Электроснабжение железнодорожного предприятия (автоматизация учёта электроэнергии)

1 Реконструкция электроснабжение железнодорожного

1.1 Расчёт электрических нагрузок предприятия

Общая характеристика локомотивного депо

Расчёт осветительной нагрузки

Расчёт электрических нагрузок локомотивного депо

Рассчитанные средние нагрузки заносятся в графы 6 и 7 таблицы 1.2.

Расчёт однофазных нагрузок

1.2 Расчёт сети электроснабжения локомотивного депо

1.3 Расчёт токов аварийных режимов

Заключение

Список использованных источников

Введение

Важнейшей задачей всех служб железнодорожного транспорта являются:

- повышение уровня электрификации, механизации и автоматизации технологических процессов;

- существенный подъём производительности и энерговооружённости труда;

- обеспечение более экономичного использования электрической энергии путём внедрения новой техники и усовершенствования оборудования;

- усовершенствование и автоматизация учёта и контроля за использованием энергоресурсов (1).

Несмотря на некоторые особенности, электроснабжение нетяговых потребителей железнодорожного транспорта осуществляется по тем же принципам, что и промышленное электроснабжение. При реконструкции, модернизации или новом строительстве основной проблемой промышленного электроснабжения является рациональный выбор:

- источника питания;

- места размещения понизительных подстанций и силовых пунктов;

- числа и мощности трансформаторов;

- сечения проводов и жил кабелей;

- устройств защиты от аварийных режимов.

В общем балансе электроэнергии, потребляемой предприятиями железнодорожного транспорта нетяговые потребители занимают около 30 %. Наиболее крупные нетяговые потребители железнодорожного транспорта сосредоточены на сортировочных и участковых станциях и на железнодорожных узлах. Электроснабжение этих потребителей выполняется, как правило, с использованием схем, принятых для электроснабжения промышленных предприятий. За последнее десятилетие созданы новые конструкции и виды электротехнического оборудования силовых и измерительных трансформаторов, реакторов, ячеек типа КСО, коммутационных аппаратов, устройств защиты от перенапряжений.

Правильное проектирование системы электроснабжения депо, рациональное размещение подстанций в центре электрических нагрузок и равномерное распределение электрических нагрузок, уменьшит потери электроэнергии, повысит уровень надежности электроснабжения, приведет к уменьшению приведенных затрат и снижению удельных норм расхода электроэнергии (1).

Общая цель обновления устройств электроснабжения нетяговых потребителей заключается в сочетании качественного повышения технико-эксплуатационных, энергетических, экономических показателей работы системы электроснабжения с минимизацией затрат на проведение модернизации при учете реальных или планируемых объемов грузопотока.

В связи со значительным моральным и физическим износом основного производственного оборудования и питающих его электрических сетей и систем на ряде предприятий проводится комплексная реконструкция всего производственного процесса. При этом появляется возможность по-новому пересмотреть систему электроснабжения, заново оптимизировать конфигурацию питающей и распределительной сети и применить современные образцы электротехнического оборудования.

Наряду с этим при переходе на рыночные отношения в электроэнергетике возникла необходимость внедрения новых счётчиков электроэнергии и создания каналов связи для её автоматизированного учёта.

Целью дипломного проекта является проведение расчётов рабочего режима, а также расчётов аварийных режимов для выбора силового электрооборудования и уставок токовых защит при реконструкции электроснабжения локомотивного депо «Отрожка» по ремонту и техническому обслуживанию локомотивов и электропоездов расположенного на Лискинском отделении Юго-Восточной железной дороги.

Целью специального вопроса является совершенствование и автоматизация учёта электроэнергии.

Целью экономического раздела является расчёт реконструкции электроснабжения локомотивного депо.

Целью раздела охрана труда и экология является разработка технологической карты по безопасному выполнению работ при замене КТП 6 кВ, а также расчёт выбросов от осуществляемых в депо технологических процессов.

В связи с большим объемом выполняемых расчетов задание на проектирование разделено на две технологические части, поэтому расчет нагрузок в данном дипломном проекте выполнен совместно со студентом Свиридовым Павлом Михайловичем. Расчет нагрузок, в части, соответствующей заданию на проектирование, выполнен самостоятельно, а для выбора подстанции, источников питания и схемы распределительной сети учтено все электрооборудование, установленное в депо (вся нагрузка депо).

1 Реконструкция электроснабжение железнодорожного

предприятия

1.1 Расчёт электрических нагрузок предприятия

Общая характеристика локомотивного депо

Локомотивное депо «Отрожка» Лискинского отделения Юго – Восточной железной дороги занимается техническим обслуживанием и ремонтом дизель-поездов и электропоездов и по надежности электроснабжения относится к потребителям третьей категории. Приведём общую характеристику локомотивного депо.

Год пуска в эксплуатацию – 1870 г., разрядность депо – внеклассное.

Площадь территории – 58600 м², в том числе застроенная – 41170 м².

Общая полезная длина путей – 4260 м, из них 2924 м– на открытой территории и 1336 м– в зданиях депо.

Электрифицировано – 1274 м путей.

Общая полезная площадь цехов – 16142,6 м², в том числе:

- стойловой части – 6728,4 м²

^- мастерских и подсобных цехов – 5549,4 м²

- служебно–бытовых помещений – 3864,8 м²

В депо имеется:

- цех для капитального ремонта КР – 1 и текущего ремонта ТР – 3 электропоездов с прилегающими вспомогательными цехами и отделениями;

- цех текущего ремонта ТР-2, ТР-1 и ТО-3 дизель - поездов;

- пункт технического обслуживания электропоездов открытого типа без смотровой канавы на одно стойло (пять секций);

- пункт технического обслуживания дизель – поездов открытого типа, совмещённый с экипировкой на одно стойло (четыре секции);

- пункт обмывки электропоездов и дизель – поездов открытого типа.

Имеются также экипировочные и другие устройства, в том числе:

- база запаса топлива;

- склад сырого песка на 1000 м³ с пескосушилкой;

- пункт экипировки тепловозов типа ЧМЭ-3 и путевой техники.

Электропоезда работают на полигонах Мичуринск – Воронеж – Россошь протяжённостью 440 км, Валуйки – Воронеж протяжённостью 260 км, Воронеж – Поворино протяжённостью 320 км.

В депо решаются вопросы реконструкции и расширения производства, внедрения новых технологических процессов. Своими силами в депо построены цеха: нестандартного оборудования, станция испытания дизелей, кузовной цех, помещение машиной химчистки «Орбита».

Внедрение системы диагностики подшипников качения, зубчатых передач, тяговых двигателей моторных вагонов электропоездов с применением вибродиагностического комплекса «Вектор – 2000» позволяет своевременно оценивать техническое состояние этих узлов и снизить количество случаев неисправности мотор-вагонного подвижного состава (МВПС) в эксплуатации.

Восстанавливаются изношенные и изготавливаются новые узлы и детали МВПС. Всего восстанавливается 21 наименований узлов и деталей, изготавливается 65 наименований изделий из капрона и резины, ежемесячно восстанавливается от 150 до 200 банок аккумуляторных батарей ПК – 55.

Режим работы основных цехов депо – односменный. Для отдельных участков, занятых подготовкой локомотивов в рейс применяется трёхсменный график работы.

План депо с расположением технологического оборудования представлен в исходных данных. Основное производственное здание депо состоит из 15 отделений и участков, расположенных в общем корпусе в отдельных помещениях. Возле склада агрегатов имеется открытая площадка для хранения громоздких деталей и тележек подвижного состава оборудованная рельсовыми путями. Административные и бытовые помещения расположены в отдельном здании на втором этаже над пантографным отделением.

Электропитание цехов и отдельных электроустановок осуществляется низковольтными кабельными линиями с напряжением 380/220 В. В основном срок эксплуатации кабельных линий (КЛ) депо составляет более 15…20 лет, в результате чего наблюдается их частый выход из работы. Система электроснабжения локомотивного депо сложилась за предыдущие годы, постоянно изменяясь для выполнения новых производственных задач и в результате устранения последствий обрывов и аварий.

Изношенность всей сети электроснабжения и оборудования депо привела к постепенной замене ранее проложенных кабелей подземной или внутренней прокладки в наружном исполнении и изменениям схемы, которые зачастую не отражались в технической документации. Это может создать множество трудностей при организации работ и обеспечении безопасности выполнения работ.

Расчёт осветительной нагрузки

В общем балансе потреблённой энергии значительную часть составляет электрическое освещение. Для экономии топливно-энергетических ресурсов необходимо добиваться увеличения естественного освещения помещений предприятия и применять новые типы светотехнических установок и светильников.

В большинстве помещений депо применяется общее электрическое освещение от сети с фазным напряжением 220 В. Освещение смотровых канав в ряде цехов по обслуживанию и ремонту подвижного состава осуществляется с применением напряжения 12 В. От освещённости производственного помещения и конкретного рабочего места зависит безопасность производительность труда на предприятии. Осветительные нагрузки для отдельных цехов и участков могут составлять значительную часть в электропотреблении (1). Для освещения производственных помещений железнодорожного транспорта применяются следующие виды освещения:

- общее, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к располагаемому оборудованию (общее локализованное освещение);

- местное, дополняемое к общему, создаваемое светильниками концентрирующими световой поток непосредственно на рабочем месте;

- комбинированное;

- дежурное в нерабочее время;

- эвакуационное;

- аварийное, для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

От выбора светильников зависит расход электроэнергии на осветительные цели. Выбор типа освещения определяется конкретными условиями цеха и участка (2). Общее освещение производственных помещений железнодорожного транспорта следует осуществлять светильниками с газоразрядными источниками света (лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применять и люминесцентные лампы. При повышенных требованиях к цветопередаче следует применять люминесцентные лампы типов ЛДЦ, ЛХБ, ЛХЕ и ЛЕ. Лампы типа ДНаТ необходимо применять для освещения зрительных работ средней и малой точности (2). Из-за высокой пульсации светового потока их можно применять только при наличии равномерного распределения по всем трём фазам питающей сети.

Лампы накаливания следует использовать:

- для местного освещения;

- для освещения помещений с временным пребыванием людей;

- во взрыво – и пожароопасных помещениях и в помещениях с тяжёлыми условиями среды;

- для аварийного и эвакуационного освещения (2).

Общее освещение помещений проектируется, как правило, равномерным.

Существует несколько методов расчета освещения:

- метод прямых нормативов. Применяется для освещения помещений площадью до 10 м², таких как лестницы, коридоры, проходы;

- метод удельной установленной мощности;

- метод коэффициента использования;

- точечный метод.

На всех стадиях проектирования для общего равномерного освещения допускается взамен полного светотехнического расчёта определять мощность и число ламп по таблицам удельной мощности и по коэффициенту спроса. По упрощённой форме этого метода применяются таблицы удельной мощности (2).

Для предприятий железнодорожного транспорта удельная мощность нагрузки освещения p_УД принимается равной:

- цеха подъёмочного ремонта, p_УД.= 0,017 кВт/ м²;

- служебно-бытовые помещения, p_УД.= 0,016 кВт/ м²;

- механическая мастерская, p_УД.= 0,013 кВт/ м²;

- склад местных грузов, p_УД.= 0,006 кВт/ м²;

- грузовые дворы, p_УД.= 0,0005 кВт/ м²;

- улицы, проезды, открытые проходы, p_УД.= 0,006 кВт/ пог. м.

Расчет освещения в цехах и отделениях депо выполним методом удельной установленной мощности. Установленная мощность зависит от нормы освещенности, типа светильника, высоты подвеса светильника и площади помещения. В качестве источника света принимается лампа с напряжением 220 В. В качестве источника света в основных производственных цехах депо выбираем светильники с металлогалогенными лампами. По нормируемой общей освещенности для производственных цехов принимаем нормативную освещенность 100 лк (2). Точность работ в цехах средняя, контраст средний, фон темный. Площадь помещения, F _ПОМ, м², определяется по формуле (1.1)

F_ПОМ = А · В,                                   (1.1)

где А и В – длина и ширина помещения, м. Например, площадь электромашинного отделения определится

F_ПОМ = 22,0 · 20,0 = 440,0 м².

По справочнику (2) определяем удельную установленную мощность осветительных приборов p_УД, Вт/м², в зависимости от площади помещения и высоты подвеса. Коэффициент спроса для освещения k_С можно принять равным:

- 1,0, для небольших производственных зданий;

- 0.95, для производственных зданий из крупных пролётов;

- 0.85, для производственных зданий из отдельных помещений;

- 0.8, для административно-бытовых корпусов;

- 0.6, для складских помещений.

Определяем мощность, необходимую для освещения цеха, Р_осв, кВт

Р_осв = k_С · p_УД · F_ПОМ,                                (1.2)

Для электромашинного отделения:

Р_осв = 0,95 · 0,013 · 480 = 5,9 кВт.

Мощность установленных светильников можно определить по формуле (1.2) при k_С = 1,0, тогда

Р_св = 0,013 · 440 = 5.7 кВт.

Локализованное размещение светильников общего освещения необходимо предусматривать в помещениях со стационарным громоздким оборудованием, с неравномерным размещением и малой плотностью оборудования и при наличии зрительных работ разной точности. Для местного освещения должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями.

Световыми указателями должны быть оборудованы входы и выходы из цехов, места расположения медпунктов и средств пожаротушения, пути эвакуации людей. Мостовые краны следует оборудовать подкрановым освещением с освещённостью не менее 50 лк (2).

Типы светильников следует выбирать с учётом условий окружающей среды, светотехнических требований, строительных требований и технико-экономических показателей. Освещение административных, бытовых и большинства производственных помещений выполнено люминесцентными лампами. Внутреннее освещение цехов и пролетов секционировано.

Для наружного освещения применяются прожекторные светильники с газоразрядными лампами расположенные по периметру фасада здания и на железобетонных выносных опорах.

Определим мощность, необходимую на прожекторное освещение. Площадь открытой площадки составляет F_Пл = 750,0 м², следовательно

P _{О. Пл} = 0,4 кВт.

Длина освещаемого фасада здания депо составляет 400 м, следовательно

P _{О. Ф} = 2,4 кВт.

Определим мощность, необходимую на освещение других цехов и административных помещений. Данные результаты расчёта мощности на освещение предприятия приведены в таблице 1.1 и на рисунке 1.1.

В таблице 1.1 и на рисунке 1.1 приняты следующие обозначения типов ламп: Л - люминесцентные, ЛН – лампы накаливания, DNT – натриевые, металлогалогенные и ртутные лампы.

Для освещения смотровых канав в цехе текущего ремонта применяются лампы накаливания напряжением 12 В, питаемые от понижающих трансформаторов.

Таблица 1.1 – Освещение помещений и территории депо