Реферат: Электроснабжение автомобильного завода

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается задача проектирования системыэлектроснабжения автомобильного завода. Завод является предприятиемавтомобилестроения. При проектировании решаются задачи, которые  заключаются вопределении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе напряженияраспределения по заводу, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкциипромышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт токовкороткого замыкания, рассматриваются вопросы, касающиеся релейной защиты иавтоматики трансформаторов ГПП, а также заземляющего устройства пункта приёмаэлектроэнергии.  

Введение

Темой данногопроекта является проектирование системы электроснабжения автомобильного завода.Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствованияпромышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабженияпромышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управленияэлектрооборудованием и технологическим процессом. По этому при проектированииуделено большое внимание вопросам надёжности, обеспечение качества электроэнергиии электромагнитной совместимости, быстродействия и селективности релейной защитыи оперативной автоматики. Произведён выбор, компоновка и размещение подстанций,в соответствии с ПУЭ.

Основныезадачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключается воптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений,определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения,рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленныхсетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки,подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильногопостроения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности.В проекте произведён расчёт токов короткого замыкания и выбор комплектующейаппаратуры, вопросы по релейной защите, а также заземление ГПП освещены в соответствующихразделах. 

 

  

Описание технологическогопроцесса

 

Эффективностьработы автомобильного транспорта в значительной степени зависит от техническойготовности подвижного состава, которая обеспечивается своевременным икачественным выполнением технических обслуживаний и ремонтов.

Из всехвидов транспорта автомобильный является самым трудоёмким и фондоёмким, то естьнеобходимо дальнейшее развитие производственно-технической базы автотранспортапредусматривающее строительство новых, расширение, перевооружение иреконструкцию действующих автотранспортных предприятий.

Дляуспешного решения таких многосторонних задач инженерно-технические работникиавтомобильного транспорта должны в совершенстве знать теорию, методику ипрактику проектирования, и технологический процесс производства автомобильноготранспорта. 

Технологический процесс

            В литейном цехе серого чугуна производитсяотливка деталей и листовой стали для дверей, крыш, крыльев и т. д. Этизаготовки поступают в прессово-кузовной и моторный цеха. В прессово – кузовномцехе производится штамповка кузовных деталей. В цехе топливной аппаратуры производитсясборка и регулировка топливной системы. Гидросистемы тормозов поступают назавод с другого предприятия – изготовителя и хранятся на складе. В литейномцехе ковкого чугуна и цветных металлов отливаются блоки и головки цилиндров. Вмоторном цехе производится сборка силовых агрегатов, которые поставляются насклад. В сборочном цехе происходит установка передних и задних крыльев ибуферов, антикоррозийная обработка кузова, сухая шлифовка, нанесение мастик,изолирование кузова, вторичная окраска кузова грунтом, покрытие эмалью, мокроешлифование и окончательная окраска кузова металлизированными эмалями и сушка.

Окончательно изготовленныйкузов проходит контроль по качеству окраски, затем он транспортируется насборку.

Общая сборка автомобилейосуществляется на главных конвейерах, поэтому технологический процесс сборкимаксимально дифференцирован,  механизирован и автоматизирован.

Сборку осуществляют наглавном конвейере по следующей технологии:

1 Монтаж гидросистемытормозов и коллектора на кузове, закрепление топливо провода по днищу кузова.

2 Установка заднихамортизаторов.

3 Установка и закреплениемаятникого рычага на правом лонжероне.

4 Монтаж механизмауправления коробки передач.

5 Установка на днище кузоварегулятора давления задних тормозов.

6 Сборка кузова и шассиавтомобиля. Выполнение данной операции выпо­­­­­лняют с помощью спаренныхконвейеров сборки: кузов транспортируется главным подвесным конвейером сборки:кузов транспортируется верхним подвесным главным конвейером сборки, а нижнимрасположенным под ним и параллельным ему, транспортируется шасси автомобиля.Согласованное переме­щение кузова и шасси обеспечивает в определённый моментподъём шасси гидроподъёмником напольного конвейера до совмещения с кузовом. Такпроисхо­дит предварительная установка шасси на кузов. Сборка кузова и шассиначинается с регулирования  положения кузова на шасси, а дальнейшее соединениеи крепление шасси с кузовом выполняется на операциях общей сборки автомобиля.

На втором напольномконвейере производится сборка шасси. Он расположен параллельно напольномуконвейеру подачи готового шасси на главный сборочный конвейер автомобиля. Кнапольному конвейеру сборки шасси по подвижным конвейерам подаются следующиесборочные единицы: моторный агрегат, задний мост, собранный карданный вал, глушительвыпуска дополнительной первой ступени, штанга стабилизатора поперечнойустойчиво­сти. Здесь выполняются операции общей сборки шасси автомобиля, монтажглушителя  выпуска дополнительной первой ступени, монтаж штанги стабилизаторапоперечной устойчивости со стойками, сборка карданного вала с задним мостом.

10 Установка и закреплениепоперечины передней подвески.

11 Монтаж задней опорыдвигателя .

12 Прикрепление верхнихопор рессор к кузову.              

13 Установка гибких рукавовгидротормозов.

14 Крепление верхнегорычага передней подвески.

15 Монтаж пальца шаровогошарнира с кронштейном передней подвески.

16 Монтаж рулевой трапеции.

17 Монтаж трубокгидросистемы.

18 Прикрепление заднихамортизаторов к заднему мосту.

19 Монтаж основногоглушителя в сборе с выпускной трубой.

20 Установка угла поворотапередних колёс.

21 Установка гибкого валаспидометра и гибкого троса стояночного тормоза.

22 Прокачка тормозов.

23 Монтаж топливного бака идатчика уровня бензина в баке.

24 Установка и закреплениеводяного радиатора.

25 Монтаж пола и обивкабагажника.

26 Установка и закреплениеаккумуляторной батареи.

27 Монтаж и регулировка тягкарбюратора.

28 Установка, присоединениеи закрепление выключателя зажигания.

29 Установка и закреплениеколонки рулевого управления.

30 Монтаж расширительногобака к водяному радиатору.

31 Установка козырькафонаря на заднем буфере.

32 Монтаж колёс натормозных барабанах.

33 Установка воздушногофильтра и рукава вентиляции картера двигателя.

34 Закрепление брызговиковдвигателя к поперечному лонжерону.

35 Монтаж водяных рукавовна двигателе и радиаторе, заправка системы охлаждения двигателя.

36 Заправка бакаавтомобиля, карбюратора и топливного насоса бензином.

37 Установка рулевогоколеса.

38 Подключениеаккумуляторной батареи, регулировка света фар.

39 Установка облицовкирадиатора и монтаж системы очистки фар.

40 Пуск двигателя, проверкаприборов автомобиля, проверка включения передач.

В дальнейшем собранные ипроверенные автомобили отправляются на склад готовой продукции. 

 

Технологическая схема

/>
Определение расчетных нагрузокВедомость  электрических  нагрузок  завода.

таблица№1

№ Наименование  цеха Кс Cosj

d,

ВВт/м2

Pуст, кВт 1 Цех шасси и главный конвейер 0,85 0,75 16 1600 Цех шасси и главный конвейер  (6кВ   4X315) 0,85 -0,9 1260 2 Моторный цех 0,7 0,65 16 1600 3 Прессово-кузовной  цех 0,4 0,65 14 1900 Прессово-кузовной   цех      (6кВ   2X500) 0,4 0,85 1000 4 Инструментальный  цех 0,5 0,6 14 950 5 Ремонтно-механический  цех 0,7 0,7 14 500 6 Конструкторско-эксперементальный  цех 0,5 0,75 20 160 7 Экспедиция  и  склад 0,4 0,8 10 120 8 Деревообрабатывающий  цех 0,5 0,75 12 210 9 Модельный  цех 0,5 0,8 16 300 10 Литейный  цех  серого  чугуна 0,6 0,65 12 1200 Литейный  цех  серого  чугуна  (6кВ  2X600) 0,65 0,9 1200 11 Литейный  цех  ковкого  чугуна  и цветных  металлов 0,6 0,65 12 1200 Литейный  цех  ковкого  чугуна  и цветных  металлов    (6кВ  2X600) 0,65 0,9 1200 12 Кузнечный  цех 0,5 0,65 12 500 13 Арматурно-агрегатный  цех 0,6 0,7 14 850 14 Склад  масел  и  химикатов 0,4 0,8 10 80 15 Гараж 0,4 0,8 20 150 16 Заводоуправления 0,5 0,8 20 120 17 Проходная 0,4 0,85 16 20 18 Лаборатория 0,5 0,85 20 170 19 Скрапоразделочная 0,5 0,75 14 620 20 Цех  топливной  аппаратуры 0,6 0,7 14 540 21 Открытый  склад  лесоматериалов 0,3 0,85 10 110 22 Компрессорная    (6кВ 4X800) 0,8 0,9 10 3200

Генеральный  план  завода.

2.1Метод  коэффициента спроса.

Расчетный  максимум, необходимый для  выбора  почти  всех  элементов  системы  электроснабжения:

Сечения  проводников, трансформаторов ППЭ, отключающей  аппаратуры, измерительных  приборов  и  так

далее, определяемый  сначала для  отдельных  цехов, а  затем  и  для  всего  завода  в  целом,  находится по  коэффициенту  спроса  по  выражению:

/>      /> (2.1.1)

где:  /> расчётный максимум соответствующего  цеха  без  учёта  освещения, кВт.

/>коэффициент спроса  соответствующего  цеха;

Расчёт  силовой  нагрузки  для цеха  №1  состоящей  из  нагрузки  выше 1000В  и  ниже 1000В :

/>/>/>  кВт;

/> кВт;

/> кВт;

/>квар.

Для  остальных  цехов расчёт  представлен  в  таблице№

Кроме  того, необходимо  учесть нагрузку  искусственного  освещения  цехов  и  территории  завода.

Эта  нагрузка  определяется  по удельной  мощности  освещения, по выражению:

              />

где: F– освещаемая площадь, />;

δ–  удельная плотность осветительной  нагрузки,  Вт/м2

КСО– коэффициент  спроса осветительнойнагрузки;tgφ– коэффициент  мощности осветительной нагрузки.

Для освещения складов, гаража,заводоуправления, проходной и  лаборатории  используем  люминесцентные  лампы с  cosφ=0.9  (tgφ=0.48), для остальных цехов и территории предприятия  используются  лампы  накаливания с cosφ=1 (tgφ=0) и дугоразрядные лампы  (ДРЛ) с cosφ=0.5 и (tgφ=1,73).

Расчет освещения для цеха№1.

/>кВт

При использовании лампнакаливания потребление реактивной  мощности равно нулю. 

         />

Для остальных цехов расчёт приведён в таблице№2

Полная нагрузка цеха напряжениемдо 1000В представляет собой сумму силовой и осветительной нагрузки:

/>       />/>

Для цеха №1    />кВт,

/>  квар.

Дальнейший расчёт нагрузок поцехам приведён таблице№ 2

Таблица№2

№

Наименование

Цехов

Рн

cosφ

tgφ

Кс

Рм

кВт

Qм

квар

F,

м2

   δ,                   Вт/м2

Ксо

Ро

кВт

Qо

квар

Рм

кВт

Qм

квар

Sм

кВА

1 Цех шасси и … 1600

0,75

0,88

0,85 1360 1196,8 28500 16 0,8 364,8 1724,8 1196,8 2099

Цех шасси и…

(6 кВ)

1260

-0,9

-0,48

0,85 1071 -514,08 ------ ----- --- ---- --- 1071 -514,08 1188 2 Моторный цех 1600

0,65

1,16

0,7 1120 1299,2 19200 16 0,8 245,8 1365,8 1299,2 1885 3 Прессово-кузовной цех 1900

0,65

1,16

0,4 760 881,6 9052 14 0,8 101,4 861,4 881,4 1232,6 Прессово‑кузовной цех (6 кВ) 1000

0,85

0,61

0,4 400 248 ------- ----- --- ----- --- 400 248 470 4 Инструментальный  цех 950

0,6

1,33

0,5 475 633,6 7626 14 0,8 85,4 560,4 633,6 845,8 5 РМЦ 500

0,7

1,02

0,7 350 375 4968 14 0,8 55,6 405,6 375 552,3 6 Конструкторско-эксперементальный цех 160

0,75

0,88

0,5 80 70,5 4278 20 0,8 68,6 118,6 148,6 189,1 240 7 Экспедиция и склад 120

0,8

0,75

0,4 48 36 690 10 0,6 4,1 2 52,1 38 64,4 8 Деревообрабатывающий цех 210

0,75

0,88

0,5 105 92,4 1748 12 0,8 16,8 121,8 92,4 152,8 9 Модельный цех 300

0,8

0,75

0,5 150 112,5 2070 16 0,8 26,5 45,8 176,5 158,3 237 10 Литейный цех серого чугуна 1200

0,65

1,16

0,6 720 835,2 6762 12 0,8 65 112,5 785 947,7 1230,6 Литейный цехсерого чугуна (6 кВ) 1200

0,9

1,16

0,65 780 374,4 ----- ----- --- ---- --- 780 374,4 865,2 11 Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов 1200

0,65

1,16

0,6 720 835,2 10174 12 0,8 97,7 169 817,7 1004,2 1295 Литейный цех ковкого чугуна и цветных металлов  (6кВ) 1200

0,9

0,48

0,65 780 374,4 ----- ---- --- ---- --- 780 374,4 865,2 12 Кузнечный цех 500

0,65

1,16

0,5 250 290 5975 12 0,8 57,2 99 307,2 389 459,7 13 Арматурно-агрегатный цех 850

0,7

1,02

0,6 510 520,2 2500 14 0,8 28 48,4 538 568,6 782,8 14 Склад масел и химикатов 80

0,8

0,75

0,4 32 24 460 10 0,6 2,8 1,3 34,8 25,3 43 15 Гараж 150

0,8

0,75

0,4 60 45 345 14 0,6 2,9 1,4 62,9 46,4 78 16 Заводоуправления 120

0,85

0,75

0,5 60 45 930 20 0,75 14 6,7 74 51,7 90,2 17 Проходная 20

0,85

0,61

0,4 8 5 150 16 0,75 1,8 0,9 9,8 5,9 11,4 18 Лаборатория 170

  0,85

0,61

0,5 85 52,7 930 20 0,75 14 6,7 99 59,4 115,5 19 Скрапоразделоч ная 620

0,75

0,88

0,5 310 273,3 345 14 0,8 3,9 1,9 313,9 275,2 417,5 20 Цех топливной аппаратуры 540

0,7

1,02

0,6 324 330,5 1150 14 0,8 12,9 22,3 336,9 352,8 487,8 21 Открытый склад лесоматериалов 110

0,85

0,61

0,3 33 20,1 2916 10 0,6 17,5 30,2 50,5 50,3 71,3 22

Компрессорная

(6кВ)

3200

-0,9

-0,48

0,8 2560 -1240 874 10 0,75 6,6 2560 -1240 2850,4

Примечание: в цехах имеющих металлообрабатывающие станки иоборудование применяются лампы накаливания, чтобы исключить стробоскопическийэффект. В остальных цехах и на освещение открытых складов и территориипредприятия используются люминесцентные и дугоразрядные лампы типа-ДРЛ.

Осветительная нагрузка территории

Площадьтерритории Fтер=232825м2,

удельнаяплотность освещения  δтер=1 Вт/м2,

коэффициентспроса осветительной нагрузки Ксо тер=1[3]

/>/>

Активнаясуммарная нагрузка напряжением до 1000В

/>

Суммарнаяреактивная нагрузка напряжением до 1000В

/>

Полнаясуммарная мощность напряжением до1000В

/>

При определении суммарной нагрузки по заводу в целом необходимо учестькоэффициент разновремённости максимумов Крм, значение которого длямашиностроительной отрасли равно 0,95, а также потери в силовых трансформаторах,которые еще не выбраны, по этому эти потери учитываются приближенно по ниже следующимвыражениям.

Приближенные потери в трансформаторах цеховых подстанций:

/>                

Суммарнаяактивная нагрузка напряжением выше 1000В:

/>

Суммарнаяреактивная нагрузка напряжением выше 1000В:

/>

Активнаямощность предприятия:

/>

Реактивнаямощность предприятия без учёта компенсации:

/>

Экономически обоснованнаямощность, получаемая предприятием в часы максимальных нагрузок:

/> 

где  0,3-нормативный tgφэк для Западной Сибири и  U=110кВ

Мощность компенсирующих устройств, которую необходимо установить всистеме электроснабжения предприятия:

/>

Полная мощность предприятия, подведённая к шинам пункта приёма электроэнергии(ППЭ):

/> 

2.2  Статистический  метод

Принимая, что при расчётахнагрузок можно пользоваться нормальным законом распределения, расчётнаянагрузка может быть определена как:

/>                                                 (2.2.1)        

где:   Рср–среднее значение нагрузки за интервал времени, кВт;

β–принятая кратность меры рассеяния;

δ–среднеквадратичное отклонение, кВт;

Согласноисходных данных β=2,5.

Среднеквадратичноеотклонение определяем по выражению:

/>                                  (2.2.2) 

где:  Dp–дисперсия.

Дисперсиянаходится по формуле:

Dp=Рср.кв2 –Рср2  ,                     (2.2.3) 

              

где: Рср–среднее значение мощности заинтервал времени, определяемое по формуле:

                />                                                     (2.2.4)

где:   Δt–интервал времени;

          Рi–значение мощности на этоминтервале;

Рср.кв–среднеквадратичная мощность, определяемая по выражению:

                                   />                                 (2.2.5)

Рср  и Рср.кв определяются  с помощью графиковнагрузок.

/>/>

/>РСР, КВ=11053 кВт.

Тогдадисперсия Dp=РСР.КВ2 – РСР2=122171177,2–97032=28022968,18 кВт,

асреднеквадратичное отклонение  />5293,7кВт.

Расчетнаямощность:

/> кВт,

/>0,3∙22937,25=6881,2квар,

/>23981,7 кВА.

       Вкачестве расчётной нагрузки по заводу принимается наименьшая. В данном случаеэто нагрузка, определённая по методу коэффициента спроса.

Таблица 3.Суточный график электрических нагрузок.

t.ч

Рзим, %

Рлетн,%

Рmax.раб, кВт

Рраб, зим. КВт

Рр.летн, кВт

Рвых, кВт

35 32 14199,5 4969,8 4543,8 4260 1 35 32 4969,8 4543,8 4260 2 33 30 4685,8 4259,8 4260 3 35 32 4969,8 4543,8 4260 4 35 32 4969,8 4543,8 4260 5 32 27 5343,8 3833,8 4260 6 27 23 3833,8 3265,8 4260 7 50 41 7099,8 5821,8 4260 8 92 82 13063,5 11643,6 4260 9 100 92 14199,5 13063,5 2982 10 100 92 14199,5 13063,5 2982 11 93 92 13205,,5 13063,5 2982 12 88 85 12495,6 12069 2982 13 97 92 13773,5 13063,5 2982 14 93 88 13205,5 12495,6 2982 15 90 84 12779,6 11927,6 2982 16 85 78 12069,6 11075,6 2982 17 90 81 12779,6 11501,6 2982 18 90 82 12779,6 11243,6 3550 19 88 80 12495,6 11359,6 3550 20 93 88 13205,5 12495,6 3550 21 93 90 13205,5 12779,6 4260 22 86 83 12211,6 11785,6 4260 23 70 67 9939,7 9513,7 4260 Построение графиков электрических нагрузок

По данным таблицы 3 построен суточный график нагрузки для рабочего дня,который представлен на рисунке 3. График нагрузки выходного дня также приведённа рисунке 3.

Годовой график электрических нагрузок

/> <td/> />
Для построения годового графика используется суточный график для рабочих ивыходных дней Принимаем что в году 127 зимних,127 летних и 111 выходных дней.

 Число часовиспользования максимальной нагрузки определяется по выражению:

                               />,                                    (3.1)

TMAX=/>4790 ч.

4.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Для построения картограммы нагрузок какнаглядной картины территориального рас­положения мощностей цеховнеобходимы центры электрических нагрузок (ЦЭН) этих цехов. В даннойработе предполагается, что ЦЭН каждого цеха находится в центре тяжести фигуры планацеха, так как данных о расположении нагрузок в цехах нет. Нагрузки цеховпредставля­ются в виде кругов, площадь которых равна нагрузке этихцехов, а радиус определяется по вы­ражению:

                    />                                                                                 (4,1)

где m — выбранный масштаб, кВт/мм.

Выбираеммасштаб m=1,7 кВт/мм. Расчёт радиусовсведён в таблицу 5.

Осветительнаянагрузка на картограмме представлена в виде секторов кругов, площадь которыхсоотносится с площадью всего круга как мощность освещения ко всей мощности цехадо 1000 В. Углы секторов определяются повыражению

/>                                       (4.2)

Расчётэтих углов представлен в таблице 5.

Окружностибез закрашенных секторов обозначают нагрузку напряжением выше 1000 В.

Координатыцентра электрических нагрузок завода в целом определяются по выражению.

                     />   />/>                        (4.3)                                                                         

где     pm  i— активная нагрузка i-тогоцеха;

Xi, Yi — координаты ЦЭН i-того цеха;

n —число цехов предприятия.

Для определения ЦЭН цехов, конфигурациякоторых на плане отлична от прямоуголь­ной, используется следующийалгоритм:

1.   цех i разбивается на jтаких частей, что каждая из них является прямоугольником;

2.   по генплану определяются ЦЭН этих частей Xi.j, Yi.j иих площади Fi. j;

3.              находится активная мощность, приходящаяся на единицуплощади этого цеха

             />

4.определяется активная мощность, размещенная в каждой из прямоугольных частейрас­сматриваемого цеха Рм  i.j;

5.  с использованием выражения (4.3) находятся координаты ЦЭН цеха в целом. Согласногенерального плана предприятия по вышеизложенной методике определяются ЦЭН цеха№10 (литейный цех), цеха №11 (литейный цех), цеха №12 (кузнечный цех).Рассмотрим расчёт для цеха№10:                                                                          1.   разбиваем цех на четыре прямоугольные части;

2.   их  координаты  ЦЭН равны соответственно:   X10.1=3,8; Y10.1=4,6;  X10.2=3,1; Y10.2=4;X10.3=3,6; Y10.3=4; X10.4=4,1;Y10.4=4; F10.1=2484 м2; F10.2=1426м2; F10.3=1426м2; F10.4=1426 м2;

3.  удельная активная мощность цеха №10: />

4.   Pм10.1=Рм10уд·F10.1=231,4·2484=754,798 кВт;РМ10.2=231,4·1426=329,976 кВт;               РM10.3=231,4· 1462=329,976 кВт;Р10,4=231,4·1462=329б976 кВт;

5. />