Электроснабжение северной группы цехов комбината «Магнезит»
|
АННОТАЦИЯ 4
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА 6
ВВЕДЕНИЕ 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ
Выводы по разделу 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 9
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок 15
Выводы по разделу 1 21
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 22
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 22
Выводы по разделу 2 25
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 27
Выводы по разделу 3 30
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 33
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 34
4.3 Расчет токов короткого замыкания 35
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 37
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 40
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 42
Выводы по разделу 4 44
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 44
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 44
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 45
5.4 Расчет питающих линий 45
Выводы по разделу 5 48
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 50
Выводы по разделу 6 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 58
1.2 Выбор выключателей КРУ и РП 58
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ и РП 59
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 61
7.5 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 63
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ПП1 с РУ НН ПП1 64
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 64
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 66
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 66
Выводы по разделу 7 67
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 68
Выводы по разделу 8 76
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВАНАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 77
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 82
Выводы по разделу 9 83
10 ЗАЩИТА РЕЛЕЙНАЯ ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-25000/110/10/10
10.1 Релейная защита отходящего от ТП ШМА 84
10.2 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ трансформатора 87
10.3 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 92
10.4 Релейная защита трансформатора предохранителями со стороны
10кВ 97
10.5 Газовая защита 99
10.5.1 Мгновенная токовая отсечка кабельной линии 99
10.5.2 Селективная токовая отсечка кабельной линии 100
10.5.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю.. 103
Выводы по разделу 10 105
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 106
11.2 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 107
11.3 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок 112
11.4 Расчет заземляющего устройства подстанции 117
11.5 Освещение ОРУ 120
11.6 Обеспечение пожарной безопасности 122
Выводы по разделу 11 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА 6
ВВЕДЕНИЕ 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ
Выводы по разделу 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 9
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок 15
Выводы по разделу 1 21
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 22
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 22
Выводы по разделу 2 25
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 27
Выводы по разделу 3 30
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 33
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 34
4.3 Расчет токов короткого замыкания 35
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 37
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 40
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 42
Выводы по разделу 4 44
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 44
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 44
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 45
5.4 Расчет питающих линий 45
Выводы по разделу 5 48
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 50
Выводы по разделу 6 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 58
1.2 Выбор выключателей КРУ и РП 58
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ и РП 59
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 61
7.5 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 63
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ПП1 с РУ НН ПП1 64
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 64
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 66
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 66
Выводы по разделу 7 67
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 68
Выводы по разделу 8 76
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВАНАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 77
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 82
Выводы по разделу 9 83
10 ЗАЩИТА РЕЛЕЙНАЯ ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-25000/110/10/10
10.1 Релейная защита отходящего от ТП ШМА 84
10.2 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ трансформатора 87
10.3 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 92
10.4 Релейная защита трансформатора предохранителями со стороны
10кВ 97
10.5 Газовая защита 99
10.5.1 Мгновенная токовая отсечка кабельной линии 99
10.5.2 Селективная токовая отсечка кабельной линии 100
10.5.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю.. 103
Выводы по разделу 10 105
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 106
11.2 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 107
11.3 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок 112
11.4 Расчет заземляющего устройства подстанции 117
11.5 Освещение ОРУ 120
11.6 Обеспечение пожарной безопасности 122
Выводы по разделу 11 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией электроприемников предприятия и должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям: они должны 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 эксплуатации как в нормальном, так и в послеаварийном режимах; позволять осуществление реконструкций без существенного удорожания первоначального варианта.
По мере развития электропотребления к системам электроснабжения предъявляются и другие требования, например, возникает необходимость внедрения систем автоматического управления и диагностики СЭС, систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии, осуществления в широких масштабах диспетчеризации процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления.
Чтобы система электроснабжения удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи. Кроме того, СЭС свойственно наличие глубоких внутренних связей, не позволяющих расчленять системный, комплексный подход, учитывающий взаимовлияние факторов, и учет их динамичности.
Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПН, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схем электроснабжения и их параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.
По мере развития электропотребления к системам электроснабжения предъявляются и другие требования, например, возникает необходимость внедрения систем автоматического управления и диагностики СЭС, систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии, осуществления в широких масштабах диспетчеризации процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления.
Чтобы система электроснабжения удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи. Кроме того, СЭС свойственно наличие глубоких внутренних связей, не позволяющих расчленять системный, комплексный подход, учитывающий взаимовлияние факторов, и учет их динамичности.
Таким образом, создание рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия является сложной задачей, включающей в себя выбор рационального числа трансформаций, выбор рациональных напряжений, правильный выбор места размещения цеховых подстанций и ГПН, совершенствование методики определения электрических нагрузок, рациональный выбор числа и мощности трансформаторов, схем электроснабжения и их параметров, а также сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.
Разработчиком проекта был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок группы цехов металлургического завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения производился путем сравнения технико-экономических показателей схем на напряжения 35 и 110 кВ. В результате схема внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ получилась дешевле и, как следствие, наиболее рациональной.
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, 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 преимущественно в траншеях. В качестве проводника использовались кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвП-10 сечением 50, 70, 95, 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 результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения производился путем сравнения технико-экономических показателей схем на напряжения 35 и 110 кВ. В результате схема внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ получилась дешевле и, как следствие, наиболее рациональной.
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, 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 преимущественно в траншеях. В качестве проводника использовались кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвП-10 сечением 50, 70, 95, 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 результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
