Проектирование системы электроснабжения производственного цеха (на примере АО «СПО «Арктика») - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Проектирование системы электроснабжения производственного цеха АО «СПО «Арктика»: теоретические аспекты 6

1.1. АО «СПО «Арктика»: краткая характеристика и характеристика производственного процесса в проектируемом цехе 6

1.2. Общие вопросы организации электроснабжения промышленных потребителей 8

1.3. Характеристика потребителей электрической энергии производственного цеха АО «СПО «Арктика» 11

2. Разработка системы электроснабжения производственного цеха АО «СПО «Арктика» 14

2.1. Определение расчетных электрических нагрузок 0,4 кВ 14

2.2. Выбор силовых трансформаторов цеховой ТП 22

2.3. Выбор схемы распределения электрической энергии 24

2.4. Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования 28

2.5. Выбор и проверка коммутационно-защитной аппаратуры (КЗА) 38

3. Технология электромонтажных работ 45

3.1. Монтаж осветительного оборудования 45

3.2. Монтаж электропроводок и кабельных линий 47

3.3. Монтаж трансформаторной подстанции 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57

ПРИЛОЖЕНИЯ 62

Введение (выдержка)

Проектирование системы электроснабжения производственного цеха актуально по нескольким причинам.

Обеспечение безопасности. Ошибки в проектировании могут привести к коротким замыканиям, пожарам и авариям. Все используемое электрооборудование должно обладать степенью защиты, соответствующей условиям работы конкретного цеха.

Снижение эксплуатационных затрат. Грамотно выполненный проект позволяет оптимизировать энергопотребление, снижая счета за электроэнергию.

Соблюдение норм и стандартов. Любое предприятие обязано соответствовать требованиям ГОСТ, СНиП и ПУЭ. Наличие проекта помогает избежать штрафов и проблем с надзорными органами.

Повышение производительности. Стабильное электроснабжение гарантирует бесперебойную работу оборудования.

Планирование модернизации. В документации можно предусмотреть возможности расширения или изменения производственных мощностей.

Возможность внедрения новых технологий. Если все факторы учтены на этапе проектирования системы, повышаются возможности расширения производства, внедрения новых технологий, применения инновационного оборудования.

Таким образом, проектирование системы электроснабжения производственного цеха важно для стабильной работы оборудования, безопасности сотрудников и экономии затрат на электроэнергию, следовательно, тема исследования является актуальной.

Объект исследования - производственный цех АО «СПО «Арктика», отвечающий за проведение электромонтажных работ для судостроительной отрасли.

Предмет исследования - система электроснабжения производственного цеха АО СПО «Арктика».

Цель выпускной квалификационной работы – проектирование системы электроснабжения производственного цеха АО «СПО «Арктика».

Достижение поставленной цели обеспечит поступательное решение следующих задач:

– дать краткую характеристику АО «СПО «Арктика» и характеристику производственного процесса в проектируемом цехе;

– рассмотреть общие вопросы организации электроснабжения промышленных потребителей;

– охарактеризовать потребителей электрической энергии производственного цеха АО «СПО «Арктика»;

– определить расчетные нагрузки 0,4 кВ;

– выбрать силовые трансформаторы цеховых ТП;

– выбрать схему распределения электрической энергии;

– рассчитать токи короткого замыкания и выбрать оборудование;

– выбрать коммутационно-защитную аппаратуру;

– разработать технологию электромонтажных работ.

Методология исследования и последующих расчетов системы энергоснабжения производственного цеха АО СПО «Арктика» заключается в выполнении обязательных требований нормативно-технической документации, а также рекомендаций технической литературы.

Работа состоит из трех частей:

В первой части дается характеристика производства проектируемого объекта. Дана краткая характеристика предприятия. Указаны основные направления деятельности и характеристика производственного процесса в проектируемом цехе, а также дана характеристика потребителей электрической энергии производственного цеха АО «СПО «Арктика».

Вторая часть содержит разработку системы электроснабжения. Определяются расчетные электрические нагрузки 0,4 кВ, силовые и осветительные нагрузки цеха, проводится расчет компенсации реактивной мощности. Выбираются силовые трансформаторы цеховой ТП.

Далее происходит выбор схемы распределения электрической энергии, выбираются распределительные пункты, выбираются главные питающие кабели распределительных пунктов, выбираются сечения проводов и жил кабелей электроприемников цеха. Проводится расчет токов короткого замыкания, а так же выбор и проверка коммутационно-защитной аппаратуры.

В третьей части рассматривается вопрос разработки технологии электромонтажных работ. Описывается технология монтажа осветительного оборудования, электропроводок и кабельных линий, трансформаторной подстанции производственного цеха АО СПО «Арктика».

Основная часть (выдержка)

1. Проектирование системы электроснабжения производственного цеха АО «СПО «Арктика»: теоретические аспекты

1.1. АО «СПО «Арктика»: краткая характеристика и характеристика производственного процесса в проектируемом цехе

АО СПО «Арктика» – это предприятие судостроительной отрасли, расположенное на северо-западе России, в городе Северодвинск Архангельской области .

Основная сфера деятельности – выполнение электромонтажных работ различной степени сложности.

АО «СПО «Арктика» вместе с крупнейшими российскими верфями АО «ПО «Севмаш» и АО «ЦС «Звездочка» входит в АО «Северный центр судостроения и ремонта», которое базируется в г. Северодвинске Архангельской области и является дочерним обществом АО «Объединенная судостроительная корпорация».

АО СПО Арктика - многопрофильное производство с современной приборно-технологической базой, системой качества, сертифицированной в соответствии с международным стандартом ИСО 9002, лицензиями и сертификатами на все виды выполняемых работ, высококвалифицированным персоналом и по праву входит в число флагманов отрасли.

Основные направления деятельности:

– электромонтажные работы самого широкого профиля (на судах и кораблях военного и гражданского назначения, плавучих буровых установках, нефтегазовых месторождениях);

– регулировка, сервисное обслуживание и ремонт сложнейших систем (радиосвязи, радиолокации и радиоразведки, телевидения, навигации, гидроакустики и гидролокации);

– разработка, изготовление и монтаж волоконно-оптических линий связи;

– средний ремонт электродвигателей, генераторов, преобразователей, распределительных устройств, станций управления и других видов электроаппаратов и устройств;

– проектирование и изготовление электротехнических изделий морского и общепромышленного назначения.

Выпускаемая продукция:

– щиты (пульты) управления, сигнализации для электросетей и электроустановок, герметичные силовые и слаботочные соединители, светильники судовые, в т.ч. светодиодные, электромагниты, устройства сигнализации контактные, корабельные спасательные устройства и др.

Для согласования работ всех подразделений, занятых на монтаже, предварительно разрабатывают сетевые графики электромонтажного производства. Они представляют собой схему, отображающую технологическую связь и последовательность операций всего производственного процесса.

Электромонтажные работы выполняют в две стадии. На первой стадии осуществляют подготовительные работы в МЭЗ и подготовительные – непосредственно на монтажных объектах. В мастерских (вне зоны монтажа) изготовляют и собирают из элементов укрупненные блоки – шинные, трубные, заземления, электропроводки, кабельных линий и т.д.

На второй стадии выполняют электромонтажные работы непосредственно на монтажном объекте. В такие работы входят установка на подготовленные места электрооборудования и электроконструкций, прокладка по подготовленным трассам готовых элементов электропроводок, подключение электрических сетей к установленным электрооборудованию, аппаратам и приборам.

Заключение (выдержка)

Проектирование внутренней схемы электрической сети представляет собой сложную задачу, требующую учета различных технических, экономических параметров и параметров безопасности.

Проведенное в данной выпускной работе исследование было направлено на достижение заданной цели – разработке системы энергоснабжения АО «СПО «Арктика».

В процессе выполнения данной работы были поэтапно и успешно решены все поставленные задачи.

В первой части дается характеристика производства проектируемого объекта.

Дана краткая характеристика предприятия.

Указаны основные направления деятельности производственного цеха, а именно:

– разработка, изготовление и монтаж волоконно-оптических линий связи;

– проектирование и изготовление электротехнических изделий морского и общепромышленного назначения.

Дана характеристика производственного процесса в проектируемом цехе, а также дана характеристика потребителей электрической энергии производственного цеха АО «СПО «Арктика».

Вторая часть содержит разработку системы электроснабжения. Определяются расчетные электрические нагрузки 0,4 кВ, силовые и осветительные нагрузки цеха.

В качестве источников света выбраны светодиодные светильники марки Jazzway PPI, которые отличаются высокой надежностью и долговечностью работы.

Проводится расчет компенсации реактивной мощности. Принимается к установке в цеху конденсаторные установки АУКРМ-VE-0,4-90-5У3 IP31 в количестве 2 шт.

Выбираются силовые трансформаторы цеховой ТП.

Поскольку трансформаторы установлены внутри помещения, с целью уменьшения рисков возникновения пожара выбраны сухие трансформаторы ТСЗ-630/10/0,4 кВ. Преимуществом сухих трансформаторов перед масляными является отсутствие расширительного бака с маслом, что упрощает обслуживание сухих трансформаторов.

Проводится расчет токов короткого замыкания, а также выбор и проверка коммутационно-защитной аппаратуры.

В результате расчетов выбираются распределительные пункты 0,4 кВ марки ПР8513-29. На стороне 10 кВ установлены ячейки КСО-366 с выключателями нагрузки и предохранителями. В качестве выключателей нагрузки выбраны ВНП-10. В качестве высоковольтных предохранителей выбраны ПК-10. На отходящие линии установлены автоматические выключатели А3700.

В качестве предложений по дальнейшему развитию системы электроснабжения АО СПО Арктика можно предложить резервирование питания потребителей на стороне 0,4 кВ на базе электронного блока АВР ( на данный момент резервирование реализовано на базе секционного выключателя). Блок АВР имеет преимущества по быстродействию работы схемы, возможности выбора уставок по току, времени, напряжению, возможность контроля фаз и, как следствие, определения типа короткого замыкания и так далее.

Считаю, что предложенные в данной работе решения отвечают всем поставленным задачам, имеют практическую значимость для системы электроснабжения производственных цехов судостроительной отрасли и могут быть предложены к реализации в перспективе.

Литература

Нормативно-правовые акты

1. Приказ Минтруда России от 15.12.2020 № 903н (ред. от 29.04. 2022) «Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок» [Электронный источник] Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов Консорциум Кодекс. URL: https://docs.cntd.ru/document/573264184 (дата обращения 23.03.2025).

2. ГОСТ Р ИСО 9001. Системы менеджмента качества. Дата введения 2015.11.01 [Электронный источник] Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов Консорциум Кодекс. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200124394 (дата обращения 28.03.2025).

3. СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* (утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 7 ноября 2016 г. № 777/пр) [Электронный источник] Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов Консорциум Кодекс. URL: https://docs.cntd.ru/document/456054197 (дата обращения 20.03.2025).

4. ГОСТ Р 55710-2013 Национальный стандарт Российской Федерации. «Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений». Введен 01.07.2014. [Электронный источник]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200105707. (дата обращения 20.03.2025).

5. ГОСТ 30331.1-2013 (IEC 60364-1:2005) Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения [Электронный источник] URL: https://belgrupp.by/wp-content/uploads/2016/07/30331.1-2013.pdf (дата обращения 05.04.2025).

Справочная и методическая литература

6. Методические рекомендации для определения категорийности потребителей по надежности электроснабжения. Утверждено Решением электроэнергетического совета СНГ. Протокол № 55 от 25.10.2019 [Электронный источник] URL: http://energo-cis.ru/wyswyg/file/55-Moscow%202019/Протокол_55_ЭЭС%20СНГ_бпст.pdf (дата обращения 27.03.2025).

7. Правила устройства электроустановок / Министерство энергетики Российской Федерации. – 7-е изд. – М.: КНОРУС, 2022. – 488 с.

8. РТМ 36.18.32.4-92 Указания по расчету электрических нагрузок. (технический циркуляр ВНИПИ Тяжпромэлектропроект № 359-92 от 30 июля 1992 г.) [Электронный источник] URL: https://www.profsector.com/media/catalogs/57ea1c8c988b2.pdf (дата обращения 25.03.2025).

9. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 152 с. [Электронный источник] URL: https://www.elec.ru/viewer?url=/files/013/000001404/attfile/rd-153-340-20527-98.pdf (дата обращения 05.04.2025).

Учебники, монографии, диссертации, статьи

10. Алюнов А.Н. Расчет электрического освещения: учеб. пособие / А.Н. Алюнов, О.С. Вяткина. – Вологда: ВоГТУ, 2022. – 75 с.

11. Ананичева С.С. Проектирование электрических сетей: учеб. пособие / С.С. Ананичева, Е.Н. Котова. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2022. – 164 с.

12. Ананичева С.С. Электроэнергетические системы и сети: учебное пособие / С.С. Ананичева, С.Н. Шелюг. Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2022. – 296 с.

13. Гайсаров Р.В., Лисовская И.Т. Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. − Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2022. – 59 с.

14. Еремина Т.В., Хулукшинов Р.Г., Галегузова И.А. К проблеме техногенной безопасности электроустановок на объектах // Вестник ВСГУТУ. 2022. №2 (85). С. 41 – 48.

15. Ильин А.П. Экономические механизмы регулирования надежности электроснабжения потребителей в российской федерации и за рубежом // Московский экономический журнал. 2022. № 2. С. 601 – 616.

16. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2023. – 168 с.

17. Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели: учеб. пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2023. – 346 с.

18. Клочкова Н.Н., Обухова А.В., Клочков А.А. Оптимизация системы внутреннего электроснабжения предприятия // Вестник научных конференций. 2022. № 2-2 (42). С. 47-48.

19. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. для студ. вузов по спец. «Электропривод и автоматизация промышленных установок» – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 2022. – 400 с.

20. Конюхова Е. А., Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий (теория и примеры) : учебное пособие / Е. А. Конюхова. – Москва : Русайнс, 2024. – 159 с.

21. Костюков А.В., Чукарин А.Н., Яицков И.А. Вопросы электробезопасности на предприятиях машиностроения // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. № 2. С. 582 – 588.

22. Куксин А.В. Электроснабжение промышленных предприятий. 2-е изд. М.:Инфра-Инженерия. 2025. – 156 с.

23. Полуянович Н.К. Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт систем электроснабжения промышленных предприятий : Учебник. М.: ЭБС Лань, 2025. – 396 с.

24. Рассоха Д.П., Калачев О.В. Технико-экономические задачи в системах электроснабжения промышленных предприятии / В сборнике: Проблемы современной системотехники. Сборник научных статей. Таганрог, 2022. С. 80-86.

25. Сибикин Ю. Д. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок : учебное пособие / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. - 3-е изд. стер. - Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2022. - 463 с.

26. Сибикин Ю. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок : учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин, В.А. Яшков. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2024. – 367 с.

27. Ушмодин Д. Ф. Опасные и вредные производственные факторы на рабочем месте электромонтера и статистика смертельного травматизма по России // Вестник науки. 2024. №6 (75). С. 882 – 885.

28. Фризен В. Э. Расчет и выбор электрооборудования низковольтных распределительных сетей промышленных предприятий: учебное пособие / В. Э. Фризен, С. Л. Назаров. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2022. - 180 с.

29. Фролов Ю. М. Электроснабжение промышленных предприятий : учебник для среднего профессионального образования / Ю. М. Фролов. – Москва: Издательство Юрайт, 2025. – 351 с.

30. Шишлаков В. Ф. Электроэнергетические системы и сети: учеб. пособие / В. Ф. Шишлаков, О. Я. Соленая, С. В. Соленый. – СПб.: ГУАП, 2022. - 127 с.

31. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства /Под общ. ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И. Н. Орлов) и др. – 7-е изд., испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2022. - 712 с.

Интернет-ресурсы

32. Монтаж осветительного оборудования [Электронный источник] URL: https://studfile.net/preview/9960958/page:3/ (дата обращения 15.03.2025).

33. Монтаж и эксплуатация кабельных линий внутри цехов [Электронный источник] URL: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=669644 (дата обращения 05.04.2025).

34. Технология установки комплектных ТП [Электронный источник] URL: https://center-energo.com/articles/tehnologiya_ustanovki_komplektnyih_tp (дата обращения 15.03.2025).

35. АО «СПО «Арктика» [Электронный источник] URL: https://spoarktika.ru/ (дата обращения 06.03.2025).

36. Светильник светодиодный для высоких пролетов PPI-04 100w. [Электронный источник]. https://jazz-way.com/catalog/ppi-04/svetilnik-svetodiodnyy-dlya-vysokikh-proletov-ppi-04-100w/?ysclid=m44eej127o588233995 (дата обращения 15.03.2025).

37. Конденсаторная установка АУКРМ. [Электронный источник]. URL: https://vp-alliance.ru/magazin/product/aukrm-ve-0-4-90-5u3-ip31 (дата обращения 16.03.2025).

38. Пункты распределительные серий ПР8513 и ПОР8513. [Электронный источник]. URL: https://electro.mashinform.ru/komplektnye-ustrojstva-dlya-raspredeleniya-ehlektricheskoj-ehnergii-i-zashchity-obshchegonaznacheniya-silovye-osvetitelnye/punktyraspredelitelnye-serij-pr8513-i-por8513obj1812.html? ysclid=lg2pdvuaau366688590/ (дата обращения 16.03.2025).

39. Электроснабжение промышленных предприятий: сети, уровни и элементы [Электронный источник] Технологика. Эффективное решение АСУ ТП. URL: https://ivctl.ru/o-kompanii/blog/elektrosnabzhenie-promyshlennyx-predpriyatij-seti-urovni-i-elementy/ (дата обращения 10.04.2025)