Аннотация
Алфёров А.В. Электроснабжение группы цехов «челябинского тракторного завода–Уралтрак». – Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2008, с., 14 илл., 36 табл. Библиография литературы – 15 наименований. 7 листов чертежей формата А1.
В данном проекте произведён расчет электроснабжения и выбор оборудования для группы цехов «Челябинского тракторного завода–Уралтрак». Была составлена схема системы электроснабжения, выбраны силовые трансформаторы, коммутационная аппаратура, кабельные линии и проведена их проверка на термическую стойкость. В разделе «Релейная защита» была рассмотрена защита синхронного двигателя. Спроектированная схема электроснабжения промышленного предприятия удовлетворяет ряду требований: высокая надежность и экономичность, безопасность и удобство в эксплуатации, обеспечено требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения.
Проектирование производится на основе последних разработок и расчетов, что делает проект расчета электроснабжения завода современным.
Данный проект можно принять к строительству в связи с его оптимальными показателями по капитальным затратам и расходом на эксплуатацию. Выбранное оборудование является новейшим и рекомендуется к установке на вновь проектируемых заводах.
Введение
Под электроснабжением согласно ГОСТу 19431-84 понимается обеспечение потребителей электрической энергии.
СЭС как и другие объекты должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям. Они должны обладать минимальными затратами при обеспечении всех технических требований, обеспечивать требуемую надежность, быть удобными в эксплуатации и безопасными в обслуживании, обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальный режим эксплуатации в нормальных условиях и близкие к ним в послеаварийных ситуациях.
При построении СЭС нужно учитывать большое число факторов, оказывающих влияние на структуру СЭС и типы применяемого в них оборудования.
К ним относятся:
- потребляемая мощность;
- категории надежности питания;
- характер графиков нагрузок потребителей;
- размещение электрических нагрузок на территории предприятия;
- условия окружающей среды;
- месторасположение и параметры источников питания;
- наземные и подземные коммуникации.
ОАО "Челябинский тракторный завод - Уралтрак" - крупнейшая в странах СНГ машиностроительная компания по разработке и производству промышленных тракторов и двигателей к ним, располагающая большим технологическим и производственным потенциалом. Сегодня завод выпускает машины для нефте-, газодобывающей, горнорудной, строительной и других отраслей промышленности. Челябинский тракторный завод является лидером рынка России и стран СНГ в сегментах гусеничных промышленных тракторов, бульдозеров и трубоукладчиков.
Располагается предприятие в восточной части города вблизи Первого озера. Общая площадь, занимаемая Челябинским тракторным заводом, составляет 208 га. В основном производстве ЧТЗ задействовано свыше 17 000 человек.
Челябинский тракторный завод располагает мощностями литейного, кузнечного, прессово-сварочного, механообрабатывающего, окрасочного, термического и гальванического производств.
В основном производстве предприятия в настоящее время задействовано свыше 13000 единиц оборудования, которое обеспечивает полный производственный цикл создания инженерных машин, двигателей, запасных частей и прочих видов продукции.
Технический паспорт проекта
1. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ: 23938 кВт.
2. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ: 12800 кВт: синхронные двигателей 4×СТД-3200 (Рном = 3200 кВт);
3. Категория основных потребителей по надежности электроснабжения:
Присутствуют потребители 2 категория.
4. Полная расчетная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 20482 кВА;
5. Коэффициент реактивной мощности:
Расчетный: tg= 0,31
Заданный энергосистемой: tg= 0,31
Естественный tg= 0,31
6. Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ;
7. Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 5000 МВА;
8. Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы: 2 км, тип и сечение питающих линий: ВЛ-110, АС-70/11;
9. Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2×ТРДН-25000/110;
10. Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ;
11. Типы принятых ячеек распределительных устройств, в главной понизительной подстанции: КЭ-10/20;
12. На территории устанавливаются комплектные трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМ, ТМЗ мощностью 1000, 2500 кВА;
13. Тип и сечение кабельных линий:
Кабельные линии 10кВ ААШв 3×70 и ААШв 3×150 мм2;
Кабельные линии 0,4кВ ААШв 4×70, ААШв 4×95 и ААШв 4×240 мм2.
Исходные данные:
Необходимо выполнить проект системы электроснабжения группы цехов «Челябинского тракторного завода – Уралтрак» в объеме, указанном в содержании. Завод расположен на Южном Урале (Челябэнерго).
Генеральный план предприятия представлен на листке 1. Сведения об установленной мощности электроприемников, как отдельного цеха, так и группы цехов приведены в таблицах 1.2 и 1.3.
1. Расстояние от предприятия до энергосистемы 2 км;
2. Уровни напряжения на шинах главной городской понизительной подстанции: 35 и 110 кВ;
3. Мощность короткого замыкания на шинах подстанции энергосистемы:
для U1 – 650 МВА;
для U2 – 5000 МВА;
4. Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу:
основная ставка 186 руб/кВт мес;
дополнительная 1,04 руб/кВт
5. Наивысшая температура:
окружающего воздуха 22,2 С;
почвы (на глубине 0,7 м) 15,2 С;
6. Коррозийная активность грунта слабая;
7. Наличие блуждающих токов;
8. Колебания и растягивающие усилия в грунте есть.
Принимаем, что сварочная нагрузка работает с ПВ=40% , а грузоподъемная нагрузка с ПВ=25% . Для электроприемников, работающих с заданными ПВ, номинальную мощность необходимо привести к длительному режиму по формуле:
. (1.1)
Расчет электрических нагрузок цеха сводится в таблицу 1.1.
В таблице 1.1 в графе «число электроприемников n » указывается количество рабочих электроприемников. В графе «Рном» записываются номинальные установленные мощности в кВт одного электроприемника. В графе «» приводится суммарная установленная мощность электроприемников всей подгруппы.
В итоговой строке «итого по отделению» суммируются общее число электроприемников группы, суммарная номинальная мощность всей группы, а также мощности по фазам. В графы записываются коэффициенты использования и мощности.
Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждого электроприемника или подгруппы электроприемников определяется по формуле:
. (1.2)
Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для них находятся из выражения:
. (1.3)
После определения средних активных Рс и реактивных Qс нагрузок по отдельным электроприемников производится расчет для группы. В итоговой строке « итого по отделению» суммируются общее число электроприемников группы, суммарная номинальная мощность всей группы. Для заполнения граф в строке «итого по отделению» необходимо предварительно подвести итоги по графам
По полученным данным определяется среднее значение коэффициента использования и среднее значение tg φ по группе:
; (1.4)
. (1.5)
В графе «nэ» в строке «итого по отделению» определяется приведенное число электроприемников nэ рассматриваемой группы. При расчетах электрических нагрузок, пользуются следующими выражениями для определения эффективного числа электроприемников.
-при Kиа < 0,2
; (1.6)
- при Киа ≥ 0,2
, (1.7)
где: Рном.max -номинальная мощность максимального электроприемника в группе (цехе). В графе коэффициент максимума находится по таблице 1 «Руководящих указаний по расчету электрических нагрузок» (РТМ.36.18.32.4-92).
Определение расчетной нагрузки на разных ступенях системы электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется проводить по методу упорядоченных диаграмм. Расчетная активная нагрузка группы трехфазных электроприемников на всех ступенях питающих и распределительных систем находится по средней нагрузке и расчетному коэффициенту:
. (1.8)
Расчетная реактивная получасовая нагрузка трехфазных электроприемников :
, (1.9)
Графы “ Sp” и “Ip” заполняются для группы электроприемников:
, (1.10)
(1.11)
В итоговой строке “итого по цеху” суммируются общее число электроприемников группы, суммарная номинальная мощность всей группы. Для заполнения граф в строке “итого по цеху” необходимо предварительно подвести итоги по графам “Pсм”
и “Qсм”. По полученным данным определяется среднее значение коэффициента использования и среднее значение tg φ цеху по формулам (1.4) и (1.5). По формулам (1.6) и (1.7) определяется эффективное число электроприемников. Расчетные активная и реактивная нагрузки группы трехфазных электроприемников цеха находятся по средней нагрузке и расчетному коэффициенту:
, (1.12)
. (1.13)
Кра=Крр в силу того, что на 3 уровне большое количество электроприемников и график активной мощности становится относительно равномерным , то есть по форме приближается к графику реактивной мощности .
Расчетная нагрузка осветительных электроприемников определяется по удельной осветительной нагрузке на единицу производственной поверхности пола с учетом коэффициента спроса.
, (1.14)
где Кс.о - коэффициент спроса на освещение;
Руд.о - удельная осветительная нагрузка на единицу производственной поверхности пола;
F-площадь отделения.
, (1.15)
где tg φ=0,62 - коэффициент реактивной мощности для ламп ДРЛ;
Полная нагрузка по отделению определяется по формуле:
. (1.16)
Рабочий ток по отделению:
, (1.17)
где Uном=0,4 кВ
Расчётная нагрузка по цеху шестерен приводится в таблице 1.2.
Расчет начинается с определения низковольтных нагрузок по цехам.
По справочникам находятся коэффициенты kиа и соsφ. Для каждого цеха вычисляются средние активная Рср и реактивная Qср нагрузки. Затем с использованием значений nэ и kиа по таблицам находится коэффициент максимума kра, и определяются расчетные активная Рр и реактивная Qр нагрузки.
Расчетная осветительная нагрузка Рр.осв цеха вычисляется по выражению (1.18) с учетом площади производственной поверхности пола Fц цеха, определяемой по генплану предприятия, удельной осветительной нагрузки Руд.осв и коэффициента спроса на освещение Кс.осв.
Рр.осв = Кс.осв∙ Руд.осв ∙ Fц . (1.18)
После суммирования нагрузок Рр и Рр.осв с учетом нагрузки Qр вычисляется полная расчетная низковольтная нагрузка цеха Sр.
После нахождения нагрузок всех цехов, рассчитывается строка «Итого по 0,4 кВ», в которой суммируются по колонкам номинальные активные мощности Рн, средние активные Рср и реактивные Qср нагрузки и расчетные осветительные нагрузки Рр.осв.
Далее вычисляются коэффициенты kиа, tgφ и соsφ по формулам (1.19), (1.20), (1.21). Приведенное число электроприемников по (1.6) или (1.7) и находится коэффициент максимума kра для электроприемников напряжением до 1000 В.
kиа = , (1.19)
tgφ = , (1.20)
соsφ = аrctg φ . (1.21)
Определение расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников производится так же, как и низковольтных. В результате вычислений записывается строка «Итого на 10 кВ». Таблицу заканчивает строка «Итого по предприятию», в которой записываются суммарные данные по низковольтным и высоковольтным ЭП: номинальная активная мощность, средние и расчетные активная и реактивная нагрузки, полная расчетная нагрузка, а также среднее для всего предприятия значения коэффициентов.
Следуя указаниям литературы, был произведен расчет электрических нагрузок по предприятию, полученные данные сведены в таблицу 1.3.
Расчетные данные по отдельным цехам в дальнейшем используются при выборе числа и мощности цеховых понижающих трансформаторов и затем с учетом потерь мощности в указанных трансформаторах для расчета питающих линий. Расчетные данные по предприятию в целом с учетом потерь мощности в цеховых трансформаторах используются при выборе трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП) и расчете схемы внешнего электроснабжения.
Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генеральном плане окружностей, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади окружностей пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждая окружность делится на секторы, площади которых пропорциональны активным нагрузкам низковольтных, высоковольтных и осветительных электроприёмников. При этом радиус окружности и углы секторов для каждого цеха соответственно определяются:
Ri = , (1.22)
где Ррi, Ррнi, Ррвi, Рроi – расчетные активные нагрузки всего цеха, низковольтных, высоковольтных и осветительных электроприёмников, кВт;
Масштаб площадей картограммы нагрузок, кВт∙м2.
m =, (1.23)
где Рmin p – минимальная расчетная активная мощность одного цеха;
Rmin – минимальный радиус, Rmin = 5 мм.
Углы секторов для каждого цеха определяются по формулам:
; ; . (1.24)
Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности) предприятия, координаты которого находятся по выражениям:
хо = ; уо = , (1.25)
где хi, уi – координаты центра i-го цеха на плане предприятия, м.
Расчет предоставлен в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Расчёт картограммы нагрузок
Наименование цехов
Ррi, кВт
Рр.нi, кВт
Рр.вi, кВт
Рр.оi, кВт
Xi, м
Yi, м
Ri, мм
αнi
αвi
αоi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1 Тепло-силовой комплекс
12249
455
11520
274
471
366
13
339
2 ЗТА
2622
2288
0
334
184
535
314
46
3 ЗМТ
2557
1804
753
831
315
254
106
4 ЗИМ
5137
3768
1369
664
264
96
ИТОГО:
22565
8315
2729
Xo=
522
Yo=
418
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
