Проектирование электроснабжения участка, состоящего из 5 шахтных печей Ц105 и установки эндогаза ЭН-60М01

Министерство образования и науки Российской федерации

Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова

Кафедра А Э Т У С

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Проектирование электроснабжения участка»

Выполнил: студент

группы ЭТ-51-03

Гаврилов С.В.

Проверил: Лавин И.А.

Чебоксары 2007 г.

РЕФЕРАТ

Записка содержит 37 с., 17 рис., 2 таблицы, 6 источников литературы

Ключевые слова: ГЕНЕРАТОР, ТРАНСФОРМАТОР, РЕАКТОР, СИСТЕМА, КАБЕЛЬ, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, КЗ, СХЕМА, КТП.

В данном курсовом проекте было спроектировано электроснабжения участка цеха включающего в себя 5 шахтных печей Ц105 и установка эндогаза ЭН-60М01. Был составлен индивидуальный и групповой график нагрузки участка. Рассчитаны токи короткого замыкания на шинах комплектной трансформаторной подстанции по высокой и низкой стороне. Разработана схема электроснабжения участка, выбрано силовое оборудование ЭТУ. Подобраны контрольно-измерительные приборы. Разработана схема управления, защиты и сигнализации.

Содержание

Введение

Техническая характеристика

План участка цеха

1. Описание технологического процесса участка

2. Описание ЭТУ как приемника электроэнергии

3. Составление и обсчет группового графика нагрузки

4. Выбор комплектной трансформаторной подстанции

5. Расчет тока короткого замыкания на шинах КТП

6. Расчет тока короткого замыкания после КТП

7. Выбор оборудования

8. Разработка схемы управления, защиты и сигнализации

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире большее внимание уделяется разработке тех видов техники и технологии, которые обеспечивают значительную экономию сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов. В связи с этим большое значение приобретает развитие электротермических технологий и установок.

Нагрев электричеством по сравнению с пламенным нагревом обеспечивает экономию первичных энергетических ресурсов, то есть это энергосберегающая технология.

Технологические процессы при электротермии являются ресурсосберегающими. Они позволяют значительно снизить потери материалов при их тепловой обработке (на угар, улет, окалину и т.п.). Кроме того, технологические процессы при электротермии за счет высокой степени управляемости дают возможность существенно экономить трудовые ресурсы. Современные ЭТУ имеют высокий уровень механизации и автоматизации, позволяют создавать единые технологические поточные линии, при этом за счет применения скоростного нагрева и высоких температур появляется возможность значительного повышения производительности технологических процессов.

ЭТУ являются специфическими приемниками электроэнергии. Часто они предъявляют повышенные требования к надежности и стабильности электроснабжения, что требует особого подхода при их проектировании и эксплуатации. Некоторые ЭТУ являются генераторами гармоник, дают резко колебательный режим, повышенный уровень потребления реактивной мощности. Это заставляет принимать специальные меры по предотвращению их влияния на качество электроэнергии в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Основными параметрами установок печей сопротивления являются: номинальная температура, установленная мощность печи, число тепловых зон, мощность зоны, число фаз и напряжения на нагревательных элементах.

Основным родом тока для питания печей сопротивления служит трех- или однофазный ток частотой 50 Гц. Напряжение для питания нагревательных элементов электропечей сопротивления является напряжение 380 В.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ПЛАН УЧАСТКА ЦЕХА

Рис.1 Планировка участка цеха

Описание планировки участки цеха

На участке расположено следующие оборудование:

1 − шахтная печь Ц105; 2 − КТП-630; 3 − установка эндогаза ЭН-60М1;

4 − трансформатор; 5 − РП установки эндогаза ЭН-60М1; 6 − РП шахтной печи Ц105; 7 − мостовой кран

1.                ОПИСАНИЕ Технологический процесс участка

Компоновочные решения термических цехов и участков предусматривают неукоснительное соблюдение всех технологических мероприятий с учетом удобства и безопасности обслуживания оборудования, при этом должны учитываться требования действующих правил и норм.

Из всего многообразия цехов и участков можно выделить три группы, отличающиеся разнообразием планировочных решений: цехи и участки с универсальными печами сопротивления, цехи и участки с установкой групп печей нескольких типов и установки значительного числа однотипных печей сопротивления. Свои решения имеют участки с установками прямого нагрева и плавильные отделения, оборудованные печами сопротивления.

Для термического отделения крупного инструментального цеха наиболее удобно однопролетное здание. Оборудование размещают таким образом, чтобы создать законченный технологический цикл обработки деталей каждой группы.

Поскольку большинство универсальных печей однозонные, суммарная мощность их невелика, что позволяет осуществлять питание от цеховой распределительной линии. Управление печами осуществляется со щитов управления, установленных в проходах между печами, у стен над кабельными каналами. Иногда в целях лучшей компоновки щиты объединяют в группы.

Представителями второй группы цехов могут быть термические цехи машиностроительных мероприятий массового производства. Целесообразная организация производства на таких заводах требует создания ряда термических отделений, обрабатывающих однотипные детали. Оборудование обычно представлено 2-4 типами методических печей, часто входящих в технологические агрегаты. Такие печи являются многозонными, общее количество зон может составить несколько, общее количество зон может составить несколько десятков. Мощность блок в единице может достигать несколько сотен киловатт, поэтому от цеховой сети питание невозможно. Требуется установка отдельного трансформатора на цеховой подстанции, от которого могут питаться и другие потребители. Щиты станций управления расположены вдоль фронта печей. Это позволяет сократить длину кабелей от щитов до печи, но при значительной мощности усложняется конструкция токоподвода от источника питания до вводного шкафа.

В ряде отраслей промышленности возникает необходимость установки значительного количества однотипных двух- или трехзонных печей. Проектное решение определяется следующими факторами: количество управляемых зон доходит до сотни, зоны по температуре и характеру технического процесса однотипны, мощность группы печей составляет тысячи киловатт. Питание печей осуществляется от специальной КТП. Щиты станции управления и щиты управления расположены в электротехническом помещении рядом с КТП.

2.                оПИСАНИЕ ЭТУ как приёмник электроэнергии

Питание Ц-105, осуществляется трехфазным переменным током промышленной частоты от цеховых сетей напряжением 0,4 кВ - через КТП. Коэффициент мощности ЭПС близок к единице.

Индивидуальный график нагрузки Ц-105 носит ступенчатый характер. Полный цикл работы составляет 6 часов, при этом 1 час приходится на нагрев изделий при номинальной мощности 105 кВт, затем происходит выдержка изделий в течение 4 часов при номинальной мощности 85 кВт. Двадцать минут отводится на подготовительные операции и разгрузку готовых деталей.

На практике обычно используют многозонные печи или несколько печей на участок. Это приводит к выравниванию общего графика нагрузки участка. При числе зон или печей четыре и более коэффициент формы графика не превышает 1,05.

Расход электроэнергии ЭПС в значительной степени определяется графиком работы печи и при прочих равных условиях с увеличением коэффициента использования падает. Печи прямого нагрева имеют удельный расход электроэнергии 150-250 кВтч/т; периодические печи (Ц-105) – 300-400 кВтч/т.

По надежности электроснабжения ЭПС являются потребителями первой и второй категории. Ц-105 является потребителем второй категории, так как нет таких нежелательных явлений, как прогиб роликов в рольганговых печах или массовый брак изделий при прекращении работы. Поскольку мощность печей сопротивления пропорциональна квадрату питающего напряжения и при снижении напряжения производительность установок резко падает, они предъявляют повышенные требования к точности поддержания питающего напряжения, особенно высокотемпературные печи.

3. Составление и обсчёт группового графика нагрузки

Электрические нагрузки характеризуют потребление электроэнергии отдельными приемниками или группой приёмников, предприятием в целом.

Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок при проектировании является основой для рационального электроснабжения промышленного предприятия. От их значения зависят выбор всех токоведущих элементов и аппаратов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.

На этапе проектирования и при эксплуатации систем электроснабжения основными являются следующие нагрузки: активная мощность Р, реактивная мощность Q, кажущаяся мощность S и ток I. Графики нагрузок разделяют на индивидуальные и групповые.

Групповые графики используются для проектирования систем электроснабжения, а индивидуальные – для определения нагрузок мощных приёмников электроэнергии (электрических печей, преобразовательных агрегатов главных приводов прокатных станов и т.д.). По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок.

Для комплексного учета нагрузок при проектировании и анализе схемы электроснабжения недостаточно наличия только графиков нагрузки. Необходимо учитывать и ряд дополнительных характеристик. К ним относятся:

1. Номинальная мощность приемника. Групповые номинальные активная и реактивная мощности представляют собой сумму номинальных мощностей отдельных приемников, приведенных к продолжительному режиму (ПВ=100%):

2. Средние активные и реактивные нагрузки приёмника:

3. Среднеквадратичные нагрузки:

4. Максимальные нагрузки Рmax – наибольшие из соответствующих средних величин. Они оцениваются значением и ожидаемой частотой появления за тот или иной период времени.

 При наличии данных об удельном расходе электроэнергии на единицу продукции (тонну, штуку и т.д.) wуд и годового выпуска продукции М расчет максимальной нагрузки по цеху можно вести по формуле:

где Тmax – число рабочих часов в году.

5. Расчетная нагрузка по допустимому нагреву – это длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения, которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по тепловому воздействию.

Для мощностей всегда должно выполняться соотношение:

6. Коэффициент использования равен отношению средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее номинальному значению:

7. Коэффициент включения – отношение продолжительности включения приемника в цикле ко всей продолжительности цикла:

8. Коэффициент загрузки – отношение фактически потребляемой приемником активной мощности за время включения в течение цикла к номинальной его мощности:

9. Коэффициент формы графика нагрузок – отношение среднеквадратичной полной мощности приёмника (или группы) за определенный период времени к среднему значению его за тот же период:

10. Коэффициент максимума – отношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый период времени:

11. Коэффициент спроса по активной мощности – отношение расчетной или потребляемой активной мощности к номинальной активной мощности группы приёмников:

График нагрузки рассчитываем для участка с пятью печами Ц105 и установкой эндогаза. Групповой график составляется на основе индивидуальных графиков силовой нагрузки каждой ЭТУ, так чтобы не было большого пика нагрузки из-за включения всех агрегатов одновременно. На рисунке 2 представлены индивидуальные графики нагрузок печи Ц105 и установки эндогаза. Рисунок 3 представляет собой общий график нагрузки.

Рис.2

Рис 3

1.

2. Для нахождения среднего значения нагрузки необходимо определить площадь, описываемую ломаной группового графика нагрузки. Для этого разобьем на определенное количество прямоугольников.

,

где Pi-мощность выбранного интервала времени,

ti- интервал времени, в течение которого мощность остаётся постоянной.

P∑ = 482·1·18+397·0,2·18=10105,2 кВт

Тогда среднее значение нагрузки будет:

3. Найдём среднеквадратичную мощность:

4. Максимальная мощность

Определим коэффициенты графика нагрузки:

Коэффициент использования:

Коэффициент включения:

Коэффициент загрузки:

Коэффициент формы:

Из рис.1.9./9/ находим .

Расчётная мощность равна:

Коэффициент спроса:

Заявленная мощность:

4. ВЫБОР КОМПЛЕКТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция, состоящая из трансформаторов или преобразователей и блоков КРУ, поставляемых в сборном или полностью подготовленном для сборки виде.

Трансформаторы для КТП должны допускать аварийные перегрузки на 30% сверх номинального тока не более чем 3 ч в сутки, если длительная предварительная нагрузка составляла не более 70% номинального тока трансформатора.

КТП могут быть одно- и двухтрансформаторными с их расположением в один или два ряда.

Страницы: 1, 2