Электроснабжение вагоноремонтного завода

Содержание:
Введение.
Раздел 1. Описание исходных условий проектирования и технологического процесса.
Раздел 2. Определение расчетных нагрузок.
2-1. Расчет низковольтной нагрузки.
2-2. Расчет высоковольтной нагрузки
2-3. Расчет осветительной нагрузки
2-4. Определение центра электрических нагрузок
2-5. Выбор места расположения ГПП
Раздел 3. Выбор напряжения и схемы внешнего электроснабжения.
3-1. Определение наивыгоднейшего напряжения системы внешнего электроснабжения.
3-2. Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП.
3-3. Определение потерь мощности в трансформаторах.
3-4.Определение марки и сечения проводов ВЛ, тип опор.
3-5.Технико-экономические сравнения вариантов.
3-6.Выбор схемы внешнего электроснабжения.
Раздел 4. Расчет внутризаводского электроснабжения.
4-1. Выбор числа и мощности цеховых ТП.
4-2. Выбор числа и мощности компенсирующих устройств в сети до 1000 В.
4-3. Определение потерь мощности в трансформаторах ТП.
4-4. Выбор схемы внутризаводского эл.снабжения, расчет и выбор сечений кабелей.
4-5. Выбор компенсирующих устройств в сети 10 кВ.
Раздел 5.Расчет токов короткого замыкания. Выбор оборудования.
5-1. Расчет токов КЗ.
5-2. Выбор электрооборудования.
Раздел 6. Выбор и расчет релейной защиты.
6-1.Релейная защита силовых трансформаторов.
6-2. Релейная защита и автоматика элементов ГПП.
Раздел 7.Организационно-экономическая часть.
7-1. Сравнительный анализ результатов расчетов по выбору варианта внешней схемы электроснабжения предприятия.
7-2. Укрупненный расчет сметной стоимости на приобретение и монтаж оборудования и сетей системы электроснабжения предприятия.
7-3. Управление энергохозяйством, организация эксплуатации и ремонта электрооборудования и сетей.
7-4. Расчет численности, основной и дополнительной платы ремонтного и эксплуатационного персонала.
7-5. Расчет сметы годовых затрат на содержание оборудования и сетей схемы электроснабжения завода и определение себестоимости 1кВт*ч потребляемой электроэнергии.
7-6. Технико-экономические показатели электроснабжения предприятия и мероприятия по экономии электроэнергии
Раздел 8.Безопасность и экологичность проектных решений при электроснабжении промышленных предприятий.
8-1.Выбор объекта анализа.
8-2. Анализ потенциальной опасности объекта для персонала и
окружающей среды.
8-3.Мероприятия и средства по обеспечению безопасности труда.
8-4. Мероприятия по защите окружающей среды.
8-5. Мероприятия и средства по обеспечению безопасности в чрезвычайных ситуациях.
8-6. Инженерная разработка.
Раздел 9. Спецчасть. Анализ способов проверки целостности цепи заземления.

Введение.
В общем балансе страны удельный вес промышленности, являющейся основным потребителем электроэнергии, составляет более 70%, поэтому вопросам электроснабжения промышленных предприятий придается большое значение. Для этого вся система, распределения и потребления электроэнергии, строится таким образом, чтобы удовлетворять основным требованиям электроприёмников, находящихся у потребителей.
В настоящее время широкое развитие получила модернизация промышленного производства, все большие требования предъявляются к надежности электроснабжения, качеству электроэнергии, и ее экономичности.
Надежность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и применению ряда современных технических устройств с улучшенными показателями, как в системе, так и у потребителей.
...

2-1. Расчет низковольтной нагрузки.
Основой рационального решения всего сложного комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного предприятия является правильное определение электронагрузок. Ошибки приводят к ухудшению технико-экономических показателей и надежности работы предприятия. Расчетные нагрузки определяются на основе статистических данных, полученных путем анализа технических данных и обобщения материалов обследования действующих предприятий. Исходя из рекомендаций «Руководящих указаний по определению электронагрузок промышленных предприятий», расчет нагрузок низковольтных электроприемников проводим по методу упорядоченных диаграмм.
Расчетная активная нагрузка определяется по формуле:
Pр = Кмакс*Рсм = Кмакс*Ки*Ру, [1]
где Км – коэффициент максимума основной мощности (определяем по [1], стр. 20, табл.2.
...

2-3. Расчет осветительной нагрузки
В производственных помещениях необходимо создать соответствующую нормам освещенность, для создания оптимальных условий работающим. В настоящее время в качестве источников света на производстве чаще всего используются светильники с ртутно-дуговыми, люминесцентными лампами и лампами накаливания.
Наружное освещение и освещение контейнерной площадки выполняется ртутно-дуговыми лампами ДРЛ. Все остальные помещения и цеха освещаются люминесцентными лампами. Аварийное освещение выполняется лампами накаливания. Пускорегулирующая аппаратура люминесцентных ламп оснащена встроенными конденсаторами для повышения коэффициента мощности. Расчет осветительной нагрузки выполняется по методу коэффициента спроса:
Рро = Ксо * Руо * Кпра, кВт, где Ксо – коэффициент спроса осветительных установок, значение которого дано в табл. 24-31 [3]; Кпра – коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре, значения даны в табл. 24-31 [3]; Руо = Руд. * F, где Руд.
...

2-4. Определение центра электрических нагрузок
В настоящее время имеется ряд математических методов, позволяющих математическим путем определить ЦЭН как отдельных цехов, так и всего предприятия в целом. Определение ЦЭН будем производить при помощи методики определения центра тяжести геометрических фигур, изображающих цеха.
Координаты ЦЭН определяются:
; , где - расчетная нагрузка i-того цеха; Хi, Yi – координаты нагрузок цеха.
Высота цехов завода несоизмерима в плане, поэтому третьей координатой Z можно пренебречь.
...

3-1.Определение наивыгоднейшего напряжения системы внешнего электроснабжения.
Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопросов электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различное сочетание напряжений отдельных звеньев системы.
С применением схем глубокого ввода напряжение первых степеней распределения электроэнергии возросло до 220 кВ. Широкому распространению напряжения 110 кВ для небольших и средних по мощности предприятий способствует выпуск силовых трансформаторов с минимальной мощностью 2500 кВА. Более высокое номинальное напряжение и отсутствие промежуточных трансформаций значительно сокращают потери электроэнергии в системе электроснабжения.
Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов.
...

3-2. Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП.
Трансформаторы ГПП обычно выбираются так, чтобы при выходе из строя одного из них другой обеспечивал работу предприятия на время ремонта или замены вышедшего из строя трансформатора без ущерба для работы завода и с учетом использования допустимых перегрузок трансформатора.
Наличие потребителей I и II категории требует установки не менее двух трансформаторов, что обеспечивает наиболее надежное питание потребителей всех категорий.
Работу трансформаторов предусматриваем раздельной по стороне 10кВт, что снижает токи К.З, упрощает релейную защиту и выбор коммутационной аппаратуры.
Применяем формулы из «Учебного пособия для курсового и дипломного проектирования» для студентов вузов». А.А. Фёдоров. Л.Е. Старкова.
Мощность трансформатора ГПП определяется по формуле:
Sт.гпп = , кВА
где Sр - суммарная расчетная, полная мощность на шинах 10 кВ ГПП, кВА;
N – количество трансформаторов, шт.
...

3-4.Определение марки и сечения проводов ВЛ, тип опор.
Для эл. снабжения завода применяем сталеалюминевые провода необходимого сечения.
Выбор сечений проводов линий является технико-экономической задачей. С увеличением сечения растут кап. затраты на сооружение линий и одновременно снижаются потери мощности. Экономически целесообразному сечению будет соответствовать минимум приведённых затрат по линиям. Такому сечению соответствует некоторая экономическая плотность тока jэ.
К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчётным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.
Экономическое сечение провода определено по формуле:
F = Ip/ jэ, мм2 [4]
где Ip – расчетный ток линии, А;
jэ, - экономическая плотность тока А/мм2 (принимаем jэ = 1,0 А/мм2 при Тмах >5000 ч.
...

3-6.Выбор схемы внешнего электроснабжения.
При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории предприятия, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.
Для предприятий малой и средней мощности, как правило, применяют схемы электроснабжения с одним приемным пунктом электроэнергии (ГПП, ГРП, РП). Если имеются потребители 1 категории, то предусматривают секционирование шин приемного пункта и питание каждой секции по отдельной линии.
...

Выбор числа и мощности цеховых ТП и КУ
Таблица 4-1.
№ п/п
Наименование цехов
Рсм, кВт
Qср, кВАр
Sp, кВА
F, м2
σ,
кВА/м2
Sтр-ра, кВА
Кол-во
тр-ров
Кз
№ ТП
Qmax, кВАр
Qнк1, кВАр
Тип и мощность КУ
Кол-во, шт.
...

4-3. Определение потерь мощности в трансформаторах ТП.
Данные трансформаторов:
ТМ-2500 ΔPхх=4,6 кВт ΔPкз = 25 кВт
Uкз = 5,5 % Iхх = 1,0 %

Подсчет потерь производим по формулам:
ΔPт =
ΔQт =
Расчет по этим формулам для каждого цеха заносим в табл. 4-2.

Расчет потерь активной и реактивной мощности
в трансформаторах ТП
Таблица 4-2.
№ п/п
Наименование цехов
ΔР, кВт
ΔQ, кВар
1
Главный корпус
488,71
2 683,69
2
Термогальванический корпус
177,53
1 554,49
3
Корпус испытательной станции
37,63
470,24
4
Кузнечный корпус
67,61
1 456,02
5
Административно-инженерный корпус
6,14
143,39
12
Склад масел и топлива
14,41
250,50
6
Пункт стружкопереработки

8
Насосная станция

17
Территория завода

7
Компрессорно-холодильная станция
14,72
262,67
9
Депо электрокар

10
Тепловой пункт

13
Тарный цех
5,76
114,47
15
Блок складов

16
Контейнерная площадка

11
Склад химикатов

14
Склад оборудования

ИТОГО:
812,50
6 935,47

4-4. Выбор схемы внутризаводского эл.
...

4-4. Выбор схемы внутризаводского эл.снабжения, расчет и выбор сечений кабелей.
В настоящее время схемы внутризаводского эл.снабжения строят по следующим принципам:
1. Отказ от ‘’холодного” резерва, т.е. все элементы эл.снабжения должны быть под постоянной нагрузкой;
2. Раздельная работа линий и трансформаторов, так как при параллельной работе увеличиваются токи КЗ, усложняется релейная защита.
3. Максимальное приближение источников высокого напряжения к эл.установкам потребителей.
Это сводит к минимуму количество сетевых звеньев, число ступеней трансформации и коммутации.
Распределение электроэнергии на предприятии должно выполняться по радиальной, магистральной или смешанной схеме. Магистральным схемам следует, как правило, отдавать предпочтение.
Магистральные схемы имеют следующие преимущества:
- позволяют лучше загрузить кабельные линии при нормальной работе;
- позволяют сэкономить число шкафов на РП или на другом питающем пункте, т.к.
...

VI-1.Релейная защита силовых трансформаторов.
В трансформаторе могут иметь место следующие повреждения:
- междуфазные КЗ внутри бака и на выводах;
- замыкания между витками одной фазы;
- замыкание обмоток на землю;
- перекрытие изоляции вводов;
- утечка масла из бака.
Наиболее часто происходят витковые замыкания и короткие замыкания на вводах.
К ненормальным режимам трансформаторов относят:
- работу со сверхтоками при внешних КЗ;
- перегрузки, вызванные подключением дополнительной нагрузки при работе устройств автоматического включения резерва (АВР);
- повышение напряжения на выводах.
Защита трансформаторов построена на электромеханических реле и включает в себя:
- дифференциальную защиту;
- газовую защиту на отключение и на сигнал;
- максимальную токовую защиту;
- защиту от перегрузки.
- защиту от сверхтоков внешних КЗ;

VI-1-1. Дифференциальная защита.
Дифференциальная токовая защита является основной быстродействующей защитой трансформаторов.
...

7-1. Сравнительный анализ результатов расчетов по выбору варианта внешней схемы электроснабжения предприятия.
Итоговые результаты по выбору варианта внешней схемы эл. снабжения завода представлены в табл. 7-1.
Результаты расчетов по выбору варианта внешней схемы электроснабжения
Таблица 7-1.
Показатели, тыс. руб.
Варианты

I-110 кВ
II-220 кВ
1. Капитальные затраты
25 160
43 640
2. Годовые эксплуатационные расходы, в том числе:
5 935,3
6 931,9
амортизационные отчисления и затраты на обслуживание
2 200
3 840,3
стоимость потерь электроэнергии
3 735,3
3 091,6
3. Приведенные затраты
9 823,8
13 652,5
1.
...

1. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий». Москва, Высшая школа, 1986 г.
2. А.А.Федоров, Л.Е. Старкова “Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования”. Москва, “Энергоиздат”, 1987 г.
3. А.А.Федоров, В.В. Каменева “Основы электроснабжения промышленных предприятий”, Москва, “Энергоиздат”,1984 г.
4. В.А. Боровиков, Г.А. Ходот “Электрические сети и системы”.
“Энергия”, Ленинградское отделение, 1968г.
5. Л.Л.Рожкова, В.С.Казулин “Электрооборудование станций и подстанций”. Москва, “Энергоиздат”, 1987 г.
6. “Cправочник по электрическим установкам высокого напряжения” под редакцией И.А. Баумштейна. Москва, “Энергоиздат”, 1981 г.
7. “Справочник по проектированию электроснабжения” под редакцией В.И. Круповича. Москва “Энергия”, 1980 г.
8. “Правила устройства электроустановок”. 7-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2001 г.
9. Методические указания по организационно-экономической части дипломного проекта для студентов специальности 0303, Москва, 1988.
10. “Безопасность и экологичность проектных решений” Методические указания по дипломному проектированию. “Издательство МГОУ”, 1997 г.
11. Каталог электротехнической продукции НТЦ “Механотроника”. 2003 г.
12. И.П. Крючков, Н.Н. Кувшинский, Б.Н. Неклепаев. «Электрическая часть электростанций и подстанций».
13. Б.Ю. Липкин. «Электроснабжение промпредприятий и установок». Москва. Высшая школа 1990 г.
14. М.А. Шабад. «Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей».
15. Э.А. Киреева, В.В. Орлов, Л.Е. Старкова. «Электроснабжение цехов промышленных предприятий».
16. Выключатели автоматические типов ВА 53-43, ВА 55-43, ВА 56-43: Каталог / Информэлектро. М., 1988 г.
17. Киреева Э.А. «Повышение надёжности, экономичности и безопасности систем цехового электроснабжения». – М.:НТФ «Энергопрогресс», 2000 г.
18. Неклепаев. Б.Н. «Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования» - М: НЦ ЭНПС, 2002 г.
19. Журнал «Промышленная энергетика» №2, 2001 г; №1, 2003 г