Разработка проекта электроснабжения литейного завода в Ахтынском районе Дагестана

Электроэнергетика, ведущая область энергетики, обеспечивающая электрификацию народного хозяйства страны. В экономически развитых странах технические средства электроэнергетики объединяются в автоматизированные и централизованно управляемые электроэнергетические системы.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Электроэнергетика наряду с другими отраслями народного хозяйства рассматривается как часть единой народно — хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Без электроэнергии невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники. Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту. Представить без электроэнергии нашу жизнь невозможно. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами:

возможностью превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и другие) с наименьшими потерями;

способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

огромным скоростям протекания электромагнитных процессов;

способности к дроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты);

невозможностью и, соответственно, ненужностью ее складирования или накопления.

Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии значительно снижается. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80%. При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды. Отрасли, зачастую не использующие электроэнергию напрямую для своих технологических процессов являются крупнейшими потребителями электроэнергии.

Характеристика Дагэнерго Филиал ОАО «МРСК Северного Кавказа"-«Дагэнерго» занимается электроснабжением Дагестана.

ОАО «Дагэнерго» создано в 1992 году путем преобразования производственного объединения энергетики и электрификации «Дагэнерго» .

В 2005 г. в жизни дагестанской энергосистемы начался новый этап. В соответствии с программой реформирования электроэнергетики России и на основании решения собрания акционеров Общества из ОАО «Дагэнерго» выделено пять компаний по видам деятельности. ОАО «Дагэнерго» после выделения указанных компаний трансформировалась в распределительную сетевую компанию, основными задачами которой являются транспортировка электроэнергии по распределительным сетям и присоединение потребителей к электросетевой инфраструктуре, надежное электроснабжение потребителей.

В соответствии с решением Внеочередного общего собрания акционеров ОАО «Дагэнерго», которое состоялось 4 сентября 2006 г. (протокол № 20) полномочия единоличного исполнительного органа Общества переданы управляющей организации — ОАО «Южная сетевая компания», ныне ОАО «МРСК Северного Кавказа». В соответствии с приказом управляющей компании ОАО «ЮСК» № 15/1 от 30.10.2006 г. была утверждена новая структура ОАО «Дагэнерго».

В настоящее время в состав филиала «Дагэнерго» входят 5 производственных участков электрических сетей (ПУЭС): ПУ Центральных электрических сетей, ПУ Дербентских электрических сетей, ПУ Северных электрических сетей, ПУ Гергебильских электрических сетей, ПУ Затеречных электрических сетей; 35 районных электрических сетей (РЭС), в том числе 31 РЭС, обслуживающих электрические сети сельскохозяйственного назначения и 4 РЭС — городские электрические сети городов.

Основными направлениями дальнейшего развития сетевой компании ОАО «Дагэнерго» на длительную перспективу является осуществление мероприятий, направленных на качественное и надежное электроснабжение потребителей, продление срока службы эксплуатируемого оборудования и замену морально и физически устаревшего оборудования электрических сетей.

Краткая характеристика энергосистемы России

ЕЭС России является самым крупным в мире высокоавтоматизированным комплексом, обеспечивающим производство, передачу и распределение электроэнергии и централизованное оперативно — технологическое управление этими процессами.

Единая энергетическая система имеет ряд очевидных экономических преимуществ. Мощные ЛЭП (линии электропередачи) существенно повышают надежность снабжения народного хозяйства электроэнергией. Они выравнивают годовые и суточные графики потребления электроэнергии, улучшают экономические показатели электростанций и создают условия для полной электрификации районов, где ощущается недостаток электроэнергии.

ЕЭС России — основной объект электроэнергетики страны — представляет собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением. Развитие электроэнергетики России было основано на поэтапном объединении и организации параллельной работы региональных электрических систем с формированием межрегиональных объединений энергосистем и их объединением в Единую электроэнергетическую систему.

Вопросы экологии Под экологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределах возможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики на природную среду. Регламентация этих негативных последствий связана с тем, что нельзя добиться полного исключения экологического ущерба.

Отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики.

Производство энергии, являющейся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду.

Самые острые экологические проблемы прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, эрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЛИТЕЙНОГО ЗАВОДА

1.1 Характеристика основных цехов и электроприёмников литейного завода

Литейное производство, одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом.

Процесс литейного производства многообразен и подразделяется: по способу заполнения форм — на обычное литьё, литьё центробежное, литьё под давлением; по способу изготовления литейных форм — на литьё в разовые формы (служащие лишь для получения одной отливки), литьё в многократно используемые керамические или глиняно-песчаные формы, называется полупостоянными (такие формы с ремонтом выдерживают до 150 заливок), и литьё в многократно используемые, так называемые постоянные металлические формы, например кокили. Литьём могут быть изготовлены изделия практически любой массы — от нескольких грамм до сотен тонн, со стенками толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких метров. Основные сплавы, из которых изготовляют отливки: серый, ковкий и легированный чугун (до 75% всех отливок по массе), углеродистые и легированные стали (свыше 20%) и цветные сплавы (медные, алюминиевые, цинковые и магниевые). Область применения литых деталей непрерывно расширяется. Широкое применение отливок объясняется тем, что их форму легче приблизить к конфигурации готовых изделий, чем форму заготовок, производимых другими способами, например ковкой. Литьём можно получить заготовки различной сложности с небольшими припусками, что уменьшает расход металла, сокращает затраты на механическую обработку и, в конечном счёте, снижает себестоимость изделий.

При производстве заготовок литьём используют разовые песчаные, оболочковые самотвердеющие формы. Разовые формы изготовляют с помощью модельного комплекта и опоки. Модельный комплект состоит из собственно литейной модели, предназначенной для получения в литейной форме полости будущей отливки, и стержневого ящика для получения литейных стержней, оформляющих внутренние или сложные наружные части отливок. Модели укрепляют на модельных плитах, на которых устанавливают опоки, заполняемые формовочной смесью. Заформованную нижнюю опоку снимают с модельной плиты, переворачивают на 180° и в полость формы вставляют стержень. Затем собирают (спаривают) верхнюю и нижнюю опоки, скрепляют их и заливают жидкий сплав. После затвердевания и охлаждения отливку вместе с литниковой системой извлекают (выбивают) из опоки, отделяют литниковую систему и очищают отливку — получается литая заготовка.

Плавят металл в зависимости от вида сплава в печах различного типа и производительности. Наиболее часто литейный чугун выплавляют в вагранках, применяют также электрические плавильные печи (тигельные, электродуговые, индукционные, канального типа и др.). Получение некоторых сплавов из чёрных металлов, например белого чугуна, ведут последовательно в двух печах, например в вагранке и электропечи (дуплекс-процесс). Заливку форм сплавом осуществляют из заливочных ковшей, в которые периодически поступает сплав из плавильного агрегата. Затвердевшие отливки обычно выбивают на вибрационных решётках или коромыслах. При этом смесь просыпается через решётку и поступает в смесеприготовительное отделение на переработку, а отливки — в очистное отделение. При очистке отливок с них удаляют пригоревшую смесь, отбивают (отрезают) элементы литниковой системы и зачищают заливы сплава и остатки литников. Эти операции проводят в галтовочных барабанах, дробеструйных и дробемётных установках. Крупные отливки очищают гидравлическим способом в специальных камерах. Обрубку и зачистку отливки осуществляют пневматическими зубилами и абразивным инструментом. Отливки из цветных металлов обрабатывают на металлорежущих станках. Для получения необходимых механических свойств большинство отливок из стали, ковкого чугуна, цветных сплавов подвергают термической обработке. Для финишных операций (очистки и зачистки отливок) применяют проходные барабаны непрерывного действия с дробемётными аппаратами. Крупные отливки очищают в камерах непрерывного действия, вдоль которых отливки передвигаются на замкнутом транспортёре. Созданы автоматические очистные камеры для отливок, имеющих сложные полости. Такая камера представляет собой независимый механизм для транспортировки отливок, который работает автоматически, выполняя команды, поступающие от так называемых модулей управления, расставленных на монорельсовой транспортной системе. В зоне очистки по заранее заданной программе с оптимальной скоростью вращается подвеска, на которую автоматически навешивается отливка.

При массовом производстве предварительная (черновая) зачистка отливок (обдирка) осуществляется в литейных цехах. Во время этой операции также подготавливаются базы для механической обработки отливок на автоматических линиях в механических цехах. Заключительные операции могут производиться и на автоматических линиях.

После контроля качества литья и исправления дефектов отливки окрашивают и передают на склад готовой продукции.

1.2 Характеристики цехов литейного завода

Виды литейных цехов на заводе.

Литейные цеха разделяются по следующим признакам:

По роду металла — литейные серого чугуна (чугунолитейные), ковкого чугуна, стального литья (фасонно-сталелитейные), цветного литья.

По размеру годового выпуска (производственной мощности) — малой, средней, большой мощности.

По размеру выпускаемых отливок — мелкого, среднего, крупного, тяжелого, особо тяжелого литья.

По степени механизации — с малой, средней, полной механизацией.

Чугунолитейные цеха, кроме того, можно подразделить по их назначению на следующие виды:

Чугунолитейные цеха при машиностроительных заводах единичного или серийного производства; характер литья определяется продукцией завода; размеры литейной — размером его производства; формовка производится частью вручную (крупные и средние детали) частью на машинах (мелкие детали); другие производственные процессы и транспорт в той или иной степени механизированы — такие литейные называются универсальными.

Специализированные чугунолитейные цеха при машиностроительных заводах массового производства (автомобильного, тракторного, сельскохозяйственного машиностроения и др.); все производственные процессы и транспорт полностью механизированы; выпуск продукции очень высокий.

Чугунолитейные центральные цеха, которые являются самостоятельными заводами и снабжают литьем заводы разных или, чаще, определенных отраслей машиностроения; производительность выражается в нескольких десятках тысячах тонн годовых отливок в год (50−100 тыс. т); производственные процессы механизированы.

Чугунолитейные мелкие цеха при небольших заводах литейные подсобного и ремонтного характера; характер литья разнообразный; масштаб производства незначительный; производственные процессы выполняются в ручную и частично механизированы.

Так как центральные чугунолитейные цеха большого масштаба в экономическом отношении наиболее выгодны, то целесообразно объединять их для нескольких заводов однородного производства, за исключением случаев когда каждый из них в отдельности нуждается в литейной продукции в больших масштабах. Выгодность чугунолитейных цехов большого масштаба заключается в том, что благодаря значительному объему выпуска продукции производственные процессы (приготовление формовочных материалов, изготовление стержней, формовка, очистка и обрубка литья, транспорт жидкого чугуна, материалов, отливок и т. д.) можно вести механизированным способом. При этом дорогостоящие механизмы наиболее рационально используются в отношении их технических возможностей и загрузки. Кроме того, благодаря применению высокопроизводительных механизмов требуется здание меньших размеров, что уменьшает его стоимость и эксплуатационные расходы; при этом лучше используются площади цеха, резко повышается производительность труда. В результате себестоимость отливок уменьшается.

Формовочно-заливочный цех.

Углеродистые, низколегированные и высокомарганцовистые марки стали разливаются по литейным формам. Разливка металла по формам является одним из основных процессов, от которого зависит качество отливок. Заливка форм металлом производится из сталеразливочных стопорных ковшей, транспортируемых мостовыми электрокранами. Формы отливок со встряхивающих машин заливаются на рольгангах, а крупные формы с ручной формовки (передние и задние стенки ковшей экскаваторов) — на плацу. Ковши с металлом передаются тележкой в формовочное отделение крупного литья. Учитывая необходимость параллельно литья из различных марок стали и для возможности разливки без задержки на литейных линиях, предусмотрены накопительные рольганги.

Разливка производится в кузнечные слитки развесом 6,5 тонны. Металл в изложнице поднимается «чистым зеркалом» или с дробленой пленой.

При разливке углеродистых, инструментальных и некоторых конструкционных марок стали используются шлаковые смеси: известково-криолитная, бестопливная шлаковая смесь (зольно-графитовая). Расход шлаковых смесей составляет 3−3,5 кг на тонну жидкой стали. Шлаковые смеси подаются в изложницу перед разливкой в плотных трех четырехслойных бумажных мешках. Время наполнения изложницы металлом до прибыли составляет 5,5−6 минут. Время наполнения прибыли должно быть ориентировочно не менее 50% от времени наполнения тела слитка. Разливку металла контролирует непосредственно мастер плавильного участка, который наблюдает за поверхностью поднимающегося металла в изложнице и командует скоростью наполнения металла в изложнице. При наполнении изложницы необходимо избегать заворотов корочки и подкипания металла у стенок изложницы.

Цех подготовки формовочных материалов.

Для мелкого и среднего литья весом до 1000 кг предусматривается на поточной литейной линии формовки, заливки, охлаждения и выбивки в опоках размером 1600×1200 мм, высотой до 600 мм и 1600×2000×450/600 мм. На линии выполняются следующие операции: подача залитых и охлажденных форм с охладительной галереи к выбивным решеткам; раскрытие формы с помощью крана и выбивка ее на выбивной решетке; очистка подопочных плит с помощью механических щеток; закрепление подмодельных плит с моделью на столе формовочной машины. Изготовление форм крупного литья с весом до 7000 кг предусматривается на поточной формовочно-заливочной линии в опоках в свету 2780×2600×300/600/900 мм. Основные операции: установка опок на подмодельную плиту; нанесение на модель в опоке облицовочной смеси и последующая набивка полуформы наполнительной смесью; срез излишка формовочной смеси на полуформе; кантовка полуформы с модельным комплектом.

Ремонтно-механический цех.

Объектом ремонта является все оборудование, которым располагает предприятие, как основное производственное, так и вспомогательное. На небольших заводах ремонт всего разнообразного заводского оборудования выполняется одним общим ремонтным цехом и вся ремонтная служба сосредоточена в отделе главного механика.

На крупных заводах ремонт оборудования всех цехов производится ремонтно-механическим цехом и ремонтными отделениями (базами) производственных цехов: ремонт электрооборудовании электроремонтным цехом; ремонт зданий и санитарно-техническнх устройств — ремонтно-строительным цехом.

Межремонтное обслуживание предусматривает устранение мелких неисправностей и регулирование механизмов, а также наблюдение за выполнением правил эксплуатации оборудования. Межремонтное обслуживание выполняется рабочими, обслуживающими агрегаты, и дежурным персоналом ремонтной службы цеха во время перерывов в работе агрегата Межремонтное обслуживание автоматических линий осуществляется наладчиками и операторами ежесуточно (иногда — реже) в нерабочую смену или при работе в три смены — на стыке двух смен. Выполнение всех видов ремонтных работ распределяется между ремонтно-механическим цехом и ремонтными отделениями (базами) производственных Цехов в зависимости от размера предприятия и характера производства; в связи с этим устанавливается та или иная форма организации производства ремонтных работ: централизованная, децентрализованная, смешанная. Централизованная форма организации предусматривает выполнение всех видов ремонтных работ, а также модернизацию оборудования силами ремонтно-механического цеха. Такая форма организации применяется на заводах, где каждый цех имеет оборудование не более 500 ремонтных единиц.

1.3 Специальные способы литья

Из специальных способов литья в настоящее время распространены литье в металлические формы, центробежное литье, литье под давлением, точное литье по выплавляемым моделям, литье методом вакуумного всасывания и литье в оболочковые формы.

Литье в металлические формы (кокильное литье) При литье в металлические формы получаются отливки с хорошими механическими качествами благодаря мелкозернистому строению металла вследствие быстрого остывания. Отливки имеют довольно точные очертания, почти не требующие обработки, а если в них и предусматривается припуск на обработку, то в несколько раз меньше, чем при отливке в песок. При литье в металлические формы отпадают земельное хозяйство, опоки, сушильные печи, а условия работы становятся более гигиеничными (нет пыли от формовочной земли). Из-за массивности металлической формы вес отливаемых деталей ограничен.

Материал для изготовления металлической формы берется в зависимости от заливаемого в него сплава; обычно применяют серый чугун, реже малоуглеродистую сталь. Температура формы перед заливкой должна быть не ниже 200oC для стали; для чугуна — 200−300oC; для алюминиевых сплавов -250−350oC; для медных сплавов -150−200oC (при массивных отливках 120−150 oC).

Формы для продления срока их службы смазывают одним из следующих огнеупорных материалов: SiO2 (кварцевый мукой или маршалитом), MgO (магнезитом), Al2O3 (глиноземом, огнеупорной глиной или бетонитом). FeO · Cr2O3 (хромистым железняком). Связующим веществом при этом обычно служит жидкое стекло.

Центробежное литье При центробежном литье во вращающуюся форму заливают расплавленный металл, который под действием центробежных сил прижимает ее к стенкам и, застывая, принимает желаемую форму. Отливки получаются плотными, так как посторонние включения, равно как и газы, будучи легче металла, оттесняются центробежной силой к внутренней поверхности формы, а основное тело отливки приобретает плотное здоровое строение.

При центробежном литье формы делают из чугуна и хромоникелевой стали.

Удлиненные детали (цилиндры, втулки) отливают на машине с горизонтальной осью, а зубчатые колеса, круги, кольца, гребни винты и арматуру — на центробежной машине с вертикальной осью.

При центробежном литье можно получить отливки любой формы, а не только тела вращения. При так называемом полуцентробежном литье конфигурация отливаемых деталей образуется не только центробежной силой, но и с помощью стержней. Ось вращения формы при этом совпадает с осью симметрии отливки. При центрифугировании металл в форму подается через стояк в центре, а в полость форм, расположенных на горизонтальном столе, он попадает по литниковым каналам. Таким способом можно получить отливки и не имеющие оси симметрии, любой конфигурации.

Литье под давлением При литье под давлением расплавленный металл принудительно, под давлением поршня или сжатого воздуха, заполняет стальные формы и застывает в них. вынутая из формы готовая отливка не требует дальнейшей обработки.

При помощи литья под давлением можно получить очень тонкостенные детали (до 0,1 мм) с резьбой, отверстиями и сложной формы. Точность размеров деталей, отлитых под давлением, очень высокая (0,1−0,01 мм). Все отливки получаются совершенно одинаковые и взаимозаменяемыми. Изделия имеют очень мелкозернистую структуру, которая обеспечивает повышенные механические качества.

Точное литье по выплавляемым моделям В этом способе литья модели изготавливается из легковыплавляемого материала — парафина со стеарином и др. на модели, изготовленные с большой точностью, наносится прочная оболочка, которая обеспечивает проведение операций вытапливания моделей, прокаливания и заливки жидким металлом без применения наполнителей и опок, затрудняющих ранее производство точного литья по выплавляемым моделям. На выплавляемую модель наноситься несколько слоев, состоящих из кварцевой муки и гидролизованного раствора этилсиликата (или их заменителей). Последний слой наносится из массы, придающей керамической оболочке необходимую прочность после вытапливания модели и прокаливания оболочки. Хорошие результаты обеспечиваются составом из: 40−45% раствора жидкого стекла с удельным весом 1,32 и 60−65% по весу кварцевой муки, просеянной через сито № 100 нанесенные слои, присыпанные песком, подвергаются воздушной сушке при температуре 20−25 0C в течении не менее 4 час, или электросушке (10 мин).

После вытапливания модели оболочка нагревается в прокалочной печи, нагретой до температуры 600−650 0C. Затем температура повышается до 900 0C со скоростью примерно 100−150 0C в час. По достижении в печи 9000C, прокаливание заканчивается, оболочка удаляется из печи и подается на заливку.

Во избежании образования окалины на отливку из-за доступа воздуха через оболочку и в целях обеспечения техники безопасности оболочку перед заливкой металлом помещают в кожух из тонкого железа на поддоне и засыпают зазор сухим песком, накрыв конической крышкой литниковую чашу.

Отливки получаются без швов (у форм нет разъемов), размеры отливок получаются точными, чем при литье в землю, так как здесь исключены причины потери точности от расколачивания формы моделью при ее извлечении, перекос половинок формы, подъем верхней опоки и раздутие формы под давлением жидкого металла. Точность отливок, получаемых по выплавляемым моделям, достигает ± 0,05 мм на 25 мм длины отливки, а чистота поверхности получается в пределах 4−6-го классов по ГОСТ 2789–51.

Применение точного литья целесообразно для изготовления деталей; 1) из стали и сплавов трудно поддающихся или не поддающихся механической обработке.

2) сложной конфигурации, требующей длительной и сложной механической обработки, большого количества приспособлений и специальных режущих инструментов.

3) художественной отливки из черных и цветных сплавов.

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

2.1 Обоснование схемы

Питание завода осуществляется от собственной ГПП. Учитывая категорию надежности электроснабжения, как отдельных производственных линий, так и цехов и предприятия в целом, питание от энергосистемы подстанции Ахты 110/35/10 для ГПП подаем на напряжении 110 кВ по двум независимым ЛЭП на железобетонных опорах. Линия выполнена проводом марки АС 70/11 длиной 12 км. С целью повышения надежности электроснабжения литейного завода, схему РУ-110 кВ выбираем с резервной перемычкой на выключателях. Непосредственно от ГПП получают питание цеха предприятия столовая, административное здание и склады по кабельным линиям 10 кВ, проложенным в земле. На заводе имеются потребители 1, 2 и 3 категории надежности по электроснабжению.

В первую категорию входят потребители перебой в электроснабжении, которых может привести к гибели людей, массовой порче продукции и оборудования, к вредным выбросам в атмосферу. Питание таких потребителей должно осуществляться от двух воздушных или кабельных линий с напряжением 6 кВ и более, от двух трансформаторов с применением АВР и АПВ, от двух независимых источников. К таким потребителям на литейном заводе относятся: литейный корпус, плавильный цех, формовочно-заливочный цех и энергоблок.

Ко второй категории относятся потребители перебой в электроснабжении, которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих и оборудования, нарушению жизнедеятельности города. Для потребителей второй категории необходимо предусмотреть питание по одной воздушной или кабельной линий с напряжением 6 кВ при наличии двух кабелей, от одного трансформатора при наличии складского резервного трансформатор, а также потребители второй категории можно питать, как и потребители первой категории. В отличии от потребителей первой категории не предусматривается автоматическое включение резерва. Включение резервного источника допускается выездной бригадой оперативным персоналом за время не более двух часов. К потребителям второй категории на заводе относятся: обрубной — очистной цех, ремонтно-механический цех, цех шихты и формовочных материалов и блок вспомогательных цехов.

К третьей категории относятся все потребители не входящие в первую и вторую категории. Питание таких потребителей осуществляется от одной воздушной или кабельной линии, от одного трансформатора, от одного источника.

Вся распределительная сеть 10 кВ строится на кабельных линиях, прокладываемых в земле. Трансформаторные подстанции цехов запроектированы комплектными в двух трансформаторном исполнении для потребителей 1 и 2 категории и одно трансформаторными для потребителей 3 категории, напряжением 10/0,4 кВ. Выбираем радиальную схему электроснабжения комбината. Такая схема является высоконадежной и удобной в автоматизации. Радиальную схему применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении потребителей электроэнергии.

Достоинства радиальной схемы:

При коротком замыкании отключается один электроприемник, следовательно, радиальная схема обладает высокой надёжностью электроснабжения.

Простота управления и удобства эксплуатации.

2.2 Расчет режима работы Дербентских электрических сетей после подключения нового энергетического объекта

Электрический расчет выполняем на программе «Rastr». Для этого необходимо определить параметры схемы замещения, активные индуктивные сопротивления и проводимость линий и трансформаторов

Активное сопротивление для трансформаторов ГПП завода где: — активные потери трансформатора [1];

— номинальное напряжение сети;

— номинальная полная мощность трансформатора [1];

Реактивное сопротивление для трансформаторов ГПП завода где: — напряжение короткого замыкания трансформатора [1]:

Проводимость трансформаторов ГПП завода где: — потери на намагничивание сердечника трансформатора [1]:

где: — ток холостого хода трансформатора [1]:

Определим активные потери Р для трансформатора ГПП завода.

где: потери трансформатора в режиме холостого хода [1];

потери трансформатора в режиме короткого замыкания [1];

коэфициент загрузки трансформатора:

где: — полная мощность завода;

— номинальная мощность полная трансформатора [1]:

Определим реактивные потери Q для трансформатора ГПП завода где: — потери на намагничивание сердечника трансформатора [1];

— мощность на создание основного магнитного потока в трансформаторе [1]:

— напряжение короткого замыкания трансформатора [1]:

Вычислим баланс мощности в узле 7

2.9.

Определим активные потери Р для новой линии от ПС Ахты до ГПП завода.

где: — погонное активное сопротивление провода Ом/км [1]

lдлина линии км

— число проводов в линии Определим активные потери Q для новой линии от ПС Ахты до ГПП завода где:

— погонное реактивное сопротивление провода Ом/км [1]

B=b0 *l*n=2.55*12*2 = 61,2 мкСм 2.14.

b0 = 2,55- погонная реактивная проводимость провода мкСм/км [1]

Вычислим баланс мощности в узле 6

Определим потери напряжения U для новой линии где: — активная мощность протекаемая по линии;

— реактивная мощность протекаемая по линии;

— активное сопротивление линии;

реактивное сопротивление линии;

— номинальное напряжение сети:

Таблица 2.1 — Параметры схемы замещения

Таблица 2.2 — Значения в узлах в минимальном режиме.

Таблица 2.3 — Значения в ветвях в минимальном режиме

Таблица 2.4 — Значения в узлах в максимальном режиме

Таблица 2.5 — Значения в ветвях в минимальном режиме

2.3 Выбор сечений воздушных линий и типов опор

Проектируемая ГПП 110/10 кВ присоединяется к энергосистеме по ВЛ-110 кВ. Исходя из результатов расчета и требований обеспечения надежности электроснабжения потребителей, на проектируемой подстанции предусматривается установка 2-х трансформаторов мощностью 16 000 кВА каждый.

Определим сечение провода по экономической плотности тока.

Определим ток Определим сечение провода

где экономическая плотность тока при Тмах= 5200[1]

Выберем провод марки АС-70/11 так как по условию образования короны на 110кВ минимальное сечения 70 мм². Проверим провод по нагреву.

где допустимый длительный ток [2]

Провод проходит по нагреву.

Технические данные проводов представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 — Технические данные провода

Для проектирования линии электропередачи 110 кВ проводом АС — 70/11 выбираем унифицированные железобетонные опоры ПБ-110−2. Высота опоры — 22,5 м, расстояние от земли до нижней траверсы 13,5 м. Пролет равен 200 м.

2.4 Выбор и проверка опор ВЛ по заданным климатическим условиям

Технические данные опор представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 — Технические данные опор[9]

2.5 Конструктивный расчет ВЛ 110 кВ

Выполняем механический расчет для провода АС -70.

Исходные данные для расчета [9]:

Напряжение U=110кВ Марка провода АС-70/11

Тип опоры ЖБ — 110−2

Промежуточный пролет-200м

1. Геометрические размеры промежуточной опоры[9]:

высота опоры — 26 м, расстояние от земли до нижней траверсы — 15,5 м, расстояние от верхней траверсы до нижней траверсы — 3 м, длина гирлянд изолятора — 1,41 м.

2. Климатические условия[9]:

высшая температура воздуха t+ = 37 град низшая температура воздуха t-= -26 град эксплуатационная температура tэ= + 11,8 град температура при гололеде tг= - 5 град нормативный скоростной напор ветра на высоте до 15 м от земли для IV района по ветру при повторяемости 1 раз в 10 лет: q=650 Па нормативная скорость ветра: v=32 м/с нормативная толщина стенки гололеда для II района:

b=10мм=0,01 м.

Определяем среднюю высоту крепления проводов к изоляторам приведенного центра тяжести проводов:

Средняя высота крепления проводов к изоляторам, а следовательно, и высота расположения приведенного центра тяжести проводов более 15 м, поэтому для определения скоростного напора вводится поправочный коэффициент [9]:, учитывающий возрастание скорости ветра по высоте. Для высоты 17,09 м коэффициент равен kqh =1,25.

qv=q*kqh=650*1,25=812,5 Па 2.21.

3. Расчетные параметры провода АС-70/11[9]:

поперечное сечение провода

F=68+11,3=79,3 мм² 2.22.

диаметр провода

d=11,4 мм=0,0114 м разрывное усилие

[T]=24 130 Н масса

G0=274 кг/км=0,274 кг/м модуль упругости Е=82,5*109 Па температурный коэффициент линейного расширения б=19,2*10−6 1/град предел прочности при растяжении (временное сопротивление)

[увр]=290 МПа=290*106 Па нормативное допускаемое напряжение провода при наибольшей нагрузке [унб]=116 МПа=116*106 Па нормативное допускаемое напряжение провода при низшей температуре [у-]=116 МПа=116*106 Па нормативное допускаемое напряжение провода при среднегодовой температуре [уэ]=87 МПа=87*106 МПа

2. Определяются удельные нагрузки:

Удельная нагрузка от собственной массы провода где: — 9.81 м/ с2 — ускорение свободного падения тела, м/ с2,

G0 — 0.274 — масса одного метра провода, кг/м;

F- 79.3*10−6 — полное сечение провода, мм2.

Удельная нагрузка от массы гололеда где: bг — толщина стенки гололеда, м;

d — внешний диаметр провода, м;

g0 = 900 к г/м3 — удельная плотность гололеда.

Суммарная удельная нагрузка от собственного веса провода и гололеда Удельная нагрузка от давления ветра где: — коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку [9],

— коэффициент лобового сопротивления при диаметре меньшем 20 мм и для проводов и тросов, покрытых гололедом [9],

812,5=650* 1,25 — скоростной напор ветра, Н/м2,

где 650 — максимальный нормативный скоростной напор ветра на высоте до 15 м от земли, Н/м2 [9],

1,25 -поправочный коэффициент на возрастание скоростных напоров ветра при высоте опоры до 20 м [9],

=0.66 — коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету при q 812,5 Н/м2, который вычисляется по формуле:

Удельная нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололедом где: 1,02 — коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету при q 270 Н/м2 [9], 0,25* 812,5=203 — скоростной напор ветра при гололеде, Н/м2 [9],

Удельная нагрузка от массы провода и давления ветра на провод Удельная нагрузка от массы провода, массы гололеда и давления ветра на провод при гололеде Результаты расчетов удельных нагрузок приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 — Расчет удельных механических нагрузок

Выполним систематический расчет провода в нормальном режиме.

При режиме наибольшей внешней нагрузки:

[угнб]=116 МПа гнб= г7= Н/м3

tнб= -5 град При минимальной температуре и отсутствии внешних нагрузок:

[у-]=116 МПа г1=34*103 Н/м3

t-= -26 град При среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок:

[уэ]=87 МПа

г1=34*103 Н/м3

tэ=+11,8 град Определяем условную монтажную температуру для каждого из режимов.

Условная монтажная температура для режима минимальной температура Условная монтажная температура для эксплуатационного режима:

Сравниваем рассчитанные условные температуры между собой

— 35,5 < 39,5 < 53 град Минимальной является температура для режима наибольшей нагрузки, что определяет исходный расчетный режим для провода АС-70/11 в пролете длиной 200 м:

[угнб]=116 МПа гнб= г7=126,7*103 Н/м3 tг=-5 град

7.Определяем напряжения в проводе для всех нормативных сочетаний климатических условий. Решается уравнение состояния провода относительно величины напряжения в проводе при максимальной температуре.

*А-В=0 2.34.

A=-114.8

B=

2.37.

Принимаем

Определяем напряжение первой итерации по формуле:

Первая итерация Вторая итерация Третья итерация

МПа Решается уравнение состояния провода относительно величины напряжения в проводе при минимальной температуре.

A=

B=

Принимаем

Определяем напряжение первой итерации

Вторая итерация Решается уравнение состояния провода относительно величины напряжения в проводе при эксплуатационном режиме.

A=-74.9

B=

*74,9=

Определяем напряжение первой итерации Вторая итерация Третья итерация Проверка состояния провода в эксплуатационном режиме.

Решается уравнение состояния провода относительно величины напряжения в проводе в режиме гололёда.

A = -48,3

B = 1 627 648

Определяем напряжение первой итерации Вторая итерация Третья итерация Решается уравнение состояния провода относительно величины напряжения в проводе в режиме наибольшего ветрового напора.

*48,3=1 402 637,5

A= -48.3

B=1 402 637,5

Определяем напряжение первой итерации Вторая итерация Третья итерация

МПа Определим габарит пролета и тяжение по проводу.

Определим максимальную стрелу провеса провода.

В режиме максимальной температуры

В режима гололеда Следовательно, максимальной является стрела провеса в режиме гололеда 5,23 м Проверяем соблюдение габарита линии. Наименьшее допустимое расстояние до земли в населенной местности и на территории промышленных предприятий, согласно ПУЭ 7 м.

>= 7 м Рассчитываем стрелу провеса при минимальной температуре.

Рассчитываем стрелу провеса в эксплуатационном режиме.

Рассчитываем тяжение по проводу.

Для режима максимальной температуры.

Т+=*F = 32,83*106*79.3*10−6 = 2603,4 H 2.46.

Для остальных режимов состояние провода расчет величины тяжения аналогичен.

Результаты заносим в таблицу 2.9.

Таблица 2.9 — Результаты систематического механического расчета провода АС-70/11 для ВЛ-110 кВ

Расчет монтажных таблиц и построение монтажных кривых.

Рассчитываются величины напряжений в проводе и стрел провеса при температурах от низшей температуры воздуха t-=-26 0C до высшей t+=37 0C, при удельной нагрузке от собственной массы.

Напряжение при t = -20 0C определяется по основному уравнению состояния провода Получается неполное кубическое уравнение *126,7=158 950

A=-103B=158 950 мПа Определяем напряжение первой итерации

Вторая итерация Стрела провеса при температуре -20 0C равна Расчеты напряжений и стрел провеса провода для режимов с другими температурами выполняются аналогично. Результаты заносим в таблицу 2.10.

Таблица 2.10 — Монтажная таблица для провода АС 70/11

Строим монтажные кривые по данным таблицы 2.5.3. Это зависимости напряжения и стрелы провеса от температуры.

Рис. 2.1 — Монтажные кривые

3. РАЗРАБОТКА ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Электроснабжение цеха плавки

Из справочника для каждого станка выпишем, сos и Ки и занесём в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 — Справочные данные электроприемников плавильного цеха

Указываем принадлежность электроприемников цеха к питающей магистрали и группе ЭП:

РП№ 1 — 20,21,21,22,24,25;

РП№ 2 — 10,15,23,23,23,26,27,28,;

РП№ 3−7,16,17,18,19;

РП№ 4 — 7,7,13,14,15;

РП№ 5−6,8,29,29,30,31;

РП№ 6−5,5,5,9,11,12,32;

РП№ 7−1,2,3,4,4,4,15;

Определим сменную мощность для каждого ЭП где — номинальная мощность первого электроприемника табл. 3.1

— коэффициент использования первого электроприемника табл. 3.1

Для каждого ЭП определяем полную мощность где: сosкоэффициент мощности первого электроприемника таб.1.1

Определяем реактивную мощность для каждого ЭП

Определяем установленную мощность группы ЭП Определяем сменную мощность группы ЭП Определяем Ки для группы ЭП Определяем эффективное число ЭП в группе Зная значения Ки и nэ по справочнику определяем значение Км Км=1,14

Определяем значение Ррасч для группы ЭП Определяем значение Qсм для группы ЭП Определяем значение Qрасч для группы ЭП Для остальных ЭП расчет производится аналогично. Найденные значения заносятся в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 — Расчет нагрузок плавильного цеха.3.2.Выбор сечения кабелей

Для внутризаводского электроснабжения выбираем радиальную схему т.к. она является предпочтительной для коротких линий.

Выбор сечений кабелей производится по экономической плотности тока.

Для одноцепных кабелей ток равен Для двухцепных кабелей ток равен Рассчитаем сечение кабеля для РП1

Определим ток протекающий по кабелю Определим сечение кабеля

где: jэк=1,2 экономическая плотность тока для Тмах = 5200ч, [1]

Выбираем кабель марки 2? АСБ 3•16мм2.

Минимальное допустимое сечение для внутрицеховой общей магистрали 6 мм².

После выбора, проверяем кабель по длительному току

Для остальных цехов расчет аналогичен. Все расчетные данные внесены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 — Выбор марки кабеля для внутрицехового электроснабжения

3.2 Выбор защитных аппаратов распределительных пунктов

Для установки внутри цеха на низкое напряжение 0,4 кВ выбираются автоматические выключатели. Выключатели выбираются по номинальному напряжению и номинальному току.

Выберем выключатель на напряжение 0,4 кВ для первого распределительного пункта по номинальному напряжению по номинальному току Выбираем для установки автоматический выключатель типа АП50Б-3МТ Автоматический выключатель данного типа может быть установлен на всех распределительных пунктах. Данные выключателя занесем в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 — Справочные данные автоматического выключателя[1]

3.3 Определение расчётных силовых нагрузок цехов завода

Определим полную мощность плавильного цеха.

где: — максимальная активная мощность плавильного цеха

— коэффициент мощности плавильного цеха таб.2.1

Определим реактивную мощность плавильного цеха.

Определим tgц инструментального цеха

Для остальных цехов расчет сделаем аналогично, и результаты занесем в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 — Расчет нагрузок цехов завода

Вычислим суммарную активную мощность для завода Вычислим суммарную реактивную мощность Определим полную мощность по формуле

3.4 Выбор компенсирующих устройств

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос о компенсации реактивной мощности.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятий.

Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0,081 кВт/кВар. Решение этой проблемы даст большой экономический эффект. Следует отметить, что с точки зрения экономии электроэнергии и регулирования напряжения компенсацию реактивной мощности наиболее целесообразно осуществлять у ее потребителей.

При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признакам две группы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок: 1-я группа — сети общего назначения; 2-я группа — сети со специфическими нелинейными, несимметричными и резкопеременными нагрузками. Решение задачи компенсации реактивной мощности для обеих групп различно, при условии обеспечения нормальной работы других электроустановок, питающихся от системы электроснабжения предприятия.

Средствами компенсации реактивной мощности являются: в сетях общего назначения — батареи конденсаторов (низшего напряжения и высшего напряжения) и синхронные двигатели.