Электроснабжение промышленных предприятий. Рабочая программа, методические указания и контрольные задания

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Рабочая программа. Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 100400. Составитель: Карпов В.М.

Аннотация Рабочая программа, методические указания и контрольные задaния по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий» для специальности 100400 по направлению 650900 «Электроэнергетика». РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 100400

Ключевые слова: Электроэнергетика, электроснабжение, рабочая программа, методические указания, контрольные работы.

Составитель: Карпов В.М.

Подписано в печать 21. 04. 2005 г. Формат 60х84 1/16. Усл. п.л. 1,63, уч – изд.л. 1,0. Тираж 50 экз. Заказ № 72 Издательство ВСГТУ. г.Улан – Удэ, ул. Ключевская, 40.в © ВСГТУ, 2005 г. Улан-Удэ 2005 г.

Рабочая программа, методические указания и контрольные задaния по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий» для специальности 100400 соответствуют требованиям ГОСВО по направлению 650900 «Электроэнергетика». Учебный график ВСГТУ предусматривает изучение первой части курса студентами на 5 курсе и второй части на 6 курсе. В первую часть входят изучение разделов 1-5 программы, выполнение контрольных работ № 1 и № 2, лабораторные работы, зачет и экзамен. Во вторую часть курса входят изучение разделов 6-10 программы, лабораторные работы , курсовой проект, зачет и экзамен. По каждому разделу курса должна быть изучена основная и дополнительная литература. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА.

Электротехнологические и осветительные установки. Основные характеристики электротехнологических установок и источников света. Изучение данного вопроса взаимосвязано с курсами «Электротехнологические установки», «Электрическое освещение». Род тока и напряжения промышленных установок. Выбор рода тока, выбор напряжения, напряжения электротехнологических установок, осветительных установок. Схемы питания силовых и осветительных электроприемников. Л2, с. 5-19. В ходе изучения данного раздела необходимо ознакомиться с основными характеристиками и особенностями ЭП разных отраслей промышленности. Вопросы для самопроверки:

Введение. Краткое содержание курса и его связь с другими дисциплинами. Особенности электроснабжения промышленных предприятий и режимы систем электроснабжения. Основные характеристики электроприемников (ЭП) – номинальная мощность, род тока, напряжение, частота тока, режим работы, степень бесперебойности, удельный расход электроэнергии и т.д. Литература: Л1, с. 10-16; Л2, с. 5-19. При изучении данного раздела необходимо обратить внимание на основные характеристики ЭП, особенности систем электроснабжения промышленных предприятий (ЭСПП), основное назначение систем ЭСПП. При изучении литературы необходимо также усвоить основные понятия и термины, характеризующие системы электроснабжения и режимы их работы. РАЗДЕЛ 1. ПРИЕМНИКИ И ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. Промышленные установки с электродвигателями. Основные характеристики электропривода. Изучение этого вопроса взаимосвязано с курсами «Электрические машины», «Автоматизированый электропривод», «Типовой электропривод».

1. Шкала номинальных напряжений, области применения в промышленности. 2. Применение частоты, отличающейся от 50 Гц, в т.ч. применение постоянного тока. 3. Краткая характеристика основных типов осветительных ЭП, области применения. Совместное питание силовых и осветительных ЭП. 4. Краткая характеристика установок электротехнологии; электросварочное, электролизное производство. 5. Основные характеристики производственных машин и механизмов. РАЗДЕЛ 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ. ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК. Графики электрических нагрузок. Основные физические величины характеризующие графики. Показатели графиков электрических нагрузок. Определение расчетных электрических нагрузок. Вспомогательные методы определения электрических нагрузок. Однофазные нагрузки. Нагрузки предприятия в целом, годовое потребление активной и реактивной энергии. Определение пиковых нагрузок и нагрузок электросварочных установок. Потери активной, реактивной мощностей и энергии в системах ЭСПП. Литература: Л2, с. 19-44; Л3, с. 57-100. При изучении данного раздела необходимо изучение способов расчета электрических нагрузок по методу упорядоченных диаграмм, а также расчета однофазных нагрузок. От успешного изучения методов расчета нагрузок зависит качество выполнения курсового и дипломного проектов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Расчет электрических нагрузок на ЭВМ». Цель работы: закрепление навыков расчета электрических нагрузок по методу упорядоченных диаграмм. Вопросы для самопроверки: 1. Основные показатели графиков электрических нагрузок. 2. Порядок расчета электрических нагрузок на различных уровнях системы электроснабжения. 3. Расчет пиковых нагрузок. 4. Определение реактивных нагрузок. 5. Построение суточных и годовых графиков активной и реактивной нагрузок. 6. Потери мощности и электроэнергии в промышленных электрических сетях. 7. Расчет годового потребления активной и реактивной энергии. 8. Дополнительные методы расчета электрических нагрузок. РАЗДЕЛ 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА НАПРЯЖЕНИИ ДО 1000 В. Классификация помещений и электроустановок по окружающей среде. Схемы сетей напряжением до 1000 В. Питание потребителей I, II, III категории. Распределительные устройства напряжением до 1000 В. Цеховые сети напряжением до 1000 В, сети многоамперных установок. При изучении данного раздела необходимо изучить особенности окружающей среды, требования электроприемников, по надежности электроснабжения. Необходимо представлять требования к сетям, прокладываемым в помещениях с обычной средой, пожаро и взрывоопасных цехах, определяющих выбор марки проводов и кабелей. Основные принципы проектирования систем ЭСПП. Требования, предъявляемые к системам ЭСПП. Расчеты электрических сетей по нагреву и потере напряжения. Расчет трехфазного и однофазного токов КЗ в сетях ниже 1000 В. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры напряжением до 1000 В и обеспечение селективности токовой защиты. Построение карты селективности. Литература: Л2, с.44-88; Л1, с. 519-540; Л8, с. 17-42 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА: «Выбор коммутационно-защитной аппаратуры напряжением до 1000 В». Цель работы: изучение вопросов выбора предохранителей, автоматов и пускателей в зависимости от режима работы и величин токов к.з.

Выбор сечения проводов, кабелей, шинопроводов напряжением до 1000 В производится по длительно допустимому току Iд ≥ Iр, Проверка выполняется по допустимому нагреву в аварийном режиме с учетом допустимой перегрузки Кд Iав ≤ Kд Iд, допустимой потере напряжения ∆Up ≤ ∆Uд, и по соответствию току защитного аппарата Iд ≥ KзIз, где Кз кратность тока защитного аппарата. Необходимо уделить особое внимание вопросам обеспечения селективности токовой защиты и построения карты селективности. Вопросы для самопроверки: 1 .Схемы внутрицеховых сетей до 1000 В, конструктивное исполнение в различных условиях окружающей среды. 2. Классификация помещений и наружных установок по окружающей среде. 3. Основные марки проводов и кабелей напряжением до 1000 В. 4. Типы шинопроводов и области применения. 5. Электрооборудование взрыво и пожароопасных помещений. 6. Особенности расчета тока КЗ в сетях до 1000 В. 7. Выбор предохранителей, автоматов и пускателей. 8. Порядок построения карты селективности. 9. Как ограничиваются токи КЗ в сетях до 1000 В? 10. От чего зависит величина тока однофазного КЗ? РАЗДЕЛ 4. ЦЕХОВЫЕ ПОДСТАНЦИИ. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) и трансформаторы напряжением 6-10/0,4-0,69 кВ. Характеристики и типы трансформаторов, компоновки цеховых ТП. Применение комплектных ТП. Выбор места расположения, мощности и числа цеховых трансформаторов. Перегрузочная способность трансформаторов. Применение подстанций постоянного тока. Литература: Л4, с. 86-144; Л5, с. 296-340. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Параллельная работа трансформаторов». Цель работы: выбор экономически целесообразного режима работы двухтрансформаторной ТП. Выбор числа и мощности трансформаторов зависит от требований по бесперебойности питания и величины расчетной нагрузки цеха Sр SтKт ≥ Sр,

где Sт – мощность трансформатора, кВА; Кт – рекомендуемый коэффициент загрузки /Л.4, с.89./. При выборе мощности трансформаторов необходимо учитывать наличие источников реактивной мощности и суточный график нагрузки. Рекомендуются к применению трансформаторы мощностью от 400 до 1000 кВА; использование трансформаторов мощностью 1600 – 2500 кВА должно быть ограничено /Л.7 с.88/. При выборе трансформаторов необходимо учитывать допустимость возможности систематических и аварийных перегрузок с учетом ограничения потреблении III и части II категории в аварийном режиме. При выборе компоновки цеховых ТП преимущество отдается встроенным подстанциям. Вопросы для самопроверки: 1. От каких факторов зависит выбор числа трансформаторов на ТП? 2. Основные компоновки ТП: отдельно стоящие, пристроенные, встроенные, внутрицеховые. 3. Выбор местоположения ТП. 4. Допустимые перегрузки трансформаторов в нормальном и аварийном режимах. 5. Как правильно выбрать и проверить мощность трансформатора? 6. Экономически целесообразный режим работы трансформаторов. РАЗДЕЛ 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА НАПРЯЖЕНИИ ВЫШЕ 1000 В. Общие принципы построения схем электроснабжения промышленных предприятий. Глубокий ввод высокого напряжения. Методы резервирования. Конструкции и компоновки РП и ГПП, ЦРП. Комплектные распределительные устройства КРУ, КРУН, КСО. Расчет сетей напряжением выше 1000 В по рабочим и аварийным режимам. Применение кабелей, токопроводов, шинопроводов. Технико-экономические обоснования по выбору напряжения и схем внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия. Показатели надежности электроснабжения. Определение ущерба от нарушения электроснабжения потребителей. Вероятность нарушения электроснабжения. Литература: Л1, с. 17-21; ЛЗ, с. 100-160; Л4, с. 33-60. Необходимо изучить современные схемы ЭСПП, способы канализации электроэнергии, конструкцию внутризаводских сетей, распределительных устройств и подстанций. Рассмотреть вопросы резервирования с учетом категории нагрузок. Следует отметить, что этим вопросам посвящается

большая часть курсового и дипломного проекта. Решения, принимаемые при выборе варианта распределения энергии на напряжении выше 1000 В, должны быть обоснованы с помощью ТЭР. В данном разделе необходимо ознакомиться с показателями и методикой оценки надежности и сравнением вариантов схем ЭСПП с учетом надежности и возможного ущерба. Основным результатом учета надежности является выявление наиболее рационального объема резервирования, достижения заданной надежности при минимуме затрат. Вопросы для самопроверки: 1. Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП. 2. Достоинства и недостатки радиальных, магистральных и смешанных схем распределения электроэнергии. 3. Что такое «глубокий ввод»? Достоинства и недостатки. 4. Выбор проводников в сетях высокого напряжения 5. В каких случаях применяются ЦРП? 6. Основные характеристики комплектных распределительных устройств. 7. Допустимые падения напряжения в нормальном и аварийном режимах. 8. Выбор напряжения, схемы электроснабжения. 9. От чего зависит, величина удельного ущерба от некачественного электроснабжения? РАЗДЕЛ 6. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. Мероприятия по снижению потребления реактивных нагрузок, не требующих компенсирующих устройств. Компенсирующие устройства: статические конденсаторы, синхронные двигатели и генераторы, компенсационные преобразователи и статические источники реактивной мощности. Выбор мощности компенсирующих устройств потребителей. Выбор и размещение компенсирующих устройств в сетях до и выше 1000 В. Литература: Л6, с. 79-110; 212-264. Передача реактивной мощности вызывает увеличение потерь электроэнергии и потерь напряжения, приводит к ограничению пропускной способности сетей по активной мощности. Требуется увеличение сечений проводов ЛЭП, повышение мощности трансформаторов. Для разгрузки сетей от реактивной мощности необходима компенсация реактивной мощности. Степень компенсации зависит от располагаемой величины реактивных мощностей, снижения потерь активной мощности.

В соответствии с /Л6/ предприятию фактически задается величина мощности компенсирующих устройств. Оптимальную реактивную мощность КУ необходимо, в зависимости от схемы, распределить в сетях предприятия напряжением до и выше 1000 В. Необходимо подробно ознакомиться с методикой данного расчета, так как этот вопрос занимает значительную часть в дипломном и курсовом проектах. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности». Цель работы: Изучение рабочих характеристик асинхронного двигателя при изменении нагрузки на валу, с точки зрения потребления реактивной мощности из питающей сети. Вопросы для самопроверки: 1. Характеристика основных потребителей реактивной мощности. 2. Как зависят потери мощности и напряжения от передаваемой реактивной мощности? 3. Перечислите основные мероприятия по компенсации РМ без применения КУ. 4. Достоинства и недостатки специальных средств компенсации реактивной мощности. 5. Обьясните необходимость наличия разрядных устройств в КУ. 6. Определите мощность КБ, которую целесообразно установить в сетях ниже и выше 1000 В. 7. Эффективность компенсации реактивной мощности на промышленном предприятии. РАЗДЕЛ 7. КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕТЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. Требования ГОСТ 13109-97 к качеству электрической энергии. Проблемы электромагнитной совместимости. Средства регулирования напряжения при отклонениях его в течение суток и года. Средства регулирования напряжения при резко переменных нагрузках для борьбы с колебаниями напряжения. Комплексное решение вопросов регулирования напряжения и компенсации реактивной нагрузки. Высшие гармоники в промышленных сетях и мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения. Несимметричные режимы. Симметрирование однофазных потребителей в трехфазной сети. Литература: Л6, с. 34-60; 111-211. В данном разделе изучаются влияния отклонений и колебаний, несимметрии и несинусоидальности напряжения на работу электроприемников. Способы повышения показателей качества электроэнергии.

Методика расчета величин отклонения и колебания напряжения в сети 0,4 кВ. Наиболее эффективно вопросы регулирования показателей качества электроэнергии решаются совместно с компенсацией реактивных нагрузок. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ: 1. «Влияние отклонений напряжения на работу АД». Цель работы: освоение методики расчета параметров АД при изменении напряжения в питающей сети. 2. «Регулирование напряжения ВДТ». Цель работы: возможность применения ВДТ в сетях для регулирования отклонений напряжения. 3. «Измерение показателей качества электрической энергии». Цель работы: знакомство с ИВК-Омск-М и способами включения его в электрическую сеть. Вопросы для самопроверки: 1. Причины возникновения отклонений и колебаний напряжения. 2. Основные показатели качества электрической энергии. 3. Как рассчитать отклонения и колебания напряжения на зажимах ЭП? 4. Перечислите основные средства регулирования напряжения в системах ЭСПП. 5. Основные принципы работы устройств, применяемых для регулирования напряжения. 6. Оцените эффективность комплексного решения вопросов регулирования показателей качества и компенсации реактивных нагрузок. 7. Причины появления высших гармоник. 8. Перечислите основные симметрирующие устройства для однофазных потребителей, оцените эффективность их применения. РАЗДЕЛ 8. ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. Повышение надежности электроснабжения с применением автоматики: АВР, АПВ, АЧР, АРК, самозапуска электродвигателей. Организация диспетчерской службы ЭСПП без применения и с применением средств телемеханики. Объем телемеханизации электроснабжения. Диспетчерские пункты. Литература: Л1, с. 342-420. Основные принципы работы автоматики и самозапуск двигателей изучаются в курсах «Релейная защита», «Электрические машины»,

«Переходные процессы». В данном курсе необходимо изучить особенности действия этих средств в системах ЭСПП. Устройства автоматики эффективны в том случае, если они не вызывают расстройства технологического процесса. Обеспечение нормального режима работы – основная задача диспетчерской службы. Поэтому необходимо подробное знакомство с функцией и методами осуществления диспетчеризации, используемые средства телемеханики и связи. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА: «Автоматическое регулирование компенсирующих устройств». Цель работы: изучение основных принципов работы автоматики и расчета уставок автоматического регулирования КУ. Вопросы для самопроверки: 1. Перечислите методы повышения надежности ЭСПП. Принципы работы этих устройств. 2. Охарактеризуйте задачи диспетчеризации и техническое оснащение. 3. Какой объем телеуправления, телеизмерения и телесигнализации предусматривается в настоящее время и в перспективе. 4. Что такое самозапуск электродвигателя? Как он происходит? 5. Что такое «лавина напряжения»? РАЗДЕЛ 9. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. Учет активной и реактивной электроэнергии – расчетный и технический. Счетчики получасовых максимумов. Баланс потребления электроэнергии по предприятиям, контроль лимитов на электроэнергию по удельным нормам расхода энергии. Борьба с потерями и экономия электрической энергии. Литература: Л1, с.553-560; Л6, с.61-78. В данном разделе необходимо уделить внимание вопросам регулирования режимов электропотребления и мероприятиям по экономии электрической энергии. Следует обратить внимание на вопросы поддержания параметров режима потребления и учета электроэнергии. Необходимо также ознакомиться с автоматизированными системами контроля и регулирования графика нагрузок, усовершенствования технологических процессов в целях экономии электрической энергии. Вопросы для самопроверки: 1. Что входит в приходную и расходную части баланса? 2. Как определить потери электроэнергии в элементах системы ЭСПП?

3. Коммерческий и технический учет. 4. Область применения счетчиков получасового максимума. 5. Новые тарифы для расчета за электроэнергию. 6. Методы и способы экономии электроэнергии. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ Каждый студент, изучающий специальность 100400, должен выполнить две контрольные работы по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий»: 1. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры в цеховых сетях напряжением 380 В. 2. Выбор внутрицеховой электрической сети. Все расчеты по контрольным работам и их обоснование необходимо представить в записке (в объеме школьной тетради на каждую работу), к которой прилагаются рисунки, предусмотренные заданием. Рисунки и схемы можно выполнять на миллиметровке. Текст задания переписывать из методического указания не требуется, следует лишь указать номер выполняемого варианта. Задания представлены в десяти вариантах и выбор их следует делать по последней цифре шифра студента. Контрольные работы 1 и 2 необходимо предоставить на рецензию и выполнить работу по замечаниям рецензента до экзамена по первой части курса. Курсовой проект представляется на рецензию перед экзаменом по второй части курса. ЗАДАНИЕ 1 В табл.1 указаны наименование, мощность и количество электроприемников, число их фаз, схема включения однофазных приемников – на линейное или фазное напряжение. Для асинхронных трехфазных двигателей, подключенных к силовому пункту СП, заданы длины линий l1,l2, номинальная мощность Рн, кВт; cosφ; КПД и кратность пускового тока Iпуск /Iном. На рис.1 показана принципиальная однолинейная схема распределения электроэнергии на которой указано, какие дополнительные элементы требуется показать в контрольной работе с учетом условных обозначений ЕСКД. При выполнении рисунка сделанные на чертеже надписи не повторять, а выполнить те требования, которые содержатся в этих надписях. В объем контрольной работы № 1 входит следующее: 1. Определить эквивалентную трехфазную нагрузку групп однофазных электроприемников, распределив их по фазам с возможной равномерностью. Найти расчетную нагрузку силовых пунктов СП и

распределительного щита низкого напряжения ТП и вычислить их пиковые нагрузки. Принять напряжение цеховой сети Uн=380 В. 2. Выбрать тип и сечение проводов и кабелей на участках l1,l2, (рис.1). 3. Выбрать мощность и тип трансформатора и рассчитать ток однофазного к.з. на шинах ТП, считая сопротивление системы Xс=0.

4. Выбрать предохранитель в цепи одного асинхронного

электродвигателя и автомат в цепи одной печи. Выбрать тип автомата на выводах трансформатора, уставку его расцепителя. 5. Начертить схему электроснабжения в соответствии с требованиями, указанными на рис.1. Методические указания При выполнении контрольной работы № 1 следует руководствоваться соответствующими параграфами учебника /3/ и справочников /6, 7/. По п. 1 подробные объяснения даны в /5/ и приведен пример расчета, с. 523. По остальным пунктам задания разъяснения имеются во всех рекомендованных выше книгах.

ЗАДАНИЕ 2

40 30 50 20 20 30 30 20 40 30 50 20 20 30 30 30 50 30 l1 l2 Длины кабельных линий, м

40 20

17 16 15 20 17 25 30 20 20 Осветительная нагрузка, кВт

25

2x50 3x15 1x60 2x50 1x50 2x45 2x25 2x12 2x30 1x50 1x60 2x45 2x25 1x40 2x40 2x25 1x60 2x40 Однофазные печи сопративления, включаемые на фазное напряжение, число и мощность, кВт

1x50 2x35

7 6 5,5 5,5 5 6 6,5 6,5 5 Кратность пускового тока Iп/Iн при cosϕн=0,9; ηн=91%

5,5

6x22 7x30 5x45 6x45 6x40

6 5

5x12 5x50 5x25 6x35 8x40 Металлорежущие станки: число и номинальная мощность, кВт

Нагрузки

1

2

3

4

Варианты

7

8

9

10

Таблица 1

В табл. 2 даны наименования групп ЭП, установленные мощности и число ЭП, а для расчета нагрузки электрического освещения заданы размеры цеха. Источником питания низковольтной сети (380 В) цеха является распределительный пункт РП цеха. Питание к шинам РП 6-10 кВ подводится от главной понизительной подстанции – ГПП завода. Цех работает в две смены. Сетка колонн цеха 12х12 м. Для выполнения контрольной работы №2 следует: 1. Определить расчетные электрические нагрузки цеха, имея в виду, что это механосборочный цех машиностроительного завода. 2. Выбрать число и мощность цеховых ТП. 3. Выполнить расчеты, выбрать шинопроводы и схему сети по типу рис.2. 4. Выбрать схему распределительных сетей высокого напряжения цеха, представить ее рисунок. 5. Начертить план цеха и его сетей с указанием расположения РП, всех ТП, магистральных и распределительных шинопроводов 380 В.

48x60

45x20

10x70

2x200

4x50 2x125 4x40 8x14

50x50

30x40

8x60

2x200

10x20 2x100 3x40 10x14

45x40

25x30

5x50

2x150

10x44 2x75 2x40 10x10 120x 96

Производственные механизмы (кол-во и мощность) Автоматические поточные линии (кол-во и мощность) Краны, тельферы (ПВ=25%) (колво и мощность) Трехфазные эл. печи сопротивления ( Насосы (кол-во и мощность) Компрессоры Вентиляторы Площадь цеха, м2 120x 144

4

3

2

1

120x 156

3

2

1

Группы электроприемников

120x 168

3x55 12x10

3x75

5x55

2x150

5x50

50x20

52x70

5

4

120x 180

2x75 12x14

3x100

6x40

2x150

10x60

47x30

35x40

6

5

120x 96

3x75 8x14

2x125

12x14

2x200

5x70

38x40

30x50

7

6

120x 156

3x75 10x20

2x125

8x20

2x100

10x20

18x50

60x60

8

7

Варианты задания мощности, кВт

120x 144

3x55 12x20

2x100

6x55

2x150

15x30

32x20

75x30

9

8

120x 168

3x75 15x10

2x160

4x55

2x200

5x20

35x30

65x40

10

9

120x 96

2x75 12x14

2x160

6x40

2x200

10x20

50x20

55x50

11

10

Ксо= 0,9

0,65

0,7

0,7

0,5

0,1

0,5

0,16

12

Ки

соsφ0= 0,35

0,8

0,8

0,8

0,85

0,5

0,7

0,5

13

сosφсм

Таблица 2

При выполнении чертежей (по п.п. 4 и 5) учесть, что рисунки можно выполнить на миллиметровке формата А4. Принцип выполнения плана цеха проиллюстрирован на рис.2. Прокладка шинопроводов должна соответствовать сетке колонн цеха. На схеме сетей цеха показать линии ВН и НН, резервные связи; в одной цепи указать типы электроаппаратов, измерительные трансформаторы, конденсаторную батарею. Методические указания 1. Расчет нагрузок. В соответствии с заданием определение расчетных нагрузок необходимо выполнить по методу упорядоченных диаграмм; для осветительной нагрузки – методом удельных мощностей на 1м2 площади цеха. Рекомендуется следующий порядок расчета нагрузок: А. По методу упорядоченных диаграмм расчетная нагрузка силовых ЭП определяется из выражения Pр=KрKиPн, Qp=Kp`KиРнtgφ, (1) Б. Расчет нагрузок от установок электроосвещения цеха: Рро = Ксо Ру.оF, (2) где Ксо – коэффициент спроса осветительных установок /6/; F-площадь цеха, м2; Ру.о – удельная мощность освещения, Вт/м2; cosφ0=0,35. Следует учесть, что в цехах данного профиля в настоящее время применяются преимущественно лапы типа ДРЛ. Литература: Л9, с. 8-18; Л5, с. 37-56 2. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций – ТП. Современные схемы электроснабжения цехов промпредприятия предусматривают питание электроприемников не от отдельной крупной подстанций, а от небольших ТП мощностью 400-1000 кВА, встроенных в цех или пристроенных к нему и равномерно распределенных, например, вдоль стен здания цеха. Для ориентировочного выбора мощности ТП рекомендуется определить плотность нагрузки на 1м2 площади цеха: S рц (3) у= F

где F-площадь цеха, м2; Sрц – суммарная расчетная нагрузка электроприемников напряжением ниже 1000 В. Рекомендуемая номинальная мощность цеховых трансформаторов в зависимости от плотности нагрузки приведена в табл.3.

Таблица 3 Плотность нагрузки, кВА/м2 Рациональная мощность трансформатора Sт, кВА

≤ 0,05

≤ 0,1

400

630

≤ 0,2 1000

При выборе числа трансформаторов необходимо учесть требования по надежности питания. Выбор мощности производится по величине расчетной нагрузки Sр с учетом компенсации реактивной мощности. 2 2 S p = Pp + (Q p − Q ку )

(4)

где Рр,Qр -активные расчетные и реактивные нагрузки; Qку – мощность компенсирующего устройства, квар. (5) Q ку = Q p − Q э где Qр – расчетная реактивная нагрузка цеха; Qэ – оптимальная реактивная мощность (экономическая). В данной работе принять: Qэ= Pptgφэ (где tgφэ= 0,3). Более подробно выбор мощности КУ в /Л6/. В выражение (4) следует подставить стандартное значение величины Qку из табл.5. Количество комплектных КУ равно количеству трансформаторов на КТП. Выбранные трансформаторы должны удовлетворять условиям: Sp 0,5 ≤ Кт= (6) ≤ 0,8 nS т где Кт– коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме;nколичество трасформаторов, работающих в нормальном режиме; Sт – номинальная мощность трансформатора, кВА. Если Кт < 0,5, необходим переход на меньшую мощность трансформатора, при этом возможно изменение общего количества трансформаторов в цехе. Далее осуществляется проверка по аварийному режиму: S (7) Кз.ав = ав ≤ 1,4, Sт где Sав – аварийная нагрузка трансформатора, кВА. Если Кт.ав > 1,4 необходимо предусмотреть отключение потребителей III категории или же переход на большую единичную мощность трансформатора, при этом возможно изменение общего количества трансформаторов в цехе.

3. Расчет силовой сети 380 В цеха. А. На плане цеха намечается местоположение распределительного пункта РП 6-10 кВ и КТП. РП, совмещенное с одним из КТП располагается вдоль периметра цеха. При ширине цехов более 140 м можно расположить третий ряд КТП вдоль осевой линии цеха или предусмотреть расположение всех КТП вдоль осевой линии. Типовая схема - «блок трансформатор – магистраль». От каждого трансформатора прокладывается магистральная линия шинопроводом марки ШМА до осевой линии, а затем прокладываются шинопроводы марки ШРА для питания отдельных ЭП. Необходимо предусмотреть соединение с помощью разъединителя с магистралью от соседней КТП. Выбор шин производится по таблице допустимых токовых нагрузок /4/. За ток нагрузки ШМА принимается номинальный ток трансформатора, от которого этот шинопровод отходит. Распределительные шинопроводы ШРА выбираются по расчетному току в голове шинопровода. Расчетный ток одного ШРА Iр.ш не должен превышать 250 или 400 А. Выбранные шинопроводы проверяются по допустимой потере напряжения. От ШМА ответвляется определенное число плеч ШРА, известное из рис.2. ДU шма =

3УI j L j Uл

(R о cosϕ + X о sinϕ )100%

(8)

где УI j L j - сумма моментов расчетных токов на всех участках магистрали; Ij - ток на j- м участке, А; Lj- длина j-го участка ШМА, м; Uл=380 В; R0,X0 активное и индуктивное сопротивление шинопроводов, Ом/км ( табл.4 ). Таблица 4 Сопротивление шинопровода, Ом/км

ШМА – 4 - 1250

ШМА – 4 - 1600

ШРА – 4 - 250

ШРА – 4 - 400

ШРА – 4 - 630

Активное

0,40

0,031

0,21

0,15

0,20

Индуктивное

0,020

0,022

0,21

0,17

0,13

От распределительного шинопровода ШРА ответвления к электроприемникам распределяются равномерно вдоль всего плеча, поэтому 3I рш

(Rcosϕ + Xsinϕ ) * 100% (9) 2U л где R и Х -определяется по табл.4. Сечения шинопроводов выбраны правильно, если общая потеря напряжения до самого удаленного ЭП не превышает 5%. ` Б. Расчет токов короткого замыкания в сетях низкого напряжения. Необходимо наметить точку к.з. на шинах ТП и произвести расчет токов короткого замыкания. Следует помнить, что расчет тока к.з. в сетях до 1000 В существенно отличается от расчета тока к.з. в сетях 1000 В. U (3) ; (10) I кз = 2 2 3 R +X где U - среднее напряжение на вторичных зажимах питающего трансформатора (U = 400 В); R , Х – активное и реактивное сопротивления сети, мОм. Примеры расчета тока к.з. приведены в /6/, с. 115. ДU шра =

В. Необходимо произвести выбор и проверку низковольтного электрооборудования. Примеры расчета даны в /1/, разд. 7.3. 4. Схема распределительной сети 6-10 кВ цеха и выбор аппаратов. Принципы выбора схем внутреннего электроснабжения изложены в Л1, с.17-21; Л3, с. 100-160. Необходимо разработать схему по типу рис. 6-19 − 621 /6/, но более подробную, с изображением всех выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения, предохранителей, автоматов, конденсаторных батарей высокого и низкого напряжения, указать схемы обмоток всех трансформаторов, типы электрооборудования. Схема сети 380 В, должна быть изображена лишь до автоматов выводов 380 В и резервных перемычек. Соображения по выбору схемы и аппаратуры изложить в записке. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ НА ИЗУЧЕНИЕ КУРСА. Согласно учебного плана для специальности 100400, на изучение курса «Электроснабжение промышленных предприятий» отведено 183 часа, из них: На лекционные занятия (по системе заочного обучения) – 16ч. На лабораторные работы – 16 ч.

На практические занятия – 16 ч. На выполнение контрольных работ 1 и 2 – 10 ч. На курсовое проектирование – 20 ч. На сдачу экзаменов и зачетов – 3 ч. На самостоятельное изучение теоретической части курса - 102 ч. Изучение теоретической части курса в соответствии с рабочей программой и методическими указаниями студенты выполняют самостоятельно по литературе /1, 2, 3, 5/.

Данная технологическая карта обсуждена на заседании кафедры ЭСПП и СХ и утверждена к применению в учебной практике по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий» для специальности 100400.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ.

ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Таблица 5 Оборудование Металлорежущие станки Однофазные печи сопротивления Краны Насосы, компрессоры вентиляторы

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Ки

cosφ

0,12 0,7 0,1 0,7 0,65

0,4 0,95 0,5 0,8 0,8

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ШКАФОВ СЕРИИ ШРС-1 Таблица 6

Часть 1 ЛЕКЦИЯ 1. Краткое содержание курса, особенности электроснабжения. Приемники и потребители электроэнергии, основные характеристики установок электропривода. Род тока и напряжения. ЛЕКЦИЯ 2. Электрические нагрузки промышленных предприятий, графики нагрузки, показатели графиков. Расчет электрических нагрузок, метод упорядоченных диаграмм, расчет однофазных нагрузок. Определения мощности и энергии в промышленных сетях. ЛЕКЦИЯ 3. Цеховые электрические сети напряжением до 1000 В. Расчет и защита сетей переменного тока напряжением до 1000 В. Цеховые трансформаторные подстанции. Расчет тока к.з. в сетях до 1000 В. ЛЕКЦИЯ 4. Общие принципы построения схем электроснабжения промышленных предприятий. Выбор напряжения по технико-экономическим расчетам. Конструкции и компоновки РП и ГПП. Часть 2

ЛЕКЦИЯ 5. Режимы реактивной мощности в сетях промышленных предприятий. Компенсация реактивной мощности. ЛЕКЦИЯ 6. Выбор оптимальной мощности компенсирующих устройств в сетях до и выше 1000 В. ЛЕКЦИЯ 7. Качество электрической энергии в сетях промышленных предприятий. Электрическая совместимость. Средства регулирования напряжения. ЛЕКЦИЯ 8. Расчетный и технический учет активной и реактивной электроэнергии. Баланс потребления электроэнергии промышленным предприятием. Борьба с потерями и экономия электрической энергии.

Тип

Тип вводного рубильника

Число групп

ШРС 1 -- 20 УЗ ШРС 1 – 52УЗ

РПБ - 250 РПБ - 250

5 5

ШРС 1 – 61УЗ ШРС 1 – 36УЗ ШРС 1 – 24УЗ ШРС 1 – 28УЗ

РПБ - 250 РПБ - 400 РПБ - 400 РПБ - 400

5 5 8 8

Защитный аппарат на отходящей линии (тип предохранителя) 5НПН/60 2НПН/60+3ПН/2/100 5ПН2/100 5ПН2/200 4НПН/60+4ПН/2/100 2ПН2/250+4ПН2/ 100+2НПН/60

КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 кВ. Таблица 7 Наименование

Мощность КУ, квар

УКМ – 58 - 100 УКМ – 58 - 200 УКМ – 58 - 268 УКМ – 58 - 402 УКМ – 58 - 536

100 200 268 402 536

Содержание: СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий/ Под ред. А.А.Федорова и Г.В Сербиновского – М: Энергоатомизадат, 1987. 2. Федоров А.А. Каменева В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984. 3. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 2005. 4. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1986. 5. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергия, 1990. 6. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. 7. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СН-174-75. - М.: Стройиздат, 1976. 8. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1997. 9. Карпов В.М. Электроснабжение промышленных предприятий: Методические указания по курсовому дипломному проектированию./ ВСГТУ. – Улан – Удэ, 2001.

Введение……………………………………………………………………...3 Раздел 1. Приемники и потребители электроэнергии…………………….3 Раздел 2. Электрические нагрузки. Графики электрических нагрузок.…4 Раздел 3. Распределение электроэнергии на напряжении до 1000 В……5 Раздел 4. Цеховые подстанции……………………………………………..6 Раздел 5. Распределение электроэнергии на напряжении выше 1000 В.. 7 Раздел 6. Компенсация реактивной мощности в сетях промышленных предприятий……………………………………………………………….…8 Раздел 7. Качество электрической энергии в сетях промышленных предприятий………………………………………………………………….9 Раздел 8. Основы автоматизации и диспетчеризации систем электроснабжения промышленных предприятий……………………………….…10 Раздел 9. Энергосбережение…………………………………………….….11 Контрольные задания……………………………………………………….12 Методические указания………………………………………………….…19 Технологическая карта распределения времени на изучение курса…….22 КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН..……………………………………………….…23 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ………………………………………………....24 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..25