,95	0,33	14,605
15	Мазутохранилище	6	400	Д2	ДРЛ	0,7	VIII б	1,8	75	3,9	5,01	2268	11,37	0,5	1,73	19,698
16	Склад металлоконструкций	6	800	Д2	ДРЛ	0,7	VIII б	1,5	75	3,9	4,18	5456	22,8	0,5	1,73	39,488
17	Гараж	6	600	Д2	ДРЛ	0,7	IVA, IVБ, VI	1,8	300	6,8	34,97	2160	75,54	0,5	1,73	130,84
18	Проходные 3 шт.	2,5		Д1	ЛЛ	0,7		1,5	300	3,6	15,43	162	2,499	0,5	1,73	4,3291

Таблица 2.2 - Расчетные нагрузки на напряжение 0.4 кВ

№	Наеменование цеха	Pn,kBt	Kc	cosf	tgf	Pmc,kBt	Qmc,kbar	Pmo,kBt	Qmo,kBt	Pms,kBt	Qms,kbar
1	Блок цехов металлаконструкций	2560	0,4	0,65	1,169	1024	1197,06	197,288	341,713	1221,29	1538,769
2	Механосборочный цех №1	3100	0,3	0,65	1,169	930	1087,17	186,000	322,161	1116,00	1409,331
3	Механосборочный цех №2: 0,4 кВ	2200	0,3	0,65	1,169	660	771,54	159,840	276,851	819,84	1048,391
4	Блок вспомогательных цехов	450	0,3	0,65	1,169	135	157,82	71,928	124,583	206,93	282,398
5	Кислородная станция	240	0,75	0,8	0,75	180	135,00	36,000	62,354	216,00	197,354
6	Чугунолитейный цех: 0,4 кВ	2100	0,45	0,8	0,75	945	708,75	189,000	327,358	1134,00	1036,108
7	Кузнечный цех	1350	0,4	0,7	1,02	540	550,80	108,000	187,061	648,00	737,861
8	Литейный цех: 0,4 кВ	1500	0,45	0,7	1,02	675	688,50	215,780	373,742	890,78	1062,242
9	Обрубочное отделение литейного цеха	1800	0,4	0,7	1,02	720	734,40	144,000	249,415	864,00	983,815
10	Компресорная: 0,4 кВ	375	0,75	0,8	0,75	281,25	210,94	56,250	97,428	337,50	308,365
11	Модельный цех с сушильным отделен.	390	0,44	0,68	1,078	171,6	184,98	42,213	73,114	213,81	258,099
12	Материальные склады	227	0,25	0,5	1,732	56,75	98,29	26,180	45,345	82,93	143,636
13	Котельная	187	0,7	0,8	0,75	130,9	98,18	52,500	90,933	183,40	189,108
13а	Насосная	350	0,75	0,8	0,75	262,5	196,88	51,840	89,790	314,34	286,665
14	Заводоупровление, лаборатория (3 эт.)	110	0,65	0,8	0,75	71,5	53,63	22,217	7,302	93,72	60,927
		190	0,4	0,8	0,75	76	57,00	22,217	7,302	98,22	64,302
15	Мазутохранилище	100	0,75	0,8	0,75	75	56,25	15,000	25,981	90,00	82,231
16	Склад металлоконструкций	120	0,4	0,6	1,333	48	63,98	22,798	39,488	70,80	103,472
17	Гараж	140	0,35	0,65	1,169	49	57,28	75,538	130,836	124,54	188,117
18	Проходные	36	0,8	0,85	0,62	28,8	17,86	5,760	1,893	34,56	19,749
									Сумма	8760,65	10000,941

Расчетные нагрузки на напряжение 10 кВ

N	НАИМЕНОВАНИЕ ЦЕХА	Pn,kBt	Kc	cosf	tgf	Pmc,kBt	Qmc,kbar
1	Механосборочный цех №2,2 СД	1600	0,7	0,8	0,75	1120	840
2	Чугунолитейный цех, 4 ИЧТ	3600	0,45	0,9	0,484	1620	784,6018
3	Литейный цех, 4 ДСП	4000	0,8	0,87	0,567	3200	1813,524
4	Компрессорная, 4 СД	3200	0,75	0,8	0,75	2400	1800

2.2.1 Расчет охранного освещения

Условия расчета:

Ен = 0,5 лк; h = 6 м; b = 10 м.

Лампы накаливания СПО-200 (Рл = 200 Вт; Ф = 2920 лм)

Светотехнический расчет:

Относительная освещенность

, лк

(2.8)

Кз – для ламп накаливания

e = =, лк

(2.9)

Отношение h/d = 0.37 определяется по графику.

Отсюда: d = h/0.37 = 6/0.37 = 16.22 м

Расстояние между светильниками

, м

(2.10)

Принимаем L =26 м

2.2.2 Расчет уличного освещения

Условия:

Ен = 1 лк, лампы РКУ 0,1

Для шестиметровых дорог: Рн = 125 Вт

Для десятиметровых дорог: Рн = 250 Вт

Высота светильника h = 8 м

1.  Шестиметровые дороги

При x/h = 6/8 = 0.75 x = 0.303 и r³ = 1,71

Отсюда

(2.11)

 принимается e = 13 лк.

По графикам изолюкс определяется h = y/h

h = 2.25 h_станд = y*h=2.8

Отсюда y = 2.8*h = 2,8*8 = 22,4 м.

L = 2*y = 22,4*2 = 44,8 м – принимается L = 45 м.

2, Десятиметровые дороги

При h/x = 10/8  1.25       x = 0,607; r³ = 2,55

 принимается e = 19 лк.

По графикам изолюкс определяется h = y/h

h = 1,85 h_станд = y*h=2,516

Отсюда y = 2,516*h = 2,516*8 = 20,13 м., L = 20,13*8 = 40,26 принимается L = 40,5 м.

L = 2*y = 22,4*2 = 44,8 м – принимается L = 45 м.

3.  Выбор числа и мощности цеховых ТП. Определение мощности компенсирующих устройств

3.1. Определение общего числа трансформаторов на ТП

Проверяем общее количество трансформаторов одного типоразмера на соответствие оптимальному количеству.

,                         

(3.1)

где Р_МS - суммарная мощность всех цехов, где установлены трансформаторы определенного типа, кВт;

К_з – коэффициент загрузки трансформаторов;

S_н.т. – номинальная мощность трансформатора, кВА.

1.  Определение числа трансформаторов типа ТМ3 -400/10 расположенных на ТП - №(1,2,3,4); К ТП-3 подключено охранное освещение.

(3.2)

m=1 – определяется по графику

2.  Определение числа трансформаторов типа ТМ -630/10 расположенных на

ТП - №(5,6,7,8); К ТП-7 подключено уличное освещение.

m=1 – определяется по графику

3.2. Распределение нагрузок по трансформаторным подстанциям

При распределении нагрузок по цеховым КТП рекомендуется принимать коэффициент загрузки 0.7-0.8 при преобладании потребителей II-й категории. Распределение нагрузок цехов по КТП представлено в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Распределение нагрузки цехов 0.4 кВ по КТП

N КТП	N цехов	Pm	Qm	число и мощ тр	Кз	мощ тр
1	1	1221,29	1535,768	4*400	0,763	1600
2	2	1116	1409,331	4*400	0,698	1600
3	9+11	1077,81	1241,914	4*400	0,674	1600
4	13+13a+15+18	592,564	577,753	2*400	0,741	800
5	6+часть 7+ул. осв	1363,25	1320,613	3*630	0,721	1890
6	7	472,5	538,02	1*630	0,750	630
7	8+10+12+18	1345,57	1533,992	3*630	0,712	1890
8	3+4+5+охр.осв	1278,168	1539,778	3*630	0,676	1890
9	14+16+17+18	421,84	436,567	1*630	0,670	630

К ТП – 5 кроме нагрузки цехов подключено уличное освещение:

Р_УЛ.ОСВ.=n*P_Л=215*0.25=53.75 кВт

Q_УЛ.ОСВ.=n*P_Л*tg(j)=215*0,25*1,73=92,665 квар

К ТП – 5 кроме нагрузки цехов подключено охранное освещение:

Р_{ОХР.ОСВ.}=n*P_Л=177*0.2=35,4 кВт

Q_{ОХР.ОСВ.}=n*P_Л*tg(j)=177*0,2*0,33=11,647 квар

3.3  Выбор батарей  статических конденсаторов на напряжение 0,4 кВ.       Баланс реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ

Определим реактивную мощность, которую можно передать через трансформаторы:

,               

(3.3)

N_опт – оптимальное число трансформаторов одного типа

Мощность батарей конденсаторов на ТП:

(3.4)

                      

(3.5)

Мощность конденсаторных батарей, приходящаяся на один трансформатор:

                          

(3.6)

          Дополнительная реактивная мощность для снижения потерь мощности в трансформаторе:

         

(3.7)

где     g - коэффициент, зависящий от схемы электроснабжения предприятия

(3.8)

1.  Расчет для трансформаторов ТМ-400/10

 квар

4857,4-1071,6=3693,166 квар

 квар

Расчет реактивной мощности которую надо компенсировать на каждом ТП

2.  Расчет для трансформаторов ТМ-630/10

 квар

4827,578-948,56=3879 квар

 квар

Расчет реактивной мощности которую надо компенсировать на каждом ТП ( на примере ТП-1)

Q_НК2(ТП1)=Q_М(ТП1)-N*Q’_НК1-g*N_опт*S_{н. ТР}=1535,768-4*263,8-

-0,3*4*400=0,568квар.

Если Q_{нк2ТП i} получается отрицательным числом, то принимаем Q_{нк2ТП i} = 0.

Остальные расчеты сводятся в таблицу 3.3

Таблица 3.1 - Расчет мощности БСК на 0,4 кВ (для ТМЗ - 400/10)

N КТП	Qm	число тр	Q`нк	Nопт*Q`нк	источ пит	Y	Qнк2	Qнк2	Qнк1+Qнк2	число и мощ кб	Qбск
1	1535,768	4	263,8	1055,2	от ТП-2	0,3	0,568	0,568	1055,8		1040
2	1409,331	4	263,8	1055,2	от РП-1	0,15	114,13	114,13	1169,3		1140
3	1334,579	4	263,8	1055,2	от РП-2	0,15	39,379	39,38	1094,58		1080
4	577,753	2	263,8	527,6	от ТП-7	0,3	-189,847	0	527,6		520
QmΣ	4857,431

(для ТМЗ - 630/10)

N КТП	Qm	число тр	Q`нк	Nопт*Q`нк	источ пит	Y	Qнк2	Qнк2	Qнк1+Qнк2	число и мощ кб	Qбск
5	1309,5	3	352,64	1057,92	от ГПП	0	252	252	1309,5		1290
6	472,5	1	352,64	352,64	от ТП-5	0,3	-0,14	0	352,64		330
7	1345,57	3	352,64	1057,92	от РП-3	0,15	107,7	107,7	1165,6		1140
8	1278,168	3	352,64	1057,92	от РП-1	0,15	40,2	40,2	1098,2		1080
9	421,84	1	352,64	352,64	от ТП-3	0,3	-50,8	0	352,6		330
QmΣ	4827,578

4.  Определение центра электрических нагрузок

Для расчета центра электрических нагрузок определяем по генплану