Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения авиационного завода

Введение

Энергосбережение и углубление электрификации определяются обширной областью народного хозяйства, электроэнергетикой промышленности и транспорта, объектов агропромышленного комплекса, коммунально-бытовых, медицины, культуры, спорта, образования, сферы услуг, обороны, науки и др. Система электроснабжения является частью этой области, которая может быть определена от границы раздела предприятие - энергосистема до единичного электроприемника.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения электроэнергией промышленных приемников электрической энергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий.

Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров.

От надежного и бесперебойного электроснабжения зависит работа промышленного предприятия. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.

Целью данного дипломного проекта является проектирование системы электроснабжения авиационного завода, заключающаяся в выборе цеховых ТП и трансформаторов ГПП, электрооборудования ГПП, расчёте молниезащиты подстанции и защитного заземления, выполнении организационно-экономической части, и разработкой мероприятий по защите окружающей среды.

1 Краткое описание проектируемого завода

1.1 Структура завода

Электроснабжение авиационного завода планируется от заводской ГПП, которая будет получать питание от энергосистемы по двум воздушным ЛЭП. Распределение электроэнергии по заводским потребителям будет осуществляться по кабельным линиям высоковольтными КРУ 10кВ и трансформаторными цеховыми подстанциями с низковольтными КРУ 0,4 кВ.

Площадь территории предприятия - 540 тыс. м2 .

Структура завода представлена генеральным планом, показанным на рисунке 1.

1 - Насосная

2 - Административное здание

3 - Ремонтно-транспортный цех

4 - Заготовительный цех

5 - Заготовительный цех

6 - Кузнечно-прессовый цех

7 - Склад продукции

8 - Инструментальный цех

9 - Механический цех

10 - Механический цех

11 - Сборочный цех

12 - Термический цех

13 - Компрессорная

14 - Котельная

15 - Проектно-конструкторский корпус

Производственная структура предприятия учитывает организацию основных, вспомогательных подразделений (цехов, участков) и функциональных (обслуживающих) подразделений.

Рисунок 1 - Генплан предприятия

Взаимным расположением зданий и сооружений на территории предприятия, а также размещением в них основных подразделений выполняется требование поточности производственного процесса, предусматривающего кратчайшие пути транспортирования изделия по всему технологическому циклу - от запуска в производство исходных материалов до выхода с предприятия готовой продукции.

1.2 Состав и характеристика потребителей электроэнергии

Для проектируемого авиационного завода питание большинства электроприемников осуществляется переменным током. Напряжение питания электроприемников 0,4кВ и 10кВ.

По степени бесперебойности электроснабжения потребители различаются: к первой категории относятся потребители, перерывы электроснабжения которых могут повлечь опасность для жизни людей, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса; ко второй категории относятся потребители, перерывы электроснабжения которых связаны с простоем механизмов, транспорта, массовому недоотпуску продукции и т.д.; к третьей категории относятся потребители, не подходящие под определение 1 и 2 категории.

В состав завода входят следующие цеха: заготовительный, кузнечный, инструментальный, механический, сборочный, термический, а также вспомогательные цеха (котельная, насосная, компрессорная, ремонтно-транспортный).

В заготовительном цехе занимаются изготовлением деталей и в отдельных случаях механических узлов, заготовок материала - раскроя листа, отрезки заготовок, изготовления литья. На заготовительном участке производится рубка листов металла на мерные заготовки на гильотинных ножницах, пресс-ножницах, отрезных станках.

Разгрузка, перемещение заготовок, их отгрузка осуществляется с помощью эл. мостовых кранов. Режим работы приводов механизмов повторно-кратковременный и продолжительный. Напряжение питания электроприемников трехфазное переменное - 380В.

Инструментальный цех. В этом цехе изготавливают инструменты и приспособления. Основными электроприемниками являются различные виды металлорежущих станков (шлифовальные, токарные, сверлильные, фрезерные) и автоматические линии. Количество приводов в механических цехах достигает нескольких сотен. Режим работы приводов станков продолжительный. Питание осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В.

Кузнечный цех служит для штамповки металла и обработки металла давлением. Основными электроприемниками цеха являются прессы. Режим работы прессов продолжительный, напряжение питания переменное - 380В. К вспомогательным электроприемникам кузнечного цеха относятся устройства подачи и укладки металла, а также электроприемники общепромышленного назначения (насосы, кондиционеры, подъемные механизмы). Режим работы этих устройств также продолжительный. В повторно-кратковременном режиме работают подъемные механизмы.

Все потребители кузнечного цеха относятся ко второй категории бесперебойности питания.

Сборочный цех обеспечивает сборку узлов и общую сборку изделий выпуска завода с использованием всех комплектующих, поступающих со всех подразделений производства и со склада комплектующих изделий центрального материального склада. Электроприемниками цеха являются станки (токарные, фрезерные и т.д.), автоматические линии, вентиляторы, насосы, краны. Напряжение питания переменное - 380В.

К вспомогательным цехам авиационного завода относятся: котельная, компрессорная, насосная, ремонтно-транспортный цех.

Котельная служит для производства горячей воды и перегретого пара, необходимых как в технологическом процессе, так и в бытовых целях (отопление). Основными электроприемниками котельной являются насосы. Режим работы насосов продолжительный.

Все потребители котельной относятся ко второй категории бесперебойности питания. трансформатор подстанция электроснабжение ток

Компрессорная служит для производства сжатого воздуха, необходимого в технологическом процессе (для прессов и устройств обработки металла давлением). Основными потребителями компрессорной являются компрессоры и вентиляторы. Режим работы приводов вентиляторов и компрессоров продолжительный, график нагрузки практически постоянный. Напряжение питания переменное - 10 кВ.

Насосная станция служит для подачи воды в котельную, снабжения ремонтных цехов технологической водой, для обеспечения водоснабжения установок пожаротушения. Основными электроприемниками насосной являются насосы. Режим работы насосов продолжительный. Напряжение питания насосов переменное - 10 кВ.

Ремонтно-транспортный цех, где концентрируется автомобильный парк, парк подъемно-транспортных устройств и других механизмов на авто- и гусеничном ходу. Этот цех необходим для ремонта транспорта предприятия, основными электроприемниками являются металлорежущие станки, грузоподъемные механизмы, а также электроприемники общепромышленного назначения. Режим работы приводов механизмов продолжительный и повторно-кратковременный. Напряжение питания электроприемников трехфазное переменное - 380В.

Электроосвещение цехов является однофазным потребителем. Напряжение питания переменное - 220 В. Все светильники в цехах размещаются равномерно на три фазы, что снижает мигание источников света и уменьшает несимметрию напряжения цеховых сетей.

Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов и др.).

Основными потребителями в проектируемых объектах являются: электродвигатели 380 В приводов насосов, вентиляторов, электродвигатели станочного оборудования, кузнечно-прессовые, электроосвещение и др.

Высоковольтными электропотребителями являются асинхронные двигатели 10 кВ компрессорной и насосной.

Авиационный завод работает в две смены, исключением являются: компрессорная, котельная и некоторые электроприемники, работающие непрерывно.

В авиастроении потребители преимущественно относятся ко второй категории по степени бесперебойности и допускают перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Нагрузки первой категории составляют незначительную долю. К ним в основном относятся пожарные насосы, электроприемники компрессорной и котельной, работа которых необходима для поддержания технологического процесса, аварийное освещение, устройства связи и сигнализации.

2 Расчёт электрических нагрузок 0,4кВ

Промышленные предприятия потребляют около двух третей вырабатываемой в стране энергии. Основными элементами систем электроснабжения промышленных предприятий являются электрические сети, а также различные трансформаторные и преобразовательные подстанции. Выбор этих элементов производится по расчетным электрическим нагрузкам. Занижение расчетных нагрузок приведет к перегревам элементов систем электроснабжения и ускоренному их износу, завышение расчетных нагрузок проводит к излишним капиталовложениям и затратам на системы электроснабжения. Из сказанного ясно, какое важное значение имеют разработка и внедрение в практику проектирования систем электроснабжения научно обоснованных и достаточно точных методов расчета электрических нагрузок.

Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимо от технологического процесса, средней мощности (мощности, затраченной в течении наиболее загруженной смены) и максимальной расчетной мощности участка, цеха, завода.

При отсутствии данных о количестве электроприемников допускается определять нагрузку по методу коэффициента спроса . Метод коэффициента спроса наиболее прост, широко распространен. Он заключается в использовании выражения

(2.1)

по известной (задаваемой) величине и табличным значениям

, (2.2)

где - средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки цеха, и т.д.

По таблице 2.2 [4] выбираем , , . Результаты расчета нагрузок цехов сводим в таблицу 2.1. Расчет нагрузок до 1000 В производим по методу коэффициента спроса, нагрузок 10 кВ - по методу упорядоченных диаграмм.

Таблица 2.1-Низковольтная нагрузка