Повышение надежности электроснабжения, эффективное использование установленной мощности электрооборудования

КАФЕДРА СЭСП

Пояснительная записка к

курсовому проекту по

«электроснабжению промышленных предприятий»

Студента V курса

Группы ЭЭз-11

ВАРИАНТ: 4

Выполнил:

Проверил:

Новосибирск 2005

Введение

Повышение надежности электроснабжения, эффективное использование установленной мощности электрооборудования являются важными производственно-экономическими задачами, решение которых должно быть заложено в стадии проектирования энергетических объектов.

Целью данного проекта является выбор оптимальной схемы электроснабжения предприятия, выбор рационального питающего напряжения и современного оборудования.

Схема электроснабжения предприятия должна обеспечивать бесперебойную работу потребителей в нормальном и аварийном режиме работы при нормативном tg j.

Падение напряжения не должно превышать допустимых величин в максимальном, минимальном и аварийном режимах работы потребителей электрической энергии.

При проектировании системы электроснабжения предприятия требуется применение комплектных трансформаторных подстанций, комплектных распределительных устройств как наиболее выгодных в монтаже и эксплуатации.

1.1.  Исходные данные для проектирования

Номер варианта	Элемент объекта				Номер графика
4	1	2	3	4	1
	ЗУ-4	КО-1	Т1-2	МКП-1

№ п\п	Наименование	ПВ %	Установ мощность Рн,кВт	Ки	сos φ	tg φ
ЗУ. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЙ УЧАСТОК
1	Ножницы роликовые		3,2	0,14	0,4	0,423
2	Установка		0,50	0,6	0,5	0,546
3	Станок		6	0,14	0,5	0,546
4	Станок		10	0,12	0,5	0,546
5	Установка		2,5	0,6	0,6	0,684
6	Станок		3,2	0,13	0,6	0,684
7	Установка		1,2	0,5	0,6	0,684
8	Станок		6,5	0,13	0,6	0,684
9	Ножницы		20	0,6	0,5	0,546
10	Станок		5	0,14	0,6	0,684
11	Гальван. Ванна U=12В		200 А	1	1	1,557
12	Гальван. Ванна U=6В		300 А	1	1	1,557
13	Установка		28	0,5	0,6	0,684
№ п\п	Наименование	ПВ %	Установ мощность Рн,кВт	Ки	сos φ	tg φ
КО. КОМПРЕССОРНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1	Привод компрессора		75	0,7	0,8	1,029639
2	Привод маслонасоса		10	0,7	0,8	1,029639
3	Вентилятор		10	0,7	0,8	1,029639
4	Сверлильный станок		2,5	0,12	0,5	0,546302
5	Наждак		2,2	0,12	0,5	0,546302
6	Аппарат точ. сварки		5	0,12	0,6	0,684137
7	Верстаки		+	-	-	-

№ п\п	Наименование	ПВ %	Установ мощность Рн,кВт	Ки	сos φ	tg φ
Т1. ТОКАРЫЙ УЧАСТОК
1	Станок		9	0,14	0,6	0,684137
2	Станок		13	0,14	0,6	0,684137
3	Станок		5,2	0,14	0,5	0,546302
4	Станок		7,5	0,12	0,5	0,546302
5	Станок		46	0,12	0,5	0,546302
6	Станок		1,7	0,12	0,6	0,684137
7	Станок		12,5	0,12	0,6	0,684137
8	Станок		15	0,13	0,6	0,684137
9	Станок		6,7	0,12	0,6	0,684137
10	Станок		9,5	0,12	0,4	0,422793
11	Станок		13	0,13	0,4	0,422793
12	Станок		8,9	0,13	0,4	0,422793
13	Станок		28	0,13	0,6	0,684137
14	Станок		3,7	0,14	0,6	0,684137
15	Станок		12	0,14	0,6	0,684137
16	Станок		18	0,14	0,6	0,684137
17	Станок		22	0,14	0,4	0,422793
18	Кран 5т	ПВ=25%	4,5	0,2	0,7	0,842288
	3 эд		7,5
			10
№ п\п	Наименование	ПВ %	Установ мощность Рн,кВт	Ки	сos φ	tg φ
МПК. УЧАСТОК МЕТАЛО ПОКРЫТИЙ
1	Вентилятор		13	0,7	0,8	1,029639
2	Вентилятор		10	0,7	0,8	1,029639
3	Ванна (пост. ток 6 В)		350 А	1	1	1,557408
4	Ванна (пост. ток 12 В)		250 А	1	1	1,557408
5	Ванна (пост. ток 6 В)		250 А	1	1	1,557408
6	Ванна (пост. ток 12 В)		600 А	1	1	1,557408
7	Станок		18	0,14	0,6	0,684137
8	Станок		28	0,14	0,5	0,546302
9	Станок		18	0,13	0,5	0,546302
10	Насос		13	0,7	0,8	1,029639

1.2.   Расчет нагрузки

Проведём расчёт электрических нагрузок по методу «Упорядоченных диаграмм». Вычислим среднюю мощность за наиболее загруженную смену:

                                                                             

                                                                               

                                                                    где К_и – коэффициент использования электроприёмника;

Р_ном – номинальная мощность ЭП.

Определим групповой Ки (коэффициент использования группы электроприёмников), как                                                           

Определим эффективное число ЭП:

                                                                                     

Для группы ЭП с переменным режимом работы Км определяется по стандартным кривым как функция от Ки, nэ (Км=f(Ки, nэ)). Определяем Км по таблице (стр.48, табл.2.6. [1]). Для группы ЭП с длительным режимом работы Км =1.

Определяем полную расчётную мощность:

                                                                     

                                                                                                                                                                           Если          , то

Если  , то                                                          Полученные данные заносим в таблицу 1.1

																	Таблица 1.1
№ п/п	Наименование	n	Рном, кВт	Ру, кВт	m	Ки	cosφ	tgφ	Средняя нагрузка		nэ			Км	Расчетная нагрузка
									Рсм, кВт	Qсм, кВАр					Рр,  кВт	Qр, кВАр		Sр,  кВА
	РП-1
1	Ножницы роликовые	1	3,2	3,2		0,14	0,4	2,291	0,45	1,03
2	Установка	2	0,50	1		0,6	0,5	1,732	0,60	1,04
7	Установка	1	1,2	1,2		0,5	0,6	1,333	0,60	0,80
8	Станок	1	6,5	6,5		0,13	0,6	1,333	0,85	1,13
9	Ножницы	1	20	20		0,6	0,5	1,732	12,00	20,78
10	Станок	1	5	5		0,14	0,6	1,333	0,70	0,93
	всего	7		36,90	40	0,41	0,51	1,692	15,19	25,71	3,69			1,8	27,35	28,28		39,34
	РП-2
3	Станок	1	6,0	6		0,14	0,5	1,732	0,84	1,45
4	Станок	2	10,0	20		0,12	0,5	1,732	2,40	4,16
5	Установка	2	2,5	5		0,6	0,6	1,333	3,00	4,00
6	Станок	1	3,2	3,2		0,13	0,6	1,333	0,42	0,55
7	Установка	3	1,2	3,6		0,5	0,6	1,333	1,80	2,40
8	Станок	1	6,5	6,5		0,13	0,6	1,333	0,85	1,13
11	Гальван. Ванна U=12В	1	2,4	2,4		1	1	0,000	2,40	0,00
12	Гальван. Ванна U=6В	1	1,8	1,8		1	1	0,000	1,80	0,00
13	Установка	1	28,0	28		0,5	0,6	1,333	14,00	18,67
	всего	13		76,500	8,3	0,36	0,65	1,177	27,50	32,36	5,5			1,75	48,13	35,60		59,86
	РП-3
1	Привод компрессора	2	75	150	1	0,7	0,8	0,837	105,00	87,85
	всего	2		150		0,70	0,77	0,837	105,00	87,85				1	105,00	87,85		136,90
	РП-3
1	Привод компрессора	1	75	75		0,7	0,8	0,750	52,50	39,38
2	Привод маслонасоса	1	10	10		0,7	0,8	0,750	7,00	5,25
3	Вентилятор	1	10	10		0,7	0,8	0,750	7,00	5,25
4	Сверлильный станок	1	2,5	2,5		0,12	0,5	1,732	0,30	0,52
5	Наждак	1	2,2	2,2		0,12	0,5	1,732	0,26	0,46
6	Аппарат точ. сварки	1	5	5		0,12	0,6	1,333	0,60	0,80
	всего	6		104,700	34,1	0,65	0,79	0,763	67,66	51,65	2,792			1	67,66	56,82		88,35
	РП-5
1	Вентилятор	1	13	13		0,7	0,8	0,750	9,10	6,83
2	Вентилятор	1	10	10		0,7	0,8	0,750	7,00	5,25
3	Ванна (пост. ток 6 В)	3	2,1	6,3		1	1	0,000	6,30	0,00
4	Ванна (пост. ток 12 В)	1	3	3		1	1	0,000	3,00	0,00
5	Ванна (пост. ток 6 В)	3	1,5	4,5		1	1	0,000	4,50	0,00
	всего	9		36,800	8,7	0,81	0,93	0,404	29,90	12,08	7,36			1	29,90	13,28		32,72
	РП-6
3	Ванна (пост. ток 6 В)	2	2,1	4,2		1	1	0,000	4,20	0,00
4	Ванна (пост. ток 12 В)	2	3	6		1	1	0,000	6,00	0,00
6	Ванна (пост. ток 12 В)	2	7,2	14,4		1	1	0,000	14,40	0,00
7	Станок	1	18	18		0,14	0,6	1,333	2,52	3,36
8	Станок	1	28	28		0,14	0,5	1,732	3,92	6,79
9	Станок	1	18	18		0,13	0,5	1,732	2,34	4,05
11	Насос	1	13	13		0,7	0,8	0,750	9,10	6,83
	всего	10		101,600	13,3	0,42	0,90	0,495	42,48	21,03	7,3			1,56	66,27	23,13		70,19
	ШР-1
1	Станок	1	9	9		0,14	0,6	1,333	1,26	1,68
2	Станок	8	13	104		0,14	0,6	1,333	14,56	19,41
3	Станок	1	5,2	5,2		0,14	0,5	1,732	0,73	1,26
4	Станок	2	7,5	15		0,12	0,5	1,732	1,80	3,12
5	Станок	6	46	276		0,12	0,5	1,732	33,12	57,37
7	Станок	1	12,5	12,5		0,12	0,6	1,333	1,50	2,00
8	Станок	4	15	60		0,13	0,6	1,333	7,80	10,40
9	Станок	2	6,7	13,4		0,12	0,6	1,333	1,61	2,14
10	Станок	1	9,5	9,5		0,12	0,4	2,291	1,14	2,61
11	Станок	1	13	13		0,13	0,4	2,291	1,69	3,87
12	Станок	1	8,9	8,9		0,13	0,4	2,291	1,16	2,65
	всего	28		526,500	8,8	0,13	0,53	1,605	66,36	106,52	3,0			3,4	225,63	117,17		254,24
	ШР-2
2	Станок	1	13	13		0,14	0,6	1,333	1,82	2,43
3	Станок	8	5,2	41,6		0,14	0,5	1,732	5,82	10,09
6	Станок	1	1,7	1,7		0,12	0,6	1,333	0,20	0,27
9	Станок	2	6,7	13,4		0,12	0,6	1,333	1,61	2,14
10	Станок	2	9,5	19		0,12	0,4	2,291	2,28	5,22
11	Станок	1	13	13		0,13	0,4	2,291	1,69	3,87
13	Станок	1	28	28		0,13	0,6	1,333	3,64	4,85
14	Станок	3	3,7	11,1		0,14	0,6	1,333	1,55	2,07
15	Станок	2	12	24		0,14	0,6	1,333	3,36	4,48
16	Станок	2	18	36		0,14	0,6	1,333	5,04	6,72
17	Станок	3	22	66		0,14	0,4	2,291	9,24	21,17
18	Кран 5т	1	11	11		0,2	0,7	1,020	2,20	2,24
	всего	27		277,800	12,9	0,14	0,51	1,705	38,46	65,57	19,8			1,15	44,23	72,12		84,61
	итого	102		1310,80		0,30	0,70	1,026	392,56	402,76					614,17	434,25		788,88
	Итого с КУ						0,93	0,389	392,56	152,76					614,17	184,25		641,21

1.3. Компенсация реактивной мощности

Одним из основных вопросов, решаемых как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электроснабжения, является вопрос о компенсации реактивной мощности, включающий выбор целесообразных источников, расчет и регулирование их мощности, размещение источников в системе электроснабжения.

При выборе оптимального варианта следует исходить из технико-экономических расчетов, основанных на системном подходе к задаче компенсации реактивной мощности. Это означает, что оптимальное решение должно удовлетворять интересам как электроснабжающих систем, так и потребителей электроэнергии с учетом эффекта во всей системе в целом.

При выборе оптимального варианта следует исходить не из узковедомственных интересов и инструкций, а их технико-экономических расчетов и обоснований.

Мероприятия по уменьшению потребления приемниками реактивной мощности должны рассматриваться в первую очередь, так как для их осуществления не требуется значительных капитальных затрат.

Поскольку основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы и вентильные преобразователи, то предметом всестороннего анализа должны быть следующие вопросы:

1)  замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

2)  понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с мало загрузкой;

3)  ограничение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;

4)  применение синхронных двигателей вместо асинхронных в случае, когда это возможно по условию технологического процесса;

5)  применение более целесообразной силовой схемы вентильного преобразователя.

Так как cos_расч < cos_норм, то на подстанции необходимо выполнять компенсацию реактивной мощности.

Предполагаем, что мероприятия по естественной компенсации выполнены, поэтому необходимо рассчитать и установить компенсирующие устройства. В качестве КУ выбираем конденсаторные батареи (КБ). Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими видами КУ: незначительные удельные потери активной мощности, отсутствие вращающихся частей, простота монтажа и эксплуатации, относительно невысокая стоимость, малая масса, возможность установки около отдельных групп ЭП и т.д.

Общая мощность компенсирующих устройств (Qк) Может быть определена:

                                          

tg(j_k) – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий коэффициенту мощности который должен получится;

tgj_факт – фактическое значение тангенс угла сдвига фаз, вычисленное по графику нагрузки проектируемого объекта, определяется по суточному графику нагрузки объекта;

                                                                                              где  - реактивная мощность нагрузки потребителя, соответствующая  - активная мощность нагрузки потребителя в часы максимальной нагрузки энергосистемы;

Следовательно величина потребляемой мощности компенсирующих устройств находим из выражения

 

Выбираем комплектную конденсаторную установку напряжением 380В, 4 шт

Таблица 1.2.

Типономинал	Габаритные размеры, мм	Масса, кг	Тип конденсатора	ГОСТ, ТУ
2хУКН9-0,4-100 УЗ	450x480x1175	90	КМПС-0,4-12,5-ЗУЗ	ТУ 16-91 ИБВЕ.673810.001 ТУ
УКТ6-0,4-25 УЗ		30

1.4. Выбор и обоснование схемы

Внутрицеховые сети напряжением ниже 1000 В предназначены для распределения электроэнергии между ЭП и напряжением ниже 1000 В. Источником питания для них служат ТП. Схема сетей для внутрицехового распределения энергии должна выполнятся с учетом обеспечения необходимой степени надежности питания электроприемников , наглядности, удобства и безопасности эксплуатации, наименьших потерь электроэнергии, дешевизны.

Для электроснабжения цеховых потребителей принимается так называемая смешанная схема электрических сетей, сочетающая в себе элементы как радиальной, так и магистральных схем. Эти схемы наиболее полно удовлетворяют требованиям дешевизны