Электроснабжение группы цехов Тольяттинского автозавода
|
АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт проекта 8
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
И РЕШЕНИЙ 10
Выводы по разделу один 13
2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
2.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
2.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 20
2.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 20
Выводы по разделу два 25
3 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
3.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 26
3.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 26
Выводы по разделу три 29
4 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 31
Выводы по разделу четыре 34
5 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35
5.1 Определение потерь электроэнергии в силовых
трансформаторах ГПП 36
5.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
5.3 Расчет токов короткого замыкания 37
5.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 38
Выводы по разделу пять 42
6 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. ВЫБОР ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
6.1 Выбор напряжения 43
6.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия.... 43
6.3 Конструктивное выполнение электрической сети 43
6.4 Расчет питающих линий 44
Выводы по разделу шесть 46
7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 48
Выводы по разделу семь 55
8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 56
8.1 Выбор кабельных линий 57
8.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 58
8.3 Выбор электрооборудования 59
8.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП 14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 111
14.2 Требования безопасности в АКБ 112
14.3 Промышленная и взрывная безопасность 113
14.4 Устройства сигнализации и контроля изоляции 114
14.5 Пожарная безопасность 116
14.6 Освещение ОРУ-110/10 кВ 117
14.7 Молниезащита ГПП 118
14.8 Расчёт защитного заземления 121
Выводы по разделу четырнадцать 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
кабельных линий 59
8.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 60
8.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 61
Выводы по разделу восемь 63
9 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
9.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 64
9.2 Выбор выключателей КРУ 65
9.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 65
9.4 Выбор трансформаторов напряжения 67
8.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 69
9.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 71
9.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую
стойкость к токам короткого замыкания 71
9.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 73
9.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ
НН ТП 74
Выводы по разделу девять 75
10 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 76
Выводы по разделу десять 86
СЭС
11.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 87
11.2 Расчет колебаний напряжения 91
11.3 Несимметрия напряжения 92
11.4 Расчёт провала напряжения при пуске двигателей 93
Выводы по разделу одиннадцать 95
12 ОСВЕЩЕНИЕ КРАСКОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО
ЦЕХА
12.1 Расчет рабочего освещения 96
12.2 Расчет аварийного освещения 101
Выводы по разделу одиннадцать 104
13 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТМПК-4000/10
13.1 Мгновенная токовая защита 105
13.2 Защита от перегруза 106
13.3 Защита от однофазных замыканий на землю 107
13.4 Защита от перегрева 109
13.5 Газовая защита 110
Выводы по разделу тринадцать 110
14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 111
14.2 Требования безопасности в АКБ 112
14.3 Промышленная и взрывная безопасность 113
14.4 Устройства сигнализации и контроля изоляции 114
14.5 Пожарная безопасность 116
14.6 Освещение ОРУ-110/10 кВ 117
14.7 Молниезащита ГПП 118
14.8 Расчёт защитного заземления 121
Выводы по разделу четырнадцать 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт проекта 8
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
И РЕШЕНИЙ 10
Выводы по разделу один 13
2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
2.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
2.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 20
2.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 20
Выводы по разделу два 25
3 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
3.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 26
3.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 26
Выводы по разделу три 29
4 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 31
Выводы по разделу четыре 34
5 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35
5.1 Определение потерь электроэнергии в силовых
трансформаторах ГПП 36
5.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
5.3 Расчет токов короткого замыкания 37
5.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 38
Выводы по разделу пять 42
6 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. ВЫБОР ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
6.1 Выбор напряжения 43
6.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия.... 43
6.3 Конструктивное выполнение электрической сети 43
6.4 Расчет питающих линий 44
Выводы по разделу шесть 46
7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 48
Выводы по разделу семь 55
8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 56
8.1 Выбор кабельных линий 57
8.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 58
8.3 Выбор электрооборудования 59
8.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП 14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 111
14.2 Требования безопасности в АКБ 112
14.3 Промышленная и взрывная безопасность 113
14.4 Устройства сигнализации и контроля изоляции 114
14.5 Пожарная безопасность 116
14.6 Освещение ОРУ-110/10 кВ 117
14.7 Молниезащита ГПП 118
14.8 Расчёт защитного заземления 121
Выводы по разделу четырнадцать 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
кабельных линий 59
8.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 60
8.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 61
Выводы по разделу восемь 63
9 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
9.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 64
9.2 Выбор выключателей КРУ 65
9.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 65
9.4 Выбор трансформаторов напряжения 67
8.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 69
9.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 71
9.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую
стойкость к токам короткого замыкания 71
9.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 73
9.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ
НН ТП 74
Выводы по разделу девять 75
10 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 76
Выводы по разделу десять 86
СЭС
11.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 87
11.2 Расчет колебаний напряжения 91
11.3 Несимметрия напряжения 92
11.4 Расчёт провала напряжения при пуске двигателей 93
Выводы по разделу одиннадцать 95
12 ОСВЕЩЕНИЕ КРАСКОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО
ЦЕХА
12.1 Расчет рабочего освещения 96
12.2 Расчет аварийного освещения 101
Выводы по разделу одиннадцать 104
13 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТМПК-4000/10
13.1 Мгновенная токовая защита 105
13.2 Защита от перегруза 106
13.3 Защита от однофазных замыканий на землю 107
13.4 Защита от перегрева 109
13.5 Газовая защита 110
Выводы по разделу тринадцать 110
14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 111
14.2 Требования безопасности в АКБ 112
14.3 Промышленная и взрывная безопасность 113
14.4 Устройства сигнализации и контроля изоляции 114
14.5 Пожарная безопасность 116
14.6 Освещение ОРУ-110/10 кВ 117
14.7 Молниезащита ГПП 118
14.8 Расчёт защитного заземления 121
Выводы по разделу четырнадцать 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
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 ГПП, 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
Тольяттинский автозавод - это крупнейший производитель легковых автомобилей, в России и Восточной Европе. В состав автокомпонентных производств входят механосборочное (в том числе подразделения по сборке двигателей, шасси и коробок передач), металлургическое, прессовое, энергетическое производство и производство пластмассовых изделий.
На Тольяттинском автозаводе в зависимости от назначения и выпускаемой продукции можно выделить три группы цехов:
1 Основные - цеха перерабатывающие сырье и полуфабрикаты в готовую продукцию, для производства которой предназначено данное предприятие: литейный цех, прессово-кузовной цех, механосборочный цех;
2 Подсобные - цеха, изготавливающие основные и вспомогательные материалы или осуществляющие их подготовку для переработки в основных цехах предприятия: энергоблок, градирня, корпус вспомогательных цехов, краскозаготовительный цех;
3 Вспомогательные - цеха, обеспечивающие нормальную работу всех цехов и хозяйств предприятия: насосная станция, главный корпус, ремонтномеханический цех.
В составе предприятия, помимо цехов, имеются различные обслуживающие хозяйства и подсобные службы (складское хозяйство, административно-бытовые корпуса).
Основными потребителями электроэнергии на заводе являются электроприемники, относящиеся ко II и III категории. Высоковольтная нагрузка представлена дуговыми сталеплавильными печами, а также синхронными и асинхронными двигателями, работающими в продолжительном режиме.
Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4960 часов. На предприятии установлен двухсменный график работы. В основном цикле производства применяется переменный ток.
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 ГПП, 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
Тольяттинский автозавод - это крупнейший производитель легковых автомобилей, в России и Восточной Европе. В состав автокомпонентных производств входят механосборочное (в том числе подразделения по сборке двигателей, шасси и коробок передач), металлургическое, прессовое, энергетическое производство и производство пластмассовых изделий.
На Тольяттинском автозаводе в зависимости от назначения и выпускаемой продукции можно выделить три группы цехов:
1 Основные - цеха перерабатывающие сырье и полуфабрикаты в готовую продукцию, для производства которой предназначено данное предприятие: литейный цех, прессово-кузовной цех, механосборочный цех;
2 Подсобные - цеха, изготавливающие основные и вспомогательные материалы или осуществляющие их подготовку для переработки в основных цехах предприятия: энергоблок, градирня, корпус вспомогательных цехов, краскозаготовительный цех;
3 Вспомогательные - цеха, обеспечивающие нормальную работу всех цехов и хозяйств предприятия: насосная станция, главный корпус, ремонтномеханический цех.
В составе предприятия, помимо цехов, имеются различные обслуживающие хозяйства и подсобные службы (складское хозяйство, административно-бытовые корпуса).
Основными потребителями электроэнергии на заводе являются электроприемники, относящиеся ко II и III категории. Высоковольтная нагрузка представлена дуговыми сталеплавильными печами, а также синхронными и асинхронными двигателями, работающими в продолжительном режиме.
Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4960 часов. На предприятии установлен двухсменный график работы. В основном цикле производства применяется переменный ток.
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок группы цехов Тольяттинского автозавода, 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, 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 АПвПу-10 сечением 50, 70, 95, 120 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 электропечного трансформатора типа ЭТМПК-4000/10. 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, защитного заземления и освещения главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов Тольяттинского автозавода, 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, 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 АПвПу-10 сечением 50, 70, 95, 120 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 электропечного трансформатора типа ЭТМПК-4000/10. 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, защитного заземления и освещения главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов Тольяттинского автозавода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
