Реферат: Электроснабжение механосборочного участка №1 тракторного завода — Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Электроснабжение механосборочного участка №1 тракторного завода

4. Компенсация реактивной мощности

5. Выбор пусковой защитной аппаратуры

6. Расчет силовой сети

7. Выбор комплектной трансформаторной подстанции

8. Выбор электрооборудования РУ 6-10 кВ

Электроэнергетика — сфера экономики Республики Беларусь, включающая в себя совокупность производственных и иных имущественных объектов, непосредственно используемых в процессе производства, передачи и сбыта электрической энергии, а также комплекс экономических и иных взаимоотношений, возникающих в процессе их осуществления. Электроэнергетика является базовой отраслью экономики Республики Беларусь, так как производит и поставляет электрическую и тепловую энергию для всех других отраслей и населения страны. Надежное и эффективное функционирование электроэнергетики, бесперебойное снабжение потребителей — основа поступательного развития экономики страны и неотъемлемый фактор обеспечения цивилизованных условий жизни ее граждан. В настоящее время электроэнергетика является наиболее стабильно работающим комплексом белорусской экономики. Предприятиями отрасли обеспечено эффективное, надежное и устойчивое энергоснабжение потребителей республики без аварий и значительного экологического ущерба. Само существование и состояние энергетики затрагивает без исключения интересы всех граждан, поскольку потребление энергии является для всех давно привычным, незаметным, само собой разумеющимся процессом. Однако, энергия ,наряду с потребительской стоимостью. обладает одновременно и индивидуальной стоимостью, которая отражает затраты энергосистемы на производство, передачу и распределение энергии. В эти затраты входит как стоимость приобретаемых энергосистемой первичных и вторичных энергоресурсов, так и стоимость эксплуатации и совершенствования энергетической инфраструктуры, которую образуют электростанции, подстанции, электрические сети и другие энергетические объекты. Энергия не является бесплатным продуктом, а имеет высокую реальную стоимость, которая в силу общемировых тенденций, связанных в первую очередь с истощением запасов ископаемого органического топлива, возрастает из года в год. Это вынуждает переходить к более экономичному использованию различных энергоресурсов, тем более в случае Беларуси, которая практически их не имеет, а свои нужды обеспечивает закупками у соседних стран. Высшим приоритетом энергетической политики нашего государства является повышение эффективности использования энергии как средства для снижения затрат общества на энергоснабжение, обеспечения устойчивого развития страны, повышения конкурентоспособности производительных сил и охраны окружающей среды. В 2003 году разработан топливно-энергетический баланс страны на период до 2020 года, в котором так же немаловажное место отведено вопросам дальнейшего развития электроэнергетики.

Прогнозируемая потребность в электрической и тепловой энергии определена на основании прогноза валового внутреннего продукта с учетом реализации энергосберегающей политики. Потребление электроэнергии в республике в 2020 году вырастет до 41 млрд. кВт ч.

Импорт электроэнергии не превысит 4 млрд. кВт ч. и зависимости от конъюнктуры рынка, может быть прекращен, поскольку установленная мощность собственных генерирующих источников позволит обеспечить необходимый объем производства электроэнергии.

На основе параметров перспективного топливно-энергетического баланса республики определены основные направления дальнейшего развития Белорусской энергетической системы. При этом должно быть обеспечено достижение следующих основных целей и комплексное решение экономических, организационных и технических задач:

устойчивое и надежное энергообеспечение;

способность обеспечить потребности республики в электрической энергии за счет собственных генерирующих источников;

оптимизация инвестиций в капитальное строительство и затрат на функционирование энергетической системы;

повышение технического уровня в электроэнергетике за счет нового строительства, техперевооружения и реконструкции вырабатывающих ресурс действующих объектов энергетики на базе новых технологий;

эффективное расходование энергетических ресурсов на производство, транспорт и распределение тепловой и электрической энергии. Реализация энергосберегающего пути развития электроэнергетики;

компенсация дополнительного воздействия на окружающую среду из-за уменьшения доли природного газа в топливном балансе.

Электрическая сеть Белорусской энергосистемы включает ЛЭП напряжением от 0.38 до 750 кВ общей протяженностью более 260 тыс. км и трансформаторные подстанции общей установленной мощностью 31.4 тыс. МВА. Радиально-кольцевая структура основной сети в целом обеспечивает надежное энергоснабжение потребителей. Средний коэффициент износа ВЛ 35-750 кВ составляет 52%. Большинство ПС 35 кВ и выше находятся в эксплуатации 15-20 лет и более, при нормативном сроке службы оборудования около 25 лет. Физический износ оборудования подстанций превышает 60%. Основные проблемы связаны с техническим состоянием сети 220кВ в западных областях республики.

В настоящее время реализуется Концепция развития электрических сетей Белорусской энергосистемы на 2001-2010 годы. Государство продолжает политику реконструкции и дальнейшего развития как внутренних, так и межгосударственных линий электропередачи, с использованием новейших цифровых систем управления, новых конструкции опор и проводов.

1. Выбор рода тока и напряжения

При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети.

Для силовых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяется трехфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется использовать в тех случаях, когда он необходим по условиям технологического процесса (зарядка аккумуляторных батарей, питание гальванических ванн и магнитных столов), а также для плавного регулирования частоты вращения электродвигателей. Если необходимость применения постоянного тока не вызвана технико-экономическими расчетами, то для питания силового электрооборудования используется трехфазный переменный ток.

При выборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприемников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства.

На выбор напряжения (от центрального распределительного пункта (ЦРП) до трансформаторных подстанций (ТП)) существенное влияние оказывает предполагаемое наличие на объекте электродвигателей напряжением выше 1 кВ (6, 10 кВ), электрических печей и других электроприемников.

Для питания цеховых ТП чаще применяется напряжение 10кВ.

При выборе напряжения для питания непосредственно электроприемников необходимо обратить внимание на следующие положения.

1. Номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных предприятиях для распределения электроэнергии (по ГОСТ 721—771), являются 10; 6; 0,66; 0,38; 0,22 кВ.

2. Применять на низшей ступени распределения электроэнергии напряжение выше 1кВ рекомендуется только в случае, если установлено специальное электрооборудование, работающее при напряжении выше 1 кв.

3. Если двигатели необходимой мощности изготавливаются на несколько напряжений, то вопрос выбора напряжения должен быть решен путем технико-экономического сравнения вариантов.

4. В случае, если применение напряжения выше 1 кВ не вызвано технической необходимостью, следует рассмотреть варианты использования напряжения 380 и 660 В. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителей экономически не оправдано.

5. При выборе одного из двух рекомендуемых напряжений необходимо исходить из условия возможности совместного питания силовых и осветительных электроприемников от общих трансформаторов.

6. С применением напряжения 660 В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышается единичная мощность применяемых трансформаторов и в результате сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения на высшей ступени распределения энергии. Недостатками напряжения 660 В являются невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприемников от общих трансформаторов, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности на напряжение 660 В, так как в настоящее время такие электродвигатели нашей промышленностью не выпускаются.

7. На предприятиях с преобладанием электроприемников малой мощности более выгодно использовать напряжение 380/220 В (если не доказана целесообразность применения иного напряжения).

8. Напряжение сетей постоянного тока определяется напряжением питаемых электроприемников, мощностью преобразовательных установок, удаленностью их от центра электрических нагрузок, а также условиями окружающей среды.

2. Выбор схемы электроснабжения

Распределение электроэнергии на низшей ступени во многом зависит от схемы питания электроприемников. При выборе схемы электрической сети для питания электрооборудования цеха рассматривают ее коммутационную гибкость, надежность питания, экономичность, а также возможность применения индустриальных методов монтажа электрической сети.

Электрическая сеть может выполняться по радиальной, магистральной и смешанной схемам.

При радиальной схеме достаточно мощные электроприемники, как правило, получают питание непосредственно от подстанции, а группа менее мощных и близко друг к другу расположенных электроприемников — посредством распределительных пунктов, устанавливаемых как можно ближе к геометрическому центру нагрузки. Распределительные пункты линии присоединяются к главным распределительным щитам через рубильники и предохранители или автоматы. При использовании радиальной схемы увеличивается количество аппаратов управления и защиты, а также протяженность сети, что требует больших капитальных затрат, однако данная схема надежна и проста в эксплуатации.

Магистральные схемы рекомендуется применять в следующих случаях:

а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы нагрузки расположены в одном направлении по отношению к подстанции и на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга;

б) когда нагрузка сравнительно равномерно распределена. В практике проектирования чисто радиальные и магистральные схемы

применяются редко. Чаще пользуются смешанными схемами, включающими элементы первых двух.

Для цехов, имеющих правильную планировку оборудования (механические, механосборочные) и распределенную нагрузку, рекомендуется применять непосредственное подключение электроприемников к распределительным шинопроводам, которые питаются от распределительного пункта подстанции. Распределительные шинопроводы выполняются в закрытых коробках и подключаются к магистральным через рубильники и предохранители. Все ответвления от магистральных и распределительных шинопроводов должны иметь защиту плавкими предохранителями или автоматами.

Категория потребителей существенно влияет на выбор схемы питания. Для электроприемников первой категории обязательно нужно предусматривать питание от двух независимых источников, к числу которых могут быть отнесены силовые трансформаторы, если они подключены к различным, не связанным между собой секциям распределительного устройства высшего напряжения. При этом резервное питание должно иметь автоматическое включение (АВР). Резервное питание электроприемников второй категории может не иметь АВР, а включаться дежурным персоналом. Принципы построения схем электроприемников второй категории такие же, как и для электроприемников первой категории. Отличие состоит лишь в том, что у них второго источника питания может и не быть.

На выбор схемы распределения электроэнергии оказывает также влияние характер производства, Электроприемники механизмов, связанных между собой определенной технологической зависимостью, должны быть объединены рабочим и резервным питанием.

В цеху было намечено две группы электроприемников. Одну группу предполагается запитать от распределительного шинопровода ШРА1, а вторую от распределительного пункта ПР1 отдельными кабелями.

Питающая сеть должна выполнятся таким образом, чтобы длина трассы была как можно меньше, чтобы исключить перетоки мощности и обеспечить необходимую надежность электроснабжения.

На основании вышесказанного питающую сеть выполняем смешанного типа: распределительный шинопровод ШРА1 и кабель питающий распределительный пункт ПР1 запитывается от источника питания, электроприемники 1-16 от шинопровода ШРА1 проводами марки АПВ соответствующего сечения, электроприемники 17-25 отдельными кабелями от ПР1.

3. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок производим методом упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума)

В соответствии с РТМ 36.18.32.4-92 расчетная активная мощность электроприемников (количество электроприемников в группе более одного) на напряжение до 1 кВ определяется по выражению

где Кр – коэффициент расчетной мощности;

kИi – коэффициент использования i-го электроприемника;

рНi – номинальная мощность i-го электроприемника;

n – количество электроприемников в группе.

Групповой коэффициент использования

Значение Кр зависит от эффективного числа электроприемников (nЭ), группового коэффициента использования (Ки), а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки. Для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты, постоянная времени нагрева сети Т0 = 10 мин. Значение Кр принимаем по таблице 1.7 [литература 1.].

Значение nЭ. определяем по выражению

Рассмотрим пример расчёта электрических нагрузок.

Определим номинальную мощность группы электроприемников:

ΣPн =(20+7+1,5)Ч5+17Ч4+12Ч4+(14+3,5+6,8)Ч3= 331,4 кВт.

Определим групповой коэффициент использования:

Определим значение nЭ

Определяем по таблице 1.7 [литература 1.] значение Кр для питающих сетей напряжением до 1 кВ для постоянной времени нагрева Т0 = 10 мин

Определим расчетную активную мощность

Определим расчетную реактивную мощность, для питающих сетей (питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты) при nЭ>10

Определим полную расчетную мощность для группы электроприемников

Аналогично определяем полную расчетную мощность для второй группы электроприемников.

Рр = 55 кВт; Qp = 58,9 квар; Sp = 80,6 кВ·А

Определим токовые нагрузки для дальнейшего выбора сечения линии по допустимому нагреву

Для 1-ой линии Ip = 113,98Ч103/658,2 = 173 А

Для 2-ой линии Ip = 80,6Ч103/658,2 = 122,5 А

Данные расчетов электрических нагрузок занесем в таблицу1.2

4. Компенсация реактивной мощности

Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. В отличие от активной мощности реактивная, циркулируя между источниками и потребителями, не выполняет полезной работы. Принято считать, что реактивная мощность потребляется (QL), если нагрузка носит индуктивный характер (ток отстает по фазе от напряжения) и генерируется (Qc) при емкостном характере нагрузки (ток опережает по фазе напряжение).

Реактивная мощность запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах электрической сети, электроприемниках, обладающих индуктивностью и емкостью.

Основными электроприемниками реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели — на их долю приходится 60. 65% потребляемой реактивной мощности, 20…25% приходится на трансформаторы, 10. 15% — на другие электроприемники (преобразователи, реакторы, газоразрядные источники света) и линии электропередачи.

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Проведение мероприятий по компенсации реактивной мощности дает значительный технико-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности.

В действующих системах электроснабжения мощность компенсирующих устройств можно определить по следующему выражению:

Qк = Рр(tgφ1 — tgφ2),

где Рр – расчетная активная нагрузка потребителя; tgφ1,tgφ2 – коэффициенты реактивной мощности соответственно фактический и нормативный.

Определяем фактический коэффициент мощности

Нормативный tgφ = 0,33

Мощность компенсирующего устройства

Qк = 133,54 Ч (1,06 – 0,33) = 97,5 квар

Выбираем по таблице 5.1 [лит. 2. стр 306] комплектную конденсаторную установку типа УК3-3-0,38-100У3 мощностью 100квар

5. Выбор пусковой защитной аппаратуры

Основными видами защит электрических сетей и электроприемников напряжением до 1 кВ являются защиты от перегрузки и токов короткого замыкания (КЗ). Защита оттоков КЗ должна осуществляться для всех электрических сетей и электроприемников.

В качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели и предохранители.

Для защиты электродвигателей от перегрузки и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз, применяются также тепловые реле магнитных пускателей.

Выбор аппаратов защиты (предохранителей, автоматов) выполняется с учетом следующих основных требований:

1. Номинальный ток и напряжение аппарата защиты должны соответствовать расчетному длительному току и напряжению электрической цепи.

2. Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей необходимо выбирать по возможности меньшими по длительным расчетным токам с округлением до ближайшего большего стандартного значения.

3. Аппараты защиты не должны отключать установку при кратковременных перегрузках, возникающих в условиях нормальной работы, например, при пусках электродвигателей.

4. Время действия аппаратов защиты должно быть по возможности меньшим, и должна быть обеспечена селективность (избирательность), действия зашиты при последовательном расположении аппаратов защит в электрической цепи.

5. Ток защитного аппарата (номинальный ток плавкой вставки, номинальный ток или ток срабатывания расцепителя автомата) должен быть согласован с допустимым током защищаемого проводника.

6. Аппараты зашиты должны обеспечивать надежное отключение в конце защищаемого участка двух- и трехфазных КЗ при всех видах режима работы нейтрали сетей, а также однофазных КЗ в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Рассмотрим расчет пусковой защитной аппаратуры на примере пруткового станка:

Рном = 20+7+1,5 кВт

Типы двигателей: 4А180М6У3; 4А132М6У3; 4А90L6У3

cosφ1 = 0,87; cosφ2 = 0,81; cosφ3 = 0,74

η1 = 88%; η2 = 85,5%; η3 = 75%

Iпуск1/Iном1 = 6; Iпуск2/Iном2 = 7; Iпуск3/Iном3 = 5,5

Номинальные токи двигателей:

Проектирование нагрузок системы внутризаводского электроснабжения. Выбор конденсаторной установки. Определение величины оптимальных электрических нагрузок для силовых трансформаторов и подстанции. Расчет токов короткого замыкания, марки и сечения кабелей.

Описание технологического процесса обеспечения электроснабжения ремонтно-механического цеха. Выбор напряжения и рода тока. Расчёт числа и мощности трансформаторов, силовой сети, ответвлений к станкам. Выбор и проверка аппаратуры и токоведущих частей.

Проектирование электроснабжения сборочного цеха. Схема цеховой сети и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности и выбор мощности цеховых трансформаторов. Установка силовых распределительных пунктов. Подбор сечения проводов и кабелей.

Расчет электроснабжения цеха; план сети 0,4 кВ для участка. Определение электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм с применением коэффициента расчетной нагрузки. Выбор сечения проводов, кабелей; подбор коммутационной и защитной аппаратуры.

Выбор сечения кабельной линии по экономической плотности тока и его проверка на нагрев. Расчет значения тока короткого замыкания в заданной точке. Проверка сечения кабелей на стойкость к его действию. Схема максимально-токовой защиты и ее описание.

Характеристика потребителей электроэнергии в ремонтном цехе, расчёт нагрузок методом коэффициента максимума, освещения методом коэффициента использования, выбор числа и мощности трансформаторов, марок и сечений проводов и кабелей защитных аппаратов сети.

Проектирование внутреннего электроснабжения завода и низковольтного электроснабжения цеха. Расчет центра электрических нагрузок. Выбор номинального напряжения, сечения линий, коммутационно-защитной аппаратуры электрических сетей для механического цеха.

Технико-экономическое сравнение вариантов обеспечения электрической энергией приемников. Рассмотрение радиальной и магистральной схемы питания цеховых подстанций, их сравнительная характеристика. Определение потери мощности в трехфазном токопроводе.

Выбор магнитного пускателя для защиты асинхронного двигателя. Выбор низковольтных и высоковольтных аппаратов в системах электроснабжения. Схема пуска и защиты двигателя. Соединение понижающих трансформаторов со сборными шинами низкого напряжения.

Принципиальная схема расчетного варианта развития энергосистемы, графики их работы. Выбор схем соединения линий электрических передач (ЛЭП). Выбор номинальных напряжений и определение сечений проводов. Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях.

Характеристика системы электроснабжения. Категории электроприемников по степени бесперебойности электроснабжения. Расчетные электрические нагрузки. Нагрузки для осветительных установок. Выбор сечения проводников и защиты линии термического отделения.

Система электроснабжения объектов. Совокупность электроприемников производственных установок. Разработка схемы электроснабжения объекта. Выбор питающих и распределительных линий. Проверка оборудования предприятия на действие токов короткого замыкания.

Построение плана населенного пункта с расположением домов для их электроснабжения. Характеристика объектов и обоснование категории по надежности электрооборудования. Определение расчётных мощностей на вводах потребителей, числа трансформаторных станций.

Характеристика потребителей электроэнергии и определение величины питающего напряжения. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры. Расчет электрических нагрузок, компенсация реактивной мощности, создание однолинейной схемы электроснабжения.

Проектирование электроснабжения приборостроительного завода: выбор оптимального напряжения, числа и мощности трансформаторов цеховых и главной понизительной подстанций, схемы внутризаводских сетей. Расчет кабельных линий и нагрузок на стороне 10 кВ.

Общая характеристика радиальных, магистральных (комбинированных) схем электроснабжения. Расчет электрических нагрузок, коэффициентов использования, средней реактивной и активной мощности. Выбор проводников, аппаратов защиты и компенсирующих устройств.

Расчет нагрузки по цехам по методу коэффициента спроса и установленной мощности. Определение мощности компенсирующих устройств предприятия, на котором имеется распределительный пункт (РП) 6 кВ. Выбор установок автоматических выключателей, кабельных линий.

Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения. Расчет электрических нагрузок и компенсирующего устройства. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет питающих линий высокого напряжения. Техника безопасности при монтаже проводок.

Краткая характеристика цеха, описание технологического процесса, определение категории электроснабжения. Выбор величины питающего напряжения и схемы электроснабжения цеха. Расчет электрических нагрузок, выбор компенсирующего устройства, трансформаторов.

Определение расчетных электрических нагрузок. Выбор и расчет низковольтной электрической сети, защитных коммутационных аппаратов. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для цеховых подстанций. Устройства автоматического включения резерва.