6

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………………………….…61. Загальні відомості про підприємство……………………………………….…71.1 Відомості про технологічні процеси………………………………………..…81.2 Відомості про електричні навантаження. Оцінка категорії з надійності електропостачання…………………………………………………………………92. Аналіз системи електропостачання підприємства………………………..…162.1 Розрахунок електричних навантажень………………………………………162.2 Вибір та розміщення трансформаторних підстанцій…………….....................202.3 Вибір та розрахунок схеми електропостачання підприємства……………262.3.1. Розрахунок зовнішнього електропостачання……………………………262.3.2. Вибір комутаційного та захисного обладнання ЦРП…………………..272.4 Розрахунок схеми електропостачання цеху………………………………….292.4.1. Вибір та розрахунок системи електропостачання цеху………………..292.4.2. Вибір комутаційних та захисних апаратів цехової електромережі……363. Дослідження з актуальної для підприємства тематики „Відхилення рівнів напруги”……………………………………………………………………………..423.1 Відхилення напруги, як один з показників якості електроенергії……….….423.2. Розрахунок та оцінка відхилень напруг в системі електропередач, що спроектована………………………………………………………………………44Висновки……………………………………………………………………………524. Охорона праці……………………………………………………………….….534.1 Технічні рішення щодо безпечної експлуатації об’єкту…………………...544.2 Технічні рішення з гігієни праці………………………………………………554.2.1 Мікроклімат………………………………………………………………….554.2.2 Склад повітря робочої зони………………………………………………….564.2.3. Виробниче освітлення……………………………………………………….574.2.4. Виробничий шум……………………………………………………..……..594.2.5. Виробничі вібрації……………………………………………………….…..604.3 Пожежна безпека …………………………………………………………...62Висновки…………………………………………….………………………..….64Література……………………………………………………………………..….65Додатки…………………………………………………………………………..….67

7

ВСТУП

Актуальність теми. Прийняття проектних рішень безпосередньо впливає на

об'єм і трудомісткість монтажних робіт, зручність та безпечність експлуатації

електротехнічних установок систем електропостачання.

Надійність електропостачання забезпечується вибором найбільш

досконалих електричних апаратів, силових трансформаторів, кабельно-

провідникової продукції, відповідністю електричних навантажень в нормальних

і аварійних режимах номінальним навантаженням цих елементів, використанням

і структурного резервування, пристроїв автоматики і релейного захисту.

Процес виробництва залежить від системи електропостачання, що

забезпечує нормальний режим роботи підприємства. Система електропостачання

повинна задовольняти таким вимогам: економічність, безпечна експлуатація,

надійність, можливість подальшого розвитку без суттєвих змін, забезпечення

нормативної якості електроенергії.

Об’єкт дослідження – ПрАТ Комсомольське спеціалізоване підприємство

«Агромаш».

Предмет дослідження – система електропостачання підприємства.

Мета курсового проекту – провести розрахунок системи електропостачання

підприємства, здійснити вибір і перевірку комутаційно-захисної апаратури,

провідників цехової і заводської мереж, вибір та місце розташування

трансформаторних підстанцій. Дослідження відхилень рівнів напруги.

Методи розрахунку. Розрахунок цехів проводиться за методом коефіцієнта

розрахункового максимума. Розрахунок активної і реактивної потужності

силового обладнання і освітлення заводу вцілому проводиться за методами

коефіцієнта попиту та питомої потужності освітлення.

8

1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПІДПРИЄМСТВО

ПрАТ Комсомольське спеціалізоване підприємство ”Агромаш”

зареєстровано 21.09.1995 року, Козятинською районною державною

адміністрацією, ідентифікаційний номер – 00902369.

На ПрАТ, як і в більшості підприємств, застосовується лінійно-

функціональна система управління. Керування підприємством забезпечується

засновниками та обраним директором.

Таблиця 1.1 – Керівні посади

№з/п Посада Прізвище

ім'я, по батьковіРІК

народження Освіта

Стаж роботи(років)

1 Директор Антонюк В.М. 1963 вища 102 Головний бухгалтер Огороднік Т.В 1965 вища 6

3 Голова ревізійноїкомісії

Барановський В.М 1948 вища 10

4 Голова спостережної ради Стиров В.О. 1963 вища 1

Згідно діючому на підприємстві штатному розкладі, всі функціональні

підрозділи можливо розбити на 3 групи:

Адміністративно-управлінська група:

- Директор;

- Головний бухгалтер;

- Бухгалтер-обліковець;

Технічна підготовка виробництва та допоміжні служби (енергетичні та

ремонтні обслуговування):

- Старший інженер – технолог;

Виробнича група (включаючи допоміжні служби):

- Начальник виробництва;

- Майстри (бригадири)

9

- Технологічний відділ;

- Відділ технічного контролю.

Основною метою виробничої групи є організація виробництва продукції у

запланованих об’ємах та номенклатурі, а також забезпечення її якості, до інших

завдань відноситься участь в розробці нових виробів та удосконалення

технологічного циклу. Керівництво виробництва можливо охарактеризувати, як

людей з великим досвідом роботи у виробництві, спрямованому на виготовлення

виробів з каменю.

Обладнання, на якому здійснюється виробництво не забезпечує плановий

випуск продукції, тому для розширення виробництва потрібна купівля нового

обладнання. За роки експлуатації існуюче обладнання значно зносилось, тому

необхідно взяти до розрахунку купівлю запасних частин для його оновлення.

Формування штату працівників

Штат робочих та керівників всіх виробничих підрозділів буде сформований

зі складу робітників ПрАТ. Планується сумісництво різних форм зайнятості:

штатні працівники, працівники за сумісництвом та працівники з погодинною

зайнятістю.

Система пільг та заохочень

Для всіх робітників зберігається раніше прийнята система пільг та

заощаджень, крім того, потрібно ввести преміювання по результатам роботи, за

економію матеріалів та електроенергії. Окремі заохочення передбачені за

раціональні пропозиції, які застосуються у виробництві.

Навчання та підвищення кваліфікації персоналу

Ефективність виробництва багато залежить від "людського" фактору, в

даному випадку - від здатності робітників засвоювати нові технології та

отримувати навики роботи на новому обладнанні. Тому, особливу увагу на

підприємстві приділено підготовці та навчанню робочого персоналу інженерів.

10

1.1 Відомості про технологічний процес

Технологічний процес на ПрАТ включає в себе велику кількість операцій по

обробці каменю : різання, коління, полірування і т. д.

На даний час підприємство виготовляє бруківку колоту трьох кольорів

чорну (Габбро),сіру (Жежелів), світло-сіру (Покостовка) розмірами 10х10х10,

10х10х5, 7х7х7, 5х5х5 см, а також гранітну поліровану плитку різних розмірів.

Технологічні особливості обладнання поки що не дозволяють виготовляти

широкий асортимент виробів, але планується придбання обладнання, яке значно

розширить теперішній ассортимент.

1.2 Відомості споживачів електроенергії

Згідно Правил улаштування електроустановок (ПУЕ) приймачі

електроенергії промислових підприємств по необхідній ступені безперебійності

електропостачання поділяються на наступні категорії:

електроприймачі І категорії – електроприймачі, перерва

електропостачання яких може викликати: небезпеку для життя людей, значні

збитки народному господарству, пошкодження цінного основного обладнання,

масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, порушення

функціонування особливо важливих елементів комунального господарства. Зі

складу І категорії виділяють особливу групу електроприймачів, безперебійна

робота яких необхідна для безаварійної зупинки виробництва з метою

недопущення загрози життю людей, вибухів, пожеж і пошкоджень цінного

основного обладнання. (Автоматичні системи пожежегасіння підприємств

хімічної промисловості, диспетчерського управління рухом потягів, літаків,

тощо).

електроприймачі ІІ категорії – електроприймачі, перерва

електропостачання яких призводить до масового недовідпуску продукції,

масових простоїв робітників, механізмів та промислового транспорту, порушень

нормальної діяльності значної кількості людей.

11

електроприймачі ІІІ категорії – всі інші електроприймачі, що не

підходять під визначення І і ІІ категорій.

Кожній категорії електроприймачів відповідає гарантований рівень

надійності електропостачання та його схема.

За категорією електропостачання дане виробництво відноситься до II групи,

оскільки при порушенні електропостачання може призвести до масового

недовироблення продукції. За умовами довкілля приміщення заданого цеху

відноситься до запилених приміщень, де відносна вологість повітря не

перевищує 60%, де відсутні ознаки жарких і приміщень з хімічно – активним

середовищем.

Рисунок 2.1 - Генплан Комсомольського СП «Агромаш»

12

Приналежність кожного з цехів підприємства до певної категорії з

надійності електропостачання, а також потужність кожного з цехів приведено в

таблиці 1.2

Таблиця 1.2 – Відомість споживачів електроенергії підприємства

№ Вузли живлення ЕПКатегорія

надійності Рн, кВт

1 Каменеобробний цех ІІ 600

2 Шліфувальний цех ІІ 450

3 Компресорна ІІ 100

4 Котельна ІІ 50

5 Очисні споруди ІІ 20

6 Склад №1 (Готова продукція) ІІI 40

7 Склад №2 ІІІ 10

8 Адміністративний корпус ІІI 15

9 Деревообробна майстерня ІІ 220

10 Гараж ІІI 40

11 Механічна майстерня ІІ 200

12 Дробильний цех ІІ 250

Таблиця 1.3 – Відомості про електричні навантаження каменеобробного цеху

№ Найменування електроприймача Кількість Рном

кВт1,2; Кран – балка ПВ = 40% 2 20,73; Токарно - гвинторізний верстат 1 8,44; Вертикально – свердлильний верстат 1 9

5, 6, 7, 8; Вентилятор 4 69; Фрезерувальний верстат 1 8

10,11,12,13,14; Камнеколи 5 2015, 16, 17; Однопили (ОП) 3 47

18, 19, 20; Багатопили (БП) 3 52

13

21, 22; Канатка 2 38

23, 24; Електронасос 2 6

25; Зварювальна кабіна 1 3,326; Площинно - шліфувальний верстат 1 5,5

Продовження таблиці 1.3

14

2 АНАЛІЗ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ПІДПРИЄМСТВА

2.1 Розрахунок електричних навантажень

Під час розрахунку електричних навантажень в системі електропостачання

підприємства, виділяють шість характерних рівнів, які відрізняються за

характером електроспоживання і, відповідно, способом розрахунку.

Розрахунок електричних навантажень виконується знизу вверх в два етапи:

спочатку визначають навантаження цехів і підприємства в цілому, потім

вибирають схеми електропостачання і визначають розрахункові навантаження

для кожної конкретної лінії електропередач. Допускається спочатку скласти

схему цехової мережі і на її основі виконати розрахунок електричних

навантажень цехової мережі.

2.1.1 Вибір схеми конструктивного виконання цехової мережі

В залежності від схеми, цехові мережі поділяють на радіальні, магістральні і

змішані.

Радіальними називають мережі, в яких для передачі електричної енергії до

споживача використовується окрема лінія. В радіальних мережах від

розподільного щита ТП відходять лінії живлення щитів станцій управління

(ЩСУ), первинних розподільних пунктів (РП) і електроприймачі (ЕП) великої

потужності (більше 55 кВт). В свою чергу, від ЩСУ або первинних РП

заживлені вторинні РП і ЕП середньої потужності (10…55 кВт).

Від вторинних РП живляться ЕП малої потужності. В радіальних цехових

мережах лінії електропередач виконують кабелями. Відгалуження до окремих

ЕП можуть виконуватися кабелями або проводами. При відсутності небезпеки

механічних пошкоджень рекомендується відкрите прокладання ізольованих

проводів і неброньованих кабелів. При наявності небезпеки механічних

пошкоджень повинні застосовуватися броньовані кабелі або ж передбачається

захист від механічних пошкоджень (прокладання проводів в трубах). При

прокладанні всередині приміщень броньовані кабелі не повинні мати поверх

15

броні, а неброньовані - поверх металевих оболонок захисних покрить з горючих

матеріалів.

Вибір способу прокладання провідників виконується у відповідності з.

Радіальні схеми хоча вимагають великих витрат на електрообладнання і

монтаж, але забезпечують високу надійність електропостачання. Тому для

вальцовочного відділення приймаємо радіальну схему живлення. Лінії

електропередачі від РП до ЕП виконаємо кабелями прокладеними на лотках.

Рисунок 2.1– План електропостачання каменеобробного цеху.

2.1.2 Розрахунок електричних навантажень цехової мережі

Розрахункові навантаження окремих електроприймачів (ЕП) або ліній, від

яких живляться два чи три ЕП (I рівень), приймаються рівними номінальним:

, ; (2.1)

де - номінальна активна потужність ЕП;

- номінальний коефіцієнт реактивної потужності.

16

Номінальні величини визначають за паспортними даними ЕП. В разі

відсутності паспортних даних, приймають = 0,75 - для ЕП тривалого

режиму роботи і = 0,87 - для ЕП повторно-короткочасного.

Для ЕП повторно-короткочасного режиму номінальна потужність

приводиться до тривалого режиму роботи:

; (2.2)

де - паспортні номінальна потужність і відносна тривалість

повторного ввімкнення відповідно.

ЕП кожного розподільного пункту або шинопровода поділяють на дві

групи: ЕП зі змінним графіком навантаження (група А) і ЕП з практично

постійним графіком навантаження (група Б).

Розрахункові навантаження визначають за формулами:

для групи А:

; (2.3)

(2.4)

для групи Б:

;

17

; (2.5)

де - коефіцієнт розрахункового максимуму активної потужності;

- ефективне число ЕП;

- усереднені значення для даного типу ЕП.

Значення можна визначити із [1, таблиці 1.1, 1.2].

Груповий коефіцієнт використання та ефективне число ЕП визначаються за

формулами:

; (2.6)

; (2.7)

Розрахункове значення округляється до найближчого меншого цілого

числа.

Проведемо необхідні розрахунки цехової мережі, а результати занесемо у

таблицю 1.1 за формою Ф636-92.

Розрахунок силового навантаження для РП-1, для групи А:

Для приведення встановленої потужності кран-балки до номінальної в

тривалому режимі використаємо наступну формулу:

Рном1 = Рвст ∙ √ПВ% /100; (2.8)

18

Рном1 = 20,7 ∙ √0,4=13,1кВт.

де kв – коефіцієнт використання.

(кВт); (2.9)

(квар). (2.10)

;

Знаходимо = 1,91, звідси:

(кВт);

(квар);

(кВА);

(А). (2.11)

Розрахунок силового навантаження для РП-1, для групи Б, група Б має

всього лише один споживач:

(кВт); (2.12)

(квар). (2.13)

(кВт);

19

(квар);

(кВА);

(А).

Усі розрахунки електричних навантажень цехової мережі заносимо у

таблицю 2.1.

20

2.1.3 Розрахунок електричних навантажень підприємства

Розрахункові активна та реактивна потужності силового обладнання цеху,

як і раніше визначено за методом коефіцієнта попиту:

, ; (2.14)

За методом коефіцієнта попиту визначено також розрахункове

навантаження освітлювальних установок. Орієнтовно номінальна потужність

освітлення визначена наближено за питомою потужністю на 1 площі цеху. В

цілому розрахункова потужність електричного освітлення визначена за

формулою:

; (2.15)

; (2.16)

де - питома густина освітлювального навантаження знаходиться в

межах : 0,011-0,022 в залежності від приміщення;

- коефіцієнт попиту освітлювального навантаження;

- коефіцієнт втрат потужності в пускорегулювальній апаратурі з;

- площа цеху.

; (2.17)

; (2.18)

21

Розрахункові потужності дорівнюють сумі розрахункових потужностей

силового та освітлювального навантажень:

, ; (2.19)

Розрахункові максимальні навантаження підприємства визначають з

виразів:

, ; (2.20)

де , - розрахункові максимальні навантаження ТП або цехів;

N - число ТП або цехів;

, - розрахункове максимальне навантаження загальноцехових ЕП

високої напруги 10(6) кВ, які приєднані безпосередньо до РП 10(6) кВ;

- коефіцієнт одночасності максимумів навантаження визначається з [1];

, - розрахункові максимальні навантаження загальнозаводських ЕП

і цехових трансформаторних підстанцій, приєднаних безпосередньо до ГПП,

ПГВ.

Використовуючи дані формули здійснюємо розрахунок навантажень

підприємств за допомогою Microsoft Office Excel, а результати зводимо у

таблицю 2.2.

22

23

2.1.4 Компенсація реактивної потужності

Компенсація реактивної потужності – сукупність заходів що призначенні

для зниження споживання реактивної потужності з електричної мережі.

Необхідна реактивна потужність генерується компенсаційними установками:

1. Батареї статичних конденсаторів;

2. Синхронні компенсатори;

3. Статичні тиристорні компенсатори.

В сучасних умовах експлуатації електричних мереж номінальною напругою

6, 10 кВ для забезпечення компенсування реактивної потужності і для мінімізації

відхилень напруги при добових змінах навантаження застосовують регульовані

конденсаторні установки (КУ) та СД.

На Комсомольському спеціальному підприємстві «Агромаш», компенсація

реактивної потужності здійснюється за допомогою батарей статичних

конденсаторів, що встановлюються на трансформаторних підстанціях.

Реактивна потужність, яка може бути спожита з енергосистеми в години

великих навантажень (на шинах 6, 10 кВ ГПП, ПГВ), визначається таким чином:

; (2.21)

де а - {0,15; 0,25; 0,30; 0,40} - для підстанцій з напругою відповідно 10,35,

110 і 220(330) кВ.

Необхідна потужність компенсувальних пристроїв визначається з

нерівності:

; (2.22)

Зважаючи на те, що дане підприємство знаходиться на досить великій

відстані від системної підстанції, енергосистемою задана вхідна реактивна

24

потужність , а отже здійснюємо вибір компенсуючи установок, по

розрахунковому значенню реактивної потужності по підстанціям:

- для ТП1:

(2.22)

- для ТП2:

(2.22)

Отже є доцільним встановлення компенсуючих пристроїв, встановлюємо

два компенсуючих пристрої типу:

1. УКМ 58 - 0,4 - 750 - 50, одинарною потужністю Qk1 = 750 кВар, з

кроком регулювання 50 кВар, встановлюємо на ТП1;

2. УКМ 58 - 0,4 - 700 - 50, одинарною потужністю Qk2 = 700 кВар, з

кроком регулювання 50 кВар, встановлюємо на ТП2.

2.2 Вибір і розміщення ТП

Оскільки дане підприємство живиться на напрузі 10 кВ, тобто напруга

зовнішньої і внутрішньої заводських мереж однакові, то для прийому і розподілу

електроенергії споруджуємо центральний розподільчий пристрій (ЦРП)

напругою 10 кВ.

Потужність цехових ТП істотно впливає на техніко-економічні показники

як заводської, так і цехових мереж. Встановлено, що при виборі цехових ТП

вирішальним є вплив цехових мереж.

25

Вибирається кількість ТП так, щоб потужні цехи живились від окремих ТП,

а територіально близько розташовані малопотужні цехи були додатковими

споживачами цих підстанцій. ТП розміщується так, щоб вони були максимально

наближені до центрів навантажень своїх цехів і водночас не заважали основному

технологічному процесу.

2.2.1 Вибір числа та потужності цехових ТП

Визначимо сумарну повну розрахункову потужність всіх цехів, електричне

обладнання яких живиться на напрузі 0,4 кВ:

(кВА). (2.26)

Визначимо загальну площу всіх цехів:

( ). (2.27)

Середнє питоме навантаження на 1 площі:

(кВА/ ); (2.28)

Згідно з [1] при даній густині навантаження потрібно встановлювати

трансформатори потужністю 630 та 1000 кВА.

Розрахуємо кількість однотрансформаторних підстанцій потужністю 630

кВА:

. (2.29)

26

де - коефіцієнт завантаження трансформаторів однорансфо-

рматорної підстанції споживачів ІІ – ІІІ категорії.

Розрахуємо кількість двотрансформаторних підстанцій потужністю 630

кВА:

. (2.30)

Розподілимо трансформаторні підстанції між цехами і визначимо їх

фактичний коефіцієнт завантаження. Дані розрахунку приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.3 – Розподіл трансформаторних підстанцій між цехами для ТП з

потужністю 630 кВА

Номер цеху , кВА = 630 кВА

N, шт1 627,68 1 0,98

2,4,5,7 443,56 1 0,76,8,11,12 463,64 1 0,73

3,9,10 353,8 1 0,56

Таблиця 2.4 – Розподіл трансформаторних підстанцій між цехами для ТП з потужністю 630 кВА

Номер цеху , кВА = 630 кВА

N, шт1,5,8,6,7,12 926,38 2 0,7354,3,9,10,2,11 962,48 2 0,763

Отже для живлення цехів підприємства встановлено дві двотрансфо-

рматорні підстанції з потужністю трансформаторів 630 кВА. Номінальні

параметри яких представлені в таблиці 2.2.

27

Таблиця 2.5 - Номінальні параметри трансформаторів [4, табл.3.4].

Тип , кВА , кВ , кВ , кВт,

кВт, % , %

ТМ-630/10 630 10 0,4 2 8,5 2 8

2.2.2 Вибір координат розміщення цехових ТП

Розрахуємо місце установки цехових ТП за формулами:

, ; (2.31)

Для зручнішого і швидшого розрахунку складемо спеціальну таблицю за

допомогою Microsoft Office Excel.

Таблиця 2.6 – Координати розміщення ЕП

ТП Цех , кВт , м , м , кВт м , кВт м1 1 390,1 145 171 56564,5 66707,12 2 236,26 230 190 54339,8 44889,42 3 95,28 235 268 22390,8 25535,042 4 39,8 295 268 11741 10666,41 5 12,88 217 125 2794,96 16101 6 24,64 417 243 10274,88 5987,521 7 12,64 390 310 4929,6 3918,41 8 21,64 103 15 2228,92 324,62 9 156,7 210 330 32907 517112 10 26,1 85 333 2218,5 8691,32 11 107,45 425 142 45666,25 15257,91 12 113,55 325 62 36903,75 7040,1

Сума ТП1 575,45 113696,6 85587,72Сума ТП2 661,59 169263,4 156751Загальна 1237,04 282960 242338,8

Для ТП 1:

28

(м);

(м);

Для ТП 2:

(м);

(м);

За допомогою розрахованих координат розміщення ТП вибираємо

оптимальні координати. Для зручності покажемо це у вигляді таблиці.

Таблиця 2.7 – Координати розміщення цехових ТП

ТП Цех Розраховані ОптимальніХ, м У, м Х, м У, м

1 1,5,8,6,7,12 197,57 148,73 175 1202 4,3,9,10,2,11 255,84 236,93 195 275

2.2.3 Побудова картограми навантажень

Для уточнення місця розташування ЦРП побудуємо картограму

навантажень і визначимо центр електричних навантажень підприємства.

Картограму навантажень будуємо на кресленні генерального плану

підприємства. Навантаження кожного з цехів зображаємо кругом, площа якого

пропорційна розрахунковій активній потужності.

29

Приймаємо масштаб рівним кВт/м2. Визначимо радіуси кругів при

заданому масштабі за формулою:

; (2.34)

Сектор освітлювального навантаження цеху складає:

; (2.35)

Розрахунки для всіх цехів здійснимо за допомогою Microsoft Office Excel, а

результати зводимо до таблиці 2.6.

Таблиця 2.9 – Дані для побудови картограми навантажень

ТП Цех Х, м У, м , кВт , кВт r, м1 1 145 171 390,1 30,1 49,85 27,782 2 230 190 236,26 11,26 38,79 17,162 3 235 268 95,28 5,28 24,63 19,952 4 295 268 39,8 4,8 15,92 43,421 5 217 125 12,88 2,88 9,06 80,501 6 417 243 24,64 8,64 12,53 126,231 7 390 310 12,64 8,64 8,97 246,081 8 103 15 21,64 12,64 11,74 210,282 9 210 330 156,7 11,5 31,59 26,422 10 85 333 26,1 8,1 12,89 111,722 11 425 142 107,45 16,45 26,16 55,111 12 325 62 113,55 13,55 26,89 42,96

Для оптимального розміщення ЦРП визначимо координати центру

навантажень за формулами:

30

, ; (2.36)

Дані = 1237,04 кВт, = 282960 кВт м,

= 242338,8 кВт∙м.

(м);

(м);

Рішення питання про розміщення ЦРП в центрі електричних навантажень

повинне бути погоджене з технологами і будівельниками. ЦЕН зміщаємо на

вільну від забудов територію, достатню для спорудження ЦРП, в напрямку

зовнішнього живлення заводу, для уникнення зворотних перетоків потужності

на напрузі 10 кВ. Розраховані координати центра електричних навантажень Х0 і

У0 дозволяють вибрати оптимальне розміщення джерела живлення для

підприємства. При цьому враховуються розміщення виробничих будівель і

комунікацій (вода, газ, опалення і т. д.) підприємства.

Приймаємо такі оптимальні координати ЦЕН, в яких буде розміщено ЦРП:

Х = 110 (м); У = 250 (м).

31

Рис. 2.2 Картограма електричних навантажень

2.3 Розрахунок зовнішнього електропостачання

Схеми електропостачання забезпечують живлення підприємства на його

території, зважаючи на велику розгалуженість, велику кількість апаратів,

повинні володіти в значно більшій степені, ніж схеми зовнішнього

електропостачання, дешевизною і надійністю електропостачання одночасно. Це

положення забезпечується тим, що в залежності від конкретних вимог

забезпечення приймачів і споживачів застосовуються різні схеми живлення. Так

як даний завод живиться від енергосистеми напругою 10 кВ, то встановлено

ЦРП. Від даного ЦРП заживлені три цехових двотрансформаторних ТП.

Потужність трансформаторів на кожній ТП становить 630 кВА.

2.3.1 Вибір оптимального перерізу зовнішньої лінії живлення

Високовольтні вимикачі вибираємо за номінальною напругою і

розрахунковим струмом з врахуванням після аварійних режимів та можливих

нерівномірностей розподілу струмів між лініями і секціями шин:

32

; (2.37)

; (2.38)

де - розрахунковий максимальний струм.

Переріз провідників вибрано за економічною густиною струму:

; (2.39)

де - економічна густина струму.

Визначено струм для нормального і після аварійного режимів для живлячої

ліній підприємства напругою 10 кВ:

(А); (2.40)

Для установки вибрано вимикач типу ВЭ-10-40/1600УЗ з тепловим та

електромагнітними розчіплювачами.

;

;

Для живлення підприємства вибираємо кабелі з шитого поліетилену.

Визначено економічний переріз провідників живлячої лінії:

;

.

33

З врахуванням цього живлячу лінію виконано кабелем з шитого поліетилену

, АПвЭВ-10 перерізом 3 (1×95) , переріз екрану 16 .

Визначено струми приєднань, беремо із таблиці 2.1:

1) ТП 1:

(А);

1) ТП 2:

(А);

Для установки на стороні 10 кВ вибрано вимикачі типу ВЭ-10-40/1600УЗ з

електромагнітним гасінням дуги з номінальними даними:

номінальна напруга вимикача кВ;

номінальний струм вимикача .

Вибір провідників внутрішньозаводської мережі виконано, до встановлення

прийнято кабелі з шитого поліетилену.

Визначено економічний переріз провідників, які живлять ТП1:

;

.

Для електричної мережі заводу вибрано кабелі з шитого поліетилену з

алюмінієвими жилами типу АПвЭВ-10 перерізом 35 мм2 . Переріз інших

провідників визначається аналогічно результати зведено до таблиці 3.1.

Таблиця 2.10— Вибір високовольтних вимикачів і перерізу провідників

34

Лінія ,А Вимикач,А ,А Провідник ,А

ЦРП-ТП1 53,17 ВЭ-10-40/1600УЗ 1600 53,17 АПвЭВ-10 99,22

ЦРП-ТП2 55,05 ВЭ-10-40/1600УЗ 1600 55,05 АПвЭВ-10 99,22

2.2.3 Розрахунок струмів КЗ

В електричних установках можуть виникати різні види КЗ, які

супроводжуються різким збільшенням струму. Все електрообладнання,

встановлене в системах електропостачання, повинно бути стійким до струмів

короткого замикання і вибирається з урахуванням цих струмів. Основними

причинами виникнення струмів короткого замикання в мережі можуть бути:

пошкодження ізоляції окремих частин електроустановок, неправильні дії

обслуговуючого персоналу, перекриття струмоведучих установок.

Розрахунок струмів короткого замикання виконується з метою перевірки

вибраних вимикачів і кабелів. Тому необхідно визначити: періодичну складову

струму трифазного КЗ в початковий момент часу , періодичну та

аперіодичну складові в момент розходження контактів, ударний струм КЗ та

тепловий імпульс .

Для підприємств, які живляться від енергосистеми з віддаленими від точки

КЗ генераторами. При розрахунку струмів КЗ розрізняють два випадки:

1) високовольтні електродвигуни відсутні;

2) високовольтні двигуни відсутні.

Так як на підприємстві відсутні високовольтні електродвигуни, то струми

КЗ необхідно визначати тільки від енергосистеми. Приймемо базисну

потужність МВА [1]. За базисну напругу приймаємо середню напругу

ступеня, на якому виникає КЗ.

Розрахуємо стуми КЗ на шинах ЦРП. Схема заміщення зображена на

рисунку 3.1.

35

Рисунок 2.3 - Розрахункова схема і схема заміщення для розрахунку струмів

КЗ

Базисний струм на напрузі 10 кВ буде рівним:

(А); (2.41)

Визначаємо опори елементів, що зведені до базисних умов:

Для системи:

; (2.42)

Для лінії:

Результуючий опір рівний:

; (2.43)

36

Визначаємо періодичну складове струму трифазного КЗ в початковий

момент часу:

(кА); (2.44)

Періодична складова струму від енергосистеми не змінюється:

(кА); (2.45)

Для визначення аперіодичної складової струму КЗ та теплового імпульсу

, розрахуємо відносні активні опори елементів:

; (2.46)

; (2.47)

Визначаємо постійну часу затухання аперіодичної складової струму:

(с); (2.48)

Розрахунковий час початку розмикання контактів вимикача:

(с); (2.49)

де - мінімальний час спрацювання реле захисту;

- власний час відключення вимикача (до моменту розходження

головних контактів).

37

Аперіодична складова струму КЗ при с:

(кА); (2.50)

Ударний струм КЗ:

(кА); (2.51)

Час відключення КЗ:

(с); (2.52)

Тепловий імпульс:

. (2.53)

2.3.3 Перевірка вибраних вимикачів та провідників

Відповідно до ГОСТ 687 - 78 високовольтні вимикачі повинні бути

перевірені на комутаційну здатність, на динамічну стійкість, а також на термічну

стійкість до дії струмів КЗ. Перевіримо вимикачі типу ВЄ-10-40/1600УЗ, які

були вибрані в попередніх розрахунках на комутаційну здатність і стійкість до

дії струмів КЗ.

Таблиця 2.11 – Порівняльні дані вимикачів

Умова вибору Номінальні параметривимикачів

Розрахункові параметримережі

40 кА кА

38

кА кА

кА кА

Отже даний вимикач підходить по усім експлуатаційним умовам.

Перевірено вибрані кабелі від ЦРП до ТП на термічну стійкість:

; (2.54)

де = 92 - термічний коефіцієнт для алюмінієвого кабелю з

паперовою ізоляцією при напрузі 10 кВ.

( ).

Отже переріз кабелю до ТП1, ТП2, необхідно збільшити з умовою

мінімального перерізу, ще однією причиною збільшення перерізу струмоведучої

жили є перспектива збільшення навантаження підприємства, а отже вибрано

кабель АПвЭВ-10 3x120 + 1х70.

Таблиця 2.12 – Переріз провідників

Ділянка Провідник , А

ЕС-ЦРП АПвЭВ-10 3x120+1х70 252

ЦРП-ТП1 АПвЭВ-10 3x120+1х70 252

ЦРП-ТП2 АПвЭВ-10 3x120+1х70 252

39

40

Рисунок 2.4 Схема мережі підприємства

41

2.4 Розрахунок електропостачання цеху

Оскільки радіальні схеми забезпечують високу надійність електропо-

стачання, то вибираємо радіальну схему цехової мережі, що було показано на

рисунку 1.2. РП каменеобробного цеху заживлено від ТП1 за допомогою кабелів

типу ААБ прокладених в землі. Приєднання під РП до ЕП здійснюється кабелем

АВВГ відкрито.

2.4.1 Вибір комутаційно-захисної апаратури і провідників

При виборі автоматичних вимикачів повинні виконуватись такі умови:

; (2.55)

; (2.56)

; (2.57)

де - номінальний струм розчіплювача;

- струм спрацювання відсічки;

- коефіцієнт відстроювання, що визначається з умов надійності

відстроювання захисту від перевантажень і його неспрацювання (повернення)

при (після) пуску або само запуску;

- розрахунковий струм окремого ЕП чи РП в цілому при кВ;

- коефіцієнт надійності відстроювання струмової відсічки;

- піковий (пусковий) струм;

- номінальний струм спрацювання відключення;

- струм трифазного КЗ.

Для прикладу виберемо автоматичний вимикач для лінії від ТП до РП-3.

Розрахунковий струм для цієї лінії:

42

(А);Піковий струм визначаємо за формулою:

; (2.58)

де - номінальний і піковий струми найбільш потужного ЕП;

- коефіцієнт використання найбільш потужного ЕП.

(А); (2.59)

(А); (2.60)

(А);

Вибираємо для встановлення на лініях від ТП1 до РП3 селективні

автоматичні вимикачі серії ВА55-39 з напівпровідниковим розчіплювачем, з

номінальним струмом = 250 А, та струмом розчеплення = 250 А.

(А);

де = 1,1 для автоматичних вимикачів ВА55-39.

Струм спрацювання відсічки:

(А) (А).

Аналогічно проводимо вибір автоматичних вимикачів з тепловими і

електромагнітними розчіплювачами для решти ліній, результати розрахунків

заносимо в таблицю 4.1.

Як уже було сказано вимикачі мають задовольняти таким вимогам:

43

;

;

.

Перевірка вимикачів за умовою буде здійснена далі у розділі

розрахунку струмів КЗ в мережах напругою до 1000 В.

Таблиця 2.13 – Вибір автоматичних вимикачів

Лінія ,А , А Тип АВ , А , А , А , А , А ,

кАТП1-РП1 37,1 567,54 ВА 55-39 250 144,1 250,0 851,32 1102,5 25ТП1-РП2 183,92 714,36 ВА 55-39 250 202,31 250 1 071,54 1750 25ТП1-РП3 195,24 725,68 ВА 55-39 250 214,76 250 1 088,52 1750 25ТП1-РП4 160,28 690,72 ВА 55-39 250 176,30 250 1 036,08 1750 25

ЕП1,2 44,23 243,26 ВА 52-31 100 48,65 63 364,90 441 16ЕП3 25,52 140,39 ВА 52-31 100 28,08 31,5 210,58 220,5 16ЕП4 27,35 150,41 ВА 52-31 100 30,08 40 225,62 280 16

ЕП5-8 11,40 62,67 ВА 52-31 100 12,53 20 94,01 140 16ЕП9 24,31 133,70 ВА 52-31 100 26,74 31,5 200,55 220,5 16

ЕП10-14 35,75 196,62 ВА 52-31 100 39,32 50 294,93 350 16ЕП15-17 102,01 561,07 ВА 52-33 160 112,21 125 841,61 1250 16ЕП18-20 112,87 620,76 ВА 52-33 160 124,15 160 931,14 1600 16ЕП21,22 88,82 488,53 ВА 52-31 100 97,71 100 732,79 1000 16ЕП23,24 11,40 62,67 ВА 52-31 100 12,53 20 94,01 140 16

ЕП25 12,53 68,94 ВА 52-31 100 13,79 20 103,41 140 16ЕП26 12,86 70,71 ВА 52-31 100 14,14 20 106,06 140 16

Відповідно вимог ПУЕ вибираємо такі способи прокладки кабельних ліній

ліній:

від ТП-1 до РП-1, РП-2, РП-3, РП-4 прокладка кабелю з алюмінієвими

жилами марки ААБ прокладених в траншеї, в азбестовій трубі в землі;

від РП-1 до ЕП-1,3,4,5,9,25; від РП-2 до ЕП-15-18,26,23,6; від РП-3 до ЕП

19,20,21,22,8; РП-4 до ЕП-10-14,24,7; прокладка алюмінієвими АВВГ відкрито.

Вибираємо переріз проводів з умови:

44

(2.62)

Проведемо вибір кабелю від РП-1 до ЕП-1:

(А).

Вибираємо АВВГ 3 35+1 16 допустимий тривалий струм, яких при

прокладанні в кабельних каналах складає 90 А .

Перевіримо втрати напруги на найбільш віддаленому споживачу:

; (2.63)

де - погонні опори ліній беруться з [1, таблиця Д.2].

(В);

(В);

(В); (2.64)

%.

Відхилення напруги не повинно перевищувати 5-7,5%, в даному випадку

зниження напруги є допустимим.

Аналогічно обираємо переріз решти провідників, а результати розрахунків

заносимо в таблицю 4.2 та 4.3.

45

Таблиця 2.14 – Вибір провідників цехової мережі

Лінія ,А , АТип

провідникаСпосіб

прокладання S, ,АТП1-РП1 37,10 157,5 ААБ в землі 3 185+1 70 340ТП1-РП2 183,92 250 ААБ в землі 3 185+1 70 340ТП1-РП3 195,24 250 ААБ в землі 3 185+1 70 340ТП1-РП4 160,28 250 ААБ в землі 3 185+1 70 340РП1-ЕП1 44,23 63 АВВГ відкрито 3 35+1 16 90РП1-ЕП3 25,52 31,5 АВВГ відкрито 3 4+1 2,5 27РП1-ЕП4 27,35 40 АВВГ відкрито 3 35+1 16 90РП1-ЕП5 11,40 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП1-ЕП25 12,53 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП1-ЕП9 24,31 31,5 АВВГ відкрито 3 4+1 2,5 27РП2-ЕП6 11,40 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19

РП2-ЕП15-17 102,01 125 АВВГ відкрито 3 50+1 25 110РП2-ЕП18 112,87 160 АВВГ відкрито 3 70+1 35 140РП2-ЕП23 11,47 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП2-ЕП26 12,86 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП3-ЕП2 44,23 63 АВВГ відкрито 3 35+1 16 90

РП3-ЕП19,20 112,87 160 АВВГ відкрито 3 70+1 35 140РП3-ЕП21,22 88,82 100 АВВГ відкрито 3 50+1 25 110

РП3-ЕП8 11,40 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП4-ЕП10-14 35,75 50 АВВГ відкрито 3 35+1 16 90

РП4-ЕП24 11,47 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19РП4-ЕП7 11,40 20 АВВГ відкрито 3 2,5+1 2,5 19

Розрахунки втрат напруги для кожного ЕП здійснимо у зручній для цього

табличній формі за допомогою Microsoft Office Excel.

46

Таблиця 2.15 – Втрати напруги живлення ЕП у провідниках

ЛініяТип

Пров.

S, ,

кВт , квар 1, м ,В Лінія ,В ,%Ом/м

ТП1-РП1 ААБ 3 185+1 70 17,1 17,43 0,208 0,063 20 0,24 ТП1-РП1

ТП1-РП2 ААБ 3 185+1 70 96,29 73,36 0,208 0,063 17 1,10 ТП1-РП2ТП1-РП3 ААБ 3 185+1 70 98,3 82,75 0,208 0,063 65 4,39 ТП1-РП3

ТП1-РП4 ААБ 3 185+1 70 89,23 56,26 0,208 0,063 60 3,49 ТП1-РП4

РП1-ЕП1 АВВГ 3 35+1 16 13,1 25,938 1,1 0,068 9 0,38 РП1-ЕП1 0,63 0,17РП1-ЕП3 АВВГ 3 4+1 2,5 8,4 14,532 9,61 0,098 7 1,51 РП1-ЕП3 1,76 0,46РП1-ЕП4 АВВГ 3 35+1 16 9 15,57 1,1 0,068 6,9 0,20 РП1-ЕП4 0,44 0,12РП1-ЕП5 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 4,3 0,66 РП1-ЕП5 0,90 0,24РП1-ЕП25 АВВГ 3 2,5+1 2,5 3,3 7,557 9,61 0,098 5,5 0,47 РП1-ЕП25 0,71 0,19РП1-ЕП9 АВВГ 3 4+1 2,5 8 13,84 9,61 0,098 3,3 0,68 РП1-ЕП9 0,92 0,24РП2-ЕП6 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 2,4 0,37 РП2-ЕП6 1,47 0,39

РП2-ЕП15-17 АВВГ 3 50+1 25 47 47,94 0,769 0,066 6,9 0,71 РП2-ЕП15-17 1,82 0,48РП2-ЕП18 АВВГ 3 70+1 35 52 53,04 0,549 0,065 5,9 0,50 РП2-ЕП18 1,60 0,42РП2-ЕП23 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 6,2 0,95 РП2-ЕП23 2,05 0,54РП2-ЕП26 АВВГ 3 2,5+1 2,5 5,5 6,435 9,61 0,098 9,3 1,31 РП2-ЕП26 2,41 0,63РП3-ЕП2 АВВГ 3 35+1 16 13,1 25,938 1,1 0,068 11,3 0,48 РП3-ЕП2 4,87 1,28

РП3-ЕП19,20 АВВГ 3 70+1 35 52 53,04 0,549 0,065 8,5 0,72 РП3-ЕП19,20 5,10 1,34РП3-ЕП21,22 АВВГ 3 50+1 25 38 44,46 0,079 0,066 5,3 0,08 РП3-ЕП21,22 4,47 1,18

РП3-ЕП8 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 13 1,99 РП3-ЕП8 6,38 1,68РП4-ЕП10-14 АВВГ 3 35+1 16 20 12,4 1,1 0,068 11 0,66 РП4-ЕП10-14 4,15 1,09

РП4-ЕП24 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 2,2 0,34 РП4-ЕП24 3,83 1,01РП4-ЕП7 АВВГ 3 2,5+1 2,5 6 4,5 9,61 0,098 4,1 0,63 РП4-ЕП7 4,12 1,08ТП1-РП1 ААБ 3 185+1 70 17,1 17,43 0,208 0,063 20 0,24 ТП1-РП1 0,63 0,17

Як видно відхилення напруги не перевищує 5% у всіх випадках. Отже

вибрані провідники підходять за всіма необхідними параметрами.

2.4.2 Розрахунок струмів КЗ в мережах напругою до 1000 В

Розрахунок струмів короткого замикання проводиться з метою перевірки

захисних апаратів за умовою комутаційної здатності.

Виконаємо розрахунок струмів короткого замикання для ділянки ТП-РП3-

ЕП19. Складемо розрахункову схему.

47

Рисунок 2.5 – Схема електропостачання ЕП-19 каменеобробного цеху

Для трансформатора ТМ-630/10 =630 кВА, =1,1 мОм, =5,4

мОм.

(мОм); (2.65)

Розрахуємо значення струму при трифазному металічному КЗ за формулою:

; (2.66)

де - загальний повний опір елементів цехової мережі до точки КЗ.

- для точки К1:

Струм трифазного КЗ на шинах ТП3 від системи

(кА);

Струм КЗ, зумовлений гальмуванням електродвигунів:

(кА); (2.67)

48

Максимальне значення струму КЗ на шинах ТП:

(кА). (2.68)

Отже, вимикачі вибрані для установки на ТП відповідають умовам

комутаційної здатності так, як .

- для точки К2:

Максимальне значення струму КЗ на шинахРП1:

(2.69)

Отже усі вимикачі які приєднані до РП1, РП2, РП3, РП4 підходять по умові

.

Перевіряємо термічну стійкість кабелів для лінії ТП1-РП3 до дії струмів КЗ.

Мінімальний переріз кабельних ліній:

(с); (2.70)

. (2.71)

Отже вибрані кабелі задовольняють умові термічної стійкості S = 185

=102,22 .

2.4.3 Перевірка чутливості і селективності захисту цехових мереж

Виконаємо перевірку селективності дії захисту.

49

Визначимо струм однофазного КЗ в точці короткого замикання з

урахуванням перехідного процесу:

;(2.72)

де мОм – повний опір силового трансформатора струмам однофазного КЗ;

- питомий опір петлі фаза-ноль;1 – відстань до місця КЗ.

Розраховуємо струм однофазного КЗ на кінці лінії ТП3-РП1:

(2.73)

Струм однофазного КЗ на затискачах ЕП1:

(2.74)

Перевіримо чи виконується умова:

50

(2.75)

Перевіримо чутливість захисту лінії ТП1-РП3:

Перевіримо чутливість захисту лінії РП3- ЕП19:

Умови перевірки чутливості автоматичних вимикачів виконуються.

Перевіримо селективність дії захисту. Селективність автоматичних

вимикачів перевіряємо за умовами:

(2.76)

Виконаємо перевірку на селективність для вимикачів, що захищають лінії

ТП3 - РП-1(вимикач 1), РП-1 - ЕП-10(вимикач 2) (дані про вимикачі знахо-дяться

в таблиці 4.1).

Оскільки вимикачі вищого ступеня вибрано селективним = 0,1 с,

(ВА55-39), то умови селективності по часу теж забезпечується.

51

Карта селективності захисту:

Рисунок 2.6 – Карта селективності захисту

З карти селективності можна побачити, що в даній схемі електропостачання

селективність забезпечується оскільки при короткому замиканні в точці К3 (рис.

4.2) поблизу електроприймача спочатку спрацює автоматичний вимикач QF2. У

разі відмови данного захисту спрацює інший вимикач, котрий знаходиться далі

від точки пошкодження QF1, але він спрацює з витримкою часу.

52

3 ДОСЛІДЖЕННЯ З АКТУАЛЬНОЇ ДЛЯ ПІДПРИЄМСТВА ТЕМИ

«АНАЛІЗ СПОСОБІВ КЕРУВАННЯ ПОТУЖНІСТЮ БАТАРЕЙ СТАТИЧНИХ

КОНДЕНСАТОРІВ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ»

3.1 Загальні відомості про керування батареями статичних конденсаторів

Одним з основних напрямків скорочення втрат електроенергії і підвищення

ефективності електроустановок промислових підприємств є компенсація

реактивної потужності з одночасним підвищенням якості енергії безпосередньо

у мережах підприємств.

На промислових підприємствах для зниження активних втрат в електричних

мережах використовуються батареї статичних конденсаторів (БСК)

симетричного виконання (потужності плеч кожної секції, що відповідають

номінальним напругам, однакові). Для забезпечення високого кінцевого ефекту

БСК виконують керованими, а кожна секція такої БСК повинна мати можливість

ввімкнення ємностей за схемою трикутника або зірки з нулем. В процесі

експлуатації кінцевий ефект від встановленої БСК визначається законом

керування. Найкращі результати досягаються, коли при розрахунку вектора

керування беруться до уваги всі суттєві для даного моменту часу фактори та

забезпечуються необхідні умови.

Поява у мережі реактивного навантаження супроводжується такими

негативними наслідками:

- збільшенням споживаної потужності;

- зменшенням потужності, доступної для вторинних трансформаторів;

- зростанням спаду напруги і втрат на нагрів кабелів;

- скороченням терміну експлуатації обладнання;

- збільшенням на 30-60% суми платежів за споживану електроенергію.

Правильна компенсація реактивної потужності дозволяє:

- розвантажити передавальні установки: підвідні лінії, трансформатори і

розподільчі пристрої;

- знизити теплові втрати струму і витрати на електроенергію;

53

- знизити мережеві перешкоди та несиметрію фаз;

- домогтись високої надійності і економічності розподільчих мереж.

Компенсація реактивної потужності на промислових підприємствах за

допомогою конденсаторних установок є завданням необхідним і економічно

виправданим. Термін окупності, залежно від потужності і режиму експлуатації,

становить від 9 до 19 місяців. Компенсація реактивної потужності є одним з

найбільш доступних, ефективних і простих способів енергозбереження і

зниження собівартості продукції.

3.2 Автоматизація керування установками компенсації реактивної

потужності

Загальні недоліки приладів і систем управління конденсаторними

установками:

не забезпечується виконання вимог енергосистеми щодо споживання

реактивної потужності з її мережі;

не розв’язана задача мінімізації втрат в електричних мережах;

відсутній контроль вхідної реактивної потужності на вводах

підприємства та його важливих вузлах;

не визначаються уставки вхідної реактивної потужності з

урахуванням використання для компенсації синхронних двигунів;

не враховується порушення умови оптимальності керування при

зміні кількості включених у роботу конденсаторних установок.

Отже, у даний час не існують такі системи та способи керування, які

повною мірою відповідають вимогам енергозбереження.

Головними причинами, що зумовлюють необхідність у керуванні УКРП, є

такі:

1) добові графіки реактивних навантажень у переважній більшості для

вузлів електричних мереж та енергосистем є нерівномірними (тому зі зміною

реактивних навантажень потрібно змінювати потужність компенсувальних

54

установок, що дає можливість уникнути періодів перекомпенсації та збільшення

втрат електроенергії);

2) необхідність у споживачів виконувати вимоги енергосистеми до

споживання реактивної потужності з електромережі в характерні режими її

споживання (зони пік, мінімальних навантажень і позапікові) з метою

зменшення плати за реактивну потужність та енергію;

3) мінімізація втрат електроенергії при передаванні недокомпенсованої

реактивної потужності в мережах енергосистеми (за допомогою спеціальних

систем і пристроїв оптимального управління установками компенсації

реактивної потужності);

4) доцільність використання споживачами установки компенсації

реактивної потужності для максимально можливого зменшення втрат в

електромережі в позапіковий період енергоспоживання.

На основі аналізу вимог енергосистеми щодо споживання реактивної енергії

з її мережі, вказаних вище причин, вимог споживачів до компенсації реактивної

потужності в їх мережах, діючих нормативних документів з компенсації

реактивної потужності сформульовано принципи оптимального автоматичного

керування установками компенсації реактивної потужності та технічними

засобами, що створюються:

1) виконання вимог енергосистеми до споживання реактивної потужності з

її мережі;

2) мінімізація втрат електроенергії в мережах споживачів у всіх режимах

добового електроспоживання;

3) забезпечення рівнів напруги в допустимих межах;

4) максимальне використання компенсувальних пристроїв у періоди, коли

енергосистема не регламентує споживання реактивної потужності та енергії з її

мережі (наприклад, у періоди позапікового електроспоживання);

5) забезпечення контролю вхідної реактивної потужності на вводах

підприємства й окремих вузлах його мережі;

55

6) визначення та задання оптимальних значень уставок вхідної реактивної

потужності на вводах підприємства та окремих вузлах його мережі для

характерних добових режимів електроспоживання і забезпечення можливості їх

автоматичного перемикання при зміні цих режимів;

7) індикація на інформаційному табло регулятора поточного значення

вхідної реактивної потужності, поточного часу доби, проходження сигналу від

датчиків до системи керування, наявності напруги джерела живлення;

Таблиця 4 - Відомі прилади і системи керування конденсаторними

установками та їх класифікації

Засіб керування Принцип, параметр і модель керування

Характеристика cистеми керування

ВАКО [2] По відхиленню, за струмомЗамкнута, зі зворотним зв’язком, локальної дії

АРКОН [2]По відхиленню, за струмом

Замкнута, комбінована, зі зворотними головним і компенсаційним зв’язками, локальної дії

По збуренню, за напругою Розімкнена, локальної дії

Регулятори фірми VEB По відхиленню, за струмомЗамкнута, зі зворотним зв’язком, локальної дії

На основі програмного електрогодинника За часом доби

Розімкнена, централізованого управління

Регулятори фірми NOKIA По відхиленню, за потужністю

Замкнута, зі зворотним зв’язком

Системи диспетчерського управління на основі ЦТ-5000, ИИСЭ – I, II, III, IV

По відхиленню, за потужністю

Централізованого управління (зворотний зв’язок через диспетчера)

56

Місцеві схеми управлінняПо відхиленню, за коефіцієнтом потужності

Замкнута, зі зворотним зв’язком, локальної дії, централізованого або локального управління

Регулятор Б-2201По відхиленню, за коефіцієнтом потужності і-ої гармоніки

Замкнута, зі зворотним зв’язком, локальної дії

Регулятор коефіцієнта потужності РКМ-1 [4]

По відхиленню, за коефіцієнтом потужності і-ої гармоніки

Замкнута, зі зворотним зв’язком, локальної дії

Регулятор коефіцієнта потужності РКП-12-2(600) [5]

По відхиленню, за коефіцієнтом потужності і-ої гармоніки

Замкнута, комбінована, зі зворотними головним і компенсаційним зв’язками, локальної дії

Продовження таблиці 4.

Отже, нові способи керування УКРП повинні ґрунтуватись на використанні

принципу комбінованого керування – як по відхиленню (наприклад, коефіцієнта

потужності i-ої гармоніки), так і по збуренню (перемикання установок залежно

від зміни добового режиму електроспоживання).

3.3 Числовий приклад розрахунку втрат електричної енергії при керуванні

БСК

Батареї статичних конденсаторів симетричного виконання дуже широко

використовується для компенсації реактивної потужності, даний метод

компенсації реактивної потужності при раціональному керуванні дозволяє

значно зменшити втрати електричної енергії в системах електропостачання

підприємства.

Приклад розрахунку проведемо для лінії, що живить підприємство від

системної трансформаторної підстанції до ЦРП. Відстань від ЦРП до джерела

57

живлення становить 3 км, живлення здійснюється кабельною лінією перерізом

120 мм2 з такими параметрами r0 = 0,32 Ом/км , х0 = 0,12 Ом/км.

Втрати в лінії визначаємо за такою формулою:

(2.77)

де rл , xл – відповідно активний та індуктивний опір лінії;

Р – активна потужність (кВт);

Q – реактивна потужність (кВар);

U – напруга на якій здійснюється передача енергії (кВ).

Розрахуємо параметри лінії електропередач:

(2.78)

(2.79)

Розрахунок проводимо згідно з графіком навантаження підприємства:

58

Рис. 3.1 – Добовий графік навантаження СП «Агромаш»

Проведемо розрахунок втрати електричної енергії до компенсації

реактивної енергії:

Подальші розрахунки проведемо в табличній формі:

Таблиця 3.2 - Втрати електричної енергії при керуванні БСК

Втрати електричної енергії при керуванні БСКP, кВт Q, кВар ∆W, кВт ∙год

345 425 7,17345 690 1,43900 690 4,74900 1430 7,571200 1430 10,591200 1275 9,841180 1222 9,371180 1368 10,051200 1368 10,281200 900 8,371200 1120 9,171200 1275 9,841180 1275 9,611180 1120 17,88

59

1180 1120 8,94345 425 0,9

Загальні втрати: 135,76

Проведемо розрахунок втрати електричної енергії після компенсації

реактивної енергії:

Подальші розрахунки проведемо в табличній формі:

Таблиця 3.2 - Втрати електричної енергії при керуванні БСК

Втрати електричної енергії при керуванні БСКP, кВт Q, кВар ∆W, кВт ∙год

345 25 4,58345 40 0,57900 40 3,89900 30 3,891200 30 6,911200 25 6,911180 22 6,681180 18 6,681200 18 6,911200 0 6,911200 20 6,911200 25 6,911180 25 6,681180 20 13,371180 20 6,68345 25 0,57

Загальні втрати: 95,09

Знайдемо різницю втрат до компенсації та після компенсації реактивної

енергії:

60

(2.80)

Знайдемо зменшення втрат енергії за рік:

(2.81)

де ∆W∑рік – зменшення втрати електричної енергії в наслідок компенсації;

Сt – тариф на електричну енергію.

Отже, з даного розрахунку видно, що введення компенсуючи пристроїв

значно зменшують втрати електричної енергії в лініях, цей розрахунок показує

зменшення втрат енергії лише в одній лінії, не враховуючи зменшення втрат в

внутрішніх мережах підприємства, а також в силових трансформаторах. Отже,

якщо підсумувати вище сказане, при раціональному керуванні батареями

статичних конденсаторів, можна занчно зменшити втратив в мережах, а також

покращення якості електричної енергії за різними показниками.

61

4 ОХОРОНА ПРАЦІ

У даній кваліфікаційній роботі модернізується система електропостачання

ПрАТ Комсомольське спеціалізоване підприємство «Агромаш». Аварії

механізмів, які використовуються на заводі, а також невиконання правил по

безпечній експлуатації може призвести до серйозної загрози життю та здоров'ю

людей через небезпеку поранення при виробництві та відвантаженні продукції.

Так на роботу оперативно-ремонтного персоналу, який обслуговує

технологічне обладнання з обробки граніту, впливають наступні небезпечні та

шкідливі виробничі фактори, у відповідності з їх класифікацією [ГОСТ 12.0.003-

74]:

Фізичні:

-машини і механізми, що рухаються; незахищені рухомі елементи

виробничого обладнання;

-підвищена та понижена температура повітря робочої зони;

-підвищена швидкість руху повітря;

-підвищена та понижена вологість повітря,

-підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

-підвищений рівень шуму на робочому місці;

-небезпечний рівень напруги в електричному колі, замикання якого

може пройти крізь тіло людини;

-підвищений рівень вібрації;

-нестача природного освітлення;

- недостатня освітленість робочої зони;

Психофізіологічні:

- фізичні перевантаження (динамічні);

- нервово-психічні перевантаження (монотонність праці, перенапруга

аналізаторів).

62

4.1 Технічні рішення з безпечної експлуатації об'єкту

Живлення технологічного обладнання та системи освітлення здійснюється

від чотирьохпровідної трифазної мережі 380 х 220В (фазна напруга (фаза – "0") –

220В, а міжфазна лінійна (фаза – фаза) – 380В).

Категорія умов по небезпеці електротравматизму – підвищеної

небезпеки, у зв’язку з наявністю у цехах підвищеної вологості. Технічні рішення

щодо запобігання електротравмам:

1) Для запобігання електротравм від контакту з нормально-струмовідними

елементами електроустаткування, необхідно:

- розміщувати неізольовані струмовідні елементи в окремих приміщеннях з

обмеженим доступом, у металевих шафах;

- використовувати засоби орієнтації в електроустаткуванні - написи,

таблички, попереджувальні знаки;

-підвід кабелів до споживачів здійснювати у закритих конструкціях підлоги;

2) При живленні однофазних споживачів струму від трипровідної мережі

при напрузі до 1000 В використовується нульовий захисний провідник. При його

використанні пробій на корпус призводить до КЗ. Спрацьовує захист від КЗ і

пошкоджений споживач відключається від мережі.

Згідно з вимогами нормативів, повинна бути забезпечена необхідна

кратність струму К.З. залежно від типу запобіжного пристрою, повинна бути

забезпечена цілісність нульового захисного провідника.

3) Електрозахисні засоби захисту

Персонал, який обслуговує електроустановки, повинен бути забезпечений

випробуваними засобами захисту. Перед застосуванням засобів захисту

персонал зобов'язаний перевірити їх справність, відсутність зовнішніх

пошкоджень, очистити і протерти від пилу, перевірити за штампом дату

наступної перевірки. Користуватися засобами захисту, термін придатності яких

вийшов, забороняється.

Використовуються основні та допоміжні електрозахисні засоби. Основними

електрозахисними засобами називаються засоби, ізоляція яких тривалий час

63

витримує робочу напругу, що дозволяє дотикатися до струмопровідних частин,

які знаходяться під напругою. До них відносяться (до 1000В): ізолювальні

штанги; ізолювальні та струмовимірювальні кліщі; покажчики напруги;

діелектричні рукавиці; слюсарно-монтажний інструмент з ізольованими

ручками.

Додатковими електрозахисними засобами називаються засоби, які

захищають персонал від напруги дотику, напруги кроку та попереджають

персонал про можливість помилкових дій. До них відносяться (до 1000 В):

діелектричні калоші; діелектричні килимки; переносні заземлення; ізолювальні

накладки і підставки; захисні пристрої; плакати і знаки безпеки

Помилки при експлуатації джерел електричної енергії може призвести до

враження електричним струмом і виходу з ладу електричного устаткування.

Тому варто дотримуватись наступив основних правил електробезпеки:

-не робити будь-які втручання відкритими руками, так і за допомогою

інструмента і сторонніх предметів в електроустаткуванні. Це стосується не

тільки електроустаткування напругою 10 кВ, а й приладів з напругою 380 В;

- не допускати постановку в електричні ланцюги високої та низької напруги

некаліброваних плавких уставок;

- строго виконувати правила техніки безпеки при експлуатації. Перед

початком огляду електроустаткування верстата або виконання робіт з технічного

обслуговування необхідно:

- від'єднати від живлячої мережі силові кола, а також кола керування

верстатом;

- при знятті окремих агрегатів

і деталей, що вимагають фізичних зусиль, також при незручностях у роботі,

пов'язаних зі зніманням агрегатів і деталей рекомендується застосовувати

спеціальні пристосування (знімачі), її забезпечують безпечну роботу;

- працюючи молотком, або кувалдою при рубанні, чеканки і подібні

роботах, потрібно надягати захисні окуляри і приймати всі міри до того щоб і

травмувати людей себе., що знаходяться поруч, частками металу, що відлітають.

64

При проведенні технічного обслуговування забороняється:

- виконувати будь-які монтажні роботи при під'єднаному до мереж

електроустаткуванні верстата.

4.2 Технічні рішення з гігієни праці і виробничої санітарії

Персонал, який обслуговує електроустановки промислових підприємств,

працює в умовах можливої дії ряду небезпечних та шкідливих для здоров’я

факторів, обумовлених станом приміщень та характером виробництва. Тому для

збереження здоров'я та працездатності людей при проектуванні та будівництві

підприємстві необхідно врахувати вимоги санітарних норм проектування

промислових підприємств СН - 245.

4.2.1 Мікроклімат

Показниками, що характеризують мікроклімат є: температура повітря,

відносна вологість, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового

випромінювання. Оптимальні показники мікроклімату поширюються на всю

робочу зону, допустимі показники встановлюються диференційовано, у нашому

випадку для постійного робочого місця.

Категорія обслуговуючих робіт - середньої важкості ІІ а. Допустимі

параметри мікроклімату приведені в таблиці 4.1

Таблиця 4.1 - Нормовані параметри мікроклімату в робочій зоні

виробничого приміщення

Період року Категорія робіт по важкості

Температура °С Відносна вологість %

Швидкість повітря м/с

Допустима Допустима ДопустимаХолодний Середня II а 17-23 75 <0,3

Теплий Середня II а 18-27 65 при 26° 0,2-0,4

Інтенсивність теплового випромінювання на працюючих визначається

нагрітими поверхнями технологічного обладнання, освітлювальними

65

пристроями. Інсоляції на постійних і непостійних робочих місцях не повинні

перевищувати 36 Вт/м2 при опроміненні більше 25% поверхні тіла.

Потрібний стан повітряного середовища може бути забезпечений

використанням окремих заходів, до основних з яких належать: механізація і

автоматизація виробничих процесів, дистанційне керування ними: захист від

джерел теплових випромінювань; встановлення вентиляції і опалення.

4.2.2 Склад повітря робочої зони

Забруднення повітря робочої зони регламентується гранично допустимими

концентраціями (ГДК) в мг/м3.

В умовах виробничого процесу експлуатації обладнання кар’єру можливим

забруднювачами повітря може бути промисловий пил, його ГДК відповідно до

наведено в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин для

повітря атмосфери в робочій зоні

Назва речовини

ГДК, мг/м3

Клас

небезпечностіМаксимально

разова

Середньо

добова

Цемент 0,3 0,1 4

Пил нетоксичний 0,5 0,15 4

Для забезпечення окладу повітря робочої зони необхідне провітрювання

робочої зони, встановлення пиловловлюючих засобів.

4.2.3 Виробниче освітлення

Правильне освітлення робочого місця полегшує працю робітника, знижує

втомленість, підвищує продуктивність праці, знижує небезпеку виробничого

травматизму. Норми освітлення представлені в таблиці 4.3.

66

Таблиця 4.3 - Норми освітленості при змішаному освітленні

Характер

истика

зорової

роботи

Найменший

розмір об

єкта

розрізнення

Розряд

зорової

роботи,

підрозря

д

Контраст

об' єкта

розрізнення

з фоном

Характе -

ристика

фона

Штучне

освітленняКПО

Комбін

оване

Зага

льнеСередньої

точності0,5 до 1 IV, б середній темний 500 200 1,5

У виробничих приміщеннях кар’єру, особливо в зимовий період, коли

світловий день досить короткий, природнього освітлення недостатньо, тому

використовуємо штучне освітлення (таблиця 4.4).

Таблиця 4.4 - Вибір освітлювального пристроюТип світильника Кососвітло емальоване

Світло розподілення Несиметричне

Потужність лампи, Вт До 200

ККД 0,6

Найменша висота підвіски Будь-яка

Рекомендації по використанню

світильників

Для освітлення вертикальних

поверхонь пультів управління та

інших приладів

Нормоване значення КПО для суміщеного освітлення даного виробничого

приміщення розраховуємо за формулою:

еN = eн · mN,

mN - коефіцієнт світлового клімату, mN = 0,9 при орієнтації вікон на північ.

еN = 1,5·0,9 =1,4%.

4.2.4 Виробничий шум

Дія шуму на людину може викликати зміни, функціональні розлади і

механічні пошкодження. На ділянці роботи шум по характеру спектра -

67

широкосмуговий, з безперервним спектром шириною більше октави За часовою

характеристикою шум відноситься до категорії постійного [19 ].

Характеристикою такого шуму на робочих місцях є рівні звукового тиску

(дБ) в октавних смугах з середньо - геометричними частотами 31.5: 63: 125: 250:

500: 1000; 2000: 4000 та 8000 Гц. Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку і

еквівалентні рівні звуку на робочих місцях приймаються за вимогами СН 32-83-

85 і наведені в таблиці 4.5.

Таблиця 4.5 - Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку та еквівалентні

рівні звуку на робочих місцях

Робоче місцеРівень звукового тиску в дБ в октавних

смугах з середньо-геометричними частотами

31,5 63 125 250 500 1000

;

2000 4000 8000Виробниче

приміщення107 95 87 82 78 75 73 71 69

Рівень звукового тиску на робочих місцях постійний, але при необхідності

виконання деяких непостійних робіт (вибухові та ремонтні), рівень звуку може

змінюватись.

Основним джерелом шуму у виробничих приміщеннях є двигуни

електроприводів дробарок, транспортерів, вентиляторів.

Для зменшення рівня шуму до допустимого застосовують малошумні

установки, оснащення машин і установок засобами дистанційного керування і

тиску в даному виробничому приміщенні при постійному шумі (дБА).

4.2.5 Виробнича вібрація

Вібрацією називають будь-які механічні коливання пружних тіл, які

проявляються в їх переміщенні в просторі. Коливання частотою нижче 16 (Гц)

сприймаються органами як вібрації.

68

Джерелами вібрацій можуть бути дробарки, електродвигуни, вентилятори.

Джерелом збудження вібрацій є звортньо-поступальний рух системи,

неврівноваженої маси.

Основними гігієнічними характеристиками вібрації, які визначають вплив

на людину, є середньоквадратичні значення віброшвидкості чи її логарифми.

Систематична дія вібрації призводить до різних порушень здоров'я людини, стає

причиною вібраційної хвороби. Загальна вібрація діє на нервову, серцево-

судинну систему, порушується обмін речовин; виникає головний біль,

порушується сон, знижується продуктивність праці [119].

З метою виключення можливості виникнення віброхвороби обмежують

параметри вібрації робочих місць і поверхні контакту працюючих згідно [9].

Допустимі значення нормованих вібрацій на постійних робочих місцях в даному

виробничому приміщенні приведені в таблиці 4.6.

Таблиця 4.6 - Допустимі рівні вібрації на робочих місцях.

Види

вібрацій

Октавні смуги з середньо-геометричними частотами, Гц

2 4 8 16 31,5

На постійних

робочих

місцях в

виробничих

приміщеннях

1,3/108 0,45/99 0,22/93 0,2/92 0,2/92

Заходи боротьби: динамічне гасіння коливань і зміна конструктивних

елементів установки.

Боротьба з вібрацією досягається вибором таких кінематичних і

технологічних схем, при яких динамічні процеси, які викликані поштовхами,

різкими прискореннями, будуть виключені чи гранично знижені. Динамічне

гасіння вібрації відбувається частіше всього шляхом розміщення установок на

69

фундаменті, масу яких визначають з розрахунку, щоб амплітуда коливань не

перевищувала 0,1-0,2 (мм).

4.3 Пожежна безпека

Приміщення для обробки граніту відноситься до категорії Д – негорючі

речовини у холодному стані.

Будівля, де розташоване дане приміщення, характеризується III ступенем

вогнестійкості.

До III ступенем вогнестійкості відносяться будівлі з штучними та

захисними конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетону,

залізобетону. Для перекриття допускається застосування дерев'яних інструкцій,

захищених штукатуркою або важкогорючими листовими, а також нитковими

матеріалами. До елементів покриття висуваються вимога по межах

вогнестійкості та межах розповсюдження полум'я; при цьому елементи укриття з

деревини піддаються вогнезахисній обробці.

Межі вогнестійкості занесені у таблицю 4.7

У чисельнику вказуються межі вогнестійкості будівельних конструкцій; у

знаменнику - межі розповсюдження полум'я по них.

Таблиця 4.7 - Мінімальні межі вогнестійкості будівельних конструкцій і

максимальні межі розповсюдження полум'я по них.

Сту

пінь

вог

нест

ійко

сті б

удів

лі Стіни

Кол

они

Схо

дові

пло

щад

ки, б

алки

,

косо

ури,

мар

ші с

ходо

вих

кліт

ок

Пли

ти, н

асти

ли (з

утеп

люва

чем)

, нес

учі

конс

трук

ції п

ерек

рить

Елементи

перекрить

Нес

учі

Сам

онес

учі

Зовн

ішні

нес

учі

Вну

тріш

ні н

есуч

і

(пер

егор

одки

)

Пли

ти, н

асти

ли,

прог

они

Балк

и, ф

ерми

, арк

и,

рами

ІІІ 1/0 0,5/0 0,2/40 0,2/40 0,25/0 1/0 0,25/0 0,25/25 0,25/0

70

В таблиці 4.8 приведені протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх

огнестійкості

Таблиця 4.8 - Протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх вогнестійкості

Номер

п/пПротипожежна перешкода

Типи

протипожежних

перешкод або їх

елементів

Мінімальні межі

вогнестійкості

протипожежних

перешкод або їх

елементів, год1 Протипожежні стіни 1

2

2.5

0.75

2 Протипожежні перегородки 1

2

0.75

0.253 Протипожежні перекриття 1

2

2.5

1

4 Протипожежні вікна і двері 1

2

1.2

0.6

Таблиця 4.9 - Допустима кількість поверхів і площа поверху в межа:

пожежного відсіку будівлі.

Категорія

будівлі

(пожежних

відсіків)

Допустима

кількість

поверхів

Ступінь вог-

нестійкості

будівлі

Площа поверху в межах

пожежного відсіку, м2, будівель

Однопов

ерхових

багатоповерхових2

поверхи

3 поверхи і

більше

Д 1 ІІІ не обмежується5200 - -

Мінімальні відстані між будівлями і спорудами відповідно до III ступеня

вогнестійкості становлять 12 м.

У випадку виникнення пожежі робітники повинні: прийняти всі заходи по

ліквідації вогню; місце, яке загорілось слід гасити вогнегасником; при загоранні

71

електропроводів слід відключити лінію, а ізоляцію електропроводів необхідно

гасити тільки вуглекислотним вогнегасником або піском; зупинити обладнання.

Площа приміщення для обробки граніту становить 372 м2, необхідно

встановити біля входу 1 пожежний щит (стенд). До комплексу засобів

пожежегасіння, які розміщені на ньому, включенні: вогнегасники ВП-5 – 3 шт.,

ящик з піском місткість 3,0 м3 – 1 шт. з совковою лопатою, покривало з

негорючого теплоізоляційного матеріалу або повсті розміром 2 м х 2 м – 1 шт.,

гаки – 3 шт., лопати – 2 шт., ломи – 2 шт., сокири – 2 шт.

Конструкція ящика повинна забезпечувати зручність діставання піску та

виключати попадання опадів.

Для гасіння невеликих пожеж на маршруті, викликаної всіма видами

горючих речовин, що знаходяться під струмом використовується вогнегасник,

який встановлено за сидінням водія на лівій частині перегородки.