Электроснабжение группы цехов Магнитогорского метизно-металлургического завода
|
АННОТАЦИЯ 4
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА 9
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
РЕШЕНИЙ 10
Выводы по разделу 12
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчет электрических нагрузок ЭРЦ 13
1.2 Расчет электрических нагрузок на стороне 0,4 кВ 16
1.3 Расчет электрических нагрузок на стороне 10 кВ 19
1.4 Картограмма электрических нагрузок 21
Выводы по разделу 1 22
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 24
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 24
Выводы по разделу 2 28
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 30
Выводы по разделу 3 31
4 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Определение потерь в трансформаторах 32
4.2 Расчет линии электропередач от районной подстанции энергосистемы
до Г1П1 предприятия 34
4.3 Расчет токов короткого замыкания 35
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 37
4.5 Выбор трансформаторов напряжения 40
Выводы по разделу 4 40
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 41
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 41
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
5.4 Расчет питающих линий 42
Выводы по разделу 5 44
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 46
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектно распределительного устройства ГПП 54
7.2 Выбор выключателей КРУ 55
7.3 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях 55
7.4 Выбор трансформатора напряжения 57
7.5 Выбор токопровода, соединяющего 12.2.1 Расчет заземляющего устройства открытого
распределительного устройства 101
12.2.2 Молниезащита ГПП 104
12.2.3 Обеспечение безопасных условий и охраны труда при
эксплуатации электроустановок 106
12.3 Освещение ОРУ 110/10 кВ 107
12.4 Пожарная безопасность 108
12.4.1 Категории помещений взрывопожарной безопасности 108
12.4.2 Пожарная безопасность трансформатора 109
12.4.3 Пожарная безопасность ОПУ, ЗРУ и ОРУ 110
12.5 Обеспечение охраны окружающей среды при проектировании
объектов и их эксплуатации 111
Выводы по разделу 12 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 113
силовые трансформаторы ГПП и
распределительное устройство напряжением 10 кВ 59
7.6 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего
электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока 60
7.7 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
КТП и вводных аппаратов НРП 60
7.8 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 62
7.9 Выбор трансформаторов собственных нужд 64
7.10 Выбор устройства плавного пуска для электродвигателей 64
Выводы по разделу 7 66
8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 67
8.1 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 68
8.2 Определение технико-экономических показателей вариантов схем
внутреннего электроснабжения предприятия 69
8.3 Выбор оптимального варианта схемы внутреннего электроснабжения ... 71
Выводы по разделу 8 71
9 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 72
Выводы по разделу 9 80
10 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВАНАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
10.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 81
10.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 85
Выводы по разделу 10 87
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИХНРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
11.1 Релейная защита кабельной линии, питающей электродвигатель 88
11.2 Мгновенная токовая отсечка кабельной линии 88
11.3 Селективная токовая отсечка кабельной линии 90
11.4 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю 90
11.5 Защита от перегрева 92
11.6 Зашита от понижения напряжения 93
11.7 Защита от асинхронного хода 94
Вывод по разделу 11 96
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 97
12.1.1 Обоснование местоположения подстанции 97
12.1.2 Основные требования при установке трансформаторов и
возможность осмотра газовых реле 98
12.1.3 Проезд на открытом распределительном устройстве 98
12.1.4 Окраска токоведущих частей 98
12.1.5 Перечень защитных средств 99
12.1.6 Требования к устройству дверей 100
12.2 Электробезопастность 100
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА 9
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
РЕШЕНИЙ 10
Выводы по разделу 12
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчет электрических нагрузок ЭРЦ 13
1.2 Расчет электрических нагрузок на стороне 0,4 кВ 16
1.3 Расчет электрических нагрузок на стороне 10 кВ 19
1.4 Картограмма электрических нагрузок 21
Выводы по разделу 1 22
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 24
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 24
Выводы по разделу 2 28
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 30
Выводы по разделу 3 31
4 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Определение потерь в трансформаторах 32
4.2 Расчет линии электропередач от районной подстанции энергосистемы
до Г1П1 предприятия 34
4.3 Расчет токов короткого замыкания 35
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 37
4.5 Выбор трансформаторов напряжения 40
Выводы по разделу 4 40
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 41
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 41
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
5.4 Расчет питающих линий 42
Выводы по разделу 5 44
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 46
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектно распределительного устройства ГПП 54
7.2 Выбор выключателей КРУ 55
7.3 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях 55
7.4 Выбор трансформатора напряжения 57
7.5 Выбор токопровода, соединяющего 12.2.1 Расчет заземляющего устройства открытого
распределительного устройства 101
12.2.2 Молниезащита ГПП 104
12.2.3 Обеспечение безопасных условий и охраны труда при
эксплуатации электроустановок 106
12.3 Освещение ОРУ 110/10 кВ 107
12.4 Пожарная безопасность 108
12.4.1 Категории помещений взрывопожарной безопасности 108
12.4.2 Пожарная безопасность трансформатора 109
12.4.3 Пожарная безопасность ОПУ, ЗРУ и ОРУ 110
12.5 Обеспечение охраны окружающей среды при проектировании
объектов и их эксплуатации 111
Выводы по разделу 12 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 113
силовые трансформаторы ГПП и
распределительное устройство напряжением 10 кВ 59
7.6 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего
электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока 60
7.7 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
КТП и вводных аппаратов НРП 60
7.8 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 62
7.9 Выбор трансформаторов собственных нужд 64
7.10 Выбор устройства плавного пуска для электродвигателей 64
Выводы по разделу 7 66
8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 67
8.1 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 68
8.2 Определение технико-экономических показателей вариантов схем
внутреннего электроснабжения предприятия 69
8.3 Выбор оптимального варианта схемы внутреннего электроснабжения ... 71
Выводы по разделу 8 71
9 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 72
Выводы по разделу 9 80
10 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВАНАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
10.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 81
10.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 85
Выводы по разделу 10 87
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИХНРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
11.1 Релейная защита кабельной линии, питающей электродвигатель 88
11.2 Мгновенная токовая отсечка кабельной линии 88
11.3 Селективная токовая отсечка кабельной линии 90
11.4 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю 90
11.5 Защита от перегрева 92
11.6 Зашита от понижения напряжения 93
11.7 Защита от асинхронного хода 94
Вывод по разделу 11 96
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 97
12.1.1 Обоснование местоположения подстанции 97
12.1.2 Основные требования при установке трансформаторов и
возможность осмотра газовых реле 98
12.1.3 Проезд на открытом распределительном устройстве 98
12.1.4 Окраска токоведущих частей 98
12.1.5 Перечень защитных средств 99
12.1.6 Требования к устройству дверей 100
12.2 Электробезопастность 100
Системы электроснабжения промышленных предприятий должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям: обладать минимальными затратами при соблюдении всех технических показателей; обеспечивать требуемую надежность электроснабжения и надлежащее качество электрической энергии; быть удобны в эксплуатации и безопасны в обслуживании; иметь достаточную гибкость, позволяющую обеспечивать оптимальные режимы работы как в нормальном, так и в послеаварийном режимах; позволять осуществление реконструкций без существенного удорожания первоначального варианта.
Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленных предприятий является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПП, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схемы внешнего электроснабжения и ее параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.
Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленных предприятий является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПП, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схемы внешнего электроснабжения и ее параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.
Разработчиком выпускной квалификационной работы был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок арматурно-изоляторного завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, расчет показал, что оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения является 110 кВ.
Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМГ, обеспечивающими минимальные затраты при эксплуатации, малые габариты ТП и высокую надежность работы подстанций.
Распределение электрической энергии внутри предприятия осуществляется на напряжении 10 кВ по смешанной схеме, на основе сравнения двух вариантов внутреннего электроснабжение, обеспечивающей оптимальные режимы работы электрической сети, надлежащее качество электроэнергии и надежность. Учитывая климатические условия, характеристики грунта и плотность застройки было принято решение прокладывать кабельные линии на эстакадах и в траншеях. В качестве проводника использовались кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвПу-10 сечением 120, 240 мм2.
В проекте уделено внимание вопросу компенсации реактивной мощности. Это объясняется низким значением средневзвешенного коэффициента мощности на предприятии, высокой стоимостью электроэнергии и значительным потреблением реактивной мощности. Выбор оптимального местоположения и мощности компенсирующих устройств позволило оптимизировать режимы работы электрической сети и, как следствие, улучшить экономические показатели ее работы.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-40000/110/10/10. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты трансформатора и её характеристики.
Приведены основные положения по безопасности жизнедеятельности в отношении действующих электроустановок, произведён расчет молниезащиты и освещения главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов метизно-металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению .
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, расчет показал, что оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения является 110 кВ.
Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМГ, обеспечивающими минимальные затраты при эксплуатации, малые габариты ТП и высокую надежность работы подстанций.
Распределение электрической энергии внутри предприятия осуществляется на напряжении 10 кВ по смешанной схеме, на основе сравнения двух вариантов внутреннего электроснабжение, обеспечивающей оптимальные режимы работы электрической сети, надлежащее качество электроэнергии и надежность. Учитывая климатические условия, характеристики грунта и плотность застройки было принято решение прокладывать кабельные линии на эстакадах и в траншеях. В качестве проводника использовались кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвПу-10 сечением 120, 240 мм2.
В проекте уделено внимание вопросу компенсации реактивной мощности. Это объясняется низким значением средневзвешенного коэффициента мощности на предприятии, высокой стоимостью электроэнергии и значительным потреблением реактивной мощности. Выбор оптимального местоположения и мощности компенсирующих устройств позволило оптимизировать режимы работы электрической сети и, как следствие, улучшить экономические показатели ее работы.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-40000/110/10/10. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты трансформатора и её характеристики.
Приведены основные положения по безопасности жизнедеятельности в отношении действующих электроустановок, произведён расчет молниезащиты и освещения главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов метизно-металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению .
