Курсовая работа: Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий

Курсовая работа: Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий

Рн = Рп – для электроприемников ПКР;

Рн = – для сварочных трансформаторов ПКР;

Рн = SП – для трансформаторов ДР,

где Рн . РП – приведенная и паспортная активная мощность, кВт ;

– полная паспортная мощность, кВА ;

ПВ – продолжительность включения, отн. Ед .

2.2 Приведение 1–фазных нагрузок к условной 3–фазной мощности

Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н)

,

где Рф.нб . Рф.нм – мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт .

При Н > 15% и включении на фазное напряжение

,

Где – условная 3–фазная мощность (приведенная), кВт

– мощность наиболее загруженной фазы, кВт

При Н > 15% и включении на линейное напряжение

– для одного электроприемника;

– для нескольких электроприемников.

При Н ≤ 15% расчет ведется как для 3–фазных нагрузок (сумма всех 1–фазных нагрузок).

При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рис. 2.1.1)

Рис. 2.1.1 Схема включения 1–фазных нагрузок на линейное напряжение.

; ;

При включении 1–фазных нагрузок на фазное напряжение нагрузка каждой фазы определяется суммой всех подключенных нагрузок на эту фазу (рис. 2.1.2).

Рис. 2.1.2 Схема включения 1–фазных нагрузок на фазное напряжение

1. Разбиваем все приемники на группы

Заточные станки и сварочные агрегаты (ПВ=60%)являются 1–фазными ПКР, все остальные станки являются приёмниками 3–фазного ДР

2. Выбираем виды РУ:

РП, ШМА, ЩО. Исходя из понятия категории снабжения составляем схему электроснабжения с учетом распределения нагрузки. Т.к потребитель 2–й,3–й категорий, то ТП должна быть 2–х трансформаторной, а между секциями низкого напряжения устанавливается устройство АВР. Такой выбор схемы позволяет уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему электроснабжения

3. Для стабильной работы системы, нагрузка всех электроприемников распределяется по секциям ШМА1 и ШМА2 одинаково.

4. Нагрузку 1–фазных ПКР приводим к длительному режиму.

Рн =Sп*cos*==5,96 кВт (Сварочные агрегаты)

Приводим 1– фазную нагрузку к условной 3–фазной мощности.

;

т.к. Н>15% то расчёт ведём по формуле: кВт

5. Нагрузку осветительной установки определяем методом удельной мощности.

Роууд S(F) Ксо =19,5 1200 10 –3 0,9=21кВт

Где Руд – удельная расчетная мощность на м 2 производственной площади [кВт/м 2 ].

S – полезная освещаемая площадь [м 2 ].

Ксо – коэффициент спроса = 0,9.

Т.к. на РП1, РП2; ЩО электроприемники одного наименования итоговых расчетов для них не требуется, расчеты проведем для ШМА1 и ШМА2

6. Проведем расчет для ШМА1 с подробным разъяснением на примере деревообрабатывающего станка(см.таблицу 2.1.2.)

Рсми Рн =0,14 6=0,84 кВт

Qсм = Рсм tgφ=0,84 1,73=1,45 кВт

; ;

по таблице 2.1.4 определяем: Кз =0,9

Qм = Qм =1 22,7=22,7 кВт

Аналогичные вычисления проведем для остальных электроприемников на ШМА1и ШМА2.

7.Распределяем нагрузку по секциям.

Таблица 2.2.1—Распределение нагрузки по секциям

8. Определяем потери мощности в трансформаторе

Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями

9. Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь, без компенсации реактивной мощности.

на основании проведенного расчета выбираем КТП 160 – 10/0,4

С двумя трансформаторами ТМ–160/10/0,4.

3. Расчет и выбор компенсирующего устройства

Проведем расчет для выбора компенсирующего устройства для этого определим расчетную мощность КУ по следующему соотношению:

где – коэффициент, учитывающий повышение естественным способом, принимается =0,9;

, –коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения –0,92…0,95.

Т.к. величина расчетной мощности не велика (13,5квар), то КУ не требуется.

4. Расчет и выбор аппаратов защиты и линии электроснабжения

Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен и число его фаз. Проведем расчет для выбора аппаратов защиты на линии электроснабжения, рассчитываем линию Т1 ШНН, линия без электродвигателя.

;

где Sт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uтн –номинальное напряжение трансформатора, кВ. Uтн =0,4кВ

Iн.а –номинальный ток автомата, А;

Iт –ток в линии, А;

Для линии Т2 ШНН, линия без электродвигателя выбираем автомат защиты той же марки т.е. А3720

Для линии ШНН ШМА1 и ШМА2 выбираем выключатели SF1 и SF2. Линии с группой электродвигателей.

;

где Iнр –номинальный ток расцепителя, А;

Iм –максимальный ток в линии, А.

Выбираем А3710, IНА =160А

Для отходящих линий с 1–м электроприемником выбираем выключатель автоматический или предохранитель с учетом следующего условия

где –КПД одиночного электродвигателя, =0,9;

Iдр –длительный ток в линии.

Расчет проводим для каждого электроприемника. На основании расчета выбираем соответствующие автоматы защиты по справочнику.

Марки автоматических выключателей и предохранителей сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Распределение автоматов в системе

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода

Ксез.в выбрали по таблице для 3 климатической зоны [1,с40].

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

Требуемое по НН Rзу4 Ом на НН

Принимаем Rзу =4 Ом (Наименьший из двух)

Т.к. ρ > 100 Ом*м, то принимаем

Определяем количество вертикальных электродов:

без учета экранирования (расчетное)

с учетом экранирования

По таблице 6.1 =F(тип ЗУ, вид заземления, , Nв )=F(контурное, вертикальное, 3,16)=0,73.

Размещаем ЗУ на плане (рис 6.1) и уточняются расстояния, наносятся на план.

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна

Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся – между ни

ми. Для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nв =20, тогда

где аВ – расстояние между электродами по ширине объекта, м;

аА – расстояние между электродами по длине объекта, м;

nВ – количество электродов по ширине объекта;

nА – количество электродов по длине объекта;

Для уточнения принимается среднее значение отношения

Тогда по таблице 6.1 уточняются коэффициенты использования

=F(Конт.; 3; 16) = 0,73;

=F(Конт.; 3; 16) = 0,49;

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

По таблице Ксез.г = 2,3 [1,с40].

Определяется фактическое сопротивление ЗУ

следовательно, ЗУ эффективно.

Рисунок 6.1 План ЗУ подстанции

7. Расчет молниезащиты

Рассчитать молниезащиту – это значит определить тип защиты. Ее зону параметры. По типу молниезащита может быть следующей:

· двухстержневой одинаковой или разной высоты;

Для расчета данного объекта перечислим исходные данные:

тип молниезащиты – одностержневая

Где h– полная высота стержневого молниеотвода, м;

hх – высота защищаемого сооружения, м;

В– ширина овьекта;

n– среднегодовое число ударов молнее в 1 км 2 земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения (т.е. удельная плотность удоров молнии в землю), 1/(км 2 год) [1, с.43].

Определяем параметры молниезащиты для зон.

В масштабе изображаем зоны А и Б (рисунок 2).

r0 =(1,1–2×10 –3 ×h) ×h=(1,1–2×10 –3 ×25)×25=26,25м

rх =(1,1–2×10 –3 ×h)(h–1,2×hх )=(1,1–2×10 –3 ×25)(25–1,2×6)=18,7м

h0 =0,92h=0,92×25=23 м

Определяем габаритные размеры защищаемого объекта в каждой зоне монезащеты. Для этого на расстоянии от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью rх (рисунок 2).

Определяем возможную поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты.

В зоне молниезащиты Б количество поражений в год больше.

8. Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию

Исходные данные (согласно рабочему проекту):

q0 =0,35 ккал/(м 3 чК)

Учебные мастерские не содержат внутренних источников тепла, что известно из условия и перечня станков, поэтому Qвн =0

Расчёт максимальной отопительной нагрузки производим по формуле:

Q0 =0.95*0.35*7200*(16+35)*10 -6 =0,122 Гкал/ч,

Где V–объём здания по наружному обмеру, м 3 ;

q0 –удельная отопительная характеристика здания, ккал/(м 3 *ч*К)

α – поправочный коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости между Qо и (tвр — tнро )

tвр –расчетная температура воздуха в помещении, C 0 ;

tнро -расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления. Максимальная нагрузка отопления соответствует самой низкой температуре наружного воздуха. Однако продолжительность самой низкой температуры, как правило, бывает небольшой по сравнению с отопительным периодом. Чтобы избежать чрезмерного превышения мощности тепловых установок, расчет максимального расхода теплоты на отопление производят по расчетной температуре наружного воздуха, которая равна средней температуре наиболее холодных пятидневок из восьми наиболее холодных зим за 50 – летний период. Величина tнро принимается по СН и П 2.01.01 – 82 для соответствующего намеченного пункта, С 0 .

Далее произведем расчет расхода теплоты на систему вентиляции. Оценка расхода теплоты на систему вентиляции производится по формуле:

qв –удельная вентиляционная характеристика здания, ккал/(м 3 *ч*К);

Qв =0,95*0,25*7200(16+35)*10 -6 =0,087 Гкал/ч

Значения Q0 и Qв дают максимальную тепловую мощность, которую необходимо иметь для обеспечения комфортных условий в самое холодное время.

Для расчета с поставщиком тепловой энергии необходимо определить средний годовой расход теплоты

где n0 — продолжительность отопительного периода, ч.

Продолжительность отопительного периода согласно СН и П 2.01.01. – 82 определяется по числу дней с устойчивой среднесуточной температурой ± 8 0 С и ниже.

С учетом коэффициента пересчета определяем среднегодовую нагрузку за отопительный период на отопление и вентиляцию:

Где tсрн –средняя за отопительный период наружная температура принимается по СНиП 2.01.01–82 для соответствующего населенного пункта.

Q0 г =0,054*5472=295,5 Гкал;

Q0 в =0,038*5472=207,94 Гкал;

Рассчитаем среднесуточный расход теплоты на ГВС в течение отопительного периода по формуле:

Q сут гвс = m сут гвс gв Срв (tг — tх ) 10 -6 Гкал/сутки По СН и П 9.04.01 – 85 температуру горячей воды tг в местах водоразбора принимают не ниже 60 0 С для открытых систем водоразбора и не ниже 50 0 С для закрытых систем. Горячая вода не должна иметь температуру выше 75 0 С (чтобы не обжигала). Температуру холодной воды принимают для зимнего периода 5 0 С и летнего 15 0 С.

Удельная теплоемкость воды Срв = 1 ккал/(кг К).

Плотность воды gв при температуре 55 0 С равна 985 кг/м 3 ; с небольшой погрешностью ее принимают равной 1000 кг/м 3 .

Суточный расход горячей воды mсут подсчитывается по формуле

где dср – среднесуточная норма горячей воды на одного потребителя в литрах в сутки. Норматив dср устанавливает СН и П 2.04.01 – 85, для данного объекта принимаем dср=8л/чел.

n=150 человека (исходя из данных рабочего проекта )

Кгв =1 (число смен, исходя из данных рабочего проекта)

Рассчитаем годовое потребление воды:

Годовое потребление воды рассчитывается по формуле

mгвс год = τр mгвс сут м 3 /год = 225×1,2=270м 3 /год

где τр – число дней (суток) работы здания, сооружения в год. τр =225суток.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

(в году принято 350 суток вместо 365 суток, так как 15 суток отводится на ремонт теплотрасс).n0 =228суток.

Qгвс год = 0,066×228+ 0,054× (350 – 228)=8,45 Гкал/год

Подсчитаем расход сетевой воды по формуле:

где ∑Q – сумма максимальных часовых тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию, ГВС Гкал/ч;

tпр. tоб — температура прямой и обратной воды соответственно, 0 С.(95/70)

Построим график отопительной нагрузки

Рассчитаем поверхность, а также теплоотдачу нагревательных приборов указанных в рабочем проекте(радиаторы):

Для удобства сравнения нагревательных приборов воспользуемся понятием об эквивалентном квадратном метре (ЭКМ). под которым понимается площадь внешней поверхности прибора, отдающая 435 ккал/ч при разности средней температуры воды в приборе tв и воздуха в помещении tвр

,

Отвечающей наиболее характерным условиям водяного отопления.

Характерным для теплотехнической оценки является «коэффициент пересчета» — Кпер. отношение теплоотдачи 1м 2 того или иного прибора к теплоотдаче 1 экм его поверхности при одинаковых ∆tm (64,5 0 C) и условиях подачи воды в прибор.

Для радиаторов марки Польза№6 – Кпер = 1,07 экм/м 2 .

Теплоотдача прибора зависит от разности ∆tm. расхода теплоносителя, типа прибора, способа его установки т.д. что учитывается различными поправками βi. т.е.

,

где 435 – теплоотдача 1 экм при ∆tm =64,5 0 С, ккал/ч;

∆tmi — фактическая средняя разность температур воды и окружающего воздуха, 0 С;

β1 – коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи приборов от ∆tm ,

,

для радиаторов n=3

Β2 – коэффициент, зависящий от расхода греющей воды; β2 = 1 при параллельном расходе воды на 1м 2 поверхности радиатора менее 35 кг/ч; Β2 = 1,1–1,2 – при последовательном соединении приборов. β2 =1,1 для данного объекта.

Β3 – коэффициент, учитывающий расположение горизонтальных рядов труб по вертикали: при двухрядной установке β3 = 0,95, при трех и более рядах β3 = 0,85.

Β4 – коэффициент, зависящий от способа подачи и отвода воды от прибора; при подаче и отводе воды внизу β4 = 0,9.

Расчет произведен для помещений с tвр =16С 0

Поверхность нагрева приборов определяется по формуле

где Q0 – расчетная тепловая нагрузка на отопление, ккал/ч.

Количество секций устанавливаемого типа в приборе

где fc –поверхность одной секци,экм.

fc =0,492экм. для радиаторов марки Польза№6

Значит для полного обогрева здания потребуется 51радиатор марки Польза№6, состоящий из 12 секций каждый.

В ходе работы над данным курсовым проектом мы приобрели ряд важнейших умений, необходимых высококвалифицированному специалисту. Были проведены расчеты по вычислению нагрузок оборудования, находящегося на предприятии, выбрана оптимальная схема электроснабжения предприятия, оборудование для надежной работы (автоматы, кабели).

Рассчитаны тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию, ГВС, построен график отопительных нагрузок в течении года, выбран вид и количество нагревательных приборов, необходимых для поддержания оптимальной температуры внутри здания.

Используя, умения полученные в ходе выполнения данного курсового проекта мы можем выбрать и спроектировать схему энерго и теплоснабжения предприятия.

Большой интерес вызывает внедрение нового и современного оборудования, и схем энергосбережения–что является востребованным в нашей стране на сегодняшний день и является одной из приоритетных направлений политики государства в области энергетики.

1. Морозова И.М. Кузнецов Ю.В. Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий и городов: Учеб. Пособие. Екатеринбург. 2004. Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 200. 86 с.

2. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок – М. В.Ш. 2001.

3. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Метод. пособие для курсового проектирования. М. «Инфра – М, Форум», 2003.

4. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Учебное пособие для студентов. – М.:изд-во «Мастерство», 2001.

5. Бороздин И.В. Электроснабжение предприятий. Практикум. «Дизайн ПРО», 2000.

6. Назмеев Ю.Г. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий. М. МЭИ, 2003.

7. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М. МЭИ, 2001.

8. Правила устройства электроустановок. Минэнерго – М. «Энергоатомиздат», 2003.

9. Арсеньев Г.В. Энергетические установки: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение».-М.:Высш.шк.,1991.-336 с.ил.