Электроснабжение машиностроительного завода

1.1 Характеристика источника питания

 

Данные энергосистемы: мощность, которая может быть получена от энергосистемы Sc=1200 МВА, сопротивление системы в о.е., приведенное к шинам 110кВ равно Xc=0,4 о.е.

Данные районной  подстанции: На подстанции установлены два трёхобмоточных трансформатора марки ТДТН – 40000/110, мощностью 40 МВА. Напряжения подстанции – 110/35/10. Питание завода осуществляется по ЛЭП длиной  L=8 км.

Стоимость потерь мощности Срп = 675 руб/кВт·ч·мес.

Стоимость электрической  энергии α = 1.15 руб/кВт·ч.

 

 

 

1.2 Характеристика режима работы  проектируемого объекта 

 

Развернутая характеристика проектируемого предприятия с точки зрения надежности электроснабжения отдельных цехов и характеристика состояния среды внутри помещений: сухая, влажная, сырая, жаркая, пыльная, химически активная т.д.; классификация помещений в целом: нормальные, повышенной опасности, особо опасные; категории помещений по взрыво-пожароопасности по СНиПу II-90-81 и по главе 1.1/1/; представлена в таблице 1.2. В качестве рекомендаций классификации помещений по взрыво-пожароопасности использовалась таблица 1.2/16/

 

Таблица 1.2 – Характеристика сред и помещений 

No пп	Наименование цеха	Категория надёжности	Характеристика среды	Классификация помещений по взрыво-пожаробзопасности	Категории помещений
					По СНиП	По ПУЭ
1	Гальванический цех №11	II	Хим. активная	ОО (токопроводящий пол, хим.активные вещества)	В	В-Iа
2	Кузнечно-прессовый участок цеха №21	II	Жаркая, пыльная	ОО (токопроводящий пол, высокая температура, токопроводящая пыль)	Г
3	Блок складов	III	Нормальная	без ПО (токопроводящий пол)	В	П-IIа
4	Котельная	II	Жаркая, влажная	ПО	Г	П-IIа
5	Литейный участок цеха №21	I	Жаркая, пыльная	ОО (токопроводящий пол, высокая температура, токопроводящая пыль)	Г
6	РММ трансп. цеха №9	II	Нормальная	ПО (токопроводящий пол)	Д

Продолжение Таблицы 1.2

No пп	Наименование цеха	Категория надёжности	Характеристика среды	Классификация помещений по взрыво-пожаробзопасности	Категории помещений
					По СНиП	По ПУЭ
7	Склад сбыта	III	Нормальная	ПО (токопроводящий пол)	В	П-IIа
8	Деревообрабатывающий участок №34	II	Пыльная	ПО (токопроводящий пол)	В	П-IIa
9	Склад ГСМ	III	Нормальная	ПО	Б	П-Ia
10	Депо электрокар	III	Химически активная	ОО	А	В-Iб
11	Вент. участок	III	Нормальная	ПО (токопроводящий пол)	Д
12	Станция нейтрализации сточн. вод	II	Влажная	ПО	В	П-I
13	Штамповочный участок цеха №21	II	Жаркая, пыльная	ПО (токопроводящий пол, высокая температура, токопроводящая пыль)	Д
14	Механический цех №4	II	Нормальная	ПО	Д
15	Заводоуправление	III	Нормальная	без ПО	Д
16	АТС	II	Нормальная	ПО	B	П-Iа
17	Инженерный корпус	III	Нормальная	без ПО	Д
18	Компрессорная ВВД	II	Нормальная	ПО	Д
19	Механический цех №33	II	Нормальная	ПО	Д
20	Столовая	III	Нормальная	без ПО	Д
21	Инструментальный цех №23	II	Нормальная	ПО	Д
22	Гараж	III	Нормальная	без ПО	В	П-IIа
23	Насосная питьевой воды	II	Влажная	ПО	Д
24	Печатный цех	II	Нормальная	ПО (токопроводящий пол)	В	П-IIа
25	Ремонтный цех	II	Нормальная	ПО	Д
26	Склад металла	III	Нормальная	ПО (токопроводящий пол)	Д

 

27

Проходные, на каждую

III

Нормальная

без ПО

Д

           Примечание – в таблице были использованы следующие сокращения:

     ПО – помещения с повышенной опасностью по поражению эл. током;

     ОО – помещения с особой опасностью по поражению эл. током;

     без ПО – помещения без повышенной опасностью по поражению эл. током;

                  r - пыльное помещение;

                  u,% - особо сырое (>100%), сырое (>75%), влажное (60%–75%),

                            сухое (<60%);

                  t°с – жаркое (>35°c), нормальное (<35°с);

                  Х/А – химически активная среда.

 

Годовое число часов работы силовых приёмников определяется по выражению:

                          (1.1)

где  m – число выходных и праздничных дней, m = 111;

       n – число смен, n = 2;

        Тсм – продолжительность смены, Тсм = 8 ч;

        kпр – коэффициент, учитывающий аварийные простои предприятия

                 в течении года, принимается  в  диапазоне 0,96 – 0,98, 

                 kпр = 0,97;

        Тпр – общее время, на которое сокращается рабочий день перед

                 праздниками, Тпр = 7 ч.

Тогда             

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

         

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 Типовой суточный график электрических нагрузок машиностроительного завода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 Годовой график электрических нагрузок по продолжительности машиностроительного завода

По годовому графику нагрузок по продолжительности рассчитаем годовое число часов использования максимума активной мощности Тmax, ч и время максимальных потерь τmax, ч:

годовое число часов использования максимума нагрузки, ч:

                                             ,                      (1.2) 

 

где Pi – мощность i-ой ступени графика, %;

      Тi – продолжительность i-ой ступени графика, ч.

 

     

 

 

 

время максимальных потерь, ч:

                                 ,      (1.3)

 

 

 

 

 

 

1.3 Характеристика высоковольтных  потребителей

 

К высоковольтным электроприёмникам относятся синхронные двигатели, а также индукционные и дуговые электропечи.

Синхронные двигатели (СД) напряжением 6 – 10 кВ устанавливаются, в компрессорных, а асинхронные двигатели (АД) – в насосной нейтрализатора промышленных стоков. Как правило, двигатели подключаются к РП, расположенных в цехах, где установлены высоковольтные потребители. Допускается питание высоковольтных электроприёмников от шин ГПП, если они расположены недалеко от неё. Защита двигателей может осуществляться при помощи предохранителей или релейной защиты (РЗ), действующей на отключающие аппараты (автоматы, контакторы, выключатели). На СД устанавливают РЗ от следующих видов повреждений: многофазных коротких замыканий в двигателе и на его выводах; однофазных замыканий на землю; токов перегрузки; снижения напряжения; асинхронного режима работы. Для защиты двигателей применяют максимальную токовую отсечку или продольную дифференциальную защиту.

Дуговые сталеплавильные печи (ДСП) – это трёхфазные электроприёмники, работающие циклично в повторно – кратковременном режиме с резкими колебаниями тока. ДСП устанавливаются в литейных и сталеплавильных цехах. Основное назначение ДСП – выплавка стали из металлического лома. Такой процесс очень энергоёмок, на 1 т выплавленной стали расходуется от 500 до 1000 кВт·ч электроэнергии.

Горящая в печи дуга между электродами и металлом нестабильна, длина её не велика. Небольшие изменения в положении электрода или металла вызывают либо обрыв дуги, либо короткое замыкание. Мощные ДСП являются причиной возникновения высших гармоник тока и напряжения и колебания напряжения в системе электроснабжения предприятия. Поэтому схема внутризаводской сети должна строиться так, чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия, что достигается питанием этих потребителей от отдельных РП или секций шин ГПП, разделением ДСП и других потребителей с помощью сдвоенных реакторов или трансформаторов с расщеплёнными обмотками низшего напряжения. При наличии в цехе ДСП нельзя использовать в качестве компенсирующих устройств, статические конденсаторы, на которые отрицательно влияют высшие гармоники. ДСП питаются от трёхфазных печных трансформаторов со встроенными реакторами. Напряжение питания для печных трансформаторов 6, 10, 35 и 110 кВ. Выключатели трансформаторов должны отключать до 2 – 3 эксплуатационных к.з. за каждую плавку.

ДСП относятся к потребителям II категории, так как они не критичны к кратковременным перерывам подачи электроэнергии.

Для литейного участка цеха №21 выбираем по таблице 1.1а /15/ дуговые сталеплавильные печи типа ДСП – 1,5 со следующими параметрами:

Sном = 1,25 МВ·А; cos; ПВ = 85%.

Печной трансформатор ЭТПН – 1250/10 со следующими параметрами:

Sном = 1 МВ·А; UномВН = 10 кВ; схема и группа соединения обмоток Υ/Δ.

Для компрессорной высокого давления (ВВД) выбираем по таблице 1.3 /15/ для Рн = 1600 кВт, два синхронных двигателя СДКП2-17-26-12К УХЛ4 со следующими параметрами: Рн = 630 кВт; Qн = 408 квар; Sн = 735 кВА;

Uном = 10 кВ; η = 95,8%; К1сд = 2,47 кВт; К2сд = 4,46 кВт; n = 500 об/мин;

cos φ = 0,9; Iп / Iном = 4,4.

 

Нагрузка СД на валу составляет 50 – 100 % от номинальной мощности. При такой нагрузке, а также при регулировании возбуждения электродвигателя, можно использовать электроприводы с СД в качестве компенсаторов реактивной мощности. Компенсирующая способность двигателя определяется нагрузкой на валу, напряжением, подведённым к зажимам двигателя и током возбуждения. При токе возбуждения ниже номинального компенсирующая способность двигателя снижается.

В кузнечно – прессовом участке цеха №21 установлены две индукционные печи (ИП) ИАТ – 2,5/1,6 – МЗ  со следующими параметрами:

И – индукционный нагрев;

А – термообработка алюминия и его сплавов;

Номинальная ёмкость печи - 2,5 тонны;

Рн = 1,6 МВ·А – мощность преобразователя;

МЗ – исполнение З;

по ГОСТ 15150 – 69 климатическое исполнение УХЛ4;

Uном = 10 кВ;

cosφ = 0,6 – после емкостной компенсации.

По таблице 1.1а /15/ выбираем два электропечных трансформатора ЭТМП – 1250/10 со следующими параметрами:

Sном = 1 МВ·А;

UномВН = 10 кВ;

схема и группа соединения обмоток Υ/Δ.

На рисунке 1.3 и рисунке 1.4 представлены принципиальные схемы установки ДСП и ИП. Принцип действия ИП основан на нагреве проводящих материалов индукционными токами. Нагрузка характеризуется как спокойная. Броски тока происходят только в момент включения и выключения печи.

В насосной нейтрализатора промышленных стоков предприятия установлены два асинхронных двигателя (АД) мощностью Рн = 630 кВт. Из /14/ выбираем два АД типа ВАО2 560LA-4 со следующими параметрами:

Рн = 630 кВт; Uном = 10 кВ; η = 93,5%; n = 1500 об/мин; cos φ = 0,89;

Iп / Iном = 6,5.

 

          При работе асинхронный двигатель (АД) преодолевает момент нагрузки, создаваемый механизмом, который он приводит во вращение. Чем больше загружен механизм, тем большее противодействие момента на валу двигателя. Каждый АД должен нагружаться не более номинальной нагрузки, иначе возможно «опрокидывание» двигателя. Для АД предусматриваются защиты: от перегрузок, вызванных технологическими причинами и затянувшимся пуском или самозапуском; от короткого замыкания; от исчезновения или длительного снижения напряжения. На рисунке 1.5 представлена схема защиты АД от коротких замыканий.