Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий

Федеральное агентство по образованию

Российский Государственный Профессионально – педагогический университет

Инженерно – педагогический институт

Кафедра автоматизированных систем энергоснабжения



	КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

	

	На тему "Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий"

	

	По дисциплине: Энергоснабжение промышленных предприятий и городов

	

	Пояснительная записка

	

	Выполнил _______________ Студент гр. Кт-312С ЭС

	Потрохов А.В. 

	Проверил _______________ Морозова И.М.

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Екатеринбург 2008




Реферат



Целью курсового проекта является закрепление полученных ранее теоретических знаний и практических умений по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, углубление теоретических знаний. Формирование умений использовать справочную, нормативную и правовую документацию.

	Курсовой проект содержит 37 листов печатного текста, 5 рисунков, 9 таблиц, 1 график, 2 чертежа формата А1






Содержание



Введение

1. Общие сведения о предприятии

2. Электроснабжение объекта

3. Расчет и выбор компенсирующего устройства

4. Расчет и выбор аппаратов защиты и линии электроснабжения

5. Выбор кабельных линий

6. Расчет заземляющего устройства электроустановок

7. Расчет молниезащиты

8. Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС

Заключение

Список литературы






Введение



Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Стратегическими целями развития электроэнергетики в рассматриваемой перспективе являются:

	надежное снабжение экономики и населения страны электроэнергией;

	сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы страны, её интеграция с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

	повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

	снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Обеспечение этих уровней электропотребления требует решения ряда проблем, которые носят системный характер: ограничения по межсистемным перетокам мощности, старение основного энергетического оборудования, технологическая отсталость, нерациональная структура топливного баланса, необходимость проектирования систем энерго– и теплоснабжения промышленных предприятий и городов.

Необходимо не только поддержание работоспособности, но и существенное обновление основных производственных фондов на базе новой техники и технологий производства и распределения электроэнергии и тепла. 

Проектированию схемы энергоснабжения промышленного здания учебных мастерских посвящён данный курсовой проект. Правильно спроектированные системы позволят наиболее эффективно (с учетом энергосбережения) использовать тепло и энергоресурсы.






1. Общие сведения об объекте



В качестве проектируемого объекта был выбран ремонтно-механический цех. 

Ремонтно-механический цех предназначен для ремонта механического оборудования. Он являются неотъемлемой частью материальной базы предприятия.

Кроме того, цех может выполнять заказы на изготовление заказов нуждающимся организациям.

В ремонтно-механический цеху предусматривается наличие производственных помещений (инструментальная и кладовая комнаты).

Электроснабжение цеха осуществляется от ТП, расположенной на расстоянии 75м от здания. ТП подключена к подстанции глубокого ввода (ГПВ), установленной в 1км от неё, напряжением 10кВ. Потребители электроэнергии относятся к 2 и 3 категории надёжности электроснабжения. Рабочий процесс - односменный. Основные потребители электроэнергии-станки различного назначения.

Грунт в районе цеха - супесь с температурой +200С. Здание сооружено из кирпича. 

Размеры цеха A x B x H=20x15x5м.






2. Электроснабжение объекта



2.1 Расчет электрических нагрузок цеха. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов



Метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм). Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Рм, Qм, Sм) расчетных нагрузок группы электроприемников.



; ; ,



где Рм – максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм – максимальная реактивная нагрузка, кВар;

Sм – максимальная полная нагрузка, кВА;

Км – коэффициент максимума активной нагрузки;

К'м – коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм – средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм – средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВар.



; , 



где Ки – коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 2.1.1;






Таблица 2.1.1 – Рекомендуемые значения коэффициентов

Наименование механизмов и аппаратов

Ки

Кс





Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (токарные, фрезерные, сверлильные, точильные и т. п.) 

0,14

0,16



0,5

1,73

Металлорежущие станки крупносерийного производства с нормальным режимом работы (те же) 

0,16

0,2

0,6

1,33

Металлорежущие станки с тяжелым режимом работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, крупные токарные, строгальные, фрезерные, карусельные, расточные) 

0,17

0,25

0,65

1,17

Переносной электроинструмент 

0,06

0,1

0,65

1,17

Вентиляторы, сантехническая вентиляция 

0,6

0,7

0,8

0,75

Насосы, компрессоры, дизельгенераторы 

0,7

0,8

0,8

0,75

Краны, тельферы 

0,1

0,2

0,5

1,73

Сварочные машины (стыковые и точечные) 

0,2

0,6

0,6

1,33

Печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы 

0,75

0,8

0,95

0,33



Рн – номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

 – коэффициент реактивной мощности;

Км = F(Ки, пэ) определяется по таблицам (графикам) (таблица 2.1.3)

Ки.ср – средний коэффициент использования группы электроприемников,



,



где , – суммы активных мощностей за смену и номинальных, кВт

В соответствие с рабочим проектом данные об электрооборудовании сведем в таблицу 2.1.2






Таблица 2.1.2 – Технические данные электроприемников

наименование аппаратов

Р, кВт

n

ки

cosφ

tgφ

Деревообрабатывающие станки

6

3

0,14

0,5

1,73

заточные станки 1–фазные

2,3

4

0,14

0,5

1,73

сверлильные станки

7,5

4

0,14

0,5

1,73

вентилятор вытяжной

4,5

1

0,6

0,8

0,75

вентилятор приточный

5

1

0,6

0,8

0,75

сварочные агрегаты 1–фазные пв=60%

14кВа

4

0,35

0,55

1,51

токарные станки

3,8

4

0,14

0,5

1,73

круглошлифовальные станки

5,2

4

0,14

0,5

1,73

фрезерные станки

8

3

0,14

0,5

1,73

болтонарезные станки

3,2

5

0,8

0,95

0,33

резьбонарезные станки

8,1

5

0,75

0,35

2,67



Таблица 2.1.3 – Зависимость Км = Р(пэ , Ки)

пэ

			Коэффициент использования, Кн





0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

4

3,43

3,22

2,64

2,14

1,87

1,65

1,46

1,29

1,14 

1,05

5

3,23

2,87

2,42

2

1,76

1,57

1,41

1,26

1,12

1,04

6

3,04

2,64

2,24

1,88

1,66

1,51

1,37

1,23

1,1

1,04

7

2,88

2,48

2,1

1,8

1,58

1,45

1,33

1,21

1,09

1,04

8

2,72

2,31

1,99

1,72

1,52

1,4

1,3

1,2

1,08

1,04

9

2,56

2,2

1,9

1,65

1,47

1,37

1,28

1,18

1,08

1,03

10

2,42

2,1

1,84

1,6

1,43

1,34

1,26

1,16

1,07

1,03

12

2,24

1,96

1,75

1,52

1,36

1,28

1,23

1,15

1,07

1,03

14

2,1

1,85

1,67

1,45

1,32

1,25

1,2

1,13

1,07

1,03

16

1,99

1,77

1,61

1,41

1,28

1,23

1,18

1,12

1,07

1,03

18

1,91

1,7

1,55

1,37

1,26

1,21

1,16

1,11

1,06

1,03

20

1,84

1,65

1,5

1,34

1,24

1,2

1,15

1,11

1,06

1,03

25

1,71

1,55

1,4

1,28

1,21

1.17

1,14

1,1

1,06

1,03

30

1,62

1,46

1,34

1,24

1,19

1,16

1,13

1,1

1,05

1,03

35

1,25

1,41

1,3

1,21

1,17

1,15

1,12

1,09

1,05

1,02

40

1,5

1,37

1,27

1,19

1,15

1,13

1,12

1,09

1,05

1,02

45

1,45

1,33

1,25

1,17

1,14

1,12

1,11

1,08

1,04 

1,02

50

1,4

1,3

1,23

1,16

1,14

1,11

1,1

1,08

1,04

1,02

60

1,32

1,25

1,19

1,14

1,12

1,1

1,09

1,07

1,03

1,02

70

1,27

1,22

1,17

1,12

1,1

1,1

1,09

1,06

1,03

1,02

80

1,25

1,2

1,15

1,11

1,1

1,1

1,08

1,06

1,03

1,02

90

1,23

1,18

1,13

1,1

1,09

1,09

1,08

1,06

1,02

1,02

100

1,21

1,17

1,12

1,1

1,08

1,08

1,07

1,05

1,02

1,02



пэ = F(п, т, Ки.ср, Рн)



пэ может быть определено по упрощенным вариантам (таблица 2.1.4), 

где п – фактическое число электроприемников в группе;

т – показатель силовой сборки в группе,



,



где Рн.нб, Рн.нм – номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

В соответствии с практикой проектирования принимается

К'м=1,1 при пэ  10;

К'м =1 при пэ> 10.



Таблица 2.1.4 – Упрощенные варианты определения пэ

п

Ки.ср

т

Рн

Формула для пэ

<5

0,2

3

Переменная



5

0,2

3

Постоянная

пэ = п

 5

0,2

<3





Переменная

пэ = п

 5

< 0,2

<3



пэ не определяется, а ,

где Кз – коэффициент загрузки

Кз(пкр) = 0,75 (повторно–кратковременный режим)

Кз(др) = 0,9 (длительный режим)

Кз(ар) = 1 (автоматический режим)

5

0,2

3





5

< 0,2

3





Переменная

Применяются относительные единицы









;

;

; 

>300

0,2

3

—

пэ = п

	

Приведение мощностей 3–фазных электроприемников к длительному режиму

Рн = Рn – для электроприемников ДР;

Рн = Рп  – для электроприемников ПКР;

Рн =  – для сварочных трансформаторов ПКР;

Рн = SП – для трансформаторов ДР, 

где Рн, РП – приведенная и паспортная активная мощность, кВт;

 – полная паспортная мощность, кВА;

ПВ – продолжительность включения, отн. Ед.

	

	2.2 Приведение 1–фазных нагрузок к условной 3–фазной мощности

	

	Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н)

	

	,

	

	где Рф.нб, Рф.нм – мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

	При Н > 15% и включении на фазное напряжение

	

	,

	

	Где  – условная 3–фазная мощность (приведенная), кВт

	 – мощность наиболее загруженной фазы, кВт

	При Н > 15% и включении на линейное напряжение

	– для одного электроприемника;

	– для нескольких электроприемников.

	При Н ≤ 15% расчет ведется как для 3–фазных нагрузок (сумма всех 1–фазных нагрузок).

	При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рис. 2.1.1)

	

	

А

В

С

РАВ

РАС

РВС

	Рис. 2.1.1 Схема включения 1–фазных нагрузок на линейное напряжение.

	

	; ; 


При включении 1–фазных нагрузок на фазное напряжение нагрузка каждой фазы определяется суммой всех подключенных нагрузок на эту фазу (рис. 2.1.2).





В

РВ

РА

РС

А

С

Рис. 2.1.2 Схема включения 1–фазных нагрузок на фазное напряжение



1. Разбиваем все приемники на группы

Заточные станки и сварочные агрегаты (ПВ=60%)являются 1–фазными ПКР, все остальные станки являются приёмниками 3–фазного ДР

2. Выбираем виды РУ:

РП, ШМА, ЩО. Исходя из понятия категории снабжения составляем схему электроснабжения с учетом распределения нагрузки. Т.к потребитель 2–й,3–й категорий, то ТП должна быть 2–х трансформаторной, а между секциями низкого напряжения устанавливается устройство АВР. Такой выбор схемы позволяет уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему электроснабжения

3. Для стабильной работы системы, нагрузка всех электроприемников распределяется по секциям ШМА1 и ШМА2 одинаково.

4. Нагрузку 1–фазных ПКР приводим к длительному режиму.



Рн = Sп*cos* ==5,96 кВт (Сварочные агрегаты)


Приводим 1– фазную нагрузку к условной 3–фазной мощности. 



Pa=Pc=Pф.нб=1,5Pн=8,95кВт; Pв=Рф.нм= Pн=5,96кВт

 ;



т.к. Н>15% то расчёт ведём по формуле: кВт

5. Нагрузку осветительной установки определяем методом удельной мощности.



		Роу=РудS(F)Ксо=19,5120010–30,9=21кВт

		

		Где Руд – удельная расчетная мощность на м2 производственной площади [кВт/м2].

		S – полезная освещаемая площадь [м2].

		Ксо – коэффициент спроса = 0,9.

	Т.к. на РП1, РП2; ЩО электроприемники одного наименования итоговых расчетов для них не требуется, расчеты проведем для ШМА1 и ШМА2

		6. Проведем расчет для ШМА1 с подробным разъяснением на примере деревообрабатывающего станка(см.таблицу 2.1.2.) 

		

		Рн=Рn

		Рсм=Ки Рн=0,146=0,84 кВт

		Qсм= Рсмtgφ=0,841,73=1,45 кВт

		; ;

		

		по таблице 2.1.4 определяем: Кз=0,9


		 

		Qм= Qм=122,7=22,7 кВт 

		Sм===78,94 кВт

		Sсм===1,68 кВт 

		Iм==114 А

		

		Аналогичные вычисления проведем для остальных электроприемников на ШМА1и ШМА2.

7.Распределяем нагрузку по секциям.



Таблица 2.2.1—Распределение нагрузки по секциям

Секция 1

Нагрузка приведенная, кВт

Секция 2

1

2

3

4

РП1





РП2

сварочные агрегаты

26,85

10,35

заточные станки





21

ЩО

ШМА1





ШМА2

Деревообрабатывающие станки

18

40,5

резьбонарезные станки

токарные станки

15,2

30

сверлильные станки

болтонарезные станки

16

4,5

вентилятор вытяжной

фрезерные станки

24

5

вентилятор приточный

круглошлифовальные станки

20,8





итого

120,85

111,35





8. Далее по расчетным данным заполняем сводную ведомость.





Таблица 2.2.2.Сводная ведомость нагрузок.

РУ и ЭП



нагрузка установленная

нагрузка средняя за смену

нагрузка максимальная



Рн

кВт

n

Рн∑

кВт

Ки

cosφ

tgφ

m

Рсм

кВт

Qсм

КВАР

Sсм

кВА

nэ

Км



Рм

кВт

Qм

КВАР

Sм

кВА

Іа

А

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

РП1

14

4

26,85

0,35

0,55

1,51



9,4

1,5

17







9,4

1,5

17

24,5

РП2

2,3

4

21

0,14

0,5

1,73



1,45

2,5

2,9







1,45

2,5

2,9

4,2

ЩО







0,45

0,75

0,88



9,45

8,32

12,6







9,45

8,32

12,6

18,2

Деревообрабатыв.

6

3

18

0,14

0,5

1,73



2,52

4,36









2,52

4,36

5

24

токарные

3,8

4

15,2

0,14

0,5

1,73



2,13

3,69









2,13

3,69

4.3

12,3

круглошлифова

5,2

4

20,8

0,14

0,5

1,73



2,9

5









2,9

5

5.78

16,8

фрезерные.

8

3

24

0,14

0,5

1,73



3,36

5,8









3,36

5,8

6.7

25,8

болтонарезные

3,2

5

16

0,14

0,5

1,73



2,24

3,88









2,24

3,88

4.5

10,3

всего

ШМА1

26,2

19

84

0,18

0,96

0,29

>3

15,4

22,7

27.4





1

75,6

22,7

78,9

114

сверлильные

7.5

4

30

0.14

0,5

1,73



4.2

7.27









4.2

7.27

8.4

24

вент.вытяжной

4.5

1

4.5

0.6

0,8

0,75



2.7

2.03









2.7

2.03

3.36

9

вент.приточный

5

1

5

0.6

0,8

0,75



3

2.25









3

2.25

3.75

10

резьбонарезные

8.1

5

40.5

0.14

0,35

2,67



5.67

9,8









5.67

9,8

11.3

25,8

всего

ШМА2

25.1

11

80

0.195

0.96

0,29

>3

15.6

21.35

26.4





1

72

21.35

75.1

108.4

Всего ШНН















51.3

56.4

86.3







167.9

69.1

186.5



потери



























3.73

18.6

19



всего

ВН



























171,63

87,7

205,5







8. Определяем потери мощности в трансформаторе

Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соотношениями













9. Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь, без компенсации реактивной мощности.







на основании проведенного расчета выбираем КТП 160 – 10/0,4

С двумя трансформаторами ТМ–160/10/0,4. 






3. Расчет и выбор компенсирующего устройства



Проведем расчет для выбора компенсирующего устройства для этого определим расчетную мощность КУ по следующему соотношению:





 



где – коэффициент, учитывающий повышение  естественным способом, принимается =0,9;

, –коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения –0,92…0,95.

Т.к. величина расчетной мощности не велика (13,5квар), то КУ не требуется.






4. Расчет и выбор аппаратов защиты и линии электроснабжения



Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии, где он установлен и число его фаз. Проведем расчет для выбора аппаратов защиты на линии электроснабжения, рассчитываем линию Т1 ШНН, линия без электродвигателя.



;





где Sт– номинальная мощность трансформатора, кВА; 

	Uтн–номинальное напряжение трансформатора, кВ. Uтн=0,4кВ

	Iн.а–номинальный ток автомата, А;

	Iт–ток в линии, А;

Выбираем А3720 

IНА=250 А

Для линии Т2 ШНН, линия без электродвигателя выбираем автомат защиты той же марки т.е. А3720

Для линии ШНН ШМА1 и ШМА2 выбираем выключатели SF1 и SF2. Линии с группой электродвигателей.





;



где Iнр–номинальный ток расцепителя, А;

Iм–максимальный ток в линии, А. 

Выбираем А3710, IНА=160А

Для отходящих линий с 1–м электроприемником выбираем выключатель автоматический или предохранитель с учетом следующего условия







где –КПД одиночного электродвигателя, =0,9;

Iдр–длительный ток в линии.

Расчет проводим для каждого электроприемника. На основании расчета выбираем соответствующие автоматы защиты по справочнику.

	Марки автоматических выключателей и предохранителей сведем в таблицу 4.1.

	

	Таблица 4.1. Распределение автоматов в системе

электропотребитель

наименование автомата

IНА,А

Рп1

АК50

50

РП2

АЕ2030

25

к ШНН

А3720

250

ШМА1

А3710

160

ШМА2

А3710

160

ЩО

АК50

50

деревообраб.ст

АЕ2030

25

токарные станки

АЕ2030

25

круглошлифов.ст

АЕ1000

25

фрезерные станки

АК50

50

Болтонарезные ст.

ПП21

16

сверлильные ст.

АП50

50

вентилятор вытяжной

АЕ2030

25

вентилятор приточный

АЕ2030

25

резьбонарезные станки

АК50

50






5. Выбор кабельной линии



Проведем расчет линии с выключателем 







Для прокладки в помещении с нормальной зоной опасности и отсутствии механических повреждений выбираем по справочнику кабель АВВГ–3×(3×50)

Iдоп=3×110=330А

Для линии ШМА1 и ШМА2 выбираем кабель марки АВВГ–3×(3×35).

Аналогичным образом проводим расчет для всех электроприемников. Окончательные результаты сведем в таблицу 5.1



Таблица 5.1.Выбор кабелей.

Электроприемник

Iна, А

Марка кабеля

РП1

50

АВВГ–3×(2×6)

РП2

25

АВВГ–3×(2×2,5)

К ШНН

250

АВВГ–3×(3×50)

ШМА1

160

АВВГ–3×(3×35)

ШМА2

160

АВВГ–3×(3×35)

ЩО

50

АВВГ–3×(2×6)

деревообраб.ст

25

АВВГ–3×(3×2,5)

токарные станки

25

АВВГ–3×(3×2,5)

круглошлифов.ст

25

АВВГ–3×(3×2,5)

фрезерные станки

50

АВВГ–3×(3×4)

Болтонарезные ст.

16

АВВГ–3×(3×2,5)

сверлильные ст.

50

АВВГ–3×(3×4)

вентилятор вытяжной

25

АВВГ–3×(3×2,5)

вентилятор приточный

25

АВВГ–3×(3×2,5)

резьбонарезные станки

50

АВВГ–3×(3×4)




6. Расчет заземляющего устройства электроустановок



Расчет производим по следующим данным

А×В=40×30м

Uлэп=10кВ

Lлэп(кл)=4км

Uн=0,4кВ

ρ=300Ом*м (супесь)

t=0,7м

Климатический район–3

Вертикальный электрод–уголок (75×75), LВ=3м

Вид ЗУ–контурное

Горизонтальный электрод– полоса (40×4мм)

Где А, Б – ширина и длина объекта, м.

Uлэп– напряжение внешней линии, кВ.

Lлэп(кл)–длина линии, м.

ρ– удельное сопротивление грунта, Ом*м.

t–глубина заложения вертикальных заземлителей от поверхности земли. 



Таблица 6.1. Значения коэффициентов использования электродов

Nв



Дополнительные

сведения



1

1

2

>

3

J





ηв

ηг

ηв

ηг

ηв

ηг



4

0,69

0,74

0,45

0,77

0,78

0,83

0,55

0,89

0,85

0,88

0,7

0,92

Числитель – для контурного ЗУ, а знаменатель – для рядного



6

0,62

0,63

0,4

0,71

0,73

0,77

0,48

0,83

0,8

0,83

0,64

0,88



10

0,55

0,59

0,34

0,62

0,69

0,75

0,4

0,75

0,76

0,81

0,56

0,82



20

0,47

0,49

0,27

0,42

0,64

0,68

0,32

0,56

0,71

0,77

0,45

0,68



30

0,43

0,43

0,24

0,31

0,6

0,65

0,3

0,46

0,68

0,75

0,41

0,58





Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода

rв=0,3ρКсез.в=0,3×300×1,5=135Ом.

Ксез.в выбрали по таблице для 3 климатической зоны [1,с40].

	Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

	

	



Требуемое по НН Rзу4 Ом на НН

Принимаем Rзу=4 Ом (Наименьший из двух)

Т.к. ρ > 100 Ом*м, то принимаем







Определяем количество вертикальных электродов:

без учета экранирования (расчетное)

 принимается =12

с учетом экранирования







По таблице 6.1 =F(тип ЗУ, вид заземления, , Nв)=F(контурное, вертикальное, 3,16)=0,73.

Размещаем ЗУ на плане (рис 6.1) и уточняются расстояния, наносятся на план.

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна







Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся – между ни

ми. Для равномерного распределения электродов окончательно принимается Nв=20, тогда



 



где аВ – расстояние между электродами по ширине объекта, м;

аА – расстояние между электродами по длине объекта, м;

nВ – количество электродов по ширине объекта;

nА – количество электродов по длине объекта;

Для уточнения принимается среднее значение отношения







	Тогда по таблице 6.1 уточняются коэффициенты использования

=F(Конт.; 3; 16) = 0,73;

=F(Конт.; 3; 16) = 0,49;

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

	

	



По таблице Ксез.г = 2,3 [1,с40].







Определяется фактическое сопротивление ЗУ







Rзу.ф(7,76)<Rзу(12)

следовательно, ЗУ эффективно.

	

	 

	Рисунок 6.1 План ЗУ подстанции 

	Nв=16 Lв=3м Ln=148м Rзу=12ОМ

	




7. Расчет молниезащиты



Рассчитать молниезащиту – это значит определить тип защиты. Ее зону параметры. По типу молниезащита может быть следующей:

одностержневой;

двухстержневой одинаковой или разной высоты;

многократной стержневой;

одиночной тросовой;

многократной тросовой.

Для расчета данного объекта перечислим исходные данные:

h=25м

hх=6м

В=30м

n=2

тип молниезащиты – одностержневая

Где h– полная высота стержневого молниеотвода, м;

hх– высота защищаемого сооружения, м;

В– ширина овьекта;

n– среднегодовое число ударов молнее в 1 км2 земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения (т.е. удельная плотность удоров молнии в землю), 1/(км2год) [1, с.43].

Определяем параметры молниезащиты для зон.

В масштабе изображаем зоны А и Б (рисунок 2).

Зона А:

h0=0,85h=0,85×25=21,25м

r0=(1,1–2×10–3×h) ×h=(1,1–2×10–3×25)×25=26,25м

rх=(1,1–2×10–3×h)(h–1,2×hх)=(1,1–2×10–3×25)(25–1,2×6)=18,7м

hм=h–h0=25–21,25=3,75м

hа=h–hх=25–6=19м








Зона В:



h0=0,92h=0,92×25=23 м

r0=(1,5h)=1,5×25=37,5м

rх=1,5(h–1,1hх)=1,5×(25–1,1×6)=27,6м

hм=h–h0=25–23=2м

hа=h–hх=25–6=19м





Определяем габаритные размеры защищаемого объекта в каждой зоне монезащеты. Для этого на расстоянии  от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью rх (рисунок 2).

Зона А:









А×В×Н=22,4×30×6



Зона Б:









А×В×Н=46,4×30×6



Определяем возможную поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты.









В зоне молниезащиты Б количество поражений в год больше.

	




8. Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию



Исходные данные (согласно рабочему проекту):

α=0,95

V=7200м3

q0=0,35 ккал/(м3чК)

tвр=16C0

tнро=-35C0

	Учебные мастерские не содержат внутренних источников тепла, что известно из условия и перечня станков, поэтому Qвн=0

	Расчёт максимальной отопительной нагрузки производим по формуле:

				

				Qо = ά q0 V (tвр - tнро) 10-6 Гкал/ч,

				Q0=0.95*0.35*7200*(16+35)*10-6=0,122 Гкал/ч,

	

	Где V–объём здания по наружному обмеру, м3;

	q0–удельная отопительная характеристика здания, ккал/(м3*ч*К)

	α – поправочный коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости между Qо и (tвр- tнро)

			tвр–расчетная температура воздуха в помещении, C0;

			tнро-расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления. Максимальная нагрузка отопления соответствует самой низкой температуре наружного воздуха. Однако продолжительность самой низкой температуры, как правило, бывает небольшой по сравнению с отопительным периодом. Чтобы избежать чрезмерного превышения мощности тепловых установок, расчет максимального расхода теплоты на отопление производят по расчетной температуре наружного воздуха, которая равна средней температуре наиболее холодных пятидневок из восьми наиболее холодных зим за 50 – летний период. Величина tнро принимается по СН и П 2.01.01 – 82 для соответствующего намеченного пункта, С0.

Далее произведем расчет расхода теплоты на систему вентиляции. Оценка расхода теплоты на систему вентиляции производится по формуле:

				

				Qв = άв qв V (tвр - tнрв) 10-6 Гкал/ч,

	

	Где α=0,95;

	qв–удельная вентиляционная характеристика здания, ккал/(м3*ч*К);

	qв=0,25 ккал/(м3*ч*К);

	Qв=0,95*0,25*7200(16+35)*10-6=0,087 Гкал/ч

			Значения Q0 и Qв дают максимальную тепловую мощность, которую необходимо иметь для обеспечения комфортных условий в самое холодное время.

	

	

	

			Для расчета с поставщиком тепловой энергии необходимо определить средний годовой расход теплоты

			

			Q0 г = Q0ср n0 Гкал,

			

			где n0 - продолжительность отопительного периода, ч.

	Продолжительность отопительного периода согласно СН и П 2.01.01. – 82 определяется по числу дней с устойчивой среднесуточной температурой ± 80С и ниже.

			n0=228дней(5472ч)

С учетом коэффициента пересчета определяем среднегодовую нагрузку за отопительный период на отопление и вентиляцию:

			

			 Гкал/ч.,

			 Гкал/ч.,



Где tсрн–средняя за отопительный период наружная температура принимается по СНиП 2.01.01–82 для соответствующего населенного пункта.



tсрн=–6,4 C0

 Гкал/ч;

Q0 г=0,054*5472=295,5 Гкал;

Q0 в=0,038*5472=207,94 Гкал;

	

	Рассчитаем среднесуточный расход теплоты на ГВС в течение отопительного периода по формуле:

			Qсутгвс = mсутгвс gв Срв (tг - tх) 10-6 Гкал/сутки По СН и П 9.04.01 – 85 температуру горячей воды tг в местах водоразбора принимают не ниже 600С для открытых систем водоразбора и не ниже 500С для закрытых систем. Горячая вода не должна иметь температуру выше 750С (чтобы не обжигала). Температуру холодной воды принимают для зимнего периода 50С и летнего 150С.

			Удельная теплоемкость воды Срв = 1 ккал/(кг К).

			Плотность воды gв при температуре 550С равна 985 кг/м3; с небольшой погрешностью ее принимают равной 1000 кг/м3.

			Суточный расход горячей воды mсут подсчитывается по формуле

			

			 м3/сутки,





где dср – среднесуточная норма горячей воды на одного потребителя в литрах в сутки. Норматив dср устанавливает СН и П 2.04.01 – 85, для данного объекта принимаем dср=8л/чел. 

n=150 человека (исходя из данных рабочего проекта )

Кгв=1 (число смен, исходя из данных рабочего проекта)



	

Рассчитаем годовое потребление воды:

			Годовое потребление воды рассчитывается по формуле

			

			mгвсгод = τр mгвссут м3/год = 225×1,2=270м3/год

			

			где τр – число дней (суток) работы здания, сооружения в год. τр=225суток.

			Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

			

			Qгвсгод = Qгвссут nо + Qгвссут (350 – nо), Гкал/год

			

			(в году принято 350 суток вместо 365 суток, так как 15 суток отводится на ремонт теплотрасс).n0=228суток.

Qгвсгод = 0,066×228 + 0,054× (350 – 228)=8,45 Гкал/год

Подсчитаем расход сетевой воды по формуле:





			

			где ∑Q – сумма максимальных часовых тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию, ГВС Гкал/ч;

	tпр, tоб - температура прямой и обратной воды соответственно, 0С.(95/70)



	Построим график отопительной нагрузки 


	



	Рассчитаем поверхность, а также теплоотдачу нагревательных приборов указанных в рабочем проекте(радиаторы):

			Для удобства сравнения нагревательных приборов воспользуемся понятием об эквивалентном квадратном метре (ЭКМ), под которым понимается площадь внешней поверхности прибора, отдающая 435 ккал/ч при разности средней температуры воды в приборе tв и воздуха в помещении tвр 

	

	,

			

			Отвечающей наиболее характерным условиям водяного отопления.

			Характерным для теплотехнической оценки является «коэффициент пересчета» - Кпер, отношение теплоотдачи 1м2 того или иного прибора к теплоотдаче 1 экм его поверхности при одинаковых ∆tm (64,50C) и условиях подачи воды в прибор.

Для радиаторов марки Польза№6 – Кпер = 1,07 экм/м2.

			Теплоотдача прибора зависит от разности ∆tm, расхода теплоносителя, типа прибора, способа его установки т.д., что учитывается различными поправками βi, т.е.


			,

			

			где 435 – теплоотдача 1 экм при ∆tm=64,50С, ккал/ч;

			∆tmi - фактическая средняя разность температур воды и окружающего воздуха, 0С;

			β1 – коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи приборов от ∆tm,

			

			, 

			

			

			для радиаторов n=3

			Β2 – коэффициент, зависящий от расхода греющей воды; β2 = 1 при параллельном расходе воды на 1м2 поверхности радиатора менее 35 кг/ч; Β2 = 1,1–1,2 – при последовательном соединении приборов. β2=1,1 для данного объекта.

			Β3 – коэффициент, учитывающий расположение горизонтальных рядов труб по вертикали: при двухрядной установке β3 = 0,95, при трех и более рядах β3 = 0,85.

			Β4 – коэффициент, зависящий от способа подачи и отвода воды от прибора; при подаче и отводе воды внизу β4 = 0,9.

			

	Расчет произведен для помещений с tвр=16С0

			Поверхность нагрева приборов определяется по формуле 

			

			F = Q0/Q1 [экм],

			

			где Q0 – расчетная тепловая нагрузка на отопление, ккал/ч.

	F=122000/409,2=298,14

	Количество секций устанавливаемого типа в приборе

	

	nc=F/fc

	

	где fc–поверхность одной секци,экм.

	fc=0,492экм. для радиаторов марки Польза№6

	nc=298,14/0,492=606

	Значит для полного обогрева здания потребуется 51радиатор марки Польза№6, состоящий из 12 секций каждый. 

		




	Заключение



В ходе работы над данным курсовым проектом мы приобрели ряд важнейших умений, необходимых высококвалифицированному специалисту. Были проведены расчеты по вычислению нагрузок оборудования, находящегося на предприятии, выбрана оптимальная схема электроснабжения предприятия, оборудование для надежной работы (автоматы, кабели). 

Рассчитаны тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию, ГВС, построен график отопительных нагрузок в течении года, выбран вид и количество нагревательных приборов, необходимых для поддержания оптимальной температуры внутри здания.

Используя, умения полученные в ходе выполнения данного курсового проекта мы можем выбрать и спроектировать схему энерго и теплоснабжения предприятия.

Большой интерес вызывает внедрение нового и современного оборудования, и схем энергосбережения–что является востребованным в нашей стране на сегодняшний день и является одной из приоритетных направлений политики государства в области энергетики.






Список литературы



Морозова И.М., Кузнецов Ю.В. Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий и городов: Учеб. Пособие. Екатеринбург. 2004. Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 200. 86 с.

Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок – М.: В.Ш., 2001. 

Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Метод. пособие для курсового проектирования. М.: «Инфра – М, Форум», 2003.

Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Учебное пособие для студентов. – М.:изд-во «Мастерство», 2001.

Бороздин И.В. Электроснабжение предприятий. Практикум. «Дизайн ПРО», 2000.

Назмеев Ю.Г. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий. М.: МЭИ, 2003.

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: МЭИ, 2001.

Правила устройства электроустановок. Минэнерго – М.: «Энергоатомиздат», 2003.

Арсеньев Г.В. Энергетические установки: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение».-М.:Высш.шк.,1991.-336 с.ил.