Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения Тишинского рудника. Расчеты электрических нагрузок механического цеха

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ТИШИНСКОГО РУДНИКА. РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА

Оглавление

Введение

Глава 1. Производственная характеристика предприятия

1.1 Технология производства

1.2 Обоснование схемы электроснабжения устанавливаемого оборудования для проектируемого объекта

Глава 2. Проектно-расчетная часть

2.1 Расчет электрических нагрузок

2.2 Расчет токов КЗ

2.3 Выбор электрооборудования до и выше 1000 В3

2.4 Релейная защита и автоматика

Глава 3. Экономическая часть

3.1 Экономическое обоснование вкладываемых затрат

Глава 4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Безопасность и экологичность проекта

Заключение

Список литературы

Введение

Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей.

В системе электроснабжения (ЭСН) объектов можно выделить три вида электроустановок:

1) по производству электроэнергии - электрические станции;

2) по передаче, преобразованию и распределению электрической энергии- электрические сети и подстанции;

3) по потреблению электрической энергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.

Цель работы заключается в проектировании системы электроснабжения Тишинского рудника и электроснабжении механического цеха.

Основные задачи проекта:

1) Провести аналитический обзор технология производства и обоснование схемы электроснабжения устанавливаемого оборудования для проектируемого объекта;

2) Провести расчет электрических нагрузок, токов КЗ, сделать выбор электрооборудования до и выше 1000 В, спроектировать релейную защита и автоматику;

3) Провести технико-экономический расчет.

Актуальность работы состоит в электроснабжении Тишинского рудника и механического цеха с учетом выбора нового электрооборудования. Большинство решений данного проекта приняты на основании степени надежности по электроснабжению, номинальных параметров и расчетных параметров групп электрооборудования, места установки распределительных электрощитов, удобства эксплуатации и ремонта электрооборудования. Основное внимание уделяется разработке схемы электроснабжения, отвечающей в основном требованиям к системам электроснабжения предприятия:

- учет электрических нагрузок;

- удобство и простота эксплуатации и ремонта электрооборудования;

- защищенность работающего и обслуживающего систему персонала;

- экономическая обоснованность и целесообразность.

Глава 1. Производственная характеристика предприятия

1.1 Технология производства

Наименование проектно-конструкторского бюро: ТОО «Kazmintech Engineering».

Место строительства: город Риддер Восточно-Казахстанской области.

Полиметаллическое месторождение с глубиной отработки более 1000 метров и тяжелыми горно-геологическими условиями. Производительность рудника 500 тысяч тонн в год.

Инжиниринговая компания «Kazmintech Engineering» создана в 2004 году на базе проектно-конструкторских бюро крупнейших горно-металлургических предприятий Восточного Казахстана и имеет более чем 80-летний опыт в проектировании объектов промышленного и гражданского назначения.

Мы обеспечиваем горнодобывающие и промышленные предприятия всей необходимой проектной документацией в области строительства и недропользования начиная со стадии технологического регламента до рабочей строительной документации.

В ходе работы специалисты Kazmintech Engineering применяют имеющиеся обширные знания в горнодобывающей и металлургической отрасли в сочетании с опытом комплексного проектирования и инжиниринга различного масштаба - от реконструкции и строительства отдельных цехов и установок до крупных проектов по строительству подземных рудников и металлургических комбинатов, а также водоотливных и рудовыдачных комплексов, бетонно-закладочных комплексов, главных вентиляторных установок и шахтных печей.

Таблица 1. Состав цехов Тишинского рудника:

Электроснабжение Тишинского рудника происходит от Шульбинской ГЭС ВЛ 110кВ до подстанции 110/6кВ Ульба.

Рис. 1. Генеральный план территории рудника

1.2 Обоснование схемы электроснабжения устанавливаемого оборудования для проектируемого объекта

В качестве питание предусмотреть сооружение:

1. Двух кабельных линий 10кВ, до вновь проектируемого распределительного устройства РУ-10кВ;

2. Для питания потребителей 10кВ предусмотреть установку распределительного устройства на базе ячеек КРУ с вакуумными выключателями;

3. Для питания потребителей 0,4кВ предусмотреть сооружение двух двухтрансформаторной подстанций.

Выбор величины напряжения распределительных сетей предприятия зависит от величин нагрузок на напряжениях 6 и 10 кВ. Критерием выбора являются технико-экономические показатели, в первую очередь приведенные затраты, которые рассчитываются как для сети, так и для понижающих подстанций.

В курсовом проекте дается только техническое обоснование величины напряжения, при этом следует рассмотреть несколько вариантов.

1. Согласно "Инструкции по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СН 174-75" для распределительных сетей следует применять, как правило, напряжение 10 кВ. Это решение однозначно принимается при отсутствии электроприемников на напряжение 6 кВ.

2. При установке на ГПП трансформаторов мощностью 25 МВА и более и наличии нагрузки электроприемников на напряжение 6 кВ, составляющей 40... 60% общей нагрузки предприятия, наиболее экономичной является схема электроснабжения с использованием трансформаторов с расщепленными вторичными обмотками на 10 и 6 кВ и распределительной сетью на два напряжения. При меньшей доле нагрузки электроприемников на напряжение 6 кВ целесообразно принимать трансформаторы с расщепленными вторичными обмотками на напряжение 10 кВ, а электроприемники напряжением 6 кВ запитывать от групповых или индивидуальных трансформаторов, понижающих напряжение с 10 кВ до 6 кВ.

3. При установке на ГПП трансформаторов мощностью 16 МВА и менее с нерасщепленными обмотками и наличии электроприемников на напряжение 6кВ практически во всех случаях целесообразно выбирать напряжение 6 кВ, так как иначе в общей стоимости расчетных затрат удельный вес согласующих трансформаторов 10/6 кВ будет значительным.

Учитывая все эти требования, принимаем решение о выборе в качестве напряжения внутризаводского питания - 6 кВ.

Особенностью данного предприятия является наличие нагрузок расположенных в различных направлениях от источника питания. При малом расстоянии между цехами с III и II категорией по надежности рациональнее использовать питание напряжением 0,4кВ. Таким образом схема распределительных сетей данного предприятия имеет радиально - магистральный тип.

Кабели прокладываются в траншее глубиной 0,7 м, рядом со стенами цехов.

Глава 2. Проектно-расчетная часть

2.1 Расчет электрических нагрузок

Электроприемники разделяются на группы А и Б. Сам цех делиться на отделения. Сначала рассчитывают электрические нагрузки для электроприемников группы А, потом Б. Затем находиться ток от каждого отделения цеха и цеха в целом. Для определения расчетной нагрузки в целом по цеху рассчитываются сначала итоговые строки по группам А и Б.

Расчетная активная нагрузка группы трехфазных электроприемников на всех ступенях СЭС находится по средней нагрузке и коэффициенту максимума К_М или по коэффициенту К_Р.

Ниже расчет ведем по первому методу:

,

где: К_М - коэффициент максимума активной нагрузки при длительности интервала осреднения 30 мин;

Р_С - средняя активная нагрузка группы за наиболее загруженную смену;

К_И - коэффициент использования;

Р_Н - номинальная активная мощность этой группы.

С целью упрощения расчетов электроприемники разделяются на группы А и Б, соответственно с переменными (К_И ? 0,6) и мало меняющимися (К_И ? 0,6) графиками нагрузок. Для группы Б коэффициент максимума К_М принимается равным единице, а расчетные активная Р_Р и реактивная Q_Р нагрузки соответственно приравниваются средним Р_Р и Q_Р нагрузкам.

Произведем расчет нагрузок для цеха №1 «Механический цех 1».

Для группы А: К_И = 0,3 (задано),

К_М = 1,07 (взято из МУ, принятые К_М).

кВт;

Для группы Б: К_И = 0,61 (задано),

К_М = 1,05 (взято из МУ),

кВт;

Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников.

при : ,

при : ;

где: tg? - коэффициент мощности группы электроприемников,

Q_С - средняя реактивная нагрузка.

Для группы А: tg? = 1,33,

Для группы Б: tg? = 0,8,

Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:

Дополнительно с целью упрощения допускается: если номинальная мощность электроприемников групп А или Б составит менее 25% суммарной мощности всех электроприемников рассматриваемого узла, то общую расчетную нагрузку можно определить соответственно как для электроприемников группы Б или группы А. При промежуточном соотношении мощностей следует выделять группы А и Б.

Для группы А:

Для группы Б:

Расчетная нагрузка осветительных электроприемников определяется по удельной осветительной нагрузке на единицу производственной поверхности пола с учетом коэффициента спроса:

,

где: К_С.О - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки, Р_У.О - удельная осветительная нагрузка на 1м² производственной поверхности пола цеха,F_Ц - поверхность пола цеха, м²;

К_С.О =0,85, Р_У.О =15 (взято из справочника по проектированию электроснабжения, под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина).

В нашем случае при F_Ц = 702 м² имеем:

По остальным цехам расчет ведем аналогично.

Величина напряжения питания главной понизительной подстанции предприятия определяется наличием конкретных источников питания, уровнями напряжения в них, расстоянием от ГПП до источников, возможностью сооружения воздушных линий для передачи электроэнергии и другими факторами.

Из всех возможных вариантов внешнего электроснабжения нужно выбрать оптимальный, то есть имеющий наилучшие технико-экономические показатели. Для этого прежде всего следует найти величину (величины) рационального напряжения, которую возможно оценить по формуле Илларионова:

где: Li - длина питающей ГПП линии, км;

Р_Р.П - расчетная активная нагрузка предприятия на стороне низшего напряжения ГПП, МВт.

Расчетная (максимальная) активная нагрузка предприятия находится по формуле:

,

где: Рр,н - расчетная активная низковольтная нагрузка всех цехов и других потребителей;

Рр,о - расчетная активная нагрузка освещения;

Рр,в - расчетная активная высоковольтная нагрузка всего предприятия;

Рm,У - суммарные потери активной мощности в трансформаторах цеховых, ТП, их не учитываем.

Расчетная (максимальная) активная нагрузка предприятия равна:

где Рр,о включена в Рр,н.

Для сравнения принимаются два варианта внешнего электроснабжения соответственно с большим и меньшим напряжениями по отношению к U_рац.

Полная расчетная нагрузка предприятия, необходимая для выбора силовых трансформаторов ГПП, находится приближенно по формуле:

,

где: Q_ЭСi - экономически целесообразная реактивная мощность на стороне высшего напряжения ГПП, потребляемая предприятием от энергосистемы.

В проекте величину Q_ЭСi допускается рассчитывать с помощью соотношения:Q_ЭСi = Р_Р.П · tgц_i.

Коэффициент реактивной мощности tgц_i: для 10 и 35кВ - tgц_i=0,4.

При наличии одной ГПП и отсутствии электрической связи с другими источниками трансформаторы ГПП питают всю нагрузку предприятия. На ГПП устанавливается обычно 2 силовых трансформатора. Это, как правило, обеспечивает необходимую надежность питания при достаточно простой схеме и конструкции понизительной подстанции. На таких ГПП мощность трансформаторов выбирается равной примерно 0,7...0,8 суммарной нагрузки предприятия. Номинальная мощность каждого S_Н.Т. трансформатора определяется из соотношения: