Электроснабжение цементного завода - Курсовая работа

Исходные данные на проектирование электроснабжения цехов цементного завода4. определение расчетных электрических нагрузокОпределение расчетных электрических нагрузок Определение расчетных нагрузок цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса Определение расчетной нагрузки завода в целомДля определения местоположения ГПП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Главную понизительную подстанцию следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения завода, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии. Капитальные затраты на сооружение кабельных и воздушных линий определяются по укрепленным показателям стоимости сооружения 1 км линии и стоимости оборудования отдельных элементов проектируемой системы электроснабжения (трансформаторов, коммутационной, защитной и измерительной аппаратуры в комплектном исполнении - КТП, КРУ, КСО). Величины отчислений, идущих на амортизацию, ремонт и обслуживание, приведены в таблице, при этом процент на амортизацию устанавливается таким, чтобы к концу срока службы линии или оборудования были полностью восстановлены расходы, затраченные на их установку.

Содержание.

. Исходные данные на проектирование электроснабжения цехов цементного завода

3. генеральный план завода

Введение.

Огромная роль энергетики в развитии народного хозяйства определяется тем, что любой производственный процесс во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, все виды обслуживания населения страны связаны со всевозрастающим масштабами использования энергии. В настоящее время уровень мирового потребления энергии перевалил за 2 млрд. тонн условного топлива, по прогнозам экспертов к 2020 году эта цифра возрастет до 30 млрд. тонн в год.

В процессе развития производительных сил непрерывно изменились и совершенствовались источники и виды энергии, используемые в производстве и быту. В далеком прошлом энергетической основой служила мускулистая сила людей, дополненная с двигательной силой животных, воды и ветра. С открытием способов использования энергии пара связана промышленная революция 18-го века, последующий рост производительности труда и технический процесс. Внедрение паровых машин позволило создать обособленные отрасли промышленности, так как предприятия могли находиться далеко от первичного источника энергии или места добычи топлива, то есть возникло определение производство энергии от ее потенциального источника.

С открытием на рубеже 18 и19 вв. электрической энергии начался новый этап технического процесса. Возможность передачи электроэнергии на большие расстояния позволила территориально отделить место производства энергии от ее потребителей. Источниками электроснабжения стали электростанции. В результате само производство электрической энергии, ее передача и распределение обособились в самостоятельную отрасль- электроэнергетику. Это открыло простор концентрации производства в различных отраслях, и создала возможности для бурного технического прогресса и размещения промышленности по всей стране. Генеральными направлениями в энергетики стали концентрация и централизация производства электроэнергии, создание электрических систем и их объединений.

Электроэнергетика является ведущей отраслью в тяжелой промышленности. Использование электроэнергии обеспечивает техническую вооруженность и рост производительности труда в народном хозяйстве, преобразует быт людей. Электроэнергия как энергоноситель обладает особыми свойствами. Она легко превращается в другие виды энергии, применяется для самых разнообразных целей и обеспечивает наибольшую интенсивность и наилучшие условия для управления ими.

Использования электрической энергии позволяет обеспечить требуемую быстроту и связанность производственных операций, необходимые для комплексной механизации производства. Поэтому электродинация во взаимосвязи с автоматизацией способна обеспечить резкое повышение производства труда, облегчить человеческий труд, повышать его производительность. Производство электрической энергии легко сосредоточить на электростанциях большой мощности и затем централизованно снабжать ею предприятия и других потребителей. Электроэнергия может быть передана на значительные расстояния, благодаря этому представляются возможным разумно использовать для нужд общества естественные источники энергии, удаленные от центров потребления.

Для силовых процессов бесспорными преимуществами обладает электрический привод, как более простой, надежный, удобный, позволяющий совершать конструкцию приводимой в движение рабочей машины, обеспечить автоматическое управление ею. Применение многодвигательного привода позволяет эффективнее использовать каждый рабочий элемент машины. Широкое распространение получает робототехника.

Использования электрической энергии позволяет разрабатывать и внедрять в производство наиболее совершенные технологические процессы. Применение электроэнергии в технологических процессах положило начало развитию ряда новых производств. С электротехнологией связано производство алюминия, магния, специальных сплавов, чистых металлов, развитие новых отраслей химии, применение новых более экономичных методов обработки металлов. Большой экономический эффект дает электродинация транспорта, она увеличивает массу и скорость поездов, исключает простои при чистке топки, при наборе воды и топлива, улучшает условия труда обслуживающего персонала, увеличивает КПД всей полной затраченной энергии.

Значение электродинации возрастает, так как замена электрической энергии непосредственного топлива способствует экономии живого труда, материалов и топлива.

Цель работы: выбрать схему внешнего электроснабжения предприятия на основе технико-экономических расчетов. Для этого необходимо определить расчетные нагрузки предприятия, построить картограмму нагрузок, произвести расчет и выбор схемы внешнего электроснабжения.

Исходные данные на проектирование электроснабжения цехов цементного завода.

1. генеральный план представлен на рисунке 1.

2. ведомость электрических нагрузок представлена в таблице 1.

3. питание возможно осуществить от шин подстанции энергосистемы напряжением 110 КВ.

4. мощность системы Sc = 700 МВА, реактивное сопротивление системы Хс=0.5

5. стоимость энергии 3.25 тенге/КВТЧ.

6. расстояние от подстанции энергосистемы до завода - 6.2 км.

Ведомость электрических нагрузок предприятия.

Таблица 1

№ по ген плану Наименование цехов Установленная мощность, КВТ

6 КВ 0.4 КВ

1 Насосная 350

2 Столовая 140

3 Заводоуправление 60

4 Цех хранения мелющихся тел 40

5 Матерьяльный склад 30

6 Склад 50

1. определение расчетных электрических нагрузок

Краткая характеристика потребителей электрической энергии

Краткая характеристика потребителей электроэнергии приведена в табл.1.1, 1.2 которые являются приемниками трехфазного переменного тока, частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В.

Таблица 1.1

№ по ген плану Наименование цеха Категория потребителя по ПУЭ

1 2 3

1 Насосная I

2 Столовая III

3 Заводоуправление I

4 Цех хранения мелющихся тел III

5 Матерьяльный склад III

6 Склад III

Краткая характеристика среды производственных помещений

Таблица 1.2

№ по ген плану Наименование цеха Характеристика производственной среды

1 2 3

1 Насосная Нормальная

2 Столовая Нормальная

3 Заводоуправление Нормальная

4 Цех хранения мелющихся тел Нормальная, пыльная

5 Матерьяльный склад Нормальная

6 Склад Нормальная

Определение расчетных электрических нагрузок

К основным следует отнести методы определения расчетных нагрузок: 1) по установленной мощности и коэффициенту спроса: РР = КС * РН

2) по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок: РР = КФ * Рс

3) по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок: РР = КМ * РС

4) по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод).

Первый метод расчета применяют для определения расчетной максимальной нагрузки узлов электроснабжения (цеха, корпус предприятия) на стадии проектного задания.

Второй метод с достаточной степенью точности позволяет определять расчетные нагрузки узлов на всех ступенях системы электроснабжения, начиная от шин цеховых подстанций и выше в сторону питания. При условии наличия графика нагрузки может считаться вообще в полнее удовлетворительным.

Третий метод наиболее точен и применяется для расчета нагрузок на всех ступенях системы электроснабжения, но при условии наличия данных о каждом приемнике узла.

Использования четвертого метода возможны во всех случаях, когда достаточно исходных данных для определения отклонения расчетной нагрузки от средней.

Вспомогательные методы определения расчетных нагрузок: 1. по удельному расходу энергии на единицу продукции.

2. по удельной нагрузки, приходящейся на единицу производственной площади.

Определение расчетных нагрузок цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса.

Расчетная нагрузка (активная Р, и реактивная Q) силовых приемников цеха определяется из соотношений: РР = КС * РН

QP = РР * tg? где РН - суммарная установленная мощность всех приемников цеха;

КС - средний коэффициент спроса tg? - соответствующий характерному для приемников данного цеха средневзвешенному значению коэффициента мощности

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса

Р РО = РНО * КС О где КС О - коэффициент спроса, для освещения

РНО - установленная мощность приемников электрического освещения.

Величина РНО может находиться и по формуле: РНО = РУДО * F где РУДО - удельная нагрузка, Вт/м2 площади пола цеха. В нашем случаи: РУДО = 4.6 Вт/м2

Полная расчетная мощность силовых и осветительных приемников цеха определяется:

Расчетная активная и реактивная мощности групп приемников выше 1000В определяются из соотношений, а полная из выражения: РР = КС * РН

QP = РР * tg?

Активные суммарные, расчетные и реактивные нагрузки потребителей 0,38 КВ/0,22 КВ и 6 КВ в целом по предприятию определяются суммированием соответствующих нагрузок цехов

Определение расчетной нагрузки завода в целом

Полная расчетная мощность предприятия определяется по активным расчетным и реактивным нагрузкам цехов, с учетом расчетной нагрузки освещения территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах и ГПП , с учетом компенсации реактивной мощности.

Активные суммарные расчетные и реактивные нагрузки предприятия по результатам расчетов (табл. 1.3) силовых приемников до 1000 В.

РР = 535 КВТ; QP = 272.7 КВАР;

Осветительных приемников (цехов и территорий): Р РО = 24.1 КВТ

Расчетная нагрузка 0.38 КВ цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса

Таблица 1.3

№ по г плану Наименование цеха Силовая нагрузка

РН, КВТ КС Cos? tg? РР, КВТ QP, КВАР

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Насосная 350 0.8 0.8 0.75 280 210

2 Столовая 140 0.7 0.95 0.32 98 31.3

3 Заводоуправление 60 0.9 0.98 0.2 54 10.8

4 Цех хранения мелющихся тел 40 0.85 0.98 0.2 35 7

5 Матерьяльный склад 30 0.85 0.98 0.2 25.5 5

6 Склад 50 0.85 0.98 0. 42.5 8.5 итого 535 272.7

Расчетная осветительная нагрузка по цехам завода

Таблица 1.4

№ по ген плану Наименование цеха Осветительная нагрузка Силовая и осветительная нагрузка

F, м2 РУД, Вт/м2 РНО, КВТ КСО РРО, КВТ РР РРО, КВТ QP, КВАР SP, КВА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Насосная 1325 4.6 6.1 0.9 5.7 285.7 210 354.5

2 Столовая 702 4.1 2.8 0.95 2.2 100.2 31.3 105

3 Заводоуправление 982 4.1 4.02 0.87 3.6 57.6 10.8 59

4 Цех хранения мелющихся тел 990 3.4 3.3 0.81 2.8 37.8 7 38.5

5 Матерьяльный склад 825 3.4 2.8 0.8 2.2 27.7 5 28

6 Склад 2798 3.4 9.5 0.85 7.6 50.1 8.5 51 итого 23 24.1 272.7 636

Так как трансформаторы цеховых и главных понизительных подстанций еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них определяются: DPT=0,02?Sp; DQT=0,1?Sp

В нашем случаи: = 354.5 КВА

DPT=0.02*636= 12.72 КВТ

DQT=0,1*636 = 63.6 КВАР

Необходимая мощность компенсирующих устройств по заводу в целом определяется: Qky = Pc.г (tg ject.-tg jн.) где Рс.г - активная среднегодовая нагрузка завода;

tg ject - соответствует средневзвешенному естественному коэффициенту мощности за год;

tg jн - соответствует нормативному значению коэффициента мощности.

Рс.г= (Pp?Tmax)/Тдг где Тмах = 5300; Тдг - действительное годовое число работы потребителей электроэнергии.

Рс.г= (535*5300)/8500 = 333.5 КВТ

По заданным данным завода: Cos ject = 0.95 (tg ject = 0.3)

Принимаем нормативное значение коэффициента мощности: Cos jн. = 0.96 (tg jн. = 0.29)

Мощность компенсирующих устройств равна: Qky = 333.5*(0.3-0.29) = 3.33 КВАР

Некомпенсированная мощность на шинах ГПП: Q=Qp -Qky где Qp - расчетная реактивная мощность завода, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимумов силовой нагрузки

Крм = 0.95;

Q =(SQP SQ"p) ? Kp.м DQT

Q = SQP* Kp.м DQT = 272.7*0.95 63.6 = 322.6 КВАР

Q= Q -Qky = 272.7-3.33 = 269.3 КВАР

В качестве компенсирующих устройств принимаем батареи статических конденсаторов. Определяем потери активной мощности в них: DPKY= Руд * Qky где Руд- удельные потери активной мощности, составляющие 0,2% от Qky

DPKY = 0.006*3.33 = 0.019 КВТ

Общая активная мощность с учетом потерь в компенсирующих устройствах на шинах подстанции: Р = РР? ?РКУ = 535 0.019 = 535.019 КВТ где РР? - расчетная активная мощность предприятия, отнесенная к шинам ГПП с учетом коэффициента разновременности максимума силовой нагрузки, Крм = 0.95;

Рр = (Рр Р"р)* Кр.м Рро DPT

Рр = SPP* Kp.м DPT

Рр = 535*0.95 24.1 12.75=545.1 КВТ

Расчетная нагрузка на шинах ГПП с учетом компенсации реактивной мощности равна: S"p= = = 623 КВА

Предполагаем, что на предприятии будет предусмотрена ГПП. Потери мощности в трансформаторах ГПП ориентировочно определяются: DP’т=0,02*S’p; DP’т = 0.02*623 = 12.4 КВТ;

DQ’т=0,1*S’p; DQ’т = 0.1*623 = 62.3 КВАР;

Полная расчетная мощность завода на стороне высшего напряжения ГПП будет равна: Sp = ?= 667 КВА

Выбор мощности трансформаторов

Выбираем трансформаторы для линии с учетом перспективы развития энерголинии.

Выбираем трансформатор марки ТМН-2500/110

Напряжение: ВН = 115КВ НН = 11КВ

Потери: х.х. = 21-26 КВТ К.З. = 85 КВТ

Ix.x. - 0.85 %

Напряжение К.З. на номинальной ступени - 10.5 %

Цена = 11825000 тенге

Определяем потери в трансформаторе, активное и индуктивное сопротивление: ?QM = (I0 * Sн) / 100 = ( 0.85* 2500) / 100 = 21,25 КВАР

Rtp = (Ркз * U2ном. т) / S2ном = (85 * 1152) / 25002 = 0,17 Ом

Хтр = (Uk * Uн2) / 100 * Sн = (11 * 1152) / 100 * 2500 = 058 Ом1. Б. Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок». Москва «Высшая школа» 1990г.

2. Федоров «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва 1973 г.

3 Дьяков «Справочник по электрооборудованию».

4. Федоров А.А., Старкова А.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

5. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986.

6. Зюзин А.Ф., Поконов Н.З., Антонов М.В. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок: Учеб. для учащихся электротехнических спец. Техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: высшая школа, 1986.