ВКР (Выпускная квалификационная работа) по электроснабжению на тему Реконструкция систем электроснабжения цеха

ВВЕДЕНИЕ

Основная задача цехов и участков по ремонту техники – обеспечение своевременного быстрого и качественного ремонта, указанного оборуд-ования.
Для решения этой задачи важно улучшать качество выполняемых ре-монтов, обеспечить надежную работу машин и оборудования во всех отрас-лях народного хозяйства. Для удовлетворения потребности в запасных ча-стях к машинам и оборудованию важно содействовать ремонту и обслужи-ванию сложной и высокоточной механики известных марок и производите-лей.
Большое значение имеет определение пределов экономической целесо-образности ремонта, а на этой основе - наилучший срок службы оборудова-ния и наиболее рациональные способы организации ремонтных работ.
На коммерческих предприятиях нашей страны действует самая интел-лектуальная система технического обслуживания и ремонта техники. Осно-вой этой системы является профилактика, которая включает в себя плановые проверки и техническое обслуживание, поддерживающие стабильную работу оборудования.
Целью данной работы является реконструкция системы электроснаб-жения участка ремонта оборудования в соответствии с конкретными требо-ваниями надежности схемы электроснабжения, качества мощности, передава-емой потребителям, и эффективности работы.
Актуальность работы обусловлена необходимостью строительства и модернизации электрических сетей и оборудования промышленных пред-приятий и сооружений гражданского назначения в соответствии с програм-мой «Энергетическая стратегия России до 2030 года».
Объектом исследования является цех по ремонту оборудования, кото-рый непосредственно осуществляет ремонтные работы на оборудовании и машинах.
Предметом исследования является электрооборудование и сети элек-трораспределительной системы ремонтно-механической части. В соответ-ствии с поставленной целью определены следующие задачи:
 основные сведения о модернизации систем электроснабжения предприятий;
 характеристика структуры и организации предприятия, описание системы электроснабжения предприятия;
 описание оборуд¬ования и системы электроснабжения участка;
 реконструкция схемы электрической сети участка ремонта обору-д¬ования;
 выбор технологического оборуд¬ования, аппаратуры защиты и управления, сечений проводников и расчёт нагрузок питающей и распреде-лительной сети участка ремонта оборуд¬ования;
 расчёт электрического освещения участка ремонта оборуд¬ования;
 расчёт экономических показателей системы электроснабжения участка ремонта оборуд¬ования;
 разработка мероприятий по охране труда и техники безопасно-сти.
 
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Общие сведения о выполнении ремонтных работ оборуд-ования и проектир¬овании систем электроснабжения

Известно, что качественная и экономичная работа электрических сетей во многом определяется на стадии их проектир¬ования. Поэтому при проек-тир¬овании схемы электроснабжения очень важно решить основные задачи – обеспечения требуемого качества электроэнергии, надежности и экономич-ности электроснабжения.
Однако со временем оборуд¬ование, бывшее современным ранее, уста-ревает морально и физически, что влечёт за собой ухудшение основных треб¬ования нормативных документов к электроэнергетическим и электро-техническим системам предприятия, описанных детально в предыдущем пункте, а именно: нормативного качества электроэнергии, надежности элек-троснабжения потребителей, экономичность работы энергосистемы.
Выходом из сложившейся ситуации является ремонт, а также замена устаревшего оборуд¬ования на новое, инн¬овационное, которое, как правило, более совершенное, компактное, надёжное и удобное в монтаже, обслужи-вании и ремонте.
Известны основные треб¬ования нормативных документов к системам электроснабжения, которые заключаются в обеспечении и выполнении трех базовых положений:
1) нормативное качество электроэнергии;
2) надежность электроснабжения потребителей;
3) экономичность работы энергосистемы.
Основные принципы построения схем систем электроснабжения (СЭС) согласно треб¬ований надёжности, следующие:
 резервир¬ование питания для различных категорий надежности должно быть предусмотрено в схеме электроснабжения (отказ от «холодно-го» резерва), для чего все элементы должны нести постоянную нагрузку в нормальном режиме, а в послеаварийном режиме при выключении повре-жденных элементов принимать на себя питания оставленных потребителей с учетом допустимых правилами перегрузок;
Отходящие линии, питающие потребителей от ТП-6/0,4 кВ, выполне-ны по радиальной схеме кабелем марки АВВГ разных сечений. Эти линии осуществляют питание распределительных щитов РЩ, которые непосред-ственно питают щиты управления, в свою очередь, питающих электропри-ёмники предприятия.
Данные щиты имеют аппаратуру, обеспечивающую автоматический и ручной режимы работы системы, автоматическое отключение всех вводных выключателей в случае аварии с последующей блокировкой от повторного включения; блокировку от повторных включений при срабатывании вы-ключателей при перегрузках и токах короткого замыкания; местную свето-вую и дистанционную сигнализацию о включении любого из автоматиче-ских выключателей (вводного или линейных); местную и дистанционную звуковую и световую сигнализацию об аварийном состоянии системы элек-троснабжения (короткое замыкание или перегрузка на линиях).
Далее от силового распределительного щита получают питание щиты управления (имеют различную конструкцию и исполнение в зависимости от подключённого к нему оборуд¬ования и схемы его питания). В щитах управления находятся вводной рубильник и предохранители ПН, обеспечи-вающие защиту и коммутацию цепи, магнитные пускатели, необходимые для пуска, остановки и реверсир¬ование электродвигателей.

1.2. Характеристика помещения и оборуд¬ования участка

Объектом исследования является система электроснабжения участка ремонта электрооборудования. Цех ремонта оборудования предназначен для подготовки ремонтных работ на электрооборудовании.
По надежности электроснабжения рассматриваемая деталь относится к 3-й категории надежности, поэтому получает питание от ТП-2 кабельной линией на напряжении 0,38/0,22 кВ. Однако в связи со строительством на площадке планируется установить новое дорогостоящее оборудование, а также провести не предусмотренные ранее основные технические мероприя-тия.
Все это позволяет с полной уверенностью отнести ремонтную мастер-скую ко 2-й категории надежности. 2 категория – это категория энергопри-емников, перебои в электроснабжении которых, могут приводить к боль-шим потерям конечного продукта. Для такой ЭС перерыв в электроснабже-нии не рекомендуется, но допускается на время, необходимое для включе-ния резервного питания для действий дежурного персонала. Следовательно, для питания объекта следует предусмотреть второй источник питания с со-ответствующим учетом требований к резервированию.
Освещение участка - естественное и искусственное. Площадь окон на участках должна составлять не менее 30% площади пола. Искусственное освещение производится промышленными светодиодными светильниками, установленными в подвесном потолке, светильники размещены равномерно по площадке. Также на участке предусмотрено аварийное освещение, щит аварийного освещения используется второй шинной секцией цеховой трансформаторной подстанции.
Источники питания выполнен с линейным напряжением 380 вольт. Используется четырехходовая система переменного тока. Потребители электроэнергии относятся ко второму блоку питания, поэтому питание осу-ществляется по двум независимым каналам. От целого исходят восемь ли-ний, питающих четыре объекта, а именно. У каждого по два кабеля, один из которых рабочий, а другой накопительный. Кабели питающие марки АВВГ 4-50.
Система освещения цеха выполнена с использованием ртутных газо-разрядных ламп (ДРЛ) и ламп накаливания (ЛН).
Работа систем распределения электроэнергии, надежность и качество этих систем определяются надежностью их основных элементов. Одним из основных элементов систем электроснабжения является силовой трансфор-матор, обеспечивающий изменение электрических параметров для его даль-нейшего использования. Повышение эффективности и надежности работы высоковольтной заправочной техники является хорошим и важным направ-лением совершенствования систем совершенствования силовой электронной аппаратуры. На современном этапе лучшим способом снижения затрат и энергозатрат на обслуживание электрооборудования является совершен-ствование системы планово-предупредительного ремонта.

1.3. Регламент ремонта электрооборуд¬ования

При выполнении ремонтных работ различают неремонтируемые (невосстанавливаемые) и ремонти¬руемые (восстанавливаемые) элементы. Под неремонтируемыми эле¬ментами понимают элементы, восстановление которых после отка¬за считается невозможным (нецелесообразным). Однако это не означает, что данные устройства не могут ремонтир¬оваться.
Понятие “неремонтируемый элемент” характеризуется не видом дан-ного элемента, а его специфическим назначением. Например, выключатель в системе электроснабжения является, по существу, неремонтируемым эле-ментом, но это не означает вообще невоз¬можность ремонта и восстановле-ния выключателя.
Под ремонтируемыми (восстанавливаемыми) элементами понима¬ют такие, работа которых после отказа может быть возобновлена по¬сле прове-дения необходимых восстановительных работ. Под восста¬новлением нужно понимать не только ремонт того или иного эле¬мента или системы, но и за-мену его на аналогичный и подключение резервного элемента. Например, при выходе из строя одного из трансформаторов (и при наличии устрой-ства АВР) система электро¬снабжения может быть восстановлена достаточно быстро устройст¬вом АВР, хотя поврежденный трансформатор еще не будет восстановлен.
 
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Реконструкция схемы электрической сети участка
ремонта оборуд¬ования

Изучение проектной и рабочей документации (схем электроснабже-ния, б/у электрооборудования) выявило, что действующая система электро-снабжения цеха ремонта электрооборудования не соответствует предъявля-емым к нему требованиям по обеспечению надежности электроснабжения потребителей. Рассмотрим список технических проблем, присутствующих в существующей системе распределения электроэнергии.
Текущее электрооборудование, установленное в цехе, было установ-лено при строительстве в 70-х годах 20 века, до сих пор это оборудование эксплуатируется, обслуживание и ремонт становятся все более дорогими, растет количество аварий. В связи с этим важно модернизировать коммута-ционное и испытательное оборудование в соответствии с требованиями.
Компания планирует ввести в эксплуатацию новый объект (достроить существующий, модернизировать его). В связи с этим важным является рас-чет нагрузки трансформаторов, установленных в КТП, на возможность до-полнительной нагрузки и ЭС, которые планируется реализовать, мощно-стью порядка 50-70 кВт. Большинство пользователей ПС относятся ко вто-рому и третьему типу доверия.
Система освещения, используемая в мастерской, выполнена с исполь-зованием безэнергетических источников света, таких как ртутные лампы и лампы накаливания. Эти факторы очень негативно сказываются на эффек-тивности работы сотрудников данного предприятия. В связи с этим важно усовершенствовать систему освещения для перехода на современные энер-гоэффективные источники освещения. Это снижает потери, а также стои-мость электроснабжения осветительных установок.
 
Выбор однолинейной схемы ТП производится по основным требова-ниям:
 надежность электроснабжения потребителей в штатном, ремонт-ном и аварийном режимах;
 план должен быть максимально простым, наглядным и эконо-мичным.
Электроснабжение участка осуществляется от шин низковольтных распределительных устройств (РУНН) трансформаторной подстанции ТП-2 напряжением 6/0,4 кВ и двух кабельных линий, получающих питание от разных силовых трансформаторов. Специальная ТП-6/0,4 кВ.
В схеме ТП-6/0,4 кВ на стороне НН необходимо использовать систему частичных шин. В этом случае аккумулирующая секция ТС-6/0,4 кВ вы-полняется на стороне НН с помощью машины.
Электрическая сеть выполнена по радиальной схеме 0,38/0,22 кВ. Преимуществом радиальной схемы является высокая надежность электро-снабжения, простота эксплуатации, возможность применения распростра-ненных средств автоматики. Однако эта схема не обладает необходимой гибкостью и требует больших затрат на низковольтное экранирующее обо-рудование и сети.
Одной из задач при проектировании электрораспределения является создание групп электроприемников. В зданиях участка установлено элек-трооборудование различного типа и мощности, которое находится в раз-ных помещениях. Питание электроприемников в этих зданиях осуществля-ется от шкафов электропитания (СРШ).
Запитываются шкафы электроснабжения, шины РН ТП-10/0,4 кВ и первичный кабель АВВГ, проложенные в лотках, закрепленных на стенах и строительных конструкциях. Здание СРШ соединено со стойками модуля. На СРШ установлены трехполюсные автоматические выключатели марки ВА 51 с номинальным током до 100А.

Рис. 2.1. План расположения электроприемников
участка ремонта оборуд¬ования





2.2. Выбор технологического оборуд¬ования участка ремонта
оборуд¬ования

С учётом реконструкции, частично устанавливается новое, современное оборуд¬ование в ремонтном участке. Результаты приведены в табл. 2.2
Таблица 2.2
Параметры оборуд¬ования участка
№ Наимен¬ование оборуд¬ования Параметры двигателя
Pном, кВт η, % cosφ Kпуск
1 Вентилятор вытяжной 5,5 0,875 0,91 7,5
2 Станок токарно-винторезный Opti TU8020/TU8030 11 0,880 0,9 7,5
3 Станок для намотки обмоток трансфор-маторов 2,3 0,880 0,9 7,5
4 Токарный станок 7,6 0,880 0,9 7,5
5 Паяльная станция 1,1 0,880 0,9 7,5
6 Гильотинные механич. ножницы НГМ-6,3 3,6 0,880 0,9 7,5
7 Сварочный аппарат
ВДУ 505 10 1 1 2,5
8 Компрессор производственный 6,4 0,880 0,9 7,5
9 Термопечь 2,2 1,000 0,35 3
10 Вентилятор производственный 5,3 0,880 0,9 7,5

Расположение выбранного электрооборуд¬ования участка показано на графическом листе №1.

2.3. Выбор аппаратуры защиты и управления технологического
оборуд¬ования участка ремонта оборуд¬ования

Далее важно проверить существующее оборудование на воздействие токов короткого замыкания. Для этого распределяют токи короткого замы-кания. По состоянию короткого замыкания электрооборудование проверя-ют на электродинамическую стойкость и тепло- и огнестойкость, а коммута-ционное оборудование - на коммутационную способность и износостой-кость. Для этого важно точно определить расчетные условия КЗ, параметры рассматриваемого электрооборудования. Требования к конструкции корот-кого замыкания План проектирования электроустановки, тип конструкции короткого замыкания, расчетная фаза короткого замыкания, расчетное время короткого замыкания. Тип конструкции короткого замыкания для выбора и проверки параметров электрооборудования обычно рассматри-вают как трехфазное короткое замыкание.
Расчеты токов короткого замыкания затруднительны, учитывая фак-тические характеристики и фактические режимы работы всех компонентов системы распределения электроэнергии. Согласно источнику [13], приняты следующие основные идеи:
 все источники, участвующие в обеспечении рассматриваемого действия КЗ, работают одновременно и на номинальную нагрузку;
 векторы ЭДС всех источников считаются синфазными, они сов-падают по фазе;
 напряжение источника питания не изменяется при коротком за-мыкании;
 измеренное напряжение каждой фазы электрической цепи счита-ется на 5 % выше номинального значения;
 короткое замыкание Короткое замыкание происходит, когда им-пульсный ток имеет высокое значение;
 сопротивление места КЗ считается равным нулю;
 не учитываются емкости и, следовательно, емкостные токи в воз-душных и кабельных сетях;
 не учитывать ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
 не учитывать активное сопротивление элементов цепи, если их суммарное сопротивление действию короткого замыкания не превышает 1/3 полного индуктивного сопротивления.
Расчет токов короткого замыкания проводят по ГОСТ 28249-93 «Ко-роткое замыкание в электроустановках. Методы расчета в электроустанов-ках на коммутационные токи и напряжения до 1 кВ.
Защита электроприемников участка от токов перегрузки и короткого замыкания в эксплуатации осуществляется выключателями прямого дей-ствия серии ВА 51, которые устанавливаются непосредственно в силовых распределительных шкафах (СРШ).
Для управления электродвигателями применяются магнитные пуска-тели серии ПМЛ и ПМА.