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 (Р_м, Q_м, S_м) расчетных нагрузок группы электроприемников.

; ; ,

где Р_м - максимальная активная нагрузка, кВт;

Q_м - максимальная реактивная нагрузка, кВар;

S_м - максимальная полная нагрузка, кВА;

К_м - коэффициент максимума активной нагрузки;

К'_м - коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Р_см - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Q_см - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВар.

; ,

где К_и - 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

Р_н - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

- коэффициент реактивной мощности;

К_м = F(К_и, п_э) определяется по таблицам (графикам) (таблица 2.1.3)

К_и.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	cosц	tgц
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 К_м = Р(п_э , К_и)

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

п_э = F(п, т, К_и.ср, Р_н)

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

где п - фактическое число электроприемников в группе;

т - показатель силовой сборки в группе,

,

где Р_н.нб, Р_н.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 п_э 10;

К'_м =1 при п_э> 10.

Таблица 2.1.4 - Упрощенные варианты определения п_э

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

Р_н = Р_n - для электроприемников ДР;

Р_н = Р_п - для электроприемников ПКР;

Р_н = - для сварочных трансформаторов ПКР;

Р_н = S_П - для трансформаторов ДР,

где Р_н, Р_П - 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 Р_ф.нб, Р_ф.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)

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).

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.

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

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

P_a=P_c=P_ф.нб=1,5P_н=8,95кВт; P_в=Р_ф.нм= P_н=5,96кВт

;

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

5. Нагрузку осветительной установки определяем методом удельной мощности.

Р_оу=Р_удS(F)К_со=19,5120010-³0,9=21кВт

Где Р_уд - удельная расчетная мощность на м² производственной площади [кВт/м²].

S - полезная освещаемая площадь [м²].

К_со - 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.)

Р_н=Р_n

Р_см=К_и Р_н=0,146=0,84 кВт

Q_см= Р_смtgц=0,841,73=1,45 кВт

; ;

по таблице 2.1.4 определяем: К_з=0,9

Q_м= Q_м=122,7=22,7 кВт

S_м===78,94 кВт

S_см===1,68 кВт

I_м==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	cosц	tgц	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 S_т- номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_тн-номинальное напряжение трансформатора, кВ. U_тн=0,4кВ

I_н.а-номинальный ток автомата, А;

I_т-ток в линии, А;

Выбираем А3720

I_НА=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 I_нр-номинальный ток расцепителя, А;

I_м-максимальный ток в линии, А.

Выбираем А3710, I_НА=160А

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

где -КПД одиночного электродвигателя, =0,9;

I_др-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-3Ч(3Ч50)

I_доп=3Ч110=330А

Для линии ШМА1 и ШМА2 выбираем кабель марки АВВГ-3Ч(3Ч35).

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-3Ч(2Ч6)
РП2	25	АВВГ-3Ч(2Ч2,5)
К ШНН	250	АВВГ-3Ч(3Ч50)
ШМА1	160	АВВГ-3Ч(3Ч35)
ШМА2	160	АВВГ-3Ч(3Ч35)
ЩО	50	АВВГ-3Ч(2Ч6)
деревообраб.ст	25	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
токарные станки	25	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
круглошлифов.ст	25	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
фрезерные станки	50	АВВГ-3Ч(3Ч4)
Болтонарезные ст.	16	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
сверлильные ст.	50	АВВГ-3Ч(3Ч4)
вентилятор вытяжной	25	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
вентилятор приточный	25	АВВГ-3Ч(3Ч2,5)
резьбонарезные станки	50	АВВГ-3Ч(3Ч4)



6. Расчет заземляющего устройства электроустановок

Расчет производим по следующим данным

АЧВ=40Ч30м

U_лэп=10кВ

L_лэп(кл)=4км

U_н=0,4кВ

с=300Ом*м (супесь)

t=0,7м

Климатический район-3

Вертикальный электрод-уголок (75Ч75), L_В=3м

Вид ЗУ-контурное

Горизонтальный электрод- полоса (40Ч4мм)

Где А, Б - ширина и длина объекта, м.

U_лэп- напряжение внешней линии, кВ.

L_лэп(кл)-длина линии, м.

с- 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
	зв	зг	зв	зг	зв	зг
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

r_в=0,3сК_сез.в=0,3Ч300Ч1,5=135Ом.

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

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

Требуемое по НН R_зу4 Ом на НН

Принимаем R_зу=4 Ом (Наименьший из двух)

Т.к. с > 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, , N_в)=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 N_в=20, тогда

где а_В - расстояние между электродами по ширине объекта, м;

а_А - расстояние между электродами по длине объекта, м;

n_В - количество электродов по ширине объекта;

n_А - 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 К_сез.г = 2,3 [1,с40].

Определяется фактическое сопротивление ЗУ

R_зу.ф(7,76)<R_зу(12)

следовательно, ЗУ эффективно.

Рисунок 6.1 План ЗУ подстанции

N_в=16 L_в=3м L_n=148м R_зу=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

h_х=6м

В=30м

n=2

тип молниезащиты - одностержневая

Где h- полная высота стержневого молниеотвода, м;

h_х- 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=0,85Ч25=21,25м

r₀=(1,1-2Ч10-³Чh) Чh=(1,1-2Ч10-³Ч25)Ч25=26,25м

r_х=(1,1-2Ч10-³Чh)(h-1,2Чh_х)=(1,1-2Ч10-³Ч25)(25-1,2Ч6)=18,7м

h_м=h-h₀=25-21,25=3,75м

h_а=h-h_х=25-6=19м



Зона В:

h₀=0,92h=0,92Ч25=23 м

r₀=(1,5h)=1,5Ч25=37,5м

r_х=1,5(h-1,1h_х)=1,5Ч(25-1,1Ч6)=27,6м

h_м=h-h₀=25-23=2м

h_а=h-h_х=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 r_х (рисунок 2).

Зона А:

АЧВЧН=22,4Ч30Ч6

Зона Б:

АЧВЧН=46,4Ч30Ч6

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):

б=0,95

V=7200м³

q₀=0,35 ккал/(м³чК)

t_вр=16C⁰

t_нро=-35C⁰

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

Расчёт максимальной отопительной нагрузки производим по формуле:

Q_о = Ь q₀ V (t_вр - t_нро) 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)

б - поправочный коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости между Q_о и (t_вр- t_нро)

t_вр-расчетная температура воздуха в помещении, C⁰;

t_нро-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 t_нро 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:

Q_в = Ь_в q_в V (t_вр - t_нрв) 10^-6 Гкал/ч,

Где б=0,95;

q_в-удельная вентиляционная характеристика здания, ккал/(м³*ч*К);

q_в=0,25 ккал/(м³*ч*К);

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

Значения Q₀ и Q_в 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 = Q₀^ср 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 t_срн-средняя за отопительный период наружная температура принимается по СНиП 2.01.01-82 для соответствующего населенного пункта.

t_срн=-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:

Q^сут_гвс = m^сут_гвс g_в С_рв (t_г - t_х) 10^-6 Гкал/сутки По СН и П 9.04.01 - 85 температуру горячей воды t_г 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 С_рв = 1 ккал/(кг К).

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

Суточный расход горячей воды m_сут подсчитывается по формуле

м³/сутки,

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

n=150 человека (исходя из данных рабочего проекта )

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

Рассчитаем годовое потребление воды:

Годовое потребление воды рассчитывается по формуле

m_гвс^год = ф_р m_гвс^сут м³/год = 225Ч1,2=270м³/год

где ф_р - число дней (суток) работы здания, сооружения в год. ф_р=225суток.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

Q_гвс^год = Q_гвс^сут n_о + Q_гвс^сут (350 - n_о), Гкал/год

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

Q_гвс^год = 0,066Ч228 + 0,054Ч (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;

t_пр, t_об - 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 t_в и воздуха в помещении t_вр

,

Отвечающей наиболее характерным условиям водяного отопления.

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

Для радиаторов марки Польза№6 - К_пер = 1,07 экм/м².

Теплоотдача прибора зависит от разности ?t_m, расхода теплоносителя, типа прибора, способа его установки т.д., что учитывается различными поправками в_i, т.е.

,

где 435 - теплоотдача 1 экм при ?t_m=64,5⁰С, ккал/ч;

?t_mi - фактическая средняя разность температур воды и окружающего воздуха, ⁰С;

в₁ - коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи приборов от ?t_m,

,

для радиаторов n=3

В₂ - коэффициент, зависящий от расхода греющей воды; в₂ = 1 при параллельном расходе воды на 1м² поверхности радиатора менее 35 кг/ч; В₂ = 1,1-1,2 - при последовательном соединении приборов. в₂=1,1 для данного объекта.

В₃ - коэффициент, учитывающий расположение горизонтальных рядов труб по вертикали: при двухрядной установке в₃ = 0,95, при трех и более рядах в₃ = 0,85.

В₄ - коэффициент, зависящий от способа подачи и отвода воды от прибора; при подаче и отводе воды внизу в₄ = 0,9.

Расчет произведен для помещений с t_вр=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

n_c=F/f_c

где f_c-поверхность одной секци,экм.

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

n_c=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.