Дипломная работа: Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия скачать бесплатно

Cайт курсовых работ

Подробнее о работе: Дипломная работа: Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия

1.1 Определение расчетных электрических нагрузок по объектам СН подстанции

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

Расчет приведем на примере объекта №1 (ГЩУ):

Номинальная мощность: Pн =400 кВт

Коэффициент спроса: Кс =0,85

Расчетная активная нагрузка:

Расчетная реактивная нагрузка:

Qp =340*0,75=255 (кВар)

Полная расчетная нагрузка:

Рн.о. -номинальная мощность освещения;

Кс.о. -коэффициент спроса на освещение;

Руд –удельная мощность освещения[3];

Рн.о =25*897=22500 (Вт)=22,5 кВт

реактивная нагрузка освещения не рассчитывается.

Удельная плотность нагрузок σ утверждает экономическую целесообразность выбранного трансформатора ЦТП:

а) σ< 0,2 кВА/м 2 – принимаются трансформаторы до 1000 кВА включительно;

б) 0,2<σ<0.3 кВА/м 2 – трансформаторы 1600 кВА;

в) σ≥0,3 кВА/м 2 – трансформаторы 1600 или 2500 кВА.

Трансформаторы, применяемые на цеховых трансформаторных подстанциях (ЦТП): 100;160;250;400;630;1000;1600 и 2500 кВА.

σ=441,4/897=0,49 (кВА/м 2 ) – 1600 или 2500 кВт.

Расчеты по другим потребителям производятся аналогично, полученные значения сводятся в таблицу №1.5.1.

ААШВ — кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой гладкой оболочке в поливинилхлоридном шланге.

АВВГ – кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией и оболочке из поливинилхлоридного пластиката.

Прокладка кабелей на территории открытых ГУ подстанций в кабельных каналах [9].

2. Технико-экономический расчет

Технико-экономические расчеты выполняют для:

— наиболее рациональной схемы электроснабжения цехов и предприятия в целом;

— экономически обоснованного числа, мощности и режима работы трансформаторов ЦТП;

— электрических аппаратов и токоведущих средств;

— сечений проводов, шин и жил кабелей.

Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна многовариантность решения задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений.

При технико-экономических расчетах систем электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:

  1. технические, которые сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметрах, характеризующих рассматриваемый вариант;
  2. экономические, при которых расчет вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых условий развития техники с учетом одних и тех же экономических показателей, характеризующих рассматриваемый вариант [1].

Каждый вариант должен соответствовать требованиям предъявляемым к системам промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПЭУ.

2.1 капитальные вложения в электрические аппараты и трансформаторы

l>200 м – два выключателя в начале и конце линии;

l<200 м – один выключатель в начале линии.

Выбираем вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-20/630 и масляные трансформаторы типа ТМ.

Меньшие расходы кап. вложений во 2-ом варианте, но меньшие потери электроэнергии в 1-ом варианте.

Для дальнейшего расчета выберем вариант №1: средний расход кап. вложений, меньшие потери электроэнергии.

3. Расчет токов короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно выбрать токи КЗ и по ним выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Для расчета токов КЗ составляем схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения.

Расчет сопротивлений элементов системы электроснабжения производится в о.е. при базисных условиях.

4. Проектирование цехового электроснабжения

Цеховые сети промышленных предприятий выполняют на напряжение до 1000 В (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цеховой сети оказывают влияние такие факторы, как степень ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещение по территории цеха, номинальные токи и напряжения. Существенное значение имеет микроклимат производственных помещений.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делятся на следующие классы: помещения с нормальной средой, жаркой, влажной, сырой, особо сырой, пыльной, химически активной, с пожароопасными и взрывоопасными зонами. Помещения с пожаро- и взрывоопасными зонами имеют особую классификацию, обусловленную различными условиями образования взрыво- и пожароопасных веществ и смесей.

При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает решающее влияние на степень защиты применяемого оборудования.

В данном разделе будем рассчитывать цеховое электроснабжение трансформаторно-масляного хозяйства (ТМХ) подстанции «Бугульма-500».

Ведомость электрических нагрузок по трансформаторно-масляному хозяйству ПС «Бугульма-500».

Наименование приемников электроэнергии

4.1 Расчет нагрузок по ТМХ

Средняя нагрузка потребителей группы А (насосы, котлы, и т.д.):

где Кн — коэффициент использования [1]

Iр — рабочий ток в сети в нормальном режиме.

Средняя нагрузка потребителей группы В (станки, краны и т.д.):

формула применяется, если nэ ≤10

Расчеты по всем потребителям сводим в таблицу № 4.1.1

Наименование источника питания и группы потребителей

Итого по группе А

Итого по группе В

Итого по осветительной нагрузке

Итого по ТМХ в целом

4.2 Расчет распределительной сети

Расчет проводится для выбора защитной аппаратуры (предохранители, автоматические выключатели) и кабельных линий.

где η- кпд двигателя [2]

Рн — номинальная (Установленная) мощность двигателя.

где λ- кратность пускового тока [3].

Для выбора предохранителей Iном плавкой вставки:

где α- пусковой коэффициент (при легком пуске электродвигателя α=2,5 [3]).

где Кз — коэффициент защитного аппарата.

Для предохранителей Кз =0,33

Для автоматов Кз =0,8

Iза — номинальный ток защитного аппарата.

Для выбора автоматических выключателей ( автоматов):

Ток срабатывания в зоне перегрузки (ток трогания):

Расчеты сводим в таблицу № 4.2.1. и № 4.2.2

где zтр — полное сопротивление трансформатора

zл — полное сопротивление кабельной линии.

5. Проектирование освещения производственных помещений

Рабочее освещение проводят во всех помещениях, а также на тех участках территории, где в ночное время проводится какая-либо работа или есть движение людей и транспорта. Внутреннее и наружное освещение имеют раздельное управление. Нормальное напряжение сетей рабочего освещения 380/220 В.

Аварийное освещение нужно проводить в основных помещениях и на тех рабочих местах, где недопустимы перерывы в работе эксплуатационного персонала. Нормальное аварийное и рабочее освещение совместно обеспечивают необходимую по нормам освещенность помещений и рабочих мест. Питание к ним подводится от общего источника питания. При аварии рабочее освещение гаснет, а аварийное автоматически переключается на независимый источник питания (аккумуляторную батарею, генератор с автоматически запускаемым двигателем внутреннего сгорания). Таким образом, аварийное освещение должно иметь электрическую сеть, отдельную от сети рабочего освещения.

Дополнительное освещение предусматривается в тех местах, где ведутся работы по ремонту и осмотрам оборудования. Дополнительное освещение питают от сети рабочего освещения при помощи переносных трансформаторов со вторичным напряжением 36 или 12 В, включаемых в штепсельные розетки. Вдоль наружной ограды подстанции устраивают усиление освещения охранной полосы с питанием его от сети рабочего освещения.

5.1 Светотехнический расчет осветительных установок

Произведем расчет осветительных установок для производственных помещений здания ТМХ.

Ен =50 лк, h=4 м, S=44 м 2 .

Выбираем светильник для ламп накаливания типа «У-200»:

где hс — высота света.

Кривая силы света К (концентрированная) λэ =0,6 [6]

Расстояние между светильниками одного ряда:

Определяем индекс помещения:

Расчетный световой поток:

где Кз — коэффициент запаса, учитывающий уменьшение освещенности в процессе эксплуатации.

z- поправочный коэффициент, представляющий собой отношение средней освещенности к минимальной освещенности.

z=1,15 для ЛН и ДРЛ

N- количество светильников.

Принимаем к установке лампы накаливания общего назначения типа Б-220-100, Фн =1320 лм, Р=100 Вт.

Енф на 12,2%, что удовлетворяет требованию (-10%:20%)

Общая мощность всех ламп:

Для щита аварийного освещения выбираем:

На вводе А 3114

На группах АЕ 1031-11 количество 12 штук.

6. Релейная защита кабельной линии

Распределительные сети промышленных предприятий на номинальное напряжение 10 кВ имеют одностороннее питание и выполняются с изолированной нейтралью. Для таких сетей должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от междуфазных замыканий и от однофазных замыканий на землю [9]. Наиболее распространенным видом защиты является максимальная токовая защита (МТЗ). От междуфазных замыканий такую защиту рекомендуют [9] выполнять в двухфазном исполнении и включать ее в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения с целью отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения. В зависимости от требований чувствительности защита может быть выполнена одно-, двух- или трехрелейной.

Расчет релейной защиты проведем для кабельной линии ГРП-ТПЗ.

Ток срабатывания МТЗ:

где Кзап — коэффициент запаса, учитывает погрешность реле, неточности расчета (Кзап =1,1:1,2) [1];

Ксз — коэффициент самозапуска, учитывает возможность увеличения тока в защищаемой линии вследствие самозапуска ЭД при восстановлении напряжения после отключения КЗ (Ксз =1,5:3) [1];

Кв — коэффициент возврата токового реле (Кв =0,8:0,85);

Ip,max — максимальный ток в линии в нормальном режиме.

Выбираем трансформатор типа ТПЛ-10 с коэффициентом трансформации Кт =100/5.

Ток срабатывания реле:

где Ксх — коэффициент схемы, зависит от способа соединения ТТ и имеет значение 1- при соединение в полную звезду (или неполную) и — при включении реле на разность токов двух фаз [1]

Принимаем установку для реле РТ-40 равную 5А.

Выбранная защита должна быть проверена по чувствительности, т.е.:

где Iкзmin — минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при КЗ в конце защищаемого участка Кч ≥1,5 [1].

Избирательность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию:

где t2 — выдержка времени защиты, расположенной ближе к источнику питания по сравнению с защитой, имеющей меньшую выдержку времени t1 ;

∆t- ступень избирательности, в расчетах принимается равной 0,6-1 с. для защит с ограниченно зависимой от тока КЗ характеристикой времени срабатывания;

0,3-0,6 с. для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.

Т.к. нет других защит, кроме МТЗ, то при ∆t=0,3 с. t2 =0,3 с.

Т.к. отсутствует защита тока отсечки t1 =0, то для эффективности работы МТЗ можно применить t2 =0,1 с.

Трансформатор тока типа ТПЛ-10 УЗ

Трансформатор напряжения типа НТМН-10-66 УЗ

Реле тока типа РТ-40

Реле времени типа РВМ-12

Реле промежуточное типа РП-341

Реле указательное типа РУ-21

Реле промежуточное типа РП-341.

При прикосновении человека к токоведущим частям электрической установки, находящимся под напряжением, или к металлическим частям, которые оказываются под напряжением вследствие пробоя или неисправности изоляции, может произойти поражение человека электрическим током. Для исключения случайного прикосновения человека к голым токоведущим частям устанавливают ограждения или располагают токоведущие на определенной высоте.

Чтобы обеспечить безопасность людей, работающих на установках до 1000 В и выше, необходимо сооружать заземляющие или зануляющие устройства, заземлять или занулять металлические части электрического оборудования или электрических установок. Заземляющие и зануляющие устройства должны удовлетворять требованию, обусловленному режимом работы сетей и защиты от перенапряжений. [5].

Заземлением какой-либо части электрической установки называется преднамеренное соединение её с заземляющим устройством с целью сохранения на ней достаточно низкого потенциала и обеспечения нормальной работы системы или ее элементов в выбранном для них режиме [9].

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [9].

7.1 Расчет зануляющих устройств для СН

Трансформаторная подстанция 10/0,4, площадь 8*5,5 м 2 встроена в здание ТМХ. ρизм = 160 Ом*м, климатическая зона, средняя влажность.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства:

Сопротивление естественного заземлителя- железобетонного фундамента [7]:

Так как ρизм =160 Ом*м <10 3 Ом*м при Uл =380 В.

S=8*5,5=44 (м 2 )<S0 =156 м 2

где S0 — критический параметр площади естественного заземлителя [7]. Следовательно, расчет естественного заземлителя (фундамента здания) не возможен.

Произведем расчет искусственного заземляющего устройства.

Определяем расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей:

где Кп.г.. Кп.в. — повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов, приняты по [7] для климатической зоны.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа [1]:

В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни d=12 мм, lв =5 м.

t- расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода с учетом заглубления электрода.

Количество вертикальных электродов:

где ηв = 0,58- коэффициент использования вертикальных электродов.

Сопротивление растеканию горизонтальных электродов:

где l- периметр горизонтального заземляющего устройства

h- высота заглубления ЗУ

b- ширина стальной высоты.

Принимаем в качестве горизонтального заземлителя стальную полосу 40*4 мм.

Сопротивление горизонтального электрода с учетом коэффициента использования:

Уточняем количество вертикальных электродов:

где η- поправочный коэффициент

Принимаем к установке 21 вертикальный электрод.

Общее сопротивление ЗУ:

7.2 Расчет сети зануления собственных нужд на 0,4 кВ

В качестве нулевого проводника принимаем стальную полосу 40*4 мм.

Проверяем соблюдение условия срабатывания защиты:

  1. Наименьшее допустимое значение тока КЗ:

Iнаим кз =3*630=1890 (А)

где 630 А- номинальный ток расценителя выключателя ВА.

  1. Определяем сопротивления фазных и нулевых проводников линия l=10 м

где ρ — плотность проводника (Al)

Плотность тока в стальной полосе:

Cопротивление нулевого проводника:

где Хп – сопротивление петли «фаза-нуль».

  1. Находим действительное значение тока К3 (однофазного) проходящего по петле «фаза-нуль» при замыкании фазы на корпусе двигателя.
  1. Сопротивление заземления нейтрали:

UK =IЗ *r0 — напряжение зануления относительно земли.

где IЗ — ток замыкания на землю.

α12 –коэффициенты напряжения прикосновения

r0 – сопротивление заземленной нейтрали источника

  1. Расчетное сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника.

Наибольшее значение напряжения от корпуса относительно земли.

где UЗ – часть тока однофазного КЗ стекающего в землю через повторное заземление нулевого защитного проводника

где n – количество повторно заземленных нулевых проводников

rn – сопротивление одного повторного заземления.

Наибольшее допустимое сопротивление rn :

Техника безопасности при обслуживании электрооборудования собственных нужд подстанции

1.1. Если работа на электродвигателе или проводимом им в движение механизме связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение.

Работа, не связанная с прикосновением к токоведущим частям электродвигателя и приводимого им в движение механизма может проводиться на работающем электродвигателе.

Не допускается снимать ограждения вращающихся частей работающих электродвигателя и механизма.

1.2. При работе на электродвигателе допускается установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с секцией РУ, щитом.

Если работы на ЭД рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него кабельная линия должна быть заземлена также со стороны ЭД.

1.3. На однотипных или близких по габариту электродвигателях, установленных рядом с двигателем, на котором предстоит выполнить работу, должны быть вывешены плакаты «Стой! Напряжение!» независимо от того, находятся они в работе или остановлены.

1.4. Порядок включения ЭД для опробования должен быть следующим:

— производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу;

— оперативный персонал снимает установленные заземления, плакаты, выполняет сборку схемы;

После опробования при необходимости продолжения работ на ЭД оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место, и бригада по наряду повторно допускается к работе на ЭД.

2. Коммутационные аппараты.

2.1. Допуск к работе на коммутационном аппарате (КА) разрешается после выполнения технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работы, включая мероприятия, препятствующие ошибочному срабатыванию КА.

3. Комплектные распределительные устройства.

3.1. При работе на оборудовании тележки или в отсеке шкафа КРУ тележку с оборудованием необходимо выкатить в ремонтное положение, шторку отсека, в котором токоведущие части остались под напряжением, запереть на замок и вывесить плакат безопасности « Стой! Напряжение!», но тележке им в отсеке, где предстоит работать, вывесить плакат «Работать здесь».

3.2. При работе вне КРУ на подключенном к ним оборудовании или на отходящих ВЛ или КЛ тележку с выключателем необходимо выгнать в ремонтное положение из шкафа; шторку или дверцы запереть на замок и на них вывесить плакаты «Не включать! Работают люди» или «Не включать! Работа на линии».

3.3. Оперировать выкаткой тележкой с силовыми предохранителями разрешается под напряжением, но без нагрузки.

4. Измерительные трансформаторы тока.

4.1. Не допускается использовать шины в цепи первичной обмотки ТТ в качестве токоведущих при монтажных и сварочных работах.

4.3. При проверке полярности вторичных обмоток прибор, указывающий полярность, должен быть присоединен к зажимам вторичной обмотки до подачи импульса в первичную обмотку ТТ.

5. Электрические котлы.

5.1. Не допускается на трубопроводах включенных ЭК выполнять работы, нарушающие защитное заземление.

5.2. Перед выполнением работ, связанных с разъединением трубопровода (замены задвижки, участка трубы), следует выполнить с помощью электросварки надежное электрическое соединение разъединяемых частей трубопровода.

5.3. Кожух ЭК с изолированным корпусом должен быть закрыт на замок. Открывать кожух допускается только после снятия напряжения с котла.

6. Конденсаторные установки.

6.1. При проведении работ конденсаторы перед прикосновением к ним или токоведущим частям после отключения установки от источника питания должны быть разряжены независимо от наличия разрядных устройств, присоединенных к шинам или встроенным в единичные конденсаторы.

Разряд конденсаторов — это снижение остаточного напряжения до нуля- производится путем замыкания выводов накоротко и на корпус металлической шиной с заземляющим проводником, укрепленной на изолирующей штанге.

6.2. Выводы конденсаторов должны быть закорочены, если они не подключены к электрическим схемам, но находятся в зоне действия электрического поля (наведенного напряжения).

6.3. Не разрешается прикасаться к клеммам обмотки отключенного от сети асинхронного ЭД, имеющего индивидуальную компенсацию реактивной мощности, до разряда конденсаторов.

6.4. Не разрешается касаться голыми руками конденсаторов, пропитанных трихлордифенилом (ТХД) и имеющих течь. При попадании ТХД на кожу необходимо промыть кожу водой с мылом, при попадании в глаза — промыть глаза слабым раствором двууглекислого натрия (одна чайная ложка питьевой соды на стакан воды).[8]

  1. Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий.- М: Энергоиздат, 1987г.
  2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. — М: Энергия, 1978г.
  3. Федоров А.А. Сербиковский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. – М: Энергоиздат, 1980г.
  4. Федоров А.А. Сербиковский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. – М: Энергоиздат, 1981г.
  5. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М: Высшая школа, 1981г.
  6. Епанишников М.М. Электрическое освещение. Учебное пособие для студентов ВУЗов. – М: Энергия,1973г.
  7. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок. – М: ЗАО «Энергосервис», 2000г.
  8. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. – М: «Издательство НЦ ЭНАС», 2001г.
  9. Правила устройства электроустановок. С. – П. «Бис», 2001г.
  10. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электроэнергии и мощности, — М: ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 1999г.

Имя прикрепленного файла: Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия.zip

Размер файла: 571.36 Кбайт

Скачиваний: 77 Скачиваний

Добавлено. 10/30/2016 21:11