Расчет и проектирование энергоэффективной системы освещения предприятия

Сопротивление петли фаза – нуль определяется следующим образом:
(2.24)
где L – длина линии, км.
Участок от ТП до точки короткого замыкания К.з. 2 выполнен кабелем марки АВВГ (4х95), тогда:

Активное сопротивление линии:

Индуктивное сопротивление линии:

Полное сопротивление линии при однофазном коротком замыкании определится следующим образом:

Ток однофазного короткого замыкания в точке К.з. 2 составит:

Аналогично ток однофазного короткого замыкания в точке К.з. 3 составит:

где – сопротивление петли фаза – нуль.
Таблица 2.6 – Результаты расчёта токов короткого замыкания в линиях, запитанных от ТП
Точки токов короткого замыкания Расчётный ток короткого замыкания, А Характеристика или ток срабатывания
Iоткл, кА Расчётное время срабатывания аппарата защиты, с Максимально-допустимое время срабатывания ВА К.з. 2 6489,7 25 < 5 5 К.з. 3 2558,1 15 < 5 5 К.з. 4 2315,2 15 < 5 5

Выполним проверку автоматических выключателей на воздействие токов КЗ.
Для удовлетворения требований по стойкости АВ к токам КЗ должно выполняться условие:
3·IЭМР3·100 < 2315,2
Таким образом, автоматический выключатель обеспечивает защиту линии при возникновении в ней однофазного КЗ. Следовательно, защита чувствительна к току однофазного КЗ.

2.9 Моделирование системы освещения

Выполним моделирование спроектированной системы освещения посредством программного пакета DiaLux Evo 11. Внешний вид редактора представлен на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 – Внешний вид ПО DiaLux Evo 11


Изначально отразим в данной программе план рассматриваемого производственного предприятия. Для этого импортируем в программу план помещений предприятия в формате jpeg и задав масштаб и оси координат, сформируем модель рассматриваемого здания.
План здания после установки стен в программе DiaLux Evo 11 представлен на рисунке 2.8.
На рисунке 2.9 представлена 3D модель данного помещения.

Рисунок 2.8 – План рассматриваемого здания в ПО DiaLux Evo 11


Рисунок 2.9 – 3D модель рассматриваемого здания


После того, как был сформирована модель помещений здания, следует соответствии с проектом расположить источники света на плане помещений. Для этого необходимо добавить выбранные светильники в программу. Выполнить это можно посредством импортирования файлов в формате *.ies, содержащих описание конкретной модели светильника и его параметры в программу DiaLux Evo 11. Данные файлы в формате *.ies, доступны на сайтах производителей осветительного оборудования.
На рисунке 2.10 представлен план расположения светильников в помещении кухни-столовой. На рисунке 2.11 – 3D модель данного помещения с установленными в нем светильниками LPС40W68.

Рисунок 2.10 – Расположение светильников в помещении кухни-столовой

В программе DiaLux Evo 11 доступны различные способы расоложения светильников в зависимости от геометрических параметров помещения, количества светильников их параметров и требуемого уровня освещенности.
Визуализация текущего освещения с графическим отображением уровня освещенности представлена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.11 – 3D модель помещения с установленными в нем светильниками LPС40W68


Рисунок 2.12 – Графическое отображение уровней освещенности в помещении кухня-столовая.

Аналогичным образом сформируем модели и для других помещений здания. Результаты моделирования представлены на рисунках 2.13 – 2.16.

Рисунок 2.13 – Расположение светильников в помещении холла

Рисунок 2.14 – Графическое отображение уровней освещенности в помещении холла.


Рисунок 2.15 – Расположение светильников в помещении холла

Рисунок 2.16 – Графическое отображение уровней освещенности в помещении холла.
3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Годовые и эксплуатационные расходы на содержание и обслуживание производственного предприятия

Эксплуатационные расходы на содержание и обслуживание производственного предприятия включают в себя:
а) фонд оплаты труда с начислениями на социальное страхование;
б) стоимость материалов и запасных частей;
в) амортизационные отчисления;
г) расходы по охране труда и технике безопасности;
д) прочие денежные расходы.

3.2 Использование рабочего времени

Планирование использования рабочего времени осуществляется составлением балансов рабочего времени в расчете на одного человека, отдельно по группам рабочих с одинаковым режимом работы.
При составлении баланса рабочего времени одного рабочего на плановый период принимаем:
среднюю продолжительность очередного трудового отпуска – 45 дней;
продолжительность учебного отпуска – 1,2 % от номинального фонда рабочего времени;
продолжительность невыходов из-за болезни – 3 % от номинального фонда рабочего времени;
продолжительность невыходов в связи с выполнением общественных и государственных обязанностей – 0,5 % от номинального фонда рабочего времени.
Ремонтный персонал производственного предприятия (ЭЧС-18) работает в одну смену. Этот персонал может привлекаться на ремонтные работы в выходные и праздничные дни с предоставлением выходных дней в другие дни недели или оплатой за работу в праздничные дни в двойном размере.
Баланс рабочего времени ремонтного персонала представлен в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Балансы рабочего времени ремонтного персонала, дн.
Показатель Ремонтный персонал Календарный фонд времени 366 Число нерабочих дней, всего 115 В том числе: праздничные 10 выходные 105 Число рабочих дней (номинальный фонд времени) 251 Число неявок на работу, всего 57 В том числе: очередной отпуск 45 дополнительный отпуск 0 учебные отпуска 3 неявки по болезни 8 выполнение государственных и общественных обязанностей 1 прочие неявки, разрешенные законодательством и администрацией 0 Эффективный фонд рабочего времени 194
3.3 Фонд оплаты труда работников, обслуживающих производственного предприятия
Организация заработной платы работников, занятых в основной деятельности железных дорог, к которой относится производственного предприятия (ЭЧС-18), осуществляется на основе Отраслевой единой тарифной сетки (Приказ МПС РФ №5Ц).
Расчет фонда оплаты труда представлен в таблице 3.2.
Размер оплаты труда производится согласно тарифной ставке по оплате труда рабочих (ТСР). Все работники железнодорожного транспорта имеют второй уровень оплаты труда, согласно которому, исходя из тарифного коэффициента, часовой тарифной ставки (для мужчин и женщин) и разряда начисляется заработная плата рабочего.
Районный коэффициент:
,
где 20% - выплаты по районным коэффициентам, предусмотренные законодательством РФ;
Северная надбавка:
,
где 50% - процентная надбавка к заработной плате за стаж работы в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностям;
Размер премии для каждого работника железнодорожного транспорта зависит от должности, которую он занимает:
- для электромонтёра ВЛ;
- для электромеханика и старшего электромеханика;
- для начальника производственного предприятия и водителя.
Доплата за вредные условия труда составляют 16% от оклада рабочего:
.
Месячный фонд оплаты труда:
;
Годовой фонд оплаты труда, руб., определяется по формуле
,
где - основная заработная плата, руб.;
- дополнительная заработная плата, руб.
Фонд дополнительной заработной платы в процентах, руб., к фонду основной заработной платы рассчитывается по формуле
,
где - коэффициент дополнительной заработной платы;
,
где - продолжительность отпусков очередных и дополнительных, дн.;
- продолжительность учебных отпусков, дн.;
- число дней на выполнение государственных обязанностей, дн.;
- число эффективных дней работы, дн.;

Данный фонд оплаты труда помимо планирования численности работников, их среднемесячного заработка и затрат на оплату труда, содержит отчисления на социальные нужды, которые планируются в определенном размере от затрат на оплату труда, включаемых в себестоимость продукции. В настоящее время отчисления на социальные нужды составляют 26,4% от фонда заработной платы списочного контингента (20% - пенсионный фонд, 2,9% - социальное страхование, 3,1% - медицинское страхование, 0,4% - страхование от несчастных случаев и травматизма).
Определяем отчисления на социальное страхование , руб., которое составляет 26,4% от годового фонда заработной платы труда
, (3.3)
руб.
Определяем годовой фонд заработной платы с учетом начислений на социальное страхование , руб.
, (3.4)
руб.

3.4 Расчёт стоимости электроэнергии

Согласно существующему постановлению департамента по тарифам и ценам производственного предприятия (ЭЧС-18) входит в группу прочих потребителей, при расчётах с которыми плата взимается по одноставочному тарифу, дифференцированный по числу часов использования заявленной мощности от 6001 и до 7000 часов. Средневзвешенная стоимость электроэнергии (мощность) при диапазоне напряжения СН II (1…20кВ) составляет за 1 кВт∙ч руб. Годовое число часов использования максимума нагрузки принимаем ч.
Определяем затраты за электроэнергию в течение года , руб.
,
где - нагрузка на производственного предприятия, кВт;
руб.
Расчёт стоимости электроэнергии представлен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Расчёт стоимости электроэнергии
Показатель Цена за 1 кВт∙ч, руб. До реконструкции После реконструкции Расход в год, кВт∙ч Сумма, тыс. руб. Расход в год, кВт∙ч Сумма, тыс. руб. Электроэнергия для технологических нужд 3,895 5274,6 133539685,5 5465,9 138231018,3
3.5 Расчёт экономических показателей

Для определения экономического эффекта по проектированию производственного предприятия, требуется определить единовременные капитальные вложения.
Стоимость приобретаемого оборудования определяется по его потребному количеству и полной стоимости. В полную стоимость оборудования входит рыночная цена, затраты на транспортировку и монтаж (17% от стоимости оборудования), стоимость измерительных и регулирующих устройств (инвентарь) составляет 10 %.
Для определения стоимости закрытых распределительных устройств (ЗРУ) в целом необходимо стоимость ячейки умножить на их число. Расчётная стоимость трансформатора включает в себя стоимость трансформатора, а также затраты на грозозащиту и заземление, контрольные кабели, релейную защиту, монтажные работы.
Расчёт капитальных вложений на реконструкцию производственного предприятия сведем в общую таблицу 3.3.

Таблица 3.4- Расчёт капитальных вложений на реконструкцию производственного предприятия
Наименование основных средств, руб. Стоимость имеющихся основных средств, руб. Стоимость закупаемых основных средств, руб. Оборудование 12097622 Здание, сооружение - Итого 12097622 Кабельные линии на 0,4 кВ, м - 104422,5 Измерительные и регулирующие устройства (инвентарь) - 1008135,2 Итого - 1112557,7 Итого капитальных вложений 13210179,7
3.6 Расчёт амортизационных отчислений

Расчёт амортизационных отчислений до и после реконструкции представлен в таблице 18. Норма амортизации для зданий и сооружений, а также для уже установленного оборудования приняты по данным предприятия, а норма амортизации для нового оборудования рассчитывается по формуле
,
где - срок полезного использования объекта, лет;
%
Произведем сравнительный анализ стоимости оборудования до, и после реконструкции.


Таблица 3.5 – Расчёт амортизационных отчислений
Наименование До реконструкции После реконструкции Стоимость основных средств, руб. Норма амортизации, % Сумма амортизации, руб. Стоимость основных средств, руб. Норма амортизации, % Сумма амортизации, руб. Служебно-производственное здание 2532048 3,3 83557,6 2532048 3,3 83557,6 Имеющееся оборудование 14963734 4 426975,12 0 3,3 0 Закупаемое оборудование - - - 13210179,7 3,3 435935,9 Итого 17495782 - 510532,72 15742227,7 - 519493,5
Для планирования сумм амортизационных отчислений необходимо знать наличие основных средств на начало года, план ввода в эксплуатацию основных фондов, план выбытия из эксплуатации основных фондов и нормы амортизационных отчислений.
Плановая сумма амортизационных отчислений определяется по среднегодовой стоимости основных фондов. Среднегодовая стоимость на планируемый период рассчитывается с учетом вода и выбытия основных фондов.
Расходы на электроэнергию за 2021 год, расходы на содержание и ремонт оборудования, амортизационные отчисления и прочие расходы для зданий и сооружений, а также для уже имеющегося оборудования приняты по данным предприятия.
Определяем амортизационные отчисления , руб.
,
где – первоначальная стоимость основных фондов, руб.;
– норма амортизационных отчислений, %.
руб.
Расходы на охрану труда (ОТ) приняты по норме 1000 руб. на каждого рабочего. Численность работающего персонала производственного предприятия составляет 28 человек, таким образом, расходы по охране труда составляют 28000 руб.
Определяем прочие расходы, принимая их равными 0,7 % от расходов на фонд заработной платы, на электроэнергию и материалы
, руб.

3.7 Годовые эксплуатационные расходы

,
руб.
Сводные данные по обработке локальных смет на реконструкцию производственного предприятия приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Расчет капитальных вложений на реконструкцию производственного предприятия
Наименование Размер необходимых инвестиций, в рублях В ценах 2009 года производственного предприятия (ЭЧС-18) - здания и сооружения 2532048 - оборудование 10081352 - транспортные и монтажные работы -кабельные линии на 0,4 кВ 104422,5 -измерительные и регулирующие устройства (инвентарь) 1008135,2 Прочие затраты 1746270 Итого 15472227,7
Оценка эксплуатационных затрат на реконструкцию производственного предприятия представлена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 – Оценка эксплуатационных затрат на реконструкцию производственного предприятия
Эксплуатационные расходы по элементам затрат До реконструкции После реконструкции Экономический эффект 1 Фонд оплаты труда 4424867 4424867 0 2 Расходы на электроэнергию 133539685,5 138231018,3 4691332,8 3 Расходы на содержание и ремонт оборудования 17593645,5 15472227,7 -2121417,8 4 Амортизационные отчисления 510532,72 519493,5 8960,78 5 Расходы на охрану труда 25000 28000 3000 6 Прочие расходы 11964537 1107092,8 -10857444,2 Итого 168058267,7 159782699,3 -8275568,42
3.8 Определение чистого дисконтированного дохода

Приведение результатов и затрат к начальному моменту времени (расчетному году) осуществляется путем умножения их на коэффициент приведения, определяемый для постоянной нормы дисконта Е.
, (3.10)
где Е – постоянная норма дисконта, равная 0,1;
Т – горизонт расчета, равный времени реализации проекта, Т = 1-10 лет.
Чистый дисконтированный доход (ЧДД), или интегральный эффект, определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенный к начальному шагу, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами.
Определяем величину ЧДД при единовременных капитальных вложениях
, (3.11)
где Э1, Э2 – экономический эффект;
– одномоментные капитальные вложения, руб.;
3.7.2 Определяем коэффициент приведения для каждого расчетного года
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Определяем ЧДД шага проекта для расчетного года
. (3.12)
где - годовая экономия эксплуатационных расходов, руб.;
, (3.13)
где Э1 - расходы на содержание до реконструкции производственного предприятия, руб.;
Э2 - расходы на содержание после реконструкции производственного предприятия, руб.;
руб.
Определяем ЧДД шага проекта по годам по формуле 3.3.
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год;
руб/год.
ЧДД всего проекта рассчитываем по формуле 3.11.
Составим таблицу с данными расчета интегрального экономического эффекта (ЧДД) от внедрения новой тяговой подстанции.
В таблице 3.8 представим расчет ЧДД от реконструкции производственного предприятия.







Таблица 3.8 - Расчет ЧДД от реконструкции производственного предприятия

Расчетный год Общая сумма капитальных вложений, руб.
Экономия ЭР, руб. Коэффициент дисконтирования
ЧДД шага проекта, руб.
ЧДД всего проекта, руб. 1 2 3 4 5 6 1 15472227,7 8275568,4 1 8275568,42 -7196659,28 2 15472227,7 8275568,4 0,9091 7522491,7 2906857,1 3 15472227,7 8275568,4 0,8264 6838929,74 4584240,28 4 15472227,7 8275568,4 0,7513 6217434,55 5200117,72 5 15472227,7 8275568,4 0,683 5652213,23 5760229,96 6 15472227,7 8275568,4 0,6209 5138300,43 6269497,46 7 15472227,7 8275568,4 0,5645 4671558,4 6732020,6 8 15472227,7 8275568,4 0,5132 4247021,71 7152719,83 9 15472227,7 8275568,4 0,4665 3860552,66 7535695,55 10 15472227,7 8275568,4 0,4241 3509668,56 7883407,99
Срок окупаемости – минимальный временной интервал от начала осуществления проекта, за пределами которого интегральный эффект становится не отрицательным, т.е. период, начиная с которого все затраты, связанные с нововведениями покрываются суммарными результатами.
, (3.14)
Полученный срок окупаемости проекта сравнивается с нормативным сроком года. Если , то единовременные затраты, связанные с нововведениями признаются экономически эффективными.
года.
- единовременные затраты признаем экономически эффективными.
Определим срок окупаемости и изобразим графоаналитическим методом на рисунке 3.1




Рисунок 3.1 - Определение срока окупаемости модернизации производственного предприятия


Заключение

В данной выпускной работе выполнен подробный расчет и проведена модернизация системы освещения производственного предприятия. При выборе оборудования были учтены рекомендации НТП, ПУЭ, ПТЭ, а также использованы новые разработки в области энергетики.
В результате расчетов были выбраны современные энергоэффективные светильники, соответствующие нормам освещения жилых помещений здания. Для освещения производственных и административных помещений выбраны светодиодные источники освещения, как наиболее эффективные на текущий момент..
В результате проделанной работы были изучены: исходные данные, нормативные документы, проектная литература. В ходе работы над дипломной работой производится расчет электрической нагрузки, расчет сети, выбор сечения ЛЭП 0,4 кВ, выбор схемы электроснабжения сети. Проверить ток короткого замыкания проводки и средств защиты.
Рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением безопасности при эксплуатации и монтаже электрооборудования.

Список использованной литературы

Волгунов А.Д. Справочник для специалиста по электроснабжению-М: 2018. - 145 с.
Правила устройства электроустановок : официальное издание : утв. от 14.06.05 : введ. в действие 23.07.85. - Москва : НЦ ЭНАС, 2017. - 944 с. - Текст : непосредственный.
Вейнерт Д., Сполдинг Ч. Светодиодное освещение. Справочник. Принципы работы, преимущества и области применения Philips Color Kinetics, 2010. – 156 с. - ISBN: 978-0-615-36061-4
Воробьев Е.Б., Ворожбитова Ж.Б., Лобанова М.К. Расчет естественного освещения помещений Учебное пособие. — Ростов н/Д.: Ростовский государственный университет путей сообщения, 2014. — 48 с.
Ершов А.М. Системы электроснабжения. Электрические нагрузки. Компенсация реактивной мощности Курс лекций. — Челябинск: Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ), 2018. — 230 с.
Марков С.И. Электроснабжение. Пособие. – Гомель: Самиздат, 2018. — 301 с.: ил.
Козловская В.Б., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электрическое освещение 4-е изд., справочник. – Минск: Техноперспектива, 2016. – 271 с.
Кодряну К. Электрическое освещение Пособие. — Кишинэу: TEHNICA-INFO, 2013 — 399 с.: ил.
Свод правил естественное и искусственное освещение: СП 52.13330.2016: утв. М-вом регионального развития Рос. Федерации 27 12 2016 г. N 783 : введ. в действие с 20.05.2016 г. М.: Изд-во стандартов, 2016.
Павлюченко Д.А., Хохлова С.В. Технология проектирования электрического освещения. Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. - 56 с.
Утегулов Б.Б., Свирина А.А., Кошкин И.В. Основы проектирования систем электроснабжения. Учебное пособие. — Костанай: КГУ, 2018. — 136 с. — ISBN 978-601-7955-66-3/
СП 131.13330.2020 «Строительная климатология» актуализированная редакция СНиП 23-01-99*/Минрегион России, введ.2013-01-01.– М.: ФАУ «ФЦС», 2020. – 115 с.
СП 323.1325800.2017. Свод правил. Территории селитебные. Правила проектирования наружного освещения
Гоман В.В., Тарасов Ф.Е. Проектирование и расчет систем искусственного освещения  Учебное пособие. – Екатеринбург: УрФУ, 2018 – 77 с.
Степанцов, В.П. Светотехника Учебное пособие. — Минск: БГАТУ, 2018. — 437 с. — ISBN 978-985-519-858-3.
Баранов А.М. Устройства релейной защиты трансформаторов. Научная статья V Международной молодежной конференции «Молодежь и XXI век – 2015» 26-27 февраля 2015 г.
Киреева Э.А. Цырук С.А. Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Э.А.Киреева, С.А.Цырук. — 4-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2014. — 288 с.
Белявин К.Е., Кузнецов Б.В., Электробезопасность при эксплуатации электроустановок. Изд. 2-е, Минск, УП Технопринт, 2014
Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей под редакцией / Д.Л. Файбисович; ред. Д.Л. Файбисовича , - Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2012. - 478 c. - Текст : непосредственный.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие/ Б.Н. Неклепаев. - Изд. 5-е, перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 608 c.
Эрнст А.Д. Расчет ТКЗ в электрических системах: учеб. пособие/ А.Д. Эрнст. - Нижневартовск: НГГУ, 2012. —86 с. - Текст : непосредственный.
Лещинская, Т.Б. Многокритериальная оценка технико-экономического состояния распределительных электрических сетей / Т.Б. Лещинская, В.В. Князев. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. — 100 с.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Изд. 4-е, Москва, Высшая школа, 2010
ГОСТ 14.209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утв. и введ. в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 01 июля 1985 г. : введ. впервые : дата введ. 1985-07-01 / разработан ООО «Техречсервис». - Москва : Стандартинформ, 1985. - 38 c. - Текст : непосредственный.Приложение 1. Планы помещений

Приложение 2. План освещения помещений

Приложение 3. Однолинейная схема ЭС

Приложение 4. План ТП

Приложение 5. Схема заземления




0












0












0












0