Указания по выполнению разделов расчетно-пояснительной записки

С о д е р ж а н и е

Часть 1
В в е д е н и е . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Содержание расчетно-пояснительной записки . . . . . . . . . . . . .
2. Указания по выполнению разделов расчетно-пояснительной записки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Общие указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Расчет электрических нагрузок . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Построение картограммы электрических нагрузок предприятия и определение их центра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Технико-экономический анализ схем электроснабжения предприятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Расчет токов короткого замыкания . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6. Выбор аппаратуры высокого напряжения . . . . . . . . . . . .
2.7. Решения по конструктивному выполнению, компановке ГПП (ГРП) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8. Электроснабжение ремонтно-механического цеха . . . . . . . .
3. Графическая часть курсового проекта . . . . . . . . . . . . . . . . .
Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Часть 2.(Приложения)
Приложение А. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Приложение Б. Дополнения к методическим указаниям. . . . . . . . .

В в е д е н и е

Курсовой проект “Электроснабжение промышленных предприятий” выполняется студентами специальности 140604,140610 на пятом курсе. Законченный проект представляется на рецензию в установленном порядке. Проверенный и подписанный к защите проект возвращается студенту для ознакомления с замечаниями и для их исправления.

Для выполнения курсового проекта студент получает от преподавателя задание на электроснабжение завода и цеха.

Курсовой проект включает в себя расчетно-пояснительную записку и графическую часть.

Расчетно-пояснительная записка должна быть написана чернилами на писчей бумаге стандартного формата /210х297 мм/. Слова в записке следует писать полностью. Сокращения допускаются только общепринятые; листы записки должны быть пронумерованы и сброшюрованы в папке. Записка открывается титульным листом, аннотацией и содержанием. В конце записки приводится список литературы, использованной автором при проектировании, и делается подпись автора проекта.

Электротехнические обозначения на чертежах должны быть выполнены в соответствии с ГОСТами ЕСКД.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать соответствующие заданию исходные данные, расчеты, объяснения и обоснования принимаемых решений с обязательным указанием литературного источника.

Варианты заданий получают индивидуально у преподавателя.

В целом курсовой проект должен иметь следующую структуру:

1) титульный лист;

2) задание;

3) реферат;

4) содержание;

5) введение;

6) основная часть;

7) заключение;

8) список использованных источников.

Содержание расчетно-пояснительной записки

Основная часть проекта содержит:

-введение;

-расчет электрических нагрузок;

-построение картограммы электрических нагрузок предприятия и определение их центра;

-технико-экономический анализ схем электроснабжения предприятия;

-расчет токов короткого замыкания (КЗ);

-выбор аппаратуры высокого напряжения;

-решения по конструктивному выполнению, компоновке ГПП (ГРП);

-электроснабжение ремонтно-механического цеха;

-стандартизация и расчет показателей качества электроэнергии в сети проектируемого завода.

В расчетно-пояснительной записке должны быть выполнены подробно все необходимые расчеты. При этом, расчетная формула приводится в общем виде, делается цифровая подстановка и определяется результат расчета с указанием размерности полученной величины. При выполнении повторных. аналогичных расчетов результаты расчетов должны быть сведены в таблицы. В расчетно-пояснительной записке следует при необходимости приводить схемы и давать четкие обоснования всех принятых решений.

Ниже рассмотрены указания по выполнению отдельных разделов расчетно-пояснительной записки.

Указания по выполнению разделов расчетно-пояснительной записки

2.1 Общие указания

При выполнении данного раздела следует понимать, что система электроснабжения предприятия, состоящая из сетей напряжением до 1000 В и выше, трансформаторных и преобразовательных подстанций, служит для обеспечения требований производства путем подачи электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества. Каждое предприятие находится в состоянии непрерывного развития: вводятся новые производственные площади, повышается использование существующего оборудования, или старое оборудование заменяется новым, изменяется технология и т.д. Система электроснабжения промышленного предприятия должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологии, рост мощности предприятия и изменение производственных условий, а также удовлетворять требованиям надежности, экономичности и безопасности обслуживания.

Поэтому непременным условием для правильного принятия проектного решения является рассмотрение вопросов:

- краткая характеристика предприятия, его технологического процесса;

- характеристика среды производственных помещений;

- краткая характеристика электроприемников и требования к надежности их электроснабжения.

Знание технологического процесса проектируемого предприятия позволяет правильно определить основные требования к системе электроснабжения в отношении надежности функционирования. Знание Среды производственных помещений необходимо для правильного выбора электрического оборудования и выполнения электрических сетей и подстанций.

Сведения о среде производственных помещений целесообразно представить в таблице 2.1.

Таблица 2.1 -Сведения о среде производственных помещений

№ цеха по генплану	Наименование цеха	Характеристика производственной среды

Основными показателями потребителей электроэнергии являются: номинальная мощность, род тока, напряжение, частота тока, режим работы, степень бесперебойности электроснабжения, стабильность расположения оборудования.

Сведения о степени бесперебойности электроснабжения основных потребителей электроэнергии предприятия следует представить в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Сведения о степени бесперебойности электроснабжения основных потребителей электроэнергии

№ цеха по генплану	Наименование цеха	Категория приемников по степени бесперебойности электроснабжения

К данному разделу рекомендуется использовать литературу /2, с.34-73; 3, т.2, с.84-96; 12, с.116-302/.

2.2 Расчет электрических нагрузок

В курсовом проекте предусматривается определение расчетной нагрузки по методу упорядоченных диаграмм и по методу коэффициента спроса. Описание методов дано в /2, с.121-131; 3, т.1, с.65 и 67-69/, а расчетные коэффициенты в /2, с.558-577; 3, т.2, с.11-37; 4, с.260-278; 6, с.34-48/.

Расчетные данные не должны превышать допустимых значений, указанных в справочной литературе /1; 15; 16; 17; 18/.

2.2.1 Метод определения расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту максимума

Этот метод, называемый также методом упорядоченных диаграмм, положен в основу “Указаний по определению электрических нагрузок в промышленных установках” /13/. Расчетная активная нагрузка определяется так:

Р_р = К_мР_см = К_м К_и Р_{у ,} (1)

где К_и - коэффициент использования активной мощности группы электроприемников;

Р_у - установленная(номинальная) мощность группы электропри-емников, равна сумме номинальных паспортных Р_ном мощностей отдельных приемников, кВт;

Р_см - средняя активная нагрузка группы электроприемников за наиболее загруженную смену, кВт;

К_м - коэффициент максимума активной мощности; необходимая для расчетов зависимость К_м = ¦ (n_э , K_и ) представлена в /2, с.125; 3, т.1, с.54/.

В курсовом проекте требуется рассчитать нагрузку P_p по методу упорядоченных диаграмм для ремонтно-механического цеха завода.

Из многочисленных случайных факторов, влияющих на величину коэффициента К_м , принято учитывать влияние только различия мощностей отдельных электроприемников. Для этого вводится понятие об эффективном числе приемников n_э - числе однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же величину расчетного максимума, что и группа из n различных по мощности и режиму работы электроприемников.

Точное выражение для n_э есть отношение квадрата суммы мощностей n электроприемников к сумме их квадратов

. (2)

Если расчет n_э представляет трудности из большого числа приемников, то следует пользоваться упрощенными методами [2, с.127-129; 3, т.1, с.57-59].

Расчетная нагрузка группы или многодвигательного привода, имеющих три и менее электроприемников, определяется как сумма их номинальных мощностей.

Для одного крана расчетная нагрузка принимается равной мощности двух наиболее мощных электроприемников крана, а при нескольких кранах - определяется способами, перечисленными выше.

При числе электроприемников в группе или многодвигательном приводе больше трех, но при n_э < 4, расчетная нагрузка определяется по выражению

Р_р=S(Р_номК_з), (3)

где К_з - коэффициент загрузки.

При отсутствии данных о коэффициенте загрузки следует принимать К_з = 0,9 для приемников длительного режима работы и К_з = 0,75 для приемников повторно-кратковременного режима работы.

Для электроприемников длительного режима работы с практически постоянным графиком нагрузки, у которых К_и ³ 0,6; коэффициент включения К_в = 1 и коэффициент заполнения графика нагрузки за наиболее загруженную смену К_зг ³ 0,9 принимают К_м = 1 и Р_р= Р_см .

Расчетная реактивная мощность определяется по формуле

Q_p = P_p tg j, (4)

где tg j определяется по характерному для данной группы электроприемников средневзвешенному значению коэффициента мощности.

При n_э > 10 расчетная реактивная мощность принимается равной средней мощности Q_см, т.е.

Q_p = Q_см = P_см tg j, (5)

при n_э £ 10

Q_p = 1,1 Q_см, (6)

Реактивные нагрузки электроприемников, работающих с опережающим током (синхронные двигатели и компенсаторы, статические конденсаторы и др.), берутся со знаком “-”.

Расчетная нагрузка полной мощности для силовых электроприемников на разных ступенях системы электроснабжения определяется из соотношения

, (7)

Ток определяется из выражения

, (8)

2.2.2 Метод определения расчетной нагрузки по установленной

мощности и коэффициенту спроса

По этому методу расчетная нагрузка определяется из соотношения

Р_р = К_с Р_у, , (9)

где К_с - коэффициент спроса данной группы электроприемников.

Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников определится как

Q_p = P_p tg j, (10)

В проекте для всех цехов, в данном разделе и для РМЦ, рекомендуется применение этого метода расчета нагрузки.

2.2.3 Определение расчетной нагрузки установок электроосвещения

Расчетная нагрузка установок электроосвещения определяется по методу коэффициента спроса

Р_ро = К_со Р_уо К_пра, (11)

где К_со - коэффициент спроса осветительных нагрузок [3, т.2, с.72];

К_пра - коэффициент потерь в пуско-регулирующей аппаратуре [3, т.2, с.72; 7, с.35-36];

Р_уо - установленная мощность установок электроосвещения, кВт

Р_уо = Р_уд Р ^. 10³, (12)

где Р - освещаемая площадь цеха, территории завода (м²), определяемая по генплану завода, кВт;

Р_уд - удельная расчетная нагрузка освещения на 1 м² освещаемой поверхности, кВт /3, т.2, с.67; 4, с.296/.

В случае отсутствия данных, величину Р_уд можно определить, исходя из нормированной величины освещенности объекта /1, с.367-370; с.375/.

Задаваясь типом лампы /1, с.358-359; 9, с.30-31/, а следовательно, величиной светового потока /7, с.24-34; 9, с.12-29/, можно определить величину площади, на которой обеспечивается требуемая освещенность. по мощности лампы и величине площади находят Р_уд.

Например, выбрана лампа накаливания мощность 500 Вт со световым потоком 8100 лм. Заданная освещенность 2 лк, т.е. 2 лм/м². Тогда Р_уд = 500 ^. 2/8100 = 0,12 Вт/м².

Расчет нагрузок рекомендуется вести в следующей последовательности:

1) Определение расчетных нагрузок цехов:

а) определение расчетных нагрузок цехов на стороне ниже 1000 В.

б) выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансфор-маторных подстанций.

в) определение мощности конденсаторных батарей в сети напряжением ниже 1000 В.

г) определение расчетных нагрузок цехов (подстанций) на стороне выше 1000 В.

2) определение расчетной нагрузки всего предприятия.

Ниже приводятся указания по выполнению указанных пунктов.

Расчетная полная мощность сети низкого напряжения цеха без учета мощности компенсирующих устройств определяется в курсовом проекте без учета потерь мощности в сетях низкого напряжения (НН) цеха в связи с малой их протяженностью по выражению:

, (13)

Определение расчетных нагрузок цехов на стороне НН без учета мощности компенсирующих устройств удобно выполнять в таблицах 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3 - Расчетные нагрузки цехов на стороне НН

Номер цеха по генплану	Ксо	Кпра	Руд, кВт/м2	F, м2	Руо, кВт	Рро, кВт	cos j0	Qpo, квар	Spo, кВА	Примеч.

Таблица 2.4 - Расчетные нагрузки цехов на стороне НН

Группы приемников по цехам	Ру, кВт	Ки	КС	cos j tg j	Рсм, кВт	Qсм, квар	Sсм, кВА	PР, кВт	QР, квар	SР, кВА
Цех № 1 Силовая нагрузка Осветительная нагрузка Всего нагрузка НН
Цех № 2

Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых трансфор-маторных подстанций (ТП) должен производиться с учетом следующего:

1) питание нагрузки НН цеха обеспечивается только путем установки нескольких подстанций;

2) питание нагрузки НН цеха обеспечивается от одной подстанции;

3) питание нагрузки НН цеха осуществляется от подстанции, являющейся источником питания нагрузки нескольких цехов.

Согласно /10/ выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП и мощности конденсаторных установок НН должен производиться одновременно, так как переток реактивной мощности из сети высокого напряжения (ВН) в сеть НН целесообразно осуществлять только в пределах допустимой загрузки трансформаторов цеховых ТП, так как трансформаторы стоят дороже, чем конденсаторы.

Таким образом, для решения поставленной задачи возникает необходимость определения на генплане завода местоположения цеховых ТП, с учетом нагрузок, которые от них получают питание, места расположения ТП должны выбираться с учетом смещения их в сторону источника питания завода (главной понижающей подстанции (ГПП), главной распределительной подстанции (ГРП)).

Ниже рекомендуется следующий порядок расчета.

Для цехов, удовлетворяющих условию 1, предварительно выбирается минимально возможное число цеховых трансформаторов Н_о, исходя из предположения, что в сети НН будет осуществлена полностью компенсация реактивной мощности, т.е. до cоs j = 1, и тогда принимая S = P, находим

Н_о = Р_рн / (b S_т.ном ), (14)

где S_т.ном - номинальная мощность одного трансформатора, выбираемая ориентировочно по плотности нагрузки s; кВА;

b - коэффициент загрузки трансформатора, принимаемый для нагрузок 2-й и 3-й категории равным 0,9-0,95, а для 1-й категории - 0,65-0,7;

Р_рн - расчетная активная нагрузка цеха до 1000 В, кВт.

Рекомендуемая номинальная мощность цеховых трансформаторов в зависимости от плотности нагрузки приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Номинальная мощность трансформаторов

Плотность максимальной нагрузки , кВА/м2	до 0,05	до 0,1	до 0,2	до 0,3	свыше 0,3
Рациональная мощность трансформатора Sт.ном , кВА

Выбор трансформаторов цеховых ТП рекомендуется выполнять также по средней нагрузке за наиболее загруженную смену Р_см. Для этого в выражение (14) вместо Р_рн следует подставить Р_см стороны НН. При этом b трансформаторов с нагрузками 2-й и 3-й категории принимается равным 0,7-0,8.

Полученное значение Н₀ округляется до ближайшего большего целого числа Н. Следовательно, Н₀ £ Н.

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана из сети высокого напряжения в сеть низкого напряжения Q_в-н без превышения предусмотренного значения коэффициента загрузки определяется по формуле

, (15)

где b = 0,93 для нагрузок 2-й и 3-й категорий, или 0,7 для нагрузок 1-й категории.

Если расчетная реактивная нагрузка сети НН равна Q_рн, а допустимый переток реактивной мощности с шин 6-20 кВ в сеть НН равен Q_в-н, то от источников реактивной мощности низкого напряжения - синхронных двигателей и конденсаторов необходимо обеспечить получение реактивной мощности

Q_кн = Q_рн - Q_в-н , (16)

Значение мощности Q_кн уточняется при выборе стандартных комплектных конденсаторных батарей. При этом следует проверить какая величина cos j получается в сети НН:

. (17)

Если cos j_нн < 0,85, то следует увеличить Q_кн из условия cos j_нн ³ 0,85. Это требование обусловлено технико-экономическими соображениями. Аналогично следует поступить, если Q_в-н ³ Q_рн.

Для цехов завода, удовлетворяющих условию 2, расчет аналогичен предыдущему. Разница в этом случае состоит в том, что число трансформаторов равно 1 или 2 в зависимости от категории нагрузки.

Для цехов завода, удовлетворяющих условию 3, возникает задача определения цехов, получающих питание от цеховой ТП. Радиус расположения низковольтной нагрузки, питание которой целесообразно осуществлять от данной цеховой ТП, может быть определен согласно данных таблицы 2.6.

Таблица 2.6 -Радиус расположения низковольтной нагрузки

Напряжение, В	Потребляемая мощность, кВт	Длина сети, м
	до 10 75-100	300-500 100-200 50-200 30-100
	до 10 20-50 75-100 150-400	600-1000 300-1000 200-1000 30-1000

В таблице 2.6 верхние границы длин сети даны по условиям технической, а не экономической целесообразности.

При выборе числа и мощности цеховых подстанций и распределительных пунктов (РП) необходимо руководствоваться также следующим: число типов (по мощности) трансформаторов цеховых подстанций на предприятии, по возможности, ограничивается двумя или тремя, в зависимости от мощности предприятия и характера электрических нагрузок; цеховые подстанции, по возможности, совмещаются с ближайшими РП или распределительными устройствами, питающими электроприемники высокого напряжения; предусматривается раздельная работа трансформаторов (на отдельные секции) для уменьшения токов короткого замыкания и упрощения релейной защиты; во всех случаях стремятся к установке подстанций внутри цеха (при многопролетных цехах) и установке комплектных подстанций.

При выборе типа цеховых подстанций руководствуются следующим: внутренние цеховые подстанции применяются главным образом в широких многопролетных цехах, если это допустимо по категории производства и характеру технологического процесса; в одно- и двухпролетных цехах небольшой ширины или при расположении части нагрузок за пределами цеха, а также при трудностях размещения подстанций внутри цеха применяются подстанции, встроенные в цех или пристроенные к нему и расположенные преимущественно вдоль одной из длинных сторон цеха (желательно ближайшей к источнику питания), а при значительной ширине цеха - вдоль двух его сторон в шахматном порядке.

С точки зрения архитектурного оформления цехов и обеспечения между ними необходимых проездов и разрывов преимущества имеют подстанции, встроенные в цех. При отсутствии препятствий в отношении проездов и разрывов применяются встроенные подстанции с наружной установкой трансформаторов возле цеха или же пристроенные закрытые подстанции.

Отдельно стоящие цеховые подстанции (внешние) применяются: при питании от одной подстанции нескольких цехов, при наличии в цехах взрывоопасных производств, при невозможности сооружения встроенных или пристроенных подстанций по соображениям производственного или архитектурного характера.

Рекомендуется расчеты по рассмотренным пунктам представить в таблицах 2.7-2.8, формы которых приведены ниже.

Таблица 2.7 - Выбор числа и мощности цеховых ТП

Вариант 1

Номер цеха по генплану

Ррн, кВт

Qрн, квар

Sрн, кВА

Кате-гория

P, м2

s, кВА/м2

Sт.ном, кВА

b

Н, шт.

Вариант 2

Номер цеха по генплану

Ррн, кВт

Qрн, квар

Sрн, КВА

Кате-гория

Sт.ном, кВА

Н, шт.

Продолжение таблицы 2.7

Вариант 3
Наименование ТП	Номер цеха по генплану	Ррн, кВт	Qрн, Квар	Sрн, кВА	Кате-гория	Н, шт.	Sт.ном, кВА

Таблица 2.8 - Определение расчетных нагрузок цехов на стороне