Как написать курсовую работу по системам электроснабжения промышленных предприятий – пошаговый пример с расчетами

Представьте, что современное промышленное предприятие — это живой организм, а система электроснабжения — его кровеносная система. Она питает каждый станок, каждый конвейер и каждый компьютер, обеспечивая его жизнедеятельность. Любой сбой в этой системе, будь то недостаточная мощность или аварийное отключение, приводит к остановке производства, финансовым потерям и даже техногенным рискам. Именно поэтому курсовой проект по электроснабжению — это не просто учебное задание, а полноценная инженерная задача, моделирующая реальную работу проектировщика.

Главная проблема, которую решает данный курсовой проект, — это создание системы, отвечающей трем ключевым требованиям: надежность, безопасность и экономическая эффективность. Мы должны гарантировать бесперебойное питание всех потребителей в соответствии с их категорией, защитить персонал и оборудование от аварийных режимов и при этом избежать необоснованных капитальных и эксплуатационных затрат.

Для достижения этой цели в рамках курсовой работы нам предстоит решить следующую последовательность задач:

• Проанализировать исходные данные и дать характеристику объекта.
• Выполнить расчет электрических нагрузок цехов и предприятия в целом.
• Разработать и сравнить несколько вариантов схемы электроснабжения.
• Выбрать число, мощность и расположение трансформаторных подстанций.
• Рассчитать и спроектировать устройства компенсации реактивной мощности.
• Выполнить расчет токов короткого замыкания в ключевых точках сети.
• На основе расчетов выбрать все основное электрооборудование и аппараты защиты.
• Спроектировать внутрицеховую распределительную сеть.
• Продумать вопросы резервирования для потребителей, требующих особой надежности.
• Оформить принятые решения в виде пояснительной записки и принципиальной однолинейной схемы.

Последовательно пройдя все эти этапы, мы не просто выполним учебный план, а создадим проект системы электроснабжения, полностью готовый к защите и обоснованию каждого принятого решения.

Глава 1. Анализ исходных данных и общая характеристика объекта

Любой проект начинается с внимательного изучения «дано» — исходных данных, которые являются фундаментом для всех последующих расчетов и решений. Задача этого этапа — превратить набор цифр и схем из задания в осмысленную модель будущего объекта. Типичные исходные данные для курсового проекта по электроснабжению промышленного предприятия включают в себя генплан, перечень потребителей и технические характеристики источника питания.

Первым шагом является систематизация потребителей электроэнергии. Необходимо составить подробную ведомость, в которую заносятся:

1. Наименование цеха или корпуса.
2. Список всего установленного оборудования с указанием его номинальной мощности (Pном).
3. Коэффициенты использования (Ки) и мощности (cos φ) для каждого электроприемника.
4. Режим работы (например, количество смен).
5. Категория надежности электроснабжения.

Особое внимание следует уделить потребителям с нелинейным или резкопеременным характером нагрузки, таким как дуговые сталеплавильные печи, сварочные аппараты или мощные прессы. Их режим работы вносит значительные возмущения в сеть и требует отдельного учета при расчетах.

Далее, на основе генплана предприятия, мы определяем взаимное расположение цехов и источника питания. Это позволяет предварительно оценить протяженность будущих кабельных линий и места возможного размещения трансформаторных подстанций. На этом же этапе критически важно правильно определить категорию надежности электроснабжения для каждого потребителя. От этого напрямую зависит будущая структура схемы и необходимость применения резервных источников питания.

Потребители делятся на три категории. I категория требует бесперебойного питания (например, насосы системы охлаждения доменных печей, операционные), II категория допускает перерыв на время ручного ввода резерва, а III категория — на время, необходимое для ремонта, но не более суток. Существует также особая группа I категории, для которой необходимо предусматривать питание от третьего независимого источника.

В итоге, после завершения этого этапа, у нас должна быть сформирована полная картина объекта: мы знаем всех потребителей, их мощность, режим работы и требования к надежности, а также понимаем их расположение на территории предприятия. Это позволяет перейти к следующему фундаментальному шагу — определению суммарной потребности в электроэнергии.

Глава 2. Расчет электрических нагрузок как фундамент всего проекта

Точный расчет электрических нагрузок — это основа основ всего проекта электроснабжения. Ошибка на этом этапе, словно неверно заложенный фундамент, приведет к неправильному выбору мощности трансформаторов, сечений кабелей и номиналов защитной аппаратуры. Занижение нагрузок грозит перегрузками и авариями, а завышение — необоснованным удорожанием проекта и снижением его экономической эффективности.

В курсовом проектировании наиболее распространенными являются два метода: метод коэффициента спроса и метод упорядоченных диаграмм. Рассмотрим пошаговый алгоритм на примере более простого и часто применяемого метода коэффициента спроса.

Шаг 1: Определение нагрузки на уровне отдельных электроприемников.
На этом этапе мы не проводим расчеты, а систематизируем данные из ведомости нагрузок, полученной в предыдущей главе.

Шаг 2: Расчет нагрузки на шинах 0,4 кВ цеховых ТП.
Сначала определяется средняя активная (Рсм) и реактивная (Qсм) мощность группы электроприемников (цеха) за наиболее загруженную смену:

Рсм = Ки * ∑Рном

Qсм = Рсм * tg(φ)

Где ∑Рном — суммарная номинальная мощность всех электроприемников цеха, Ки — усредненный коэффициент использования, tg(φ) — усредненный реактивный коэффициент.

Затем вычисляется расчетная (максимальная) активная нагрузка цеха (Рр) через коэффициент максимума (Кмакс), который зависит от числа электроприемников и их коэффициента использования:

Рр = Кмакс * Рсм

Полная расчетная мощность (Sр) определяется по формуле:

Sр = √(Рр² + Qсм²)

Шаг 3: Расчет суммарной нагрузки по предприятию в целом.
Нагрузка на шинах главной понизительной подстанции (ГПП) или на вводе на предприятие определяется путем суммирования нагрузок отдельных цехов. Однако простое арифметическое сложение максимумов было бы ошибкой, так как максимумы нагрузок разных цехов редко совпадают по времени. Поэтому вводится коэффициент одновременности (Ко), который обычно принимается равным 0,85–0,95.

Рр.зав = Ко * ∑Рр.цех

Qр.зав = Ко * ∑Qр.цех

Sр.зав = √(Рр.зав² + Qр.зав²)

Важно также учитывать возможные суточные и сезонные колебания нагрузок. Для этого строятся графики электрических нагрузок, которые позволяют оценить потребление энергии в течение суток и года, что важно для выбора режимов работы оборудования и планирования мероприятий по энергосбережению. Получив итоговые значения расчетной активной, реактивной и полной мощности, мы имеем ключевые цифры, на которые будем опираться при разработке схемы электроснабжения и выборе оборудования.

Глава 3. Разработка и анализ вариантов схемы электроснабжения

Зная, сколько энергии нам нужно, мы переходим к вопросу, как ее доставить от источника к потребителям. На этом этапе необходимо разработать несколько технически возможных и экономически целесообразных вариантов схемы электроснабжения, чтобы в итоге выбрать из них оптимальный. Проектирование принято разделять на два уровня: внешнее электроснабжение (от районной энергосистемы до приемных пунктов предприятия) и внутреннее (от приемных пунктов до конечных потребителей).

В рамках курсового проекта основное внимание уделяется внутреннему электроснабжению. Ключевой принцип построения любой схемы — она должна быть максимально приближена к потребителям, иметь минимальное число ступеней трансформации и обеспечивать требуемую степень надежности. Рассмотрим три базовых типа схем:

1. Радиальная схема. Каждая трансформаторная подстанция (ТП) или крупный потребитель получает питание по своей собственной, отдельной линии от центрального распределительного пункта (РП) или ГПП. Это самая надежная, но и самая дорогая схема из-за большого расхода кабельной продукции. Она применяется для питания потребителей I и II категорий.
2. Магистральная схема. Несколько ТП последовательно подключаются к одной общей линии (магистрали). Это значительно экономит кабель, но снижает надежность: повреждение в начале магистрали приводит к отключению всех последующих потребителей. Часто используются магистральные схемы с двусторонним питанием (петлевые), что повышает их надежность.
3. Смешанная схема. Наиболее часто применяемый на практике вариант, который является комбинацией радиальных и магистральных схем. Например, наиболее ответственные потребители запитываются по радиальным схемам, а менее ответственные — объединяются в магистрали.

Для нашего гипотетического предприятия следует разработать 2-3 альтернативных варианта. Например:

• Вариант 1: Полностью радиальная схема на напряжении 10 кВ. Максимальная надежность, максимальные капитальные затраты.
• Вариант 2: Смешанная схема, где мощные цеха запитаны радиально, а группы мелких потребителей объединены в магистрали. Компромисс между надежностью и стоимостью.
• Вариант 3: Магистральная схема с петлированием (двусторонним питанием) для повышения надежности.

Выбор оптимального варианта производится на основе технико-экономического сравнения. Для каждого варианта рассчитываются ключевые показатели:

Критерии сравнения схем:

• Капитальные вложения: Суммарная стоимость всего оборудования (трансформаторы, выключатели, кабели) и монтажных работ.
• Эксплуатационные издержки: Включают в себя стоимость потерь электроэнергии в линиях и трансформаторах, а также расходы на обслуживание и ремонт.
• Надежность: Оценивается качественно (соответствие категориям потребителей) или количественно (расчет среднего времени восстановления).
• Гибкость и удобство эксплуатации: Возможность вывода оборудования в ремонт без отключения потребителей, простота оперативных переключений.

Вариант, который при обеспечении требуемой надежности имеет наименьшие приведенные затраты (сумма капитальных вложений и эксплуатационных издержек за расчетный период), считается наиболее экономически целесообразным. Именно он и принимается для дальнейшей детальной проработки.

Глава 4. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

После того как мы определились с принципиальной схемой электроснабжения, наступает этап детализации ее ключевых узлов — цеховых трансформаторных подстанций (ТП). От правильного выбора их количества, местоположения и мощности силовых трансформаторов напрямую зависят капитальные затраты, потери электроэнергии в сетях низкого напряжения и качество напряжения у потребителей. Задача этого этапа — найти оптимальный баланс между этими факторами.

Шаг 1: Определение числа и местоположения ТП.

Основной принцип — ТП должны располагаться как можно ближе к центру электрических нагрузок обслуживаемых ими цехов. Это позволяет минимизировать длину и сечение дорогостоящих кабелей сети 0,4 кВ, где протекают большие токи и происходят основные потери напряжения. Анализируя генплан и рассчитанные нагрузки цехов, мы принимаем решение: будет ли у каждого цеха своя ТП, или одна ТП будет питать группу смежных цехов. Для крупных цехов может потребоваться установка нескольких ТП.

Шаг 2: Выбор числа и мощности трансформаторов на каждой ТП.

Для обеспечения надежности питания потребителей I и II категорий на ТП устанавливают два трансформатора. В нормальном режиме они работают параллельно или каждый на свою секцию шин, а в случае выхода из строя одного из них оставшийся принимает на себя всю нагрузку.

Выбор номинальной мощности трансформатора (Sном.тр) производится на основе расчетной нагрузки цеха (Sр.цех), полученной в Главе 2. Для двухтрансформаторной подстанции мощность каждого трансформатора выбирается из условия, чтобы в послеаварийном режиме он мог нести нагрузку обоих секций с учетом допустимой перегрузки:

Sном.тр ≥ Sр.цех / (2 * Кпер)

Где Кпер — допустимый коэффициент перегрузки трансформатора (обычно 1,4 для масляных трансформаторов).

После предварительного выбора мощности по этому условию, трансформатор проверяется по номинальной нагрузке в нормальном режиме. Коэффициент загрузки (Кзагр) не должен быть слишком низким (обычно не менее 30-40%), чтобы трансформатор не работал в неэкономичном режиме холостого хода.

Кзагр = (Sр.цех / 2) / Sном.тр

Шаг 3: Окончательный выбор марки трансформатора.

На основе рассчитанной номинальной мощности из каталогов производителей выбирается конкретная марка трансформатора. Например, ТМГ-1000/10/0,4, что означает: трансформатор трехфазный, масляный, герметичный, мощностью 1000 кВА, с напряжением высшей обмотки 10 кВ и низшей 0,4 кВ. При выборе также учитываются его габариты, потери холостого хода и короткого замыкания, которые потребуются для последующих расчетов.

Глава 5. Компенсация реактивной мощности для повышения энергоэффективности

После выбора мощных силовых трансформаторов и при наличии в цехах большого количества асинхронных электродвигателей, наша спроектированная система становится значительным потребителем не только активной, но и реактивной мощности. На этом этапе необходимо объяснить, почему это плохо, и разработать мероприятия по ее компенсации.

Что же такое реактивная мощность? Говоря простым языком, это «бесполезная» мощность, которая не совершает работы, а лишь циркулирует между источником (генератором) и потребителем (например, обмоткой двигателя), создавая дополнительные магнитные поля. Эта циркуляция приводит к ряду негативных последствий:

• Дополнительный нагрев и загрузка оборудования: Трансформаторы и кабели загружаются не только полезным активным, но и реактивным током, что требует выбора оборудования большей мощности и сечения.
• Увеличение потерь электроэнергии: Потери мощности в линиях и трансформаторах пропорциональны квадрату полного тока, который увеличивается из-за реактивной составляющей.
• Снижение уровня напряжения у потребителей: Протекание реактивного тока по сети вызывает дополнительные потери напряжения.
• Штрафы от энергоснабжающей организации: Промышленные предприятия платят не только за потребленную активную энергию, но и за избыточное потребление реактивной.

Для борьбы с этими явлениями применяют компенсацию реактивной мощности (КРМ). Суть метода заключается в установке вблизи потребителей специальных устройств — конденсаторных батарей, которые являются генераторами реактивной мощности. Они покрывают «реактивный голод» оборудования непосредственно в точке потребления, разгружая от этой бесполезной работы всю питающую сеть.

Расчет требуемой мощности компенсирующих устройств (КУ) выполняется пошагово:

1. Определяется естественный коэффициент мощности предприятия (cos φ1) на основе расчетных активной (Рр) и реактивной (Qр) нагрузок, найденных в Главе 2.
2. Задается требуемый (экономически целесообразный) коэффициент мощности (cos φ2), который обычно составляет 0,92-0,95.
3. Вычисляется требуемая мощность конденсаторной батареи (Qк) по формуле:

Qк = Рр * (tg φ1 — tg φ2)

Где tg φ1 и tg φ2 — тангенсы углов, соответствующих исходному и требуемому коэффициентам мощности.

Полученную мощность Qк необходимо распределить по сети. Часть компенсирующих устройств устанавливается на шинах 0,4 кВ цеховых ТП (групповая компенсация), а для крупных электродвигателей может применяться индивидуальная компенсация. На основе расчета из каталога выбирается конкретный тип конденсаторной установки, например, УКМ-0,4-100-25 У3 (установка компенсирующая, на напряжение 0,4 кВ, мощностью 100 квар, со ступенями регулирования по 25 квар).

Глава 6. Расчет токов короткого замыкания для обеспечения безопасности

До сих пор мы проектировали систему для работы в нормальном, «мирном» режиме. Теперь необходимо подготовить ее к самому опасному и разрушительному событию — короткому замыканию (КЗ). Расчет токов КЗ — это не просто формальное требование, а критически важный этап, от которого зависит безопасность персонала и сохранность дорогостоящего оборудования. Токи при КЗ могут в десятки раз превышать номинальные, вызывая термические и электродинамические разрушения.

Цель этого расчета — определить максимальные значения токов КЗ в нескольких характерных точках нашей схемы. Как правило, расчет ведется для следующих точек:

• На шинах высокого напряжения (10 кВ) главной понизительной подстанции (ГПП).
• На шинах низкого напряжения (0,4 кВ) цеховой ТП.
• В наиболее удаленной точке сети 0,4 кВ (например, на клеммах двигателя).

Наиболее опасным и простым для расчета является трехфазное короткое замыкание. Алгоритм его расчета выглядит следующим образом:

Шаг 1: Составление схемы замещения.
Вся сложная электрическая схема (энергосистема, линии, трансформаторы) представляется в виде простой эквивалентной схемы, состоящей только из ЭДС источника и последовательно соединенных сопротивлений всех элементов до точки КЗ.

Шаг 2: Расчет суммарного сопротивления.
Вычисляется суммарное активное (R��) и индуктивное (XΣ) сопротивление от источника питания до точки КЗ путем сложения сопротивлений всех элементов схемы замещения.

Шаг 3: Расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ (Iп.о).
Это базовое значение тока, которое определяется по закону Ома:

Iп.о = Uном / (√3 * ZΣ), где ZΣ = √(RΣ² + XΣ²)

Шаг 4: Расчет ударного тока КЗ (iу).
Это мгновенное, пиковое значение тока в самый первый момент КЗ, которое оказывает наибольшее электродинамическое (разрушающее) воздействие на шины и аппараты. Оно зависит от соотношения X/R в цепи.

iу = Ку * √2 * Iп.о

Где Ку — ударный коэффициент (обычно 1,3–1,8).

Шаг 5: Расчет теплового импульса короткого замыкания (Вк).
Эта величина характеризует термическое действие тока КЗ и используется для проверки кабелей и проводников на нагрев.

Вк = Iп.о² * tоткл

Где tоткл — время отключения КЗ защитным аппаратом.

Все эти расчеты, подкрепленные примерами и схемами, позволяют нам получить численные значения тех экстремальных нагрузок, которые должно выдержать наше оборудование. Эти цифры станут основой для следующего, финального этапа подбора аппаратуры.

Глава 7. Выбор и проверка электрооборудования и защитных аппаратов

Зная токи и напряжения в нормальном режиме и, что самое важное, предельные токи в аварийном режиме короткого замыкания, мы можем приступить к «материализации» нашего проекта — выбору конкретных марок оборудования. Каждый элемент схемы, от вводного выключателя до последнего предохранителя, должен быть не только правильно выбран по номинальным параметрам, но и тщательно проверен на способность выдерживать экстремальные нагрузки при КЗ.

Создадим пошаговую инструкцию по выбору и проверке ключевых элементов сети.

1. Высоковольтные выключатели (напряжение 6-10 кВ):

• Выбор по номинальным параметрам:
  • Номинальное напряжение аппарата должно быть не ниже напряжения сети (Uном.апп ≥ Uном.сети).
  • Номинальный ток — не ниже расчетного тока линии в нормальном режиме (Iном.апп ≥ Iр).
• Проверка по условиям КЗ:
  • На отключающую способность: Номинальный ток отключения выключателя должен быть больше, чем периодический ток КЗ в точке его установки (Iоткл.ном ≥ Iп.о). Это ключевая проверка, гарантирующая, что выключатель сможет разорвать дугу при КЗ.
  • На электродинамическую стойкость: Амплитуда тока электродинамической стойкости аппарата должна быть больше ударного тока КЗ (iдин ≥ iу).
  • На термическую стойкость: Ток термической стойкости аппарата должен быть больше расчетного значения, приведенного к 1 секунде (Iтерм ≥ √(Вк)).

2. Силовые кабели:

• Выбор сечения: Сечение кабеля выбирается из каталога по длительно допустимому току, который должен быть больше расчетного тока линии.
• Проверка:
  • По потере напряжения: Падение напряжения на длине кабеля не должно превышать допустимых значений (обычно 4-5%).
  • По термической стойкости к токам КЗ: Проверяется, не перегреется ли кабель за время протекания тока КЗ до его расплавления.

3. Предохранители и автоматические выключатели 0,4 кВ:

• Выбор: Выбираются по номинальному току, который должен быть согласован с током нагрузки защищаемого участка (например, электродвигателя).
• Проверка: Отключающая способность аппарата должна быть больше, чем ток КЗ в точке его установки. Также проверяется селективность их действия — при КЗ на отходящей линии должен сработать ближайший к повреждению аппарат, не отключая всю секцию.

Для каждого выбранного элемента (выключателя, разъединителя, трансформатора тока, кабеля) в пояснительной записке приводится его полное каталожное наименование и технические характеристики, подтверждающие, что все проверки пройдены успешно. Этот раздел является кульминацией всех предыдущих расчетов, объединяя их в единое комплексное решение.

Глава 8. Проектирование внутрицеховой электрической сети

После того как мы спроектировали «магистральные артерии» нашего предприятия — сети высокого напряжения и цеховые трансформаторные подстанции, — необходимо спуститься на следующий уровень и спроектировать «капиллярную сеть» внутри производственных цехов. Эта сеть распределяет электроэнергию от шин 0,4 кВ цеховой ТП непосредственно до каждого станка, осветительного прибора и другого потребителя.

Основными элементами внутрицеховой сети являются:

• Главные распределительные щиты (ГРЩ) или щиты низкого напряжения (ЩНН), установленные непосредственно в ТП.
• Распределительные пункты (РП) и силовые шкафы (ШС), расположенные в цехе.
• Питающие и распределительные линии, выполненные кабелем или шинопроводами.

Выбор схемы цехового питания зависит от расположения оборудования и его мощности. Чаще всего применяются радиальные или магистральные схемы. При радиальной схеме каждый мощный электроприемник или распределительный шкаф питается по отдельной линии от ЩНН. При магистральной — несколько потребителей подключаются к общей линии (магистральному шинопроводу), что более гибко и экономично для цехов с большим количеством оборудования средней мощности.

Ключевой задачей на этом этапе является выбор сечений кабелей и проводов. Он производится по длительно допустимому току нагрузки, который не должен вызывать перегрева изоляции. Однако простого выбора по нагреву недостаточно. Выбранное сечение обязательно должно пройти проверку по двум дополнительным условиям:

1. Проверка по потере напряжения. Из-за большой длины линий 0,4 кВ и значительных токов падение напряжения от шин ТП до самого удаленного потребителя может оказаться слишком большим. Суммарная потеря напряжения не должна превышать установленных норм (обычно 4-5%), иначе двигатели не смогут развивать нужный момент, а лампы будут гореть тускло.
2. Проверка на срабатывание защиты. В конце длинной линии ток однофазного короткого замыкания может оказаться настолько малым, что автоматический выключатель или предохранитель просто не почувствует его и не сработает. Поэтому необходимо убедиться, что ток КЗ в самой удаленной точке линии как минимум в 3-4 раза превышает номинальный ток защитного аппарата.

Отдельно рассматривается выбор пускозащитной аппаратуры для асинхронных электродвигателей. Для каждого двигателя подбирается свой автоматический выключатель или связка «предохранитель-контактор-тепловое реле», которые должны обеспечивать защиту от перегрузок и токов короткого замыкания, но при этом не отключаться от больших пусковых токов.

Глава 9. Вопросы надежности и резервирования в системе электроснабжения

Надежность — одна из трех фундаментальных характеристик системы электроснабжения, наряду с безопасностью и экономичностью. Просто подать энергию на предприятие недостаточно; необходимо обеспечить бесперебойность этого процесса в строгом соответствии с требованиями технологии. Срыв электроснабжения даже на несколько минут для некоторых производств, таких как химическая промышленность, металлургия или центры обработки данных, может привести к катастрофическим последствиям: браку продукции на миллионы, выходу из строя оборудования или даже угрозе жизни.

Именно для этого введено понятие категорий надежности электроснабжения, которые мы определяли еще на первом этапе анализа исходных данных. Теперь наша задача — реализовать эти требования в конкретных схемных решениях.

• Для потребителей III категории, перерыв в электроснабжении которых не несет серьезных последствий, достаточно питания по одной линии от одного источника.
• Для потребителей II категории, для которых допустим перерыв на время, необходимое для действий дежурного персонала, требуется наличие резервного питания. Как правило, это реализуется путем подключения к двум разным линиям или двум секциям шин ТП. При пропадании основного питания дежурный электрик вручную переключает потребителя на резервную линию.
• Для потребителей I категории, не допускающих перерыва в питании, необходимо автоматическое восстановление электроснабжения. Это достигается за счет установки устройств АВР (автоматического ввода резерва). Схема строится так, что потребитель запитан от двух независимых источников питания, и при исчезновении напряжения на основном вводе устройство АВР без участия человека за доли секунды переключает его на резервный ввод.

Для особой группы потребителей I категории, где даже кратковременный перерыв недопустим (например, системы аварийного освещения и пожаротушения, операционные блоки больниц), предусматривается дополнительное питание от третьего независимого источника. Чаще всего в его роли выступают дизель-генераторные установки (ДГУ) или источники бесперебойного питания (ИБП) на аккумуляторных батареях.

В курсовом проекте необходимо четко выделить потребителей I и II категорий и на принципиальной схеме показать, как именно реализовано их резервирование: изобразить два ввода на ТП, секционный выключатель, на котором установлен АВР, и указать, какие именно фидеры отходят от каждой из секций шин. Это демонстрирует понимание инженером не только нормальных, но и послеаварийных режимов работы сети.

Глава 10. Оформление графической части проекта. Создаем однолинейную схему

Все наши расчеты, анализы и выборы оборудования находят свое финальное и самое наглядное воплощение в графической части проекта. Главным документом, который венчает курсовую работу, является принципиальная однолинейная схема электроснабжения предприятия. Это «карта» всей системы, язык, на котором инженеры-электрики общаются друг с другом. Ее грамотное выполнение показывает уровень профессионализма и понимания проекта.

Почему схема называется однолинейной? Потому что трехфазная сеть переменного тока условно изображается одной линией, что значительно упрощает чертеж без потери информативности. На этой схеме должны быть отображены все ключевые элементы спроектированной системы в их взаимосвязи, с использованием условных графических обозначений (УГО) согласно государственным стандартам (ГОСТ).

Пошаговый процесс создания схемы выглядит так:

1. Изображение ввода высокого напряжения. Схема начинается с точки подключения к энергосистеме. Показывается вводной выключатель на ГПП, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения.
2. Главная понизительная подстанция (ГПП). Отображаются силовые трансформаторы ГПП, которые понижают напряжение с высокого (например, 110 кВ) до распределительного (10 кВ).
3. Распределительная сеть 10 кВ. От шин 10 кВ ГПП показываются отходящие линии, питающие цеховые ТП. Для каждой линии указывается марка и сечение кабеля, а также ее защитный аппарат (выключатель).
4. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП). Для каждой ТП изображается вводной разъединитель, силовой трансформатор (или два трансформатора для двухтрансформаторных ТП), и распределительное устройство низкого напряжения (0,4 кВ) с секционным выключателем (если он есть).
5. Отходящие линии 0,4 кВ. От шин 0,4 кВ каждой ТП показываются фидеры, питающие цеховые РП или крупных потребителей. Для каждой линии указывается ее защитный аппарат (автоматический выключатель или предохранитель) и его номинальный ток.
6. Спецификация. Рядом с основной схемой или на отдельном листе размещается спецификация (перечень элементов). В ней указываются все позиционные обозначения оборудования со схемы, их полное наименование, тип, технические характеристики и количество.

Важно не перегружать схему лишней информацией, но при этом указать все ключевые данные: номинальные напряжения всех ступеней, мощности трансформаторов, номинальные токи и отключающие способности аппаратов защиты, марки и сечения кабелей. Профессионально выполненная однолинейная схема позволяет мгновенно оценить структуру, масштаб и технический уровень всего проекта.

Итак, наш проект завершен. Проделана комплексная работа, охватывающая все аспекты создания системы электроснабжения промышленного предприятия. В заключение необходимо кратко и емко подвести итоги, чтобы продемонстрировать целостность и завершенность принятых решений.

В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие ключевые задачи:

• Проведен анализ исходных данных, определены категории надежности потребителей и их расчетные нагрузки. Суммарная расчетная мощность предприятия составила [Здесь студент вставляет свое значение] кВА.
• На основе технико-экономического сравнения вариантов была выбрана [радиальная/магистральная/смешанная] схема электроснабжения как наиболее оптимальная по критериям надежности и затрат.
• Были выбраны цеховые трансформаторные подстанции, например, для цеха №1 установлена двухтрансформаторная ТП с двумя трансформаторами ТМГ-1000/10/0,4.
• Для повышения коэффициента мощности до нормативного значения 0,93 была рассчитана и выбрана компенсирующая установка мощностью [значение] квар.
• Выполнен расчет токов короткого замыкания, максимальное значение которого на шинах 0,4 кВ составило [значение] кА.
• На основе всех расчетов было выбрано и проверено по условиям КЗ основное электрооборудование, включая высоковольтные выключатели, силовые кабели и аппараты защиты сети 0,4 кВ.

Главный вывод по работе: спроектированная система электроснабжения полностью удовлетворяет требованиям задания. Она обеспечивает надежное питание всех потребителей в соответствии с их категорией, является безопасной для персонала и оборудования благодаря правильно выбранной защите и является экономически эффективной за счет оптимального выбора схемы и компенсации реактивной мощности.