Дипломная работа: Электроснабжение промышленных предприятий

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время нельзя представить жизнь и деятельности современного человека без применения электричества. Электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека. Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства передачи и распределения электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели, электрические печи, электролизные установки, аппараты и механизмы для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электрической энергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велась в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения.

В настоящее созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжения, сечений проводов и жил кабелей и т.п.

Созданию рациональных систем способствует:

1.Выбор и применение рационального числа трансформаций. В настоящее время имеют место системы электроснабжения с недопустимо большим числом трансформаций. Одновременное введение на промышленных предприятиях рациональных напряжений всегда будет способствовать сокращению числа трансформаций.

Причинами появления нерациональных систем электроснабжения промышленности является их постоянный рост и реконструкция при локальном решении задач электроснабжения.

2. Выбор и применение рациональных напряжений. Применение рациональных напряжений дает значительную экономию в потерях электроэнергии.

3. Правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных пунктов и понизительных подстанций. Расположение пункта питания в соответствующих центрах электрических нагрузок обеспечивает минимум годовых приведенных затрат.

4. Дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок.

5. Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, а также схем электроснабжения и их параметров ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует решению общей задачи оптимизации построения СЭС.

6. Принципиально новая постановка для решения таких задач, как, например, обеспечение требуемого качества электроэнергии.

7.Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения кроме указанных выше положений включает рациональные решения по выбору сечения проводов и жил кабелей, способа компенсации реактивной мощности, автоматизации и диспетчеризации и д.р.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА И ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Ремонтно-механический цех, для которого в настоящей работе требуется выполнить проект системы электроснабжения, включает в себя 2 участка: механический и сварочный, а также 2 отделения: термическое и электроремонтное.

По классификации помещений в зависимости от характера окружающей среды механический участок и электроремонтное отделение являются помещениями с нормальными условиями среды, сварочный участок по условиям среды является пыльным, термическое отделение - жарким [2].

В механическом участке размещено 40 металлорежущих станков (мощностью от 1,0 до 20,5 кВт), 3 карусельных станка с ЧПУ (мощностью от 105 до 125 кВт), 4 универсальных станка с ЧПУ (мощностью от 55 до 85 кВт), 6 вентиляторов (мощностью от 7,5 до 11 кВт) и 2 кран-балки (мощностью по 22 кВт). В качестве электроприводов используются асинхронные электродвигатели. Режим работы большинства оборудования продолжительный с перерывами [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Нагрузка на сеть симметричная трехфазная.

В сварочном участке размещено 7 металлорежущих станков (мощностью от 1,2 до 5,0 кВт), 6 машин дуговой сварки (мощностью от 9 до 24 кВ*А), 5 установок шовной сварки (мощностью от 56 до 96 кВ*А), 6 установок стыковой сварки (мощностью от 98 до 120 кВ*А), 6 вентиляторов (мощностью от 7,5 до 11 кВ*А) и 2 кран-балки (мощностью по 30 кВт). Режим работы оборудования кратковременный и повторно-кратковременный [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Сварочные установки являются однофазной нагрузкой, требующей максимально равномерного распределения по фазам. В термическом отделении размещено 7 металлорежущих станков (мощностью от 2,5 до 4,5 кВт), 5 электропечей сопротивления (мощностью от 70 до 360 кВт), 10 индукционных канальных печей (мощностью от 18 до 60 кВт), 8 вентиляторов (мощностью от 3 до 7,5 кВт) и 2 кран-балки (мощностью по 30 кВт).

Режим работы оборудования продолжительный с перерывами (электрические печи и вентиляторы) и кратковременный (остальные) [3]. Электрические печи по требованиям к надежности электроснабжения относятся ко II категории (26%), остальные к III [2].

В электроремонтном отделении размещено 17 универсальных электроремонтных стенда (мощностью от 3,5 до 10 кВт), 6 универсальных металлорежущих станков (мощностью от 10 до 18 кВт), 1 печь сопротивления (мощностью 35 кВт) и 3 вентилятора (мощностью 5,5 кВт). Режим работы оборудования кратковременный [3]. Все механизмы по требованиям к надежности электроснабжения относятся к III категории [2]. Нагрузка на сеть симметричная трехфазная.

2. ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ЦЕХОВОЙ ПИТАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ

При выборе напряжения питающей электросети необходимо учитывать величину передаваемой мощности, а также удаленность электроприемников от источника питания [3].

Наиболее оптимальным вариантом для проектируемой цеховой питающей электросети является трехфазная четырехпроводная сеть напряжением 400/230 В промышленной частоты 50 Гц. При использовании такого значения напряжения предельная длина передачи составляет 200 метров, а приемлемая мощность 0,2 - 200 кВт.

Напряжение 690/400В хоть и имеет ряд преимуществ (увеличение пропускной способности сети, уменьшение потерь электроэнергии, снижение токов КЗ и др.), чаще применяется в тех случаях, когда этого требуют условия эксплуатации. Повышенные расстояния между токоведущими частями и применение усиленной изоляции между фазами приведет к неэкономичности использования данного напряжения как основного для питающей электросети.

Напряжение 230/132 В также будет не экономичным по сравнению с 400/230 В из-за повышения потерь энергии в электросети, также на такое напряжение отсутствует силовое оборудование. Аппараты, выпускаемые на номинальное напряжение 400/230 В имеют более широкую номенклатуру.

Поэтому мы принимаем сеть напряжением 400/230 В с глухозаземленной нейтралью. При этом не требуется установки дополнительных силовых трансформаторов для питания осветительных приборов.

3. СОСТАВЛЕНИЕ СВОДНОЙ ВЕДОМОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Сводная ведомость составляется в соответствии с данными [4].

Таблица 3.1.

Сводная ведомость электрооборудования

4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

* обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

* быть удобными и безопасными в эксплуатации;

* иметь оптимальные технико-экономические показатели (минимум приведённых затрат);

*иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее индустриальные и скоростные способы монтажа [2, 5 ,6].

Схемы цеховых сетей делят на магистральные, радиальные и смешанные.

В данном курсовом проекте применена смешанная схема электроснабжения. При такой схеме электроснабжение выполняется магистральными шинопроводами (ШМА), которые подключаются к РУНН. К магистральными шинопроводами присоединяются распределительные штепсельные шинопроводы (ШРА) и силовые пункты (СП). От них радиальными линиями осуществляется питание всех электроприемников цеха. Некоторые мощные электроприемники присоединяются непосредственно к ШМА. Именно такая схема является наиболее целесообразной для данного цеха, так как на некоторых его участках приемники размещены отдельными группами (в таких случаях целесообразна установка СП), на других участках приемники размещены равномерными рядами вдоль стен (в таких случаях целесообразна установка ШРА). Чисто магистральная схема в таких случаях не применяется (размещение электроприемников в целом неравномерно), а радиальная экономически не целесообразна [2, 6].

При составлении схемы электроснабжения были учтены и другие условия:

? Нагрузка освещения Pосв должна быть размещена по секциям (рабочее освещение подключено к одной секции, аварийное освещение - к другой).

? Для питания цеха выбирается двухтрансформаторная подстанция типа КТП.

? Питание станков с ЧПУ необходимо осуществить от секции КТП, к которой не подключены машины контактной сварки.

? Нагрузка должна быть как можно более равномерно распределена по трансформаторам [6].

Схема электроснабжения приведена в графической части проекта (лист 1).

5. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Определение электрических нагрузок производится с целью выбора мощности трансформаторов, выбора кабелей и шинопроводов с последующей проверкой их по нагреву и потере напряжения, для расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора коммутационной и защитной аппаратуры и компенсирующих устройств.

В данном курсовом проекте расчет электрических нагрузок трехфазных и некоторых однофазных электроприемников производится с помощью ПК на основе модернизированного статистического метода. Нагрузка от однофазных электроприемников (электрическое освещение и установки электродуговой сварки) максимально равномерно распределяется по фазам и вводятся в программу для расчета как эквивалентная трехфазная.