Проектирование электроснабжения машиностроительного завода. Характеристика сред и категорий надежности электроприемников

Министерство  образования  Российской Федерации        

Дальневосточный государственный

технический университет                            

Кафедра: электроэнергетики

Пояснительная записка

к расчетному заданию

«Проектирование электроснабжения

машиностроительного завода»

                                                         Выполнил:  студент гр. Э-941 

                                                           

                                Проверил: преподаватель

                                                                                                  

Владивосток

2003

Содержание:

1.Исходные данные для проектирования

1.1 Характеристика сред и категорий надежности электроприемников

2.   Расчет электрических нагрузок

2.1   Расчет силовых электрических нагрузок

2.2. Расчет внутреннего освещения

2.3. Расчет охранного освещения

2.4. Расчет уличного освещения

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

3.1. Определение общего числа трансформаторов на ТП

3.2. Распределение нагрузок по трансформаторным подстанциям

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

4.  Определение центра электрических нагрузок

5.  Определение фактической полной мощности трансформатора, коэффициента загрузки и потерь в трансформаторах

6. Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями

7.   Выбор сечения проводов питающих ЛЭП и трансформаторов

7.1. Определение расчетного тока линии.

7.2 Определение сечений проводов

7.2.1. Выбор экономической плотности тока

7.2.2. Определение расчетных сечений проводов

7.2.3.Определение потерь мощности и энергии в ЛЭП

7.3 Выбор трансформаторов на ГПП

8. Технико-экономическое обоснование

9. Выбор высоковольтных батарей конденсаторов. Баланс реактивной мощности

10. Расчет сетей внутри заводского электроснабжения

10.1 Расчет кабельной линии 10 кВ

10.2 Расчет кабельной линии 0,4 кВ

10.3 Расчет сети освещения.

10.3.1. Расчет сети уличного освещения.

10.3.2. Расчет сети охранного освещения

11. Расчет токов КЗ

12.Проверка сечений кабельных линий по нагреву током КЗ

13. Выбор и проверка оборудования по токам КЗ

13.1. Проверка выключателей на 35 кВ

13.2 Проверка разъединителей на 35 кВ

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.

Вариант № 26 Электроснабжение машиностроительного завода

При определении размеров цехов и расстояний между ними принять, что 1 мм по плану равен 5 м, но все размеры цехов должны быть кратными 6.

Ширину основных дорог принять равной 10 м, ширина второстепенных дорог и подъездов равна 6 м.

Таблица 1.1 Расчётные данные

№	Наименование цехов	Длина, м	Ширина, м	Pн, кВт	Кс	сosφ
1	Кузнечно-штамповочный:       0,4кВ 2ИП, нагрузка                           10 кВ	150	120	1200  3200	0,30 0,42	0,70  0,70
2	Механический цех	150	60	800	0,3	0,65
3	Моторный цех	150	96	940	0,45	0,7
4	Инструментальный цех	180	60	420	0,38	0,65
5	Прессовый цех	150	48	1250	0,45	0,7
6	Сборочный цех	180	90	1100	0,4	0,7
7	Заготовительно-сварочный цех	180	72	1020	0,35	0,68
8	Склад запасных частей	90	24	75	0,25	0,5
9	Лаборатория	60	24	260	0,4	0,7
10	Гальванический цех	84	42	920	0,65	0,78
11	Насосная пром. Стоков:          0,4 кВ  2 АД, нагрузка                          10 кВ	30	30	250  1000	0,75  0,75	0,85  0,85
12	Электроцех	120	36	470	0,4	0,7
13	Склад готовой продукции	120	30	90	0,25	0,5
14	Компрессорная:                       0,4 кВ 4СД, нагрузка                           10 кВ	48	30	290  1600	0,75  0,75	0,80  0,80
15	Литейный цех:                         0,4 кВ 4 ДСП, нагрузка                      10кВ	180	90	1050  3800	0,45  0,80	0,70  0,87
16	Модельный цех	78	24	310	0,32	0,55
17	Проходная, на каждую	9	6	по 10	0,8	0,85
18	Заводоуправление	66	18	160	0,4	0,8
19	Гараж	60	24	130	0,35	0,65

а) Синхронные двигатели СДН-14-44-12:

,       

   .

Понижающие трансформаторы для подключения синхронных двигателей к сети                     10 кВ, типа ТМ-630-10/6 кВ.  б) Асинхронные двигатели А4-85/50-6У3:

     .

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 1.2. Характеристика среды.

№ п/п	Наименование цеха	Категория надёжности	Характеристика среды	Классификация помещений по поражению л. Током	Категория помещений
					СниП	ПУЭ
5	Прессовый	II	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль токопроводящая	Особо опасное помещение -  токопроводящие полы -  высокая to -  токопроводящая пыль	Г	П II
6	Сборочный	II	Нормальное помещение	Повышенная опасность: -  токопроводящие полы возможность одновременного прикосновения	Д	П II
7	Заготовительно – сварочный	III	-  to – жаркая -  n - сухая -  пыль токопроводящая	Особо опасное помещение -  токопроводящие полы -  высокая to -  токопроводящая пыль	Г	П II
8	Склад запасных частей	II	Нормальное помещение	Без повышенной опасности	Д	П II

2.   Расчет электрических нагрузок

2.1   Расчет силовых 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 кузнечно-штамповочного цеха:

Р_{М с} = 0,3*1200 =360 кВт;

Q_{М с} = 360*1,02 = 367,27 квар,

tgj_с=1,02   

Расчёт для 10 кВ выполняется аналогично и сведён в таблицу 2.3.

2.2. 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 кузнечно-штамповочного цеха:

P_Мо=12,69*18000*10^-3=228,34, кВт

Q_Мо= 228,34*1,73=395,5, квар

Остальные расчеты сводятся в таблицу 2.1.

- суммарная мощность по цехам (на примере кузнечно-штамповочного цеха):

Р_Мå= Р_{М с}+ P_Мо;

(2.6)

Q_Мå= Q_{М с}+ Q_Мо

(2.7)

Р_Мå=360+228,34=588,34 кВт;

Q_{М å} = 367,27+395,5=762,77 квар

Остальные расчеты сводятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.1. Расчёт осветительных нагрузок.

№	Наименование цеха	h	КСС	источник света	η	Разряд зр. Работ	Кз	Ен	Wo	Fцеха	Wраз	cos(f)	tg(f)	Pм(0)	Qм(0)
1	Кузнечно-штамповочный	9,6	Г3	ДРЛ	0,7	VБ ИЛИ VII	1,8	200	3,7	18000	12,68571429	0,5	1,732	228,3429	395,5014
2	Механический цех	8,4	Г2	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	9000	10,57142857	0,5	1,732	95,14286	164,7923
3	Моторный цех	8,4	Г2	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	14400	10,57142857	0,5	1,732	152,2286	263,6676
4	Инструментальный цех	8,4	Г2	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	10800	10,57142857	0,5	1,732	114,1714	197,7507
5	Прессовый цех	9,6	Г3	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	7200	10,57142857	0,5	1,732	76,11429	131,8338
6	Сборочный цех	9,6	Г3	ДРЛ	0,7	II в	1,5	200	3,7	16200	10,57142857	0,5	1,732	171,2571	296,6261
7	Заготовительно-сварочный цех	7,2	Г1	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	200	4,8	12960	13,71428571	0,5	1,732	177,7371	307,8498
8	Склад запасных частей	6	Д2	ДРЛ	0,7	VIII б	1,8	75	3,9	2160	5,014285714	0,5	1,732	10,83086	18,75959
9	Лаборатория	3,3	Д1	ЛЛ	0,7	---	1,5	200	4	1440	11,42857143	0,95	0,329	16,45714	5,409201
10	Гальванический цех	6	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	150	4,8	3528	10,28571429	0,5	1,732	36,288	62,85266
11	Насосная пром. Стоков	6	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	150	4,8	900	10,28571429	0,5	1,732	9,257143	16,03384
12	Электроцех	7,2	Г1	ДРЛ	0,7	IVГ ИЛИ VI	1,5	150	4,8	4320	10,28571429	0,5	1,732	44,43429	76,96244
13	Склад готовой продукции	6	Д2	ДРЛ	0,7	VIII б	1,8	75	3,9	3600	5,014285714	0,5	1,732	18,05143	31,26599
14	Компрессорная:	6	Д2	ДРЛ	0,7	IVГ	1,5	150	4,8	1440	10,28571429	0,5	1,732	14,81143	25,65415
15	Литейный цех:	9,6	Г3	ДРЛ	0,7	VII	1,8	200	3,7	16200	12,68571429	0,5	1,732	205,5086	355,9513
16	Модельный цех	6	Д2	ДРЛ	0,7	III А ИЛИ III В	1,5	300	3,8	1872	16,28571429	0,5	1,732	30,48686	52,80479
17	Проходная, на каждую	2,5	Д1	ЛЛ	0,7	---	1,5	300	3,6	54	15,42857143	0,95	0,329	0,833143	0,273841
18	Заводоуправление	3,3	Д1	ЛЛ	0,7	---	1,5	200	4	1188	11,42857143	0,95	0,329	13,57714	4,462591
19	Гараж	6	Д2	ДРЛ	0,7	IVA, IVБ, VI	1,8	200	4,8	1440	16,45714286	0,5	1,732	23,69829	41,04663

Таблица 2.2. Расчёт суммарных нагрузок на 0,4 кВ.

№	Наименование цеха	Pн, кВт	Кс	сosφ	tg φ	Pмс	Qмс	Pм∑	Qм∑
1	Кузнечно-штамповочный	1 200	0,3	0,7	1	360	367,2735	588,343	762,77
2	Механический цех	800	0,3	0,65	1,2	240	280,5911	335,143	445,38
3	Моторный цех	940	0,45	0,7	1	423	431,5463	575,229	695,21
4	Инструментальный цех	420	0,38	0,65	1,2	159,6	186,5931	273,771	384,34
5	Прессовый цех	1250	0,45	0,7	1	562,5	573,8648	638,614	705,7
6	Сборочный цех	1100	0,4	0,7	1	440	448,8898	611,257	745,52
7	Заготовительно-сварочный цех	1020	0,35	0,68	1,1	357	384,9364	534,737	692,79
8	Склад запасных частей	75	0,25	0,5	1,7	18,75	32,47595	29,5809	51,236
9	Лаборатория	260	0,4	0,7	1	104	106,1012	120,457	111,51
10	Гальванический цех	920	0,65	0,78	0,8	598	479,7643	634,288	542,62
11	Насосная пром. Стоков	250	0,75	0,85	0,6	187,5	116,2021	196,757	132,24
12	Электроцех	470	0,4	0,7	1	188	191,7984	232,434	268,76
13	Склад готовой продукции	90	0,25	0,5	1,7	22,5	38,97114	40,5514	70,237
14	Компрессорная:	290	0,75	0,8	0,8	217,5	163,125	232,311	188,78
15	Литейный цех:	1050	0,45	0,7	1	472,5	482,0464	678,009	838
16	Модельный цех	310	0,32	0,55	1,5	99,2	150,6333	129,687	203,44
17	Проходная, на каждую	10	0,8	0,85	0,6	8	4,957955	8,83314	5,2318
18	Заводоуправление	160	0,4	0,8	0,8	64	48	77,5771	52,463
19	Гараж	130	0,35	0,65	1,2	45,5	53,19539	69,1983	94,242

Таблица 2.3 Расчёт нагрузок цехов на напряжение 10 кВ.

№	Наименование цехов	Pн, кВт	Кс	сosφ	tg φ	Pмс, кВт	Qмс, квар
1	Кузнечно-штамповочный	3 200	0,42	0,7	1,0202041	1344	1371,1543
2	Насосная пром. Стоков	1 000	0,75	0,85	0,6197443	750	464,80825
3	Компрессорная	1600	0,75	0,8	0,75	1200	900
4	Литейный цех	3800	0,8	0,87	0,5667261	3040	1722,8474

2.3. 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

2.4. Расчет уличного освещения

Условия:

Ен = 1 лк, лампы РКУ 0,1

Для шестиметровых дорог: Рн = 250 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.

Определение числа трансформаторов типа ТМ3 -630/10 расположенных на всех ТП (к ТП1 подключено охранное и уличное освещение):

(3.2)

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 3.1

Таблица 3.1 - Распределение нагрузки цехов 0.4 кВ по КТП

№ТП	№ цехов	Рm, кВт	Qm, квар	Число и мощность тр-ров	Кз	Мощность тр-ров
1	4,5,11,17,18, +охр+ул.освещ.	1274,153	1365,893	3*630	0,674	1890
2	2,3,6,7	2056,366	2578,899	4*630	0,81	2520
3	1,8,9,10,17,19	1450,7	1567,61	3*630	0,767	1890
4	12,13,14,15,16	1312,993	1202,63	3,630	0,695	1890

К ТП – 1 кроме нагрузки цехов подключено уличное освещение:

Р_УЛ.ОСВ.=n*P_Л=188*0.25=47 кВт

Q_УЛ.ОСВ.=n*P_Л*tg(j)=188*0,25*1,73=81,31 квар

К ТП – 1 кроме нагрузки цехов подключено охранное освещение:

Р_{ОХР.ОСВ.}=n*P_Л=158*0.2=31,6 кВт

Q_{ОХР.ОСВ.}=n*P_Л*tg(j)=158*0,2*0,33=10,43 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:

,               

N_опт – оптимальное число трансформаторов одного типа

Мощность батарей конденсаторов на ТП:

                      

Мощность конденсаторных батарей, приходящаяся на один трансформатор:

                          

Дополнительная реактивная мощность для снижения потерь мощности в трансформаторе:

          где     g - коэффициент, зависящий от схемы электроснабжения предприятия, способа питания ТП (магистральное или радиальное), от удаленности ТП от ГПП или РП.

1.  Если ТП питается от РП с СД, то g=0.

2.  Если ТП питается от РП без СД, то

, где К_р1 – коэффициент, зависящий от региона, К_р1 = 9.

3.  Если ТП питается от ГПП по радиальным линиям, то g определяется