Электроснабжение западной группы цехов завода «Полимер»
|
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
И РЕШЕНИЙ 9
Выводы по разделу 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 16
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 16
Выводы по разделу 1 22
2 РАСЧЁТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 23
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 23
Выводы по разделу 2 27
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 29
Выводы по разделу 3 32
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 33
4.1 Определение потерь мощности в силовых трансформаторах
ГПП 34
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
4.3 Расчёт токов короткого замыкания 37
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
4.5 Определение технико-экономических показателей схем
внешнего электроснабжения 43
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего
электроснабжения 46
Выводы по разделу 4 46
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 47
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения
предприятия 47
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 47
5.4 Расчёт кабельных линий 48
Выводы по разделу 5 50
6 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 52
Выводы по разделу 6 59
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства
ГПП 60
7.2 Выбор выключателей КРУ 60
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН
ГПП 66
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую
стойкость к токам короткого замыкания 67
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 68
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 69
Выводы по разделу 7 69
8 РАСЧЁТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 70
Выводы по разделу 8 78
9 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС
9.1 Расчёт коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 79
9.2 Расчёт провала напряжения при пуске двигателей 83
Выводы по разделу 9 85
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТП-4 86
10.1 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 и 10 кВ
ТП-4 87
10.2 Расчёт релейной защиты ТП-4 95
10.2.1 Релейная защита отходящего от ТП ШМА 95
10.2.2 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ
трансформатора 99
10.2.3 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 103
10.2.4 Релейная защита трансформатора
предохранителями со стороны 10 кВ 108
10.2.5 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор 110
Выводы по разделу 10 116
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Обоснование местоположения подстанции 117
11.2 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 118
11.3 Обеспечение охраны окружающей среды при
проектировании объектов и их эксплуатации 119
11.4 Требования безопасности к устройству электроустановок и
выбор защитных мер и мероприятий по электробезопасности 120
11.5 Расчёт защитного заземления Г1П1 123
11.6 Расчёт молниезащиты Г1П1 127
11.7 Обеспечение охраны труда при эксплуатации
электроустановок 130
11.8 Обеспечение пожарной безопасности 131
11.9 Освещение ОРУ 110/10 кВ 133
Выводы по разделу 11 134
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 136
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
И РЕШЕНИЙ 9
Выводы по разделу 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 16
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 16
Выводы по разделу 1 22
2 РАСЧЁТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 23
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 23
Выводы по разделу 2 27
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 29
Выводы по разделу 3 32
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 33
4.1 Определение потерь мощности в силовых трансформаторах
ГПП 34
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
4.3 Расчёт токов короткого замыкания 37
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
4.5 Определение технико-экономических показателей схем
внешнего электроснабжения 43
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего
электроснабжения 46
Выводы по разделу 4 46
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 47
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения
предприятия 47
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 47
5.4 Расчёт кабельных линий 48
Выводы по разделу 5 50
6 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 52
Выводы по разделу 6 59
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства
ГПП 60
7.2 Выбор выключателей КРУ 60
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН
ГПП 66
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую
стойкость к токам короткого замыкания 67
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 68
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 69
Выводы по разделу 7 69
8 РАСЧЁТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 70
Выводы по разделу 8 78
9 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС
9.1 Расчёт коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 79
9.2 Расчёт провала напряжения при пуске двигателей 83
Выводы по разделу 9 85
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТП-4 86
10.1 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 и 10 кВ
ТП-4 87
10.2 Расчёт релейной защиты ТП-4 95
10.2.1 Релейная защита отходящего от ТП ШМА 95
10.2.2 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ
трансформатора 99
10.2.3 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 103
10.2.4 Релейная защита трансформатора
предохранителями со стороны 10 кВ 108
10.2.5 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор 110
Выводы по разделу 10 116
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Обоснование местоположения подстанции 117
11.2 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 118
11.3 Обеспечение охраны окружающей среды при
проектировании объектов и их эксплуатации 119
11.4 Требования безопасности к устройству электроустановок и
выбор защитных мер и мероприятий по электробезопасности 120
11.5 Расчёт защитного заземления Г1П1 123
11.6 Расчёт молниезащиты Г1П1 127
11.7 Обеспечение охраны труда при эксплуатации
электроустановок 130
11.8 Обеспечение пожарной безопасности 131
11.9 Освещение ОРУ 110/10 кВ 133
Выводы по разделу 11 134
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 136
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.
Характеристика производства
В течение последних нескольких лет в Российской Федерации был построен целый ряд заводов по производству полимерных изделий, которые ныне выпускают самую различную продукцию, пользующуюся на отечественном рынке высоким спросом. К их числу относится и завод «Полимер», находящийся в
г. Сыктывкаре. Этот завод полимерных изделий оснащен современным техноло
гическим оборудованием и выпускает широкий ассортимент стеклопластиковых изделий самого высокого качества и различного назначения.
Завод композитно-полимерных изделий «Полимер» был спроектирован и оснащен таким образом, чтобы обеспечить выпуск максимально широкого спектра продукции в минимально возможные сроки. Очень важным условием (которое, кстати говоря, было полностью соблюдено) являлось то, что оборудование, смонтированное на этих производственных площадках, должно быть универсальным, чтобы обеспечивать быструю перенастройку на выпуск изделий различных типов и характеристик. На сегодняшний день полимерный завод «Полимер» выпускает самую различную стеклопластиковую продукцию с изначально заданными свойствами. Это позволяет компании наилучшим образом удовлетворять потребности своих клиентов, гарантируя кратчайшие сроки изготовления нужных им изделий, самое высокое их качество, и предоставляя длительную фирменную гарантию.
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.
Характеристика производства
В течение последних нескольких лет в Российской Федерации был построен целый ряд заводов по производству полимерных изделий, которые ныне выпускают самую различную продукцию, пользующуюся на отечественном рынке высоким спросом. К их числу относится и завод «Полимер», находящийся в
г. Сыктывкаре. Этот завод полимерных изделий оснащен современным техноло
гическим оборудованием и выпускает широкий ассортимент стеклопластиковых изделий самого высокого качества и различного назначения.
Завод композитно-полимерных изделий «Полимер» был спроектирован и оснащен таким образом, чтобы обеспечить выпуск максимально широкого спектра продукции в минимально возможные сроки. Очень важным условием (которое, кстати говоря, было полностью соблюдено) являлось то, что оборудование, смонтированное на этих производственных площадках, должно быть универсальным, чтобы обеспечивать быструю перенастройку на выпуск изделий различных типов и характеристик. На сегодняшний день полимерный завод «Полимер» выпускает самую различную стеклопластиковую продукцию с изначально заданными свойствами. Это позволяет компании наилучшим образом удовлетворять потребности своих клиентов, гарантируя кратчайшие сроки изготовления нужных им изделий, самое высокое их качество, и предоставляя длительную фирменную гарантию.
Разработчиком проекта был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок западной группы цехов завода «Полимер», согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, технико-экономическое сравнение вариантов показало, 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, 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 АПвП-10 сечением 50 и 95мм2.
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 западной группы цехов завода «Полимер», отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, технико-экономическое сравнение вариантов показало, 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, 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 АПвП-10 сечением 50 и 95мм2.
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 западной группы цехов завода «Полимер», отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
