Проект внутреннего электроснабжения дизельного цеха Омского ССРЗ

Дипломный проект состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы. ...

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….......... 5
1 АНАЛИЗ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ…………..... 7
1.1 Описание объекта модернизации……………………………………………. 7
1.2 Теоретический анализ………………………………………………………… 10
1.2.1 Методы расчёта электрических нагрузок…………………………………… 10
1.2.2 Прокладка кабельных линий…………………………………………………. 15
1.2.3 Компенсация реактивной мощности, ……………….………………………. 19
1.2.4 Компенсирующие устройства……………………………………………….. 25
1.3 Постановка цели дипломного проекта………………………………………. 28
1.4 Постановка задач для достижения поставленной цели…………………..... 28
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………. 29
2.1 Расчёт электрических нагрузок дизельного цеха методом
упорядоченных диаграмм…………………………………………………...... 29
2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции
дизельного цеха……………………………………………………………...... 35
2.3 Расчёт и выбор компенсирующих устройств дизельного цеха…………….. 36
2.4 Расчёт освещения дизельного цеха ………………..……………................. 38
2.5 Расчёт токов короткого замыкания …………………………………………. 42
2.6 Расчёт центра электрических нагрузок дизельного цеха …………………. 51
2.7 Расчёт заземляющего устройства дизельного цеха ……………................. 53
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………...... 56
3.1 Принцип регулирования компенсирующих устройств…………………….. 56
3.2 Выбор регулятора реактивной мощности…………………………………… 59
3.3 Технические характеристики регулятора…………………………………. ... 60
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА………………………… 65
4.1 Расчёт затрат на внедрение и определение стоимости после монтажа……. 65
4.2 Расчёт объёма выработки продукции………………………………………. 66
4.3 Расчёт экономических показателей работы объекта……………………..... 68
4.4 Определение экономической эффективности и целесообразности
внедрения компенсирующих устроиств……………………………………. 69
5 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ……………………………. 70
5.1 Охрана труда. Общие положения……………………………………………. 70
5.1.1 Электробезопасность……………….…………….…………….…………….. 71
5.1.2 Мероприятия по обеспечению электробезопасности………………………. 73
5.1.3 Пожарная безопасность при эксплуатации электроустановок …………… 78
5.2 Охрана труда на водном транспорте………………………………………… 80
5.2.1 Основные документы, регулирующие вопросы охраны труда на
водном транспорте:………………………………………………………...... 80
5.2.2 Основные опасные и вредные производственные факторы,
возникающие на судах:………………………………………………………. 80
5.2.3 Безопасность труда …………………………………… ……………………… 80
5.3 Охрана окружающей среды. …………………………..…………..…………. 81
5.3.1 Общие положения………………………......................…………..………….. 81
5.3.2 Законы по охране окружающей среды ………………………...…...…........ 82
5.3.3 Основные принципы охраны окружающей среды ……….……………… 83
5.3.4 Охрана окружающей среды на предприятии водного транспорта …….. 84
5.3.5 Общие требования к охране водных объектов………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………….. 85
87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………… 88

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.
Развитие электрической базы России, необходимость бесперебойного
электроснабжения потребителей требуют постоянного повышения надежности работы электрических систем и их элементов.

Определяется , результат заносится в колонку 8:; (2.8)Определяются , , , результаты заносятся в колонки 9, 10, 11 соответственно:; (2.9);(2.10).(2.11)Определяются , , для РП 1, РП 2, ШМА 1 и ШМА 2, результаты заносятся в колонки 5, 6, 7 соответственно:;(2.12);(2.13). (2.14)Определяется , результат заносится в колонку 12:. (2.15)Определяется , результат заносится в колонку 13:.(2.16)Определяются , результат заносится в колонки 15, 16, 17 соответственно:;(2.17);(2.18).(2.19)Определяется ток на РУ для РП 1, РП 2, ШМА 1, ШМА 2 и ЩО, результат заносится в колонку 18:.(2.20)Определяются потери в трансформаторе, результат заносится в колонки 15, 16, 17:;(2.21);(2.22).(2.23)Результаты расчётов представлены в сводной ведомости нагрузок в приложении.2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции дизельного цехаОпределяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности. Поскольку используется такая схема подключения, следовательно, трансформатор выбирается по следующему условию:;(2.24).Выбираем КТП 250-10/0,4 с одним трансформатором ТМ 250-10/0,4:;;;;;;;.Выбранная мощность трансформатора проверяется на перегрузочную способность в аварийном режиме:;(2.25).Определим коэффициент загрузки выбранного трансформатора:;(2.26).2.3 Расчёт и выбор компенсирующих устройств дизельного цехаСредневзвешенный коэффициент мощности по цеху составил:;(2.27).Поскольку коэффициент мощности меньше оптимального (0,92), то необходимо скомпенсировать реактивную мощность.Произведём расчёт компенсирующих устройств. Таблица 2.3 – Данные для расчёта компенсирующих устройствЗначение, кВт, квар, кВАВсего на НН без КУ0,631,23189,26141,53237,94Определяем расчётную мощность компенсирующего устройства:,(2.28)где – расчётная мощность компенсирующего устройства, квар; – коэффициент, учитывающий повышение естественным способом; – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации, . Принимаем , тогда ..Выбираем конденсаторную установку УКРМ-0,4-6-150УХЛ4 со ступенчатым регулированием. Определяются фактические значения и после компенсации реактивной мощности:;(2.29).Следовательно .Результаты расчёта занесём в сводную ведомость. Таблица 2.4 – Сводная ведомость нагрузок по цехуНаименование, кВт, квар, кВАВсего на НН без КУ0,671,12189,26 141,53237,94КУ--- 4×33,30-Всего на НН с КУ0,950,34189,268,53189,45Потери-- 3,79 18,95 19,32Всего ВН с КУ193,05 27,48 194,99Средневзвешенный коэффициент мощности по цеху составил:;(2.30).Определяем мощность трансформатора с учётом потерь:;(2.31).Выбираем КТП 250-10/0,4 с одним трансформатором ТМ 250-10/0,4.Определим коэффициент загрузки выбранного трансформатора:;(2.32).Таким образом, принимаем цеховую КТП с одним трансформатором типа ТМ 250-10/0,4 и коэффициентом загрузки равным 0,76.2.4 Расчёт освещения дизельного цехаВ процессе эксплуатации осветительной установки освещенность снижается из-за загрязнения ламп, уменьшения светового потока источников света в процессе горения и т.д. Поэтому при расчете мощности источника света, которая должна гарантировать нормированное значение освещенности на рабочих местах в течение всего времени эксплуатации осветительной установки, вводится коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности. Для ремонтно-механического цеха коэффициент запаса по принимается 1,5.Условия среды освещаемого помещения определяют конструктивное исполнение светильника. Светораспределение светильника является основной характеристикой, определяющей светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях. Для высоких помещений h=6-18м могут быть использованы лампы ДРЛ мощностью 700 Вт.С учётом рекомендаций для дизельного цеха по выбираем полностью пылезащищенный светильник РСП-05 с кривой силы света Г-1, применим в данном светильнике дуговую ртутную лампу ДРЛ. Лампы включаются через одноламповые ПРА с встроенными конденсаторами, благодаря чему коэффициент мощности повышается до 0,9.Светильники размещаются рядами, параллельными длинной стороне помещения. При таком расположении направление света приближается к направлению естественного света, облегчается возможность включения в сумерки только освещения в глубине помещения, уменьшается прямая и отраженная блескость и оказывается меньшей протяженность групповой сети.Расположим светильники в 2 ряда. Расстояние между светильниками d = 6 м, от светильников до стены -3 м по всему периметру. Общее количество светильников - 26 штук.Высота светильников над полом: ; (2.33)где H = 7,25 м – высота помещения; hс = 1, м–расстояние светильников от перекрытия ("свес").Расчётная высота: где h=7,25м – высота расчётной поверхности над полом. Проведём расчетосвещенности методом коэффициента использования. Потребный поток ламп в каждом светильнике находится по формуле: , (2.34)где N - число светильников; Е - заданная минимальная освещенность; КЗ - коэффициент запаса; А - освещаемая площадь; Z–отношение, принимается равным 1;Ф–световой поток одной лампы. Далеко не весь поток падает на освещаемую поверхность, т. к. он частично теряется в светильниках, частью падает на стены и потолок помещения. Отношение потока, падающего на освещаемую поверхность, ко всему потоку ламп называется коэффициентом использования . Зависимость от площади помещения, высоты и формы учитывается индексом помещения i.Из табл. 9.14 [4] при ПОТ=0,7, СТ=0,5, П=0,3, i=2 коэффициент использования принимается равным 90%.Необходимый световой поток определяется: ; (2.35)Ближайшая стандартная лампа ДРЛ400 имеет световой поток 19000 лм, что на 6% больше найденного значения, что допустимо.Поток лампы в светильнике: лм, (2.36)где ∑ε – условная освещённость в контрольной точке.Рисунок 2.2 - расположение контрольных точекОсвещённость в контрольной точке горизонтальной плоскости найдём по формуле: (2.37)Для определённого расстояния d находим угол α=400, далее для КСС Г-1 определим Iα, cos3 α найдём по табл. 9.3 [4]. Полученные данные подставим в формулу, результаты сведём в таблицу 2.5. Контрольные точки выберем согласно рис.2.2. Таблица 2.5ТочкаНомера светильниковРасстояние d м.Угол αIα, кдCos3 α.Условная освещенность лк.от одного светильникаот всех светильниковА1,2,3,4,5,6,7,8. 4,20; 9,50.26,00; 46,00.335,00; 235,00.0,776; 0,335.3,00; 0,97.12,00; 3,88;∑е=15,88.Б1,3; 2,4; 5,6;7;8. 3,40; 8,10; 13,80; 9,10;11,70.22,00; 42,00; 58,00; 45,00;53,00.335,00; 250,00; 170,00; 240,00; 190,00.0,797;0,41;0,149;0,354;0,218.3,50;1,27;0,31;1,05;0,50.7,00;2,53;0,62;1,05;0,50;∑е=11,77.С1;2;7;8;3,4;5,9;6. 6,70; 3,00;10,80; 9,00.40,00;20,00;50,00;45,00.275,00;360,00;210,00;240,00.0,45;0,83;0,266;0,354.1,53;3,70;0,69;1,05.6,12;7,40;1,38;1,05;∑е=15,95.Коэффициент , где ρСР – средневзвешенный коэффициент площади..Для точки «С» с наилучшей освещённостью:ДРЛ400 имеет световой поток 19000 лм, - на 17.5% больше найденного значения, что допустимо.Для точки Б с наихудшей освещённостью: ДРЛ400 имеет световой поток 19000 лм, – на 12% меньше найденного значения, что допустимо. Окончательно принимаем лампу ДРЛ400.2.5 Расчёт токов короткого замыканияСоставляется схема замещения (рис. 2.3), и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчётной схемой [10, с.58].Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.Для системы:;(2.38).Наружная ВЛ АС–3×10/1,8; .;;(2.39);;(2.40);;(2.41).Рисунок 2.3 - расчетная схема и схема замещенияСопротивления приводятся к НН:;(2.41);;(2.43).Для трансформатора:;;;.Для автоматов:;;.Для кабельных линий:КЛ 1:;.Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то:;(2.44);;(2.45);;(2.46).КЛ 2:;;;.Для шинопровода ШРА 250:;;;;;;(2.47);;(2.48).Для ступеней распределения:;.Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:;(2.49);;(2.50);;(2.51);;(2.52);;(2.53);;(2.54).Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость»:;;;(2.55);;(2.56);;(2.57);;(2.58);;(2.59);;(2.60);;(2.61);;.Определяем коэффициенты и :Рисунок 2.4 – Зависимость ;;;;(2.62);.Определяются трёхфазные и двухфазные токи КЗ и заносятся в ведомость (табл. 2.3).;(2.63);;(2.64);;(2.65);;(2.66);;;(2.67);;(2.68);;(2.69);;(2.70);;(2.71);;(2.72). Таблица 2.6 – Сводная ведомость токов короткого замыкания№ КЗ,мОм,мОм,мОм,кА,кА,кА,мОм,мАК125,0027,4037,100,911,011,006,228,806,225,3915,002,88К250,1032,0059,401,571,001,003,695,223,693,2044,72,00К374,9033,8082,202,221,001,002,673,782,672,3147,31,96Составляется схема замещения для расчёта однофазных токов КЗ и определяются сопротивления.Рисунок 2.5 – Схема замещения для расчёта 1-фазных токов КЗ;(2.73);;(2.74);;(2.75);;(2.76);;(2.77);;;;(2.78);;(2.79);;(2.80);;(2.81);;(2.82);;(2.83);;(2.84);;(2.85);;(2.86).2.6 Расчёт центра электрических нагрузок дизельного цехаДля определения местоположений ТП при проектировании системы электроснабжения план цеха наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещение на плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам потребителя. Для каждого наносится своя окружность. Площадь круга в определённом масштабе равна расчётной нагрузке соответствующего потребителя Ppi, кВт: Из этого выражения радиус окружности:где Ppi – мощность i-го потребителя; m – масштаб для определения площади круга, принимаем m = 0,2 км/см. Центр электрических нагрузок определяется по формуле:Определяются условные ЦЭН активной и реактивной:; ; ; . Вблизи точки ставят ТП, а у точки – ККУ. Полученные результаты сведём в таблицу 2.7. Таблица 2.7 – Расчёт центра электрических нагрузокНаименование потребителя,кВтr, мX, мY, мСтенд притирки клапанов 2,7017,20 8,60185,70Стенд притирки клапанов 2,7017,20 8,50142,90Узу-4 0,31 2,00499,10297,10Гидропресс выпресовки цилиндрических втулок 1,40 8,90308,30195,20Токарно-винторезный станок 16К20 3,3021,00443,40279,10Токарно-винторезный станок 16К20 3,3021,00388,40208,30Токарно-винторезный станок 16К20 3,3021,00116,70 42,70Токарно-винторезный станок 16К20 3,3021,00155,80 41,70Токарно-винторезный станок 16К20 3,3021,00429,10 32,00Стенд расточки картеров11,6073,90114,70155,20Стенд расточки картеров11,6073,90263,10154,00Стенд расточки картеров11,6073,90428,40 154,00Токарно-винторезный станок 16А203,6022,90386,60 32,00Токарно-винторезный станок 16А203,6022,90469,00 33,00Токарно-винторезный станок 16А203,6022,90507,00 33,00Стенд шлифования колен.валов1,6010,20392,20279,10Стенд шлифования колен.валов1,6010,20283,40279,10Кран-балка электрическая мостового типа1,00 6,40 47,30230,60Кран-балка электрическая мостового типа1,00 6,40 49,40267,30Кран-балка электрическая мостового типа1,00 6,40 54,10297,50Стенд расточки шатунов1,54 9,80336,40279,10Стенд притирки гильз1,05 6,70233,30279,10Пресс для съемки кулачковых шайб2,5516,20166,20282,60Моечная машина2,8918,40451,40197,00Трансформатор сварочный 4,830,60193,70192,20Стенд опрессовки реверс-муфты1,00 6,40250,90193,00Стенд поворотный0,05 0,30 89,30282,60Магнитный дефектоскоп0,42 2,70501,60131,30Гидравлическая гильотина1,9612,50450,40131,60Шкаф нагревательный2,2514,30404,30126,10Стенд испытания топливных насосов 0,90 5,70353,90126,10Стенд обкатки топливных насосов М-4003,0019,10306,70126,10Стенд обкатки топливных насосов 6NVD-263,0019,10261,60125,50Компрессор0,38 2,40197,70122,20Стенд перешлифования коленвалов2,0413,00 57,30 49,40Стенд опрессовки валов1,8812,00207,30 49,70Стенд опрессовки блоков1,7010,80288,10 48,70Настольный сверлильный станок 2М1120,22 1,40200,80 23,70Щит освещения11,2071,30 4,10165,40ТП116,24 740,40257,59145,24 2.7 Расчёт заземляющего устройства дизельного цехаСопротивление заземляющих устройств в установках напряжением до 1000 В не должно быть больше 4 Ом.В качестве вертикальных заземлителей принимаются стальные стержни диаметром 40 мм и длиной 3 м, которые погружают в грунт методом ввертывания. Верхние концы электродов располагают на глубине 0,6 м от поверхности земли и соединяют сваркой с горизонтальными заземлителями из полосовой стали предварительной длиной 4 м [10, с.88].Определяется расчётное сопротивление одного вертикального электрода:; (3.1),где .Определяется предельное сопротивление совмещённого заземляющего устройства.; (3.2); (3.3).Принимаем .Определяется количество вертикальных электродов без учёта экранирования.; (3.4).Принимаем .Определяется количество вертикальных электродов с учётом экранирования:; (3.5),где Принимаем .Размещаем ЗУ на плане, и уточняются расстояния, наносятся на план.Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее одного метра, то длина по периметру закладки равна:; (3.6).Тогда расстояние между электродами уточняется с учётом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся между ними.Для равномерного распределения электродов окончательно принимается , тогда:; (3.7);; (3.8),где – расстояние между электродами по ширине объекта; – расстояние между электродами по длине объекта; – количество электродов по ширине объекта; – количество электродов по длине объекта.Для уточнения принимается среднее значение отношения:; (3.9).Уточняем коэффициент использования:;.Определяются уточнённые значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:;(3.10);;(3.11).Определяется фактическое сопротивление ЗУ:.(3.12), следовательно, ЗУ эффективно. 3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ3.1 Принципы регулирования компенсирующих устройствРегулирование мощности включением и отключением всей установки или отдельных ее секций позволяет достигнуть экономичного режима работы электрических сетей промышленных предприятий и одновременно использовать конденсаторные установки как средство местного регулирования напряжения. Регулирование мощности может производиться вручную эксплуатационным персоналом; автоматически от действия различных электрических параметров и неэлектрических датчиков, форсированной мощности конденсаторных установок, быстродействующими, регулируемыми, статическими генераторами реактивной мощности; диспетчером – непосредственно или распоряжением по телефону.Регулирование мощности вручную эксплуатационным персоналом в определенное время суток не может являться надежным способом регулирования, хотя оно еще и продолжает применяться на промышленных предприятиях. Регулирование вручную в основном зависит от качества работы дежурного персонала, при этом могут быть случаи, когда из-за небрежности персонала конденсаторная установка долгое время оставалась невключенной или, наоборот, отключалась, что приводило соответственно к недокомпенсации или перекомпенсации.Наиболее экономичные режимы работы сетей могут быть достигнуты при использовании конденсаторных установок с автоматическим регулированием мощности. В зависимости от характеристики сети, требований потребителя и энергосистемы автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок может выполняться:по времени суток, когда важно ограничить отдачу промышленным предприятиям реактивной мощности в сеть энергетической системы в течение суток по определенной программе с установившейся технологией производства;по уровню напряжения, если необходимо уменьшить отклонение уровня напряжения электрической сети промышленного предприятия от оптимального значения;по току нагрузки, если рост и снижение полной нагрузки меняются в течение рабочего дня и сопровождаются соответственным изменением реактивной мощности;по величине коэффициента мощности, если его изменение пропорционально определенному изменению реактивной мощности;по величине и направлению реактивной мощности, когда важно ограничить отдачу промышленными предприятиями реактивной мощности в сеть энергетической системы;в зависимости от технологии производства, когда регулирование мощности конденсаторных установок может осуществляться от неэлектрических датчиков (температуры, давления и т. п.);по различным комбинированным схемам: в зависимости от времени суток с коррекцией по напряжению, по времени суток, напряжению и направлению реактивной мощности, по напряжению с коррекцией по току, с применением неэлектрических датчиков от различных устройств;в связи с внедрением диспетчерского управления и телемеханизации электроснабжения промышленных предприятий целесообразно осуществлять централизованное регулирование мощности конденсаторных установок диспетчером непосредственно или косвенно распоряжением по телефону на основе анализа графика   нагрузки данного предприятия или даже целого района энергетической системы;для ликвидации быстрых колебаний и набросов реактивных нагрузок. В этом случае может применяться форсировка мощности конденсаторных установок автоматическим переключением параллельно-последовательных соединений конденсаторов на повышенное или пониженное, по отношению к номинальному, напряжение, а также применяться и другие быстродействующие регулируемые источники реактивной мощности.Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок зависит от различных электрических параметров и неэлектрических датчиков и может быть одноступенчатым или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически включается или отключается вся конденсаторная установка или одновременно включаются или отключаются несколько конденсаторных установок в определенное время суток. При многоступенчатом регулировании допускается поочередное автоматическое включение или отключение нескольких конденсаторных установок с одноступенчатым регулированием либо включение и отключение отдельных секций конденсаторной установки по заданной программе или в определенной последовательности.Включение и отключение всей установки или отдельных ее секций позволяет достигнуть экономичного режима работы электрических сетей промышленных предприятий и одновременно использовать конденсаторные установки как средство местного регулирования напряжения. Регулирование мощности может производиться вручную эксплуатационным персоналом; автоматически от действия различных электрических параметров и неэлектрических датчиков, форсированной мощности конденсаторных установок, быстродействующими, регулируемыми, статическими генераторами реактивной мощности; диспетчером – непосредственно или распоряжением. Одноступенчатое регулирование (рис. 3.1,а) является простейшим способом регулирования мощности конденсаторных установок, требует меньших капитальных затрат по сравнению с многоступенчатым за счет более простой схемы и отсутствия дополнительной коммутационной аппаратуры. При многоступенчатом регулировании (рис. 3.1,б) автоматически отключаются или включаются отдельные конденсаторные установки или секции, снабженные своим выключателем. Многоступенчатое автоматическое регулирование конденсаторных установок напряжением 6-10 кВ (рис. 3.1,в) может выполняться с одним главным выключателем и несколькими переключателями для автоматического управления секциями. Чем больше количество секций в установке, тем более плавно происходит регулирование, но тем больше затраты на дополнительную коммутационную аппаратуру.Рисунок 3.1 - Схемы конденсаторных установокОднако если на одном и том же предприятии имеется несколько индивидуальных конденсаторных установок с одноступенчатым регулированием, то можно с помощью последовательной схемы автоматически осуществить их разновременное отключение и включение и, таким образом, выполнить многоступенчатое регулирование общей мощности всех конденсаторных установок, установленных на данном предприятии. Таким образом, автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок большинства промышленных предприятий можно выполнять одноступенчатым по простым, а следовательно, и надежным схемам регулирования.3.