Помощь студентам в учебе
Электроснабжение тракторного завода
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ
ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ТРАКТОРНОГО
ЗАВОДА
1.1 Определение электрических нагрузок по ремонтномеханическому цеху 11
1.2 Определение электрических нагрузок по тракторному заводу 16
1.3 Определение параметров картограммы электрических нагрузок..... 20
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА, МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА
ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП 24
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 30
4 ВЫБОР СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35
4.1 Расчёт потерь мощности в трансформаторах 36
4.2 Выбор линий электропередачи 37
4.3 Выбор коммутационного и контрольно-измерительного
электрооборудования в схеме внешнего электроснабжения
предприятия 38
5 ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 41
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 46
7 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ЦЕХОВЫХ ТП 58
7.1 Расчёт потерь электрической энергии в элементах
рассматриваемых СЭС 59
7.2 Выбор комплектного электрооборудования 61
7.3 Выбор оптимальных параметров 62
8 ПОДБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВНУТРИЗАВОДСКОЙ
СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Комплектация ЗРУ-10 кВ 69
8.1.1 Выбор электрооборудования вводных, секционных и
ячеек отходящих линий 69
8.1.2 Выбор ячеек с трансформаторами напряжения 70
8.1.3 Выбор ячеек с трансформаторами собственных нужд 71
8.2 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 72
8.3 Выбор комплектных токопроводов 73
8.4 Выбор кабелей по термической стойкости 74
8.5 Выбор коммутационных аппаратов в КТП 76
9 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА НЕЙТРАЛИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 78
10 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 80
11 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
11.1 Определение коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 90
11.2 Колебания напряжения 97
11.3 Несимметрия напряжения 97
11.4 Выбор устройства плавного пуска 99
12 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТЦПК-5000/10
12.1 Мгновенная токовая защита 100
12.2 Защита от перегруза 101
12.3 Защита от однофазных замыканий на землю. 102
12.4 Защита от перегрева 104
12.5 Газовая защита 105
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 106
13.2 Средства защиты от поражения электрическим током 107
13.3 Устройства сигнализации и контроля изоляции в сети 10 кВ 108
13.4 Промышленная и взрывная безопасность 109
13.5 Пожарная безопасность 110
13.6 Молниезащита ГПП 111
13.7 Расчет заземления 112
13.8 Освещение ОРУ-110/10 кВ 120
14 ЭКОНОМИКО-УПРАВЛЕНЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
14.1 Результаты технико-экономического расчета 122
14.2 Модель SWOT-анализа вариантов технических решений . 122
14.3 Пирамида целеполагания предприятия 123
14.4 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 124
14.5 Модель поля сил реализации проекта 125
14.6 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 129
ВВЕДЕНИЕ 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ
ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ТРАКТОРНОГО
ЗАВОДА
1.1 Определение электрических нагрузок по ремонтномеханическому цеху 11
1.2 Определение электрических нагрузок по тракторному заводу 16
1.3 Определение параметров картограммы электрических нагрузок..... 20
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА, МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА
ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП 24
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 30
4 ВЫБОР СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35
4.1 Расчёт потерь мощности в трансформаторах 36
4.2 Выбор линий электропередачи 37
4.3 Выбор коммутационного и контрольно-измерительного
электрооборудования в схеме внешнего электроснабжения
предприятия 38
5 ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 41
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 46
7 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ЦЕХОВЫХ ТП 58
7.1 Расчёт потерь электрической энергии в элементах
рассматриваемых СЭС 59
7.2 Выбор комплектного электрооборудования 61
7.3 Выбор оптимальных параметров 62
8 ПОДБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВНУТРИЗАВОДСКОЙ
СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Комплектация ЗРУ-10 кВ 69
8.1.1 Выбор электрооборудования вводных, секционных и
ячеек отходящих линий 69
8.1.2 Выбор ячеек с трансформаторами напряжения 70
8.1.3 Выбор ячеек с трансформаторами собственных нужд 71
8.2 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 72
8.3 Выбор комплектных токопроводов 73
8.4 Выбор кабелей по термической стойкости 74
8.5 Выбор коммутационных аппаратов в КТП 76
9 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА НЕЙТРАЛИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 78
10 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 80
11 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
11.1 Определение коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 90
11.2 Колебания напряжения 97
11.3 Несимметрия напряжения 97
11.4 Выбор устройства плавного пуска 99
12 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТЦПК-5000/10
12.1 Мгновенная токовая защита 100
12.2 Защита от перегруза 101
12.3 Защита от однофазных замыканий на землю. 102
12.4 Защита от перегрева 104
12.5 Газовая защита 105
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 106
13.2 Средства защиты от поражения электрическим током 107
13.3 Устройства сигнализации и контроля изоляции в сети 10 кВ 108
13.4 Промышленная и взрывная безопасность 109
13.5 Пожарная безопасность 110
13.6 Молниезащита ГПП 111
13.7 Расчет заземления 112
13.8 Освещение ОРУ-110/10 кВ 120
14 ЭКОНОМИКО-УПРАВЛЕНЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
14.1 Результаты технико-экономического расчета 122
14.2 Модель SWOT-анализа вариантов технических решений . 122
14.3 Пирамида целеполагания предприятия 123
14.4 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 124
14.5 Модель поля сил реализации проекта 125
14.6 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 129
Тракторный завод – это промышленное объединение по производству широкой гаммы колесной и гусеничной дорожно-строительной техники (бульдозеров,
трубоукладчиков, фронтальных погрузчиков), запасных частей и прочей высокотехнологичной машиностроительной продукции.
Производственный потенциал завода обеспечивает полный технологический
цикл создания инженерных машин: от заготовки до сборки и испытания.
Тракторный завод занимает 115 тыс. м
2
территории. Рассматриваемая группа
включает в себя 14 цехов с суммарной установленной мощностью 91,4 МВт.
53,5 МВт приходится на высоковольтные электроприемники в составе: 10 синхронных двигателей с номинальной мощностью 1,25 МВт, 8 индукционных печей – 2,5 МВт, 12 дуговых сталеплавильных печей – 3,5 МВт. Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится
ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения и имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на 12,3 км, с доступными вариантами напряжений: 35 и 110 кВ, которым соответствуют мощности
трехфазного замыкания – 950 и 2500 МВ∙А.
Требования к надежности электроснабжения являются одними из основополагающих аспектов работы цехов. На тракторном заводе рассматриваемую группу
цехов можно разделить на 2-ую и 3-ю категории надежности. Ко 2-ой категории
относятся цеха перерыв в работе которых может привести к значительному снижению отпуска продукции предприятия, имеющим место в связи с этим незанятостью персонала и простоем производственного оборудования, а именно: механосборочный цех (№1), термический цех (№2), прессовый цех (№5), сборочнокомплектовочный цех (№6), цех механической обработки (№7), литейный цех
(№8), цех резинотехнических изделий (№9), гусеничный цех (№10), компрессорная (№11), инструментальный цех (№12), сборно-сварочный цех (№13). Остальные цеха можно отнести к третьей категории, перерыв в электроснабжение которых может составлять не более 24 часов подряд, либо не более 72 часов за год
суммарно.
Климатические условия имеют следующие характеристики: наивысшая температура окружающего воздуха 22,6 °С, грунт, на котором расположено предприятие, на глубине 0,7 м имеет наивысшую температуру 14,2°С. Грунт предприятия отличен средней коррозионной активностью, наличием блуждающих токов и
отсутствием растягивающих усилий.
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. Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ – 37936 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ – 53500 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения – II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 33422 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tgφе=0,54; заданный
энергосистемой tgφэ=0,50; расчетный tgφр1=0,49; tgφр3=0,49.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме:
2500 МВ∙А.
8 Тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ – АС-95/16.
9 Расстояние от предприятия до питающей подстанции – 12,3 км.
10 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной
подстанции: 2хТРДН-63000/110/10/10.
11 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия – 10 кВ.
12 Тип трансформаторных подстанций – внутрицеховые с трансформаторами
ТМГ, мощностью 400, 630, 1000, 1600 кВ∙А.
13 Грунт: коррозионная активность – средняя, блуждающие токи – есть, растягивающие усилия – нет.
14 Число часов использования максимума нагрузки 4960 ч/год.
15 Тип и сечение кабельных линий: АПвП-10 с сечением 95, 150, 185,
240 мм
трубоукладчиков, фронтальных погрузчиков), запасных частей и прочей высокотехнологичной машиностроительной продукции.
Производственный потенциал завода обеспечивает полный технологический
цикл создания инженерных машин: от заготовки до сборки и испытания.
Тракторный завод занимает 115 тыс. м
2
территории. Рассматриваемая группа
включает в себя 14 цехов с суммарной установленной мощностью 91,4 МВт.
53,5 МВт приходится на высоковольтные электроприемники в составе: 10 синхронных двигателей с номинальной мощностью 1,25 МВт, 8 индукционных печей – 2,5 МВт, 12 дуговых сталеплавильных печей – 3,5 МВт. Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится
ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения и имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на 12,3 км, с доступными вариантами напряжений: 35 и 110 кВ, которым соответствуют мощности
трехфазного замыкания – 950 и 2500 МВ∙А.
Требования к надежности электроснабжения являются одними из основополагающих аспектов работы цехов. На тракторном заводе рассматриваемую группу
цехов можно разделить на 2-ую и 3-ю категории надежности. Ко 2-ой категории
относятся цеха перерыв в работе которых может привести к значительному снижению отпуска продукции предприятия, имеющим место в связи с этим незанятостью персонала и простоем производственного оборудования, а именно: механосборочный цех (№1), термический цех (№2), прессовый цех (№5), сборочнокомплектовочный цех (№6), цех механической обработки (№7), литейный цех
(№8), цех резинотехнических изделий (№9), гусеничный цех (№10), компрессорная (№11), инструментальный цех (№12), сборно-сварочный цех (№13). Остальные цеха можно отнести к третьей категории, перерыв в электроснабжение которых может составлять не более 24 часов подряд, либо не более 72 часов за год
суммарно.
Климатические условия имеют следующие характеристики: наивысшая температура окружающего воздуха 22,6 °С, грунт, на котором расположено предприятие, на глубине 0,7 м имеет наивысшую температуру 14,2°С. Грунт предприятия отличен средней коррозионной активностью, наличием блуждающих токов и
отсутствием растягивающих усилий.
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. Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ – 37936 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ – 53500 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения – II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 33422 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tgφе=0,54; заданный
энергосистемой tgφэ=0,50; расчетный tgφр1=0,49; tgφр3=0,49.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме:
2500 МВ∙А.
8 Тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ – АС-95/16.
9 Расстояние от предприятия до питающей подстанции – 12,3 км.
10 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной
подстанции: 2хТРДН-63000/110/10/10.
11 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия – 10 кВ.
12 Тип трансформаторных подстанций – внутрицеховые с трансформаторами
ТМГ, мощностью 400, 630, 1000, 1600 кВ∙А.
13 Грунт: коррозионная активность – средняя, блуждающие токи – есть, растягивающие усилия – нет.
14 Число часов использования максимума нагрузки 4960 ч/год.
15 Тип и сечение кабельных линий: АПвП-10 с сечением 95, 150, 185,
240 мм
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок тракторного 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. Схема внешнего электроснабжения 110-4Н
выполнена на базе высоковольтных компактных распределительных устройств с
элегазовой изоляцией Dead Tank Compact (DTC) производства компании Siemens.
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 95, 150, 185, 240 мм
2
.
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.
Подробно рассмотрена релейная защита и автоматика электропечного трансформатора дуговой сталеплавильной печи ЭТЦПК-5000/10 и выполнены принципиальная и оперативная схемы релейной защиты.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения тракторного завода, отвечающая всем требованиям по качественному
и надёжному электроснабжению.
электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался
по формуле Стилла, расчет показал, что оптимальным напряжением для внешнего
электроснабжения является 110 кВ. Схема внешнего электроснабжения 110-4Н
выполнена на базе высоковольтных компактных распределительных устройств с
элегазовой изоляцией Dead Tank Compact (DTC) производства компании Siemens.
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 95, 150, 185, 240 мм
2
.
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.
Подробно рассмотрена релейная защита и автоматика электропечного трансформатора дуговой сталеплавильной печи ЭТЦПК-5000/10 и выполнены принципиальная и оперативная схемы релейной защиты.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения тракторного завода, отвечающая всем требованиям по качественному
и надёжному электроснабжению.
