Электроснабжение деревообрабатывающего комбината

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергия  применяется буквально во всех отраслях народного хозяйства, особенно для  электропривода различных механизмов, а в последние годы и для  различных электротехнологических установок, в первую очередь для  электротермических и электросварочных установок, электролиза, электроискровой  и электрозвуковой обработки  материалов, электроокраски. Большую  группу электроприемников составляют приводы общепромышленных механизмов, применяемые во всех отраслях народного  хозяйства: подъемно-транспортные машины, поточно-транспортные системы, компрессоры, насосы, вентиляторы.

Актуальной  задачей в области экономии энергии  на предприятии является осуществление  комплексной механизации и автоматизации  производства, создание автоматических линий, участков и автоматизированных предприятий. Снижение удельных расходов энергии на предприятии достигается  переворотом ряда процессов высокотемпературного нагрева за счёт электроэнергии, улучшением технико-экономических показателей  агрегатов, потребляющих различные  виды энергии и топлива, за счёт укрупнения их единственных мощностей, интенсификации процессов нагрева и горения, изменение структуры потребления  топлива в технологических аппаратах  и изменения технологии производства. Одной из постоянно возникающих  задач при этом является определение  экономической эффективности замены устаревшего энергетического оборудования. С энергетической точки зрения желательно, чтобы число преобразования энергии  на предприятии было минимальным, так как всякое преобразование энергии связано с её потерями. Чем меньше преобразований претерпевает энергия на предприятии, тем выше общий КПД энергоиспользования предприятия.

 

 

Вариант №  4

 

Тема: «Электроснабжение деревообрабатывающего  комбината»

  Исходные данные на проектирование:

Схема генерального плана  комбината (см. рисунок 1).

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы мощностью 500 МВА, на которой установлены два  пареллельно работающих трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением 115/37/6,3 кВ.

     Мощномть к.з на стороне 115 кВ равна 1200 МВА.

Сведения об электрических  нагрузках по цехам комбината.

Расстояние от подстанции энергосистемы до комбината 3,5 км.

Комбинат работает в  две смены.

 

                Таблица 1

Электрические нагрузки

№ цехов	Наименование	Кол-во ЭП, n	Установленная мощность, кВт
			Одного ЭП, PН
1	Лесопильный завод	80	1-125	2500
2	Сушильный цех	50	10-80	950
3	Биржа сырья	30	10-40	700
4	Цех оконных рам и дверей	100	1-40	1100
5	Цех половых досок	50	1-80	900
6	Столярны цех №1	50	1-70	1000
7	Столярны цех №2	60	1-50	1100
8	Мебельный цех	30	1-30	450
9	Цех прессованных плит	60	1-40	1700
10	Материальный склад	10	1-20	100
11	Компрессорная:
	а) 0,4 кВ	8	10-30	150
	б) СД 6 кВ	4	800	3200
12	Механичские мастерские	50	1-30	900
13	Административный корпус, столовая	50	1-40	340
14	Котельная	40	1-80	480
15	Автогараж	30	1-20	150

 

 

 

 

1      Расчет электрических нагрузок по комбинату

 

Определение tgφ:

 

Лесопильный завод:

 

tgφ===0,88

 

[данные по остальным цехам приведены в таблице 1.А]

 

Используя справочник по электроснабжению промышленных предприятий, находим , К_м и К_и для каждого цеха, и заносим в таблицу 1.А

 

Таблица 1.А

 , tgφ, К_И, К_М цехов комбината

№ цехов	Наименование цехов		tgφ	КИ	КМ
1	Лесопильный завод	0,75	0,88	0,5	1,13
2	Сушильный цех	0,8	0,75	0,7	1,1
3	Биржа сырья	0,65	1,17	0,3	1,21
4	Цех оконных рам и дверей	0,6	1,333	0,5	1,11
5	Цех половых досок	0,6	1,333	0,5	1,19
6	Столярный цех №1	0,6	1,333	0,5	1,16
7	Столярный цех №2	0,6	1,333	0,4	1,14
8	Мебельный цех	0,6	1,333	0,5	1,16
9	Цех прессованных плит	0,6	1,333	0,5	1,1
10	Материальный склад	0,6	1,333	0,3	1,6
11	Компрессорная:
	А) 0,4 кВ	0,8	0,75	0,65	1,26
	Б) СД 6кВ	0,9	0,48	–	–
12	Механические мастерские	0,8	0,75	0,3	1,14
13	Административный корпус, столовая	0,7	1,02	0,6	1,17
14	Котельная	0,8	0,75	0,5-0,6	1,23
15	Автогараж	0,8	0,75	0,7	1,12

 

 

 

 

 

 

 

Определение средней активной и реактивной нагрузки за наиболее нагруженную смену группы электроприемников

 

Лесопильный завод:

 

К_И=0,5; ΣP_у=2500 кВт; tgφ = 0,88

 

   P_см = К_И ΣP_у = 0,5∙2500 = 1250 кВт

 

        Q_см = P_см tgφ = 1250∙0,88 = 1100 кВар

 

 

Сушильный цех:

К_И=0,7; ΣP_у=950 кВт; tgφ = 0,75

 

P_см = К_И ΣP_у = 0,7∙950 = 665 кВт

 

       Q_см = P_см tgφ = 665∙0,75 = 498,7 кВар

 

[Данные по остальным цехам приведены в таблице 1.Б]

 

Расчет m – отношение номинальной мощности наибольшегоэлектроприемника к номинальной мощности наименьшего

 

m =

 

Лесопильный завод:

m ==125   (>3)

 

Сушильный цех:

m ==8   (>3)

 

[Данные по остальным цехам приведены в таблице 1.Б]

 

Определение эффективного числа электроприемников n_эф

 

          При m>3 и К_И ≥0,2 эффективное число электроприемников

 

n_эф =

 

Лесопильный завод:

n_эф = = 40

 

Сушильный цех:                

n_эф = = 24

 

[Данные по остальным цехам приведены в таблице 1.Б]

 

Максимальная  активная и реактивная нагрузка

 

P_m = K_m ∙P_см

 

Q_m = Q_см     при    n_э > 10

 

       Q_m = 1.1∙ Q_см     при    n_э ≤ 10

 

S_m =

 

Лесопильный завод:

 

P_m = K_mP_см = 1,13∙1250 = 1412,5 кВт

 

Q_m = Q_см = 1100 кВар

 

S_m = = 1790,3 кВА

 

     Сушильный цех:

 

   P_m = K_mP_см = 1,02∙6640 = 6772,8 кВт

 

   Q_m = Q_см = 6772,8 кВт

 

   S_m = = 9578,2 кВА

 

[Данные по остальным цехам приведены в таблице 1.Б]

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.Б

Расчетные данные: P_см, Q_см, m, n_эф, P_m, Q_m, S_m

№ цехов	Наименование цехов	Pсм	Qсм	m	nэф	Pm	Qm	Sm
1	Лесопильный завод	1250	1100	125	40	1412,5	1100	1790,3
2	Сушильный цех	665	498,7	8	24	731,5	498,7	885,3
3	Биржа сырья	210	245,7	4	35	254,1	245,7	353,5
4	Цех оконных рам и дверей	550	733,15	40	55	610,5	733,15	954,05
5	Цех половых досок	450	599,85	80	23	535,5	599,85	804,1
6	Столярный цех №1	500	666,5	70	29	580	666,5	883,5
7	Столярный цех №2	440	586,52	50	44	501,6	586,52	771,7
8	Мебельный цех	225	299,9	30	30	261	299,9	397,6
9	Цех прессованных плит	850	1133,05	40	85	935	1133,05	1469
10	Материальный склад	30	39,99	20	10	48	43,9	65,05
11	Компрессорная:
	А) 0,4 кВ	97,5	73,1	3	10	122,85	80,41	146,8
	Б) СД 6кВ	–	–	–	–	–	–	–
12	Механические мастерские	270	202,5	30	60	307,8	202,5	368,4
13	Административный корпус, столовая	204	208,08	40	17	238,7	208,08	316,6
14	Котельная	288	216	80	12	354,24	216	414,9
15	Автогараж	105	78,75	20	15	117,6	78,75	141,5
16	Освещение 10% от максимальной активной нагрузки Pm каждого цеха					701,43
Итого по комбинату (напряжение 0,4кВ)						7712,09	6693	10247,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор числа трансформаторов

 

N_тmin= ∆N

 

               S_н.тр = 1600 кВА, К_з = 0,7

 

где P_0..4 -  максимальная суммарная расчетная нагрузка для данной группы трансформаторов;

 

К_з – коэффициент загрузки трансформаторов;

 

S_н.тр – номинальная мощность трансформаторов;

 

∆N – добавка до ближайшего большего целого числа.

 

N_тmin = = 7

 

  По выбранному числу трансфоматоров определяют наибольшую рективную мощность Q₁, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1кВ:

 

Q₁ =

 

 = 1410,4 кВар

 

Q_нбк1 = Q_0.4 – Q₁

 

Так как в большинстве случаев  Q_нбк2 меньше 0, то расчет ведется по 1 – ой составляющей.

 

Q_нбк = Q_0.4 – Q₁ = 6693 – 1410,4 = 5282,6 кВар

 

Q_нбктп = = = 754,6 кВар

 

К полученному числу подбирается  ближайшая по мощности батарея конденсаторов

 

(УК – 0,38 – 600НЛ, 4х150) Q_ном = 600 кВар

 

 

3 Определение потерь мощности в блоках ЦТП

 

Таблица 8

Паспортные данные трансформатора

Тип трансформатора	Sном	U обмоток		Потери, кВт		UK,%	IX,%	rтр	xтр
		ВН	НН
ТМ – 1600	1600	6/10	0,4/0,23	3,3	16,5	5,5	1,3	1,1	5,4

 

Определение расчетных активных и реактивных потерь мощностей в  трансформаторах ТП1:

 

= 7∙(3,3+16,5∙0,7²) = 77,98 кВт

= N∙()  = 7∙(+) = 447,4 кВар

ТП2:

= 7∙(3,3+16,5∙0,74²) = 84,4 кВт

 

= 7∙(+) = 482,86 кВар.

 

Суммарные потери во всех трансформаторах:

 

=162,4 кВт           кВар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Определение высоковольтных расчетных  нагрузок 

По  мощности двигателя согласно заданию  из справочника выбирается тип и паспортные данные СД

 

Р_р.СД = Р_н.СД ∙ N_СД ∙ К_з  Q_р.СД = Р_н.СД ∙ N_СД ∙ К_з ∙ tgφ

 

Р_р.СД = 800∙4∙0,8 = 2560 кВт

 

 Q_р.СД = 800∙4∙0,7∙0,48 = 1228,8 кВар 

 

 

 

Q_Э

 

4 Расчет компенсации реактивной мощности на шинах 6 -10 кВ ГПП

 

   На рисунке 4 представлена схема замещения расположения компенсирующих устройств

 

 

 

 

                             6кВ

Qрез

QВБК

 

     

       СД

 

 Q₁

                                                                                      0,4кВ

Р_0,4, Q_0.4

 

                 Q_НБК

 

 

 

Рисунок 4.1 Схема замещения расположения компенсирующих устройств

 

Уравнение баланса реактивной мощности на шинах 6 – 10 кВ относительно Q_ВБК. Схема замещения представлена на рисунке 4

 

Q_ВБК = Q_р.0,4 + ∑Q_тр + Q_рез – Q_э – Q_НБК ± ∑Q_р.СД

 

Q_э = (0,23÷0,25) ∙ ∑Р_р = (0,23÷0,25) ∙ (Р_р.0,4 + + Р_р.СД)

 

Q_рез – величина резерва реактивной мощности на предприятии, определяется по формуле:

 

Q_рез = (0,1÷0,15) ∙ ∑Q_р = (0,1÷0,15) ∙ (Q_р.0,4 + )

 

Q_э = 0,23 ∙ (7712,09 + 162,4 + 2560) = 2399,9 кВар

 

Q_рез = 0,1∙(6693+) = 762,33 кВар

 

  Q_ВБК = 6693+930,3+762,33–2399,9–(7∙600)–1228,8 = 1662,9 кВар

 

По  каталогу выбираем ближайшую меньшую  по мощности высоковольтную батарею  конденсаторов ВБК:

 

   УКЛ(П)57М–10,5–450УЗ;              Q_ВБК=450 кВар

 

1662,9–(2∙450)=763 кВар недокомпенсировано.

 

     Таблица 4.1

Распределение мощности и Q_НБК по ТП

№ ТП, Sн.тр, QНБК	№ цехов	Р0,4	Q0,4– QНБК	S0,4	КЗ
ТП-1 5∙1600 МВА –5∙600 кВар	4,2,1,3,5,6	5285,5	4731,3–3000 =1731,3	5561,8	0,7
ТП-2 2∙1600 МВА –2∙600 кВар	14,3,15,8,9,10, 13,7,12	2291,5	1881,4–1200 =681,4	2390,6	0,74