Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Марта 2015 в 07:55, дипломная работа
Целью данного дипломного проекта является: спроектировать систему энергоснабжения для реконструкции старой системы электроснабжения машиностроительного завода «Аскольд» с выбором ТП, расчетом внешнего освещения, выбором числа и мощности трансформаторов, с определением мощности компенсирующих устройств, выбором сечения проводов и кабелей, выбором защитных устройств, расчётом релейной защиты электродвигателей напряжением 10 кВ, расчётом капитальных затрат на реконструкцию и расчетом заводской себестоимости 1квт.ч. потребляемой электроэнергии, расчетом искусственного заземления и молниезащиты ГПП.
Аннотация………………………………..………………………………………..........……....7
Введение……………………………..………………………………………..………...……....8
1 Исходные данные для проектирования……………..……………….……………......…...10
1.1 Характеристика источника питания…………………..………………………….....…...12
1.2 Характеристика режима работы проектируемого объекта………….……………..…...12
1.3 Характеристика высоковольтных потребителей……………………....…..……...…….16
2 Расчет электрических нагрузок проектируемого объекта…….……………..….………..22
2.1 Расчёт силовых электрических нагрузок………………………………………..….…....22
2.2 Расчёт осветительных нагрузок цехов……………………..…………....……………….23
2.3 Расчёт наружного освещения……………………....………………..……...…….………30
2.4 Расчёт охранного освещения..………....………….……………………….……….....…..33
2.5 Расчёт освещения открытых площадок……….........………………………………....….34
3 Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП с учётом с учётом компенсации реактивной мощности…...........……………………....................……….…....…...………….36
3.1 Выбор рекомендованного коэффициента загрузки….…..………………………..…….36
3.2 Подбор целесообразной мощности трансформаторов в соответствии с нагрузками цехов….......................……….……………………………………………………….......…….36
3.3 Определение числа трансформаторов……………………………...……………..……...38
3.4 Выбор местоположения ТП и распределение нагрузок по трансформаторным под станциям………………..……………………………………………………………………....38
3.5 Выбор низковольтных батарей статических конденсаторов…………...…..….……….40
4 Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок……………….……….……46
5 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП……………………………….….…49
5.1 Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями………………………………………………………………………....…………49
5.2 Определение расчётной активной мощности предприятия……….……………………50
5.3 Определение реактивной мощности, получаемой от энергосистемы.……… ………51
5.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП…………….……..……....………51
5.5 Расчёт потерь мощности и энергии в трансформаторах……….……….………………52
6. Выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия и электрической схемы
заводской подстанции…………………………………………………………………………53
6.1 Расчёт и проверка сечений питающих ЛЭП……………………………………………..55
6.2 Определение потерь энергии с ЛЭП……………..…………………………………….. ..55
7 Технико-экономическое обоснование напряжения питающих ЛЭП с учётом стоимости ГПП………………………………………………………………..……………………….…...57
8 Составление баланса реактивной мощности для внутризаводской схемы электроснабжения. ……………………………………………………………………………………………...…...61
9 Расчёт сети внутризаводского электроснабжения……………….…………………… ….62
9.1 Уточнение варианта схемы электроснабжения с учётом высоковольтной нагрузки………………………………………………………………………….…………….62
9.2 Расчёт сечений кабельных линий на 0,4 кВ………..……………………………………64
9.3 Расчёт сети наружного освещения…………………………………………………….…66
10.1 Расчёт токов короткого замыкания в узловых точках схемы электроснабжения предприятия……………………………………………………………… …………...……..70
10.2 Компоновка ГПП, РП, ТП. Выбор и проверка оборудования и токопроводов на устойчивость к токам короткого замыкания………………………...……………………………………………………………79
11 Специальная глава дипломного проекта…………………………………………………89
11.1 Характеристика объекта и общая методика выбора и расчёта осветительных
сетей……………………………………………………...…………………………………….89
11.2 Расчёт осветительных нагрузок цеха…………………………………………………...89
11.3 Выбор светильников общего освещения……………………………………………….90
11.4 Расчёт освещения выполненного лампами ДРЛ………………………………………92
11.5 Расчёт освещения выполненного лампами ЛЛ………………………………………..94
11.6 Расчёт параметров аварийного освещения…………………………………………….95
12 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия……………………………………………………………………………..…….105
12.1 Стоимость электроэнергии, потреблённой промышленным предприятием за год………..…………………………………………………………………………………..…105
12.2 Годовая заработная плата рабочих и ИТР электрохозяйства предприятия.…....……106
12.3 Годовые отчисления на прочие ежегодные затраты…..………………………………111
12.4 Определение годовых амортизационных отчислений на реновацию ……………….112
12.5 Определение годовых отчислений в ремонтный фонд………………………………..113
12.6 Расчёт стоимости материалов, расходуемых при текущем ремонте и обслуживании электрохозяйства предприятия за год………………………………………………………..114
12.7 Определение прочих ежегодных затрат………………………………………………...114
12.8 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия……………………………………………………………………………………114
12.9 Расчёт удельной величины энергетической составляющей себестоимости
продукции……………………………………………………………………………………...115
12.10 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия ОАО «Аскольд» для эксплуатируемой системы электроснабжения……….115
13 Релейная защита синхронных и асинхронных электродвигателей напряжением свыше
1000 В………
Uн - напряжение на шинах РП, равное 10 кВ;
n - количество кабелей в нормальном или аварийном режиме.
Участок ГПП – РП
Участок РП – ТП
Расчет сечений кабельной линии ведется для наиболее загруженных одиночных магистралей отходящих от ГПП, либо одной секции РП.
Расчет проводится на примере магистрали с РП1.
где РтпS, QвкS - суммарная активная и реактивная мощности ТП;
n - число трансформаторов на данном ТП.
ТП8:
ТП1:
Активная Ркл и реактивная Qкл мощности проходящие по данному участку, определяется по формулам
Тогда для участка ТП8:
, - для алюминиевых кабелей по таблице 1.3.36 /6/
Принимается стандартное сечение Fст = 25 мм2 , Iдоп = 90 А, кабель ААБ
Производится проверка кабеля в аварийном режиме, при котором должно соблюдаться условие:
где Кпер = 1,3 – коэффициент перегрузки по таблицам 1.3.1 и 1.3.2 /6/;
Кп – коэффициент, учитывающий количество кабелей в траншее и расстояние между ними по таблице 1.3.26 /6/.
Расчёты для остальных РП и их участков производятся аналогично и результаты расчётов сводятся в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 Выбор сечения кабельных линий 10 кВ
Участок |
Pкл, кВт |
Qкл, квар |
Sм, кВА |
Iрасч, А |
Fрасч, мм2 |
Fст, мм2 |
Iдоп, А |
I`доп, А |
Iав, А |
ГПП-РП1 |
1777,97 |
953,83 |
2017,66 |
111,07 |
79,34 |
120,00 |
240,00 |
280,80 |
222,15 |
РП1.1-ТП1а |
700,67 |
412,40 |
813,03 |
44,76 |
31,97 |
50,00 |
165,00 |
214,50 |
89,52 |
ТП1а-ТП1в |
280,27 |
299,73 |
410,35 |
22,59 |
16,14 |
50,00 |
165,00 |
214,50 |
45,18 |
РП1.1-ТП8а |
604,80 |
187,05 |
633,06 |
34,85 |
24,89 |
25,00 |
90,00 |
105,30 |
69,70 |
ТП8а-ТП8в |
302,40 |
124,70 |
327,10 |
18,01 |
12,86 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
36,01 |
РП1.1-СД |
472,50 |
354,38 |
590,63 |
23,22 |
47,84 |
50,00 |
165,00 |
214,50 |
45,18 |
ГПП-РП2 |
2071,69 |
1047,19 |
2321,32 |
127,79 |
91,28 |
120,00 |
240,00 |
280,80 |
255,58 |
РП2.1-ТП2а |
1103,59 |
223,43 |
1125,98 |
61,99 |
44,28 |
50,00 |
140,00 |
182,00 |
123,97 |
ТП2а-ТП2в |
919,19 |
179,27 |
936,51 |
51,56 |
36,83 |
35,00 |
115,00 |
149,50 |
103,11 |
ТП2в-ТП3а |
734,79 |
135,11 |
747,11 |
41,13 |
29,38 |
35,00 |
115,00 |
149,50 |
82,26 |
ТП3а-ТП3в |
367,39 |
67,56 |
373,55 |
20,56 |
14,69 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
41,13 |
РП2.1-ТП4а |
495,61 |
193,76 |
532,13 |
29,29 |
20,92 |
25,00 |
90,00 |
117,00 |
58,59 |
ТП4а-ТП5а |
294,87 |
106,88 |
313,64 |
17,27 |
12,33 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
34,53 |
РП2.1-АД |
472,50 |
630,00 |
787,50 |
43,35 |
30,97 |
35,00 |
115,00 |
149,50 |
86,71 |
ГПП-РП3 |
2867,26 |
1588,74 |
3278,00 |
180,46 |
128,90 |
150,00 |
275,00 |
357,50 |
360,91 |
РП3.1-ТП7а |
852,47 |
147,77 |
865,18 |
47,63 |
34,02 |
35,00 |
115,00 |
149,50 |
95,26 |
ТП7а-ТП6а |
368,51 |
65,96 |
374,36 |
20,61 |
14,72 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
41,22 |
ТП6а-ТП6в |
184,25 |
32,98 |
187,18 |
10,30 |
7,36 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
20,61 |
РП3.1-ТП3г |
734,79 |
135,11 |
747,11 |
41,13 |
29,38 |
35,00 |
115,00 |
149,50 |
82,26 |
ТП3г-ТП3е |
367,39 |
67,56 |
373,55 |
20,56 |
14,69 |
16,00 |
75,00 |
97,50 |
41,13 |
РП3.1-ИП |
1280,00 |
1305,86 |
1828,57 |
100,66 |
71,90 |
70,00 |
165,00 |
214,50 |
201,33 |
ГПП-ДСП |
1000,00 |
1305,86 |
1644,77 |
90,55 |
64,68 |
70,00 |
165,00 |
214,50 |
181,09 |
ГПП-БСК |
4000 |
4000 |
220,20 |
157,29 |
240 |
355 |
415,35 |
440,41 |
9.2 Расчёт сечения кабельных линий на 0,4 кВ
Расчёт осуществляется для КЛ питающих РУ – 0,4 кВ от ТП. Выбор кабелей производится по длительно допустимому току, из условия Iр<I’доп. Если в траншее проложено более одного кабеля на 0,4 кВ, то также как и в п.9.1 необходимо учитывать коэффициент снижения токовой нагрузки Кп.
Определяется расчётный ток
где Uном – номинальное напряжение сети, равное 0,4 кА;
Sм – расчётная мощность цеха, которая питается от данного РУ 0,4 кВ.
Пример расчёта для РУ-0,4 кВ (№1)
по таблице 2.24 /8/ выбирается стандартное сечение четырёхжильного кабеля с бумажной изоляцией марки ААШвУ сечением 4х95 мм2 , Iдоп =240 А Кп = 0,9.
Расчёт сечений для остальных РУ – 0,4 кВ сведён в таблицу 9.2.
Таблица 9.2 – Выбор сечений кабельных линий 0,4 кВ
№ цеха |
Участок |
Рм, кВт |
Qм, квар |
Sм, кВА |
Iм, А |
Тип выкл. |
Iном, А |
n |
I`м, А |
Fст, мм2 |
Iдоп, А |
I`доп, А |
13 |
ТП1-РУ1 |
409,5 |
417,8 |
585,00 |
845,38 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
211,34 |
95,00 |
240,00 |
373,68 |
16 |
ТП1-РУ2 |
48 |
36,0 |
60,00 |
86,71 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
43,35 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
18 |
ТП1-РУ3 |
322,5 |
241,9 |
403,13 |
582,55 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
145,64 |
50,00 |
165,00 |
256,91 |
17 |
ТП2-РУ4 |
204 |
208,1 |
291,43 |
421,14 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
2,00 |
210,57 |
95,00 |
240,00 |
373,68 |
22 |
ТП2-РУ5 |
35 |
40,9 |
53,85 |
77,81 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
38,91 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
3 |
ТП2-РУ6 |
50 |
86,6 |
100,00 |
144,51 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
72,25 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
1 |
ТП3-РУ7 |
313,5 |
366,5 |
482,31 |
696,98 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
174,24 |
50,00 |
165,00 |
256,91 |
4 |
ТП3-РУ8 |
240 |
280,6 |
369,23 |
533,57 |
А3716 |
160,00 |
4,00 |
133,39 |
35,00 |
135,00 |
210,20 |
6 |
ТП3-РУ9 |
210 |
280,6 |
350,47 |
506,46 |
А3716 |
160,00 |
4,00 |
126,62 |
35,00 |
135,00 |
210,20 |
23 |
ТП4-РУ10 |
60 |
70,1 |
92,31 |
133,39 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
66,70 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
8 |
ТП5-РУ11 |
420 |
491,0 |
646,15 |
933,75 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
233,44 |
95,00 |
240,00 |
373,68 |
26 |
ТП5-РУ12 |
92 |
122,7 |
153,33 |
221,58 |
А3716 |
160,00 |
2,00 |
110,79 |
25,00 |
115,00 |
179,06 |
27-II |
ТП5-РУ13 |
12 |
7,4 |
14,12 |
20,40 |
АЕ2053 |
25,00 |
1,00 |
20,40 |
10,00 |
65,00 |
101,21 |
9 |
ТП6-РУ14 |
96 |
97,9 |
137,14 |
198,18 |
А3716 |
160,00 |
2,00 |
99,09 |
25,00 |
115,00 |
179,06 |
14 |
ТП7-РУ15 |
412,5 |
482,3 |
634,62 |
917,07 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
229,27 |
95,00 |
240,00 |
373,68 |
7 |
ТП8-РП16 |
37,5 |
65,0 |
75,00 |
108,38 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
54,19 |
10,00 |
65,00 |
101,21 |
10 |
ТП8-РП17 |
63 |
47,3 |
78,75 |
113,80 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
56,90 |
10,00 |
65,00 |
101,21 |
11 |
ТП8-РП19 |
90 |
105,2 |
138,46 |
200,09 |
А3716 |
160,00 |
2,00 |
100,04 |
25,00 |
115,00 |
179,06 |
15 |
ТП8-РП20 |
182 |
112,8 |
214,12 |
309,42 |
АЕ2053 |
100,00 |
4,00 |
77,35 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
19 |
ТП8-РП21 |
396 |
463,0 |
609,23 |
880,39 |
А3726ФУ3 |
250,00 |
4,00 |
220,10 |
95,00 |
240,00 |
373,68 |
20 |
ТП8-РП22 |
100 |
75,0 |
125,00 |
180,64 |
АЕ2053 |
100,00 |
2,00 |
90,32 |
16,00 |
90,00 |
140,13 |
27-I |
ТП8-РП23 |
12 |
7,4 |
14,12 |
20,40 |
АЕ2053 |
100,00 |
1,00 |
20,40 |
10,00 |
65,00 |
101,21 |
9.3 Расчёт сети уличного и охранного освещения территории предприятия
Передача электроэнергии для светильников охранного освещении осуществляется по ВЛ. Расчёт охранного освещения проводится, так же как и расчёт уличного освещения – по наиболее загруженной ветви светильников. Но так, как в ветвях освещения, не существует никаких ответвлений, то необходимое минимальное сечения определяется по формуле
где МОХР. – момент нагрузки ветви охранного освещения.
Момент нагрузки ветви охранного освещения рассчитывается по формуле
где РЛ.ОХР.,Σ – активная суммарная мощность всех ламп светильников, включённых в самую загруженную ветвь;
lЛ,0 и lЛ,1 – длина КЛ от ТП до первого светильника и длина ВЛ наиболее загруженной ветви соответственно (см. рисунок 9.2).
Рисунок 9.2 –
Схема наиболее загруженной ветви светильников
охранного
освещения
Активная суммарная мощность всех ламп светильников определяется по формуле
где n – число светильников в самой загруженной ветви (для данного предприятия n=174 шт.).
Активная суммарная мощность всех ламп светильников
Рл.охр,S = 0,2×87 = 17,4 кВт
Протяжённость ВЛ между двумя ближайшими светильниками в сети охранного освещения составляет 26 м, а длина КЛ от ТП до ближайшего светильника – 35 м.
Момент нагрузки ветви охранного освещения
Мохр. = 17,4×(35 + 87×26/2) = 8124,47 кВт м
Необходимое минимальное сечения сталеалюминевого провода
Принимается стандартное сечение провода 25 мм2.
Охранное освещение питается по воздушным линиям, но подход от ТП до первых опор осуществляется кабелем, выбирается по таблице 2.8 /8/ кабель марки АВВГ сечением 25 мм2, и по таблице 7.32 /14/ выбирается провод марки АС25, сечением 25/4,2 мм2.
Мощность светильника
Рассчитываем
момент нагрузки самого удлиненного участка
сети
М(1-98), мощность ламп в светильниках принята
одинаковая РЛ=125Вт.
М=0,1375×(44×21+88×20+132×19+
375×13+412×12+449×11+486×10+
745×3+782×2+819×1)== 10060,05 кВт×м
Расчеты для остальных участков аналогичны и сведены в таблицу 9.3.
Таблица 9.3 Нагрузки наружного освещения
Участок |
М, кВт×м |
1-98 |
10060,1 |
23-34 |
283,4 |
16-22 |
227,15 |
35-42 |
433,538 |
70-78 |
618,75 |
43-52 |
596,888 |
55-67 |
714,175 |
7-15 |
598,95 |
Сумма |
13532,9 |
для 2-х свет. |
m, кВт×м |
30-102 |
127,188 |
93-103 |
278,988 |
86-87 |
202,675 |
53-54 |
332,613 |
Сумма |
941,463 |
для 1-го свет. |
m, кВт×м |
31 |
45,7875 |
25 |
20,35 |
99 |
91,3 |
101 |
101,475 |
100 |
630,575 |
104 |
70,95 |
83 |
60,775 |
80 |
45,5125 |
71 |
63,6625 |
36 |
59,5925 |
39 |
78,925 |
44 |
92,95 |
45 |
92,95 |
48 |
108,213 |
50 |
118,388 |
56 |
92,95 |
57 |
92,95 |
58 |
103,125 |
62 |
113,3 |
63 |
118,388 |
65 |
123,475 |
68 |
128,563 |
69 |
128,563 |
Сумма |
2582,72 |
Fmin = (13532,9 + 941,4625 + 2582,7175)/(44×8) = 48,46 мм2.
Принимается стандартное сечение провода 50 мм2.
Информация о работе Электроснабжение машиностроительного завода