Розрахунок схеми електропостачання плавильного цеху збагачувальної фабрики

Металургія

Державний комітет Російської Федерації з рибальства

МУРМАНСЬК ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

КОЛЕДЖ

Курсова робота

з дисципліни:

«Електропостачання підприємств і установок»

на тему:

«Розрахунок схеми електропостачання плавильного цеху збагачувальної фабрики

Виконав : студент 2 курсу групи Е-201 спеціальності 1004Б Боря А.А

____________

/підпис/

Керівник: викладач Басавін А.А.
_____________

/підпис/

Мурманськ

2003

1. ЗМІСТ.

1. Зміст ............................................ 2. Введення ............................................... 3. Вихідні дані на проектування ........................ 4. Характеристика споживачів електроенергії, визначення категорії електропостачання та аналіз електричних навантажень ................ 4.1. Визначення встановленої потужності ................... 2. Визначення категорії надійності приймачів
2. Короткі відомості про технологічний процес збагачувальної фабрики
5. Вибір роду струму і напруги ............................... 6. Розрахунок електричних навантажень ............................ 1. Розрахунок середніх навантажень
2. Обчислення розрахункових навантажень
7. Вибір числа і потужності трансформаторів, типу і числа підстанцій
1. Вибір трансформаторів
2. Вибір числа і типу підстанцій
8. Компенсація реактивної потужності
9. Розрахунок і вибір магістральних і розподільних мереж напругою до 1000 В, захист їх від струмів короткого замианія ................ 1. Схеми цехових електричних мереж і класифікація приміщення цехів
2. Вибір перерізу провідників
2. Вибір захисту провідників
3. Перевірка вибраних провідників
10. Розрахунок і вибір живлять та розподільчих мереж високої напруги ......................................... ...
11. Розрахунок струмів короткого замикання ..........................

1. Види КЗ, причини виникнення та наслідки

2. Розрахунок струмів КЗ

3. Розрахунок ударних струмів КЗ
12. Вибір електрообладнання та перевірка його на дію струмів короткого замикання ........................................ ..... 12. Вибір і розрахунок релейного захисту ........................... 1. Вибір уставок захисту трансформатора
2. Вибір уставок захисту двигуна
1. Расчет заземлюючих пристроїв ............................. 2. Література ...........................................

2. ВСТУП.

За умовами завдання потрібно спроектувати електропостачанняплавильного цеху збагачувальної фабрики заводу кольорової металургії приблизнона 5 МВт.

Перш ніж перейти безпосередньо до проектування вкажемо значенняданого підприємства для народного господарства нашої країни. Значенняметалургійної промисловості в народному господарстві досить великим, і навітьсаме сучасне народне господарство будь-якої країни важко уявити безметалургійної промисловості, оскільки саме її наявність є базоюдля створення важкої, легкої, машинобудівної, текстильної,нафтохімічної, і практично будь-якої іншої промисловості країни. Такезначення така галузь народного господарства має тому, що поки, та й унайближчому майбутньому, в основі промислового машинобудування знаходяться метали.
В даний час у виробництво малонавантажених конструкцій все більшевпроваджуються полімеросодержащіе матеріали (пластмаси), і хоча вже створенідосить міцні матеріали на їх основі, застосування їх увисокотемпературної техніки, якою є велика частина різного родудвигунів, є поки завданням далекою від вирішення. Металевіматеріали, очевидно, будуть відігравати провідну роль при виробництвірізного роду машин, механізмів і пристроїв ще довгий час. Масовезастосування матеріалів найближчого майбутнього на основі металокераміки такожбуде засноване на використанні тих самих металів як сполучноюоснови. Таким чином, металургійна промисловість буде мати важливезначення не тільки зараз, але і в майбутньому.

В основі вихідних даних лежать реальні цифри існуючого комбінату
«Северонікель» з виробництва таких важливих металів як мідь, нікель,кобальт, а також побічних - сірка і сірчана кислота.

3. ВИХІДНІ ДАНІ НА ПРОЕКТУВАННЯ.

плавильний цех збагачувальної фабрики підприємства кольорової металургіїмістить у собі для забезпечення технологічного циклу наступнеелектрообладнання:
Таблиця 1 - Потужність і кількість споживачів цеху.
| Найменування | Паспортна | Кількість, | Примітка |
| керування | потужність, | штук | |
| | КВт | | |
| Конвеєр | 14 | 10 | |
| Елеватор | 11 | 15 | асинхронний |
| Живильники | 2,2 | 10 | двигун |
| Сушильна агрегат | 3 | 20 | |
| Елеватор | 0,75 | 10 | |
| Таль ПВ = 85% | 2,5 | 4 | |
| Кран ПВ = 25% | 45 | 2 | |
| | 22 | 2 | |
| | 75 | 2 | |
| Насос | 45 | 10 | асинхронний |
| | 75 | 2 | двигун |
| Вібратор | 2,2 | 8 | |
| Лебідка | 20 | 2 | |
| Вентилятор | 45 | 8 | асинхронний |
| | 90 | 6 | двигун |
| Бетонозмішувач | 55 | 5 | |
| Димосос | 1000 | 2 | АТ на 6 кВ |
| Шнек | 7,5 | 8 | асинхронний |
| | | | Двигун |
| Опалювальний агрегат | 6,6 | 5 | |
| Освітлення | 100 | - | - |

4. ХАРАКТЕРИСТИКА СПОЖИВАЧІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ, ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇ

ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ І АНАЛІЗ електричних навантажень.

4.1. Визначення встановлених потужностей.

Всі приймачі електроенергії за часом роботи підрозділяються наприймачі з короткочасним режимом, повторно-короткочасним режимом ітривалим режимом роботи.

Встановлену потужність для приймачів з повторно-короткочаснимрежимом роботи призводять до тривалого режиму по

Pу = Рном *,

(1)де Ру - встановлена або номінальна потужність; Рном - паспотная потужність;
ПВ - паспортна тривалість включення, О.Е.

Для електроприймачів з повторно-короткочасним режимом роботиномінальну потужність, приведемо до тривалого режиму по (1).

Для Таля з ПВ = 85% Рном = Ру *= 2,5 *= 2,3 кВт.

Для крана з ПВ = 25% Рном1 = 45 *= 22,5 кВт

Рном2 = 22 *= 11 кВт

Рном3 = 75 *= 37,5 кВт

Решта приймачі електроенергії є приймачами тривалогорежиму роботи.

4.2. Визначення категорії надійності приймачів.

Відповідно до п.1.2.17 [1] щодо забезпечення надійностіелектропостачання електроприймачі поділяються на наступні три категорії:

електроприймачі I категорії - електроприймачі, перерваелектропостачання яких може спричинити за собою: небезпека для життя людей,значної шкоди народному господарству; пошкодження дорогогоосновного обладнання, масовий брак продукції, розлад складноготехнологічного процесу, порушення функціонування особливо важливихелементів комунального господарства.

Зі складу електроприймачів I категорії виділяється особлива групаелектроприймачів, безперебійна робота яких необхідна длябезаварійного зупинки виробництва з метою запобігання загрози життюлюдей, вибухів, пожеж та пошкоджень дорогого основногообладнання.

електроприймачі II категорії - електроприймачі, перерваелектропостачанні яких призводить до масового недооотпуску продукції,масовим простоїв робітників, механізмів і промислового трансполрта,нарушеніяю нормальної діяльності значної кількості міських ісільських жителів.

електроприймачі III категорії - всі інші електроприймачі, непідходять під визначення I і II категорій.

електроприймачі I і II категорії повинні забезпечуватися живленням віддвох незалежних джерел живлення.

Категорії надійності приймачів плавильного цеху визначимо ввідповідності з [2] і [3].
Таблиця 2 - Склад споживачів за категоріями.
| Найменування | Р, | Кількість | Підсумкова | Категорія | У% від |
| керування | кВт | штук | Р, кВт | надійності | підсумкової Р |
| | | | | | По цеху |
| Конвеєр | 14 | 10 | 140 | I | 3,08 |
| Елеватор | 11 | 15 | 165 | II | 3,63 |
| Живильники | 2,2 | 10 | 22 | II | 0,48 |
| Сушильна агрегат | 3 | 20 | 60 | II | 1,32 |
| Елеватор | 0,75 | 10 | 7,5 | II | 0,17 |
| Таль | 2,3 | 4 | 9,2 | II | 0,2 |
| Кран | 22,5 | 2 | 25 | I | 0,55 |
| | 11 | 2 | 22 | I | 0,48 |
| | 37,5 | 2 | 75 | I | 1,65 |
| Насос | 45 | 10 | 450 | I | 9,91 |
| Вібратор | 2,2 | 8 | 17,6 | I | 0,39 |
| Лебідка | 20 | 2 | 40 | II | 0,88 |
| Вентилятор | 45 | 8 | 360 | II | 7,94 |
| | 90 | 6 | 540 | II | 11,89 |
| Бетонозмішувач | 55 | 5 | 275 | II | 6,06 |
| Димосос | 1000 | 2 | 2000 | I | 44,04 |
| Шнек | 7,5 | 8 | 60 | II | 1,32 |
| Опалювальний агрегат | 6,6 | 5 | 33 | II | 0,73 |
| Освітлення | 100 | - | 100 | I | 2,2 |
| Разом: | 4541,3 | - | 100 |

Отже практично весь основний електрообладнання єспоживачами I та II категорії, у вищевказаному плавильному цеху - 100%.

4.3. Короткі відомості про технологічний процес збагачувальної фабрики.

Сировиною для отримання кольорових металів є руди, тобтосукупність мінералів, що містять метал. Більшість руд кольорових металівє поліметалічних, тобто містять різні метали, що вимагаєкомплексного вилучення всіх цінних компонентів.

Збагачення руд являє собою процес механічного виділеннящо міститься в руді металу. В результаті збагачення виходять три видипродукту: концентрат, в якому міститься металу значно вище, ніж увихідної руди; хвости або відходи збагачення; проміжний продукт,потребує додаткового збагачення. Отриманий концентрат обпалюютьрізними методами. Обпалений концентрат підлягає плавці у відбивнихабо електричних печах, чим і займається плавильний цех.

Підприємства кольорової металургії відрізняються великою енергоємністю,працюють цілодобово і безупинно в протягом цілого року, у зв'язку з тим,що руднотермічних печі працюють як печі безперервної дії.
Тому добовий і річний графіки навантаження збагачувальних фабрик і заводівкольоровий металллургіі відрізняються рівномірністю.

5. ВИБІР РОДА СТРУМУ І НАПРУГИ.

У зв'язку з тим, що всередині цеху застосовуються агрегати, з різнимирежимами, зумовленими технологічними особливостями роботи, якізастосовують різний струм і напруження виникає необхідність їхнього вибору.

У цехових мережах застосовують напруги 660, 380, 220 і 127 В. Напруга
500 В в умовах експлуатації ще зустрічається, але для нових установок нерекомендується.

Напруга 127 і 220 В рекомендується в основному для освітлювальнихприладів. Ці напруги використовуються і для силової мережі - для приймачівнезначної потужності, лаболаторних установок і т.д.

Основними напругами для силової мережі є 660 і 380 В.
Напруга 660 В з техніко-економічними показниками перевершуютьнапруги 220, 380 і 127 В. Однак для живлення освітлювальних установок вцьому випадку доводиться встановлювати спеціальні трансформатори.

Мережі постійного струму в цехах мають напругу 440, 220 і 110 В.
Напруга 220 В широко застосовується в усіх галузях виробництва; 110 Взастосовується рідко і звичайно для приймачів малої потужності; напруга 440 Взастосовується для приймачів підвищеної потужності і в практиці експлуатаціїзустрічається рідко.

Для плавильного цеху збагачувальної фабрики кольоровий промисловості зпотужностями та приймачами, зазначеними вище застосовується змінний струмпромислової частоти з напругою 380 В. Але для димососа застосовуєтьсяасинхронні двигуни з потужністю 1000 кВт, розраховані на 6 кВ, томудві ці елементи будуть безпосередньо працювати від шин високої напругицехової підстанції.

6. Розрахунку електричних навантажень

6.1. Розрахунок середніх навантажень.

Для визначення розрахункових навантажень обчислюють потужність найбільшзавантаженої зміни Рср.мах. Для цього електроприймачі ділять на m груп зхарактерним значенням коеффеціентов використання Кіm і COS (m. Тоді длякожної групи електроприймачів

Pcp.max = Kіm * Pном.m;

(2)

Qср.махm = Pcp.maxm * tg (m,

(3)де Рном.m - номінальна потужність робочих електроприймачів групи m,

Тоді середньо змінну потужність по вузла дорівнює

Рср.мах =;

(4)

Qср.мах =,

(5)

Крім цього середня активне навантаження освітлення визначається заформулою:

Рср.мах.о = КСВ * Руо,

(6)де КСВ - коефіцієнт попиту; Руо - сумарна встановлена потужністьосвітлювальної навантаження.

Для запропонованого електрообладнання плавильного цеху з [2] і [3]визначені наступні показники, що характеризують приймачі електоенергіі іграфіки навантажень, які зведені в таблицю 3.
Таблиця 3 - Показники, що характеризують приймачі електроенергії та графікинавантажень обладнання плавильного цеху.
| Найменування | Р, | Кількість | Підсумкова | Кі | cos (| Кс | Кв |
| керування | кВт | штук | Р, кВт | | | | |
| 1. Конвеєр | 14 | 10 | 140 | 0,6 | 0,7 | 0,6 | - |
| 2. Елеватор | 11 | 15 | 165 | 0,6 | 0,7 | 0,65 | - |
| 3. Живильники | 2,2 | 10 | 22 | 0,7 | 0,72 | 0,7 | - |
| 4. Сушильна агрегат | 3 | 20 | 60 | 0,6 | 0,7 | 0,65 | 1 |
| 5. Елеватор | 0,75 | 10 | 7,5 | 0,6 | 0,7 | 0,65 | - |
| 6. Таль | 2,3 | 4 | 9,2 | 0,16 | 0,2 | 0,32 | - |
| 7. Кран | 22,5 | 2 | 25 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | - |
| | 11 | 2 | 22 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | - |
| | 37,5 | 2 | 75 | 0,05 | 0,1 | 0,1 | - |
| 8. Насос | 45 | 10 | 450 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 1 |
| | 75 | 2 | 140 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 1 |
| 9. Вибратор | 2,2 | 8 | 17,6 | 0,6 | 0,65 | 0,6 | - |
| 10. Лебідка | 20 | 2 | 40 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | - |
| 11. Вентилятор | 45 | 8 | 360 | 0,6 | 0,75 | 0,65 | 1 |
| | 90 | 6 | 540 | 0,6 | 0,75 | 0,65 | 1 |
| 12. Бетонозмішувач | 55 | 5 | 275 | 0,7 | 0,8 | 0,75 | 1 |
| 13. Димосос | 1000 | 2 | 2000 | 0,7 | 0,85 | 0,75 | - |
| 14. Шнек | 7,5 | 8 | 60 | 0,6 | 0,7 | 0,65 | - |
| 15. Опалювальний | 6,6 | 5 | 33 | 0,6 | 0,75 | 0,6 | - |
| агрегат | | | | | | | |
| 16. Освітлення | 100 | - | 100 | 0,8 | 0,98 | 0,95 | - |
| Разом: | 4541,3 | | | | |

Відповідно до зазначених в таблиці значеннями Кі і соs (розділимоелектроприймачі цеху на 5 груп з наступними характерними значеннями Кі:
0,05; 0,16; 0,6; 0,7; 0,8.
Для групи з Ки = 0,05:
1. Знайдемо сумарну номінальну потужність електроприймачів у групі, тобто для двигунів у пункті 7 таблиці 3.

Рном0, 05 = 25 +22 +75 = 122 кВт
2. Знайдемо середню максимальну потужність за найбільш завантажену зміну по
(2) і (3): активну Рср.мах.0, 05 = 0,05 * 122 = 6,1 кВт реактивну Qср.мах0, 05 = 6,1 * 9,95 = 60,7 квар

Аналогічні наведеним прикладом подальші розрахунки зведені втаблицю 4.

Середня максимальна потужність освітлення визначається за (6):

Рср.мах.о = 0,95 * 100 = 95 кВт
Таблиця 4 - Середні максимальні навантаження за найбільш завантажену зміну.
| Група приймачів | 0,05 | 0,16 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | Освітлення |
| Рном.m, кВт | 122 | 9,2 | 1423,1 | 2297 | 590 | 100 |
| Рср.мах, кВт | 6,1 | 1,47 | 853,86 | 1607,9 | 472 | 95 |
| Qср.мах, квар | 60,7 | 7,2 | 845,32 | 1205,9 | 292,64 | - |

З'ясуємо середньо змінну потужність по сайту по (4) і (5):

Рср.мах = 6,1 +1,47 +853,86 +1607,9 +472 +95 = 3036,33 кВт

Qср.мах = 60,7 + 7,2 +845,32 +1205,9 +292,64 = 2411,76 квар

Sср.мах = кВА

6.2. Обчислення розрахункових навантажень

Розрахунок електричних навантажень підприємств кольорової металургіївиробляють методом впорядкованих діаграм у відповідності з [8] та [9].

Обчислення розрахункових навантажень підприємств кольорової металургіївиробляють методом впорядкованих діаграм [8] та [9].

Тут Рр = Км * Рср.макс = Км * Кі * Рном,

(8)де Км - коефіцієнт максимуму навантаження; Кі - коефіцієнт використанняданої групи n електроприймачів; Рном - номінальна потужністьрозглянутих електроприймачів n.

Значення Км в залежності від коефіцієнта використання ефективногочисла електроприймачів (nеф) можна знайти по кривих Км = f (Кі, nеф) або потаблиці, наведеної в [2].

Ефективне число електроприймачів у групі визначається за формулою nеф

(9)

Крім перерахованого вище визначаємо розрахункову реактивну навантаження з:

Qp = Pp * tg (

(10)

Повну розрахункове навантаження групи визначають за формулою:

(11)

Для групи електроприймачів з Ки = 0,6:
1. Знайдемо ефективне число електроприймачів в групі з (9) nеф = (4,23 округляємо отримане значення до nеф = 4.
2. За таблиць визначимо значення Км, яке дорівнює 1,14
2. За (8) визначимо розрахункову активну навантаження групи

Рр = 1,14 * 853,86 = 973,4 кВт
4. За (8) визначимо розрахункову активну навантаження групи

Qр = 973,4 * 0,9 = 876,06 кВт
5. За (10) визначимо розрахункову активну навантаження групи

Sр = кВт
Аналогічні наведеним прикладом подальші розрахунки зведені в таблицю 5.

Для визначення розрахункової потужності електричного освітленняскористаємося формулою

Рр.о = 0,8 * Ру.о,де 0,8 - коефіцієнт попиту для освітлювальних установок, що приймаєтьсяоднаковим у всіх випадках; Ру.о - встановлена потужність освітлення.

У нашому випадку:

Рр.о = 0,8 * 100 = 80 кВт
Таблиця 5 - Розрахункові навантаження характерних груп електроприймачів.
| Група приймачів | 0,05 | 0,16 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | освещ | Разом |
| nеф | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | - | - |
| Км | 4 | 3,7 | 1,14 | 1,45 | 1,2 | - | - |
| Рср.мах, кВт | 6,1 | 1,47 | 853,86 | 1607,9 | 472 | 95 | 3036,3 |
| | | | | | | | 3 |
| Qср.мах, квар | 60,7 | 7,2 | 845,32 | 1205,9 | 292,64 | - | 2411,7 |
| | | | | | | | 6 |
| Рр, кВт | 24,4 | 5,44 | 973,4 | 2331,46 | 566,4 | 80 | 3981,1 |
| Qp, квар | 232 | 25,59 | 876,06 | 1693,91 | 353,93 | - | 3181,4 |
| | | | | | | | 9 |
| Sp, кВА | 233 | 26,16 | 1309,4 | 2881,85 | 667,89 | - | 5118,3 |

7. Вибір числа і потужності трансформаторів, типу і числа підстанцій.

7.1. Вибір трансформаторів.

Залежно від вихідних даних розрізняють два методи виборуномінальної потужності трансформаторів:

1) по заданому добового графіка навантаження цеху за характерні добу року для нормальних і аварійних режимів;

2) за розрахунковою потужності для тих же режимів.

Вибір трансформаторів в першому випадку виконується аналогічно виборутрансформаторів ГПП або ПГВ.

У другому випадку вибір потужності трансформаторів проводиться виходячи зраціональної їх завантаження в нормальному режимі та з урахуванням мінімальнонеобхідного резервування в післяаварійний режимі.

При цьому номінальна потужність трансформаторів визначається за середньоюнавантаженні за максимально завантажений?? ту зміну

Sном.т (Sср.мах/(N * Kз),

(12)де Sном.т - номінальна потужність трансформатора; Sср.мах - середнянавантаження за найбільш завантажену зміну; N - число трансформаторів; Кз --коеффеціент завантаження трансформатора.

найвигідніший завантаження цехових трансформаторів залежить від категоріїнадійності споживачів електроенергії, від числа трансформаторів і способурезервування. Рекомендується [5] приймати коеффеціенти завантаженнятрансформаторів при преоблоданіі навантажень II категорії і в разівзаємного резервування трансформаторів на нижчому напрузі Кз = 0,65 (0,7.

В аварійних умовах, що залишився в роботі трансформатор повинен бутиперевірений на допустиму перегрузкупо умові:

1,4 Sном.т (Sср.мах.

(13)

Якщо умова не виконується, то обчислюється початкова завантаженнятрансформатора

Кз1 = Sср.мах/2 * Sном.т,

(14)де Кз1 - початкова завантаження трансформатора, для трансформаторів зсистемами охолодження Д, "ДЦ", Ц, М дозволяється перевантаження 1,4 номінальноїпотужності трансформатора не більше 5 діб поспіль на час максимуму навантаженняіз загальною тривалістю не більше 6 годин на добу, при цьому коефіцієнтпочаткового завантаження повинен бути менше 0,93 згідно [1].

Прийняті до установки силові трансформатори повинні бути перевіренітакож на допустимі систематичні перевантаження за умовою

Sном.т (Sср.мах * 1,4.

(15)

Незважаючи на те, що відключення трансформаторів досить рідкісні, проте з такою можливістю слід зважати і за наявностіспоживачів I та II категорій встановлюють два трансформатора.
Проектувати підстанції з трьома трансформаторами не рекомендується,тому що така схема незручна в експлуатації і викликає великітруднощі при пристрої АВР.

Для умов нормальної роботи на підстанціях встановлюють дватрифазних трансформатора з номінальною потужністю кожного,розрахованої в межах від 60 до 70% максимального навантаження. Рядномінальних потужностей трансформаторів і автотрансформаторів,рекомендованих для сучасних проектів, регламентовано ГОСТом 9680 -
61 [4, 9].

Зробимо вибір трансформаторів для плавильного цеху:

1. Номінальна потужність трансформаторів буде по (12):

Sном.т = 3873,13/(2 * 0,7) = 2766,52 кВА

2. З [6] вибираємо трансформатор марки ТМ-2500/10 з Sном = 2500 кВА, ВН 6 -

10 кВ, НН 0,4-10,5 кВ.

3. Перевіримо трансформатор для випадку виходу з ладу друга по (13):

1,4 * 2500 (3873,13 умова не виконується, тому обчислюємо початкове завантаження трансформатора по (14)

Кз1 = 3873,13/2 * 2500 = 0,77