Помощь студентам в учебе
Электроснабжение сталеплавильного производства металлургического завода
|
ВВЕДЕНИЕ
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8
Выводы по разделу 9
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО
ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА
1.1 Определение электрических нагрузок по ремонтно¬механическому цеху 10
1.2 Определение электрических нагрузок сталеплавильного
производства металлургического завода 14
1.3 Определение параметров картограммы электрических нагрузок 17
Выводы по разделу один 19
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА, МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА
ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП 20
Выводы по разделу два 24
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 25
Выводы по разделу три 29
4 ВЫБОР СХЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Расчёт потерь мощности в трансформаторах и питающих линиях
электропередачи 30
4.2 Выбор коммутационного и контрольно-измерительного
электрооборудования в схеме внешнего электроснабжения предприятия 32
4.3 Выбор величины напряжения внешнего электроснабжения по
технико-экономическим параметрам 34
4.4 Качественный анализ вариантов технических решений 37
4.4.1 Модель SWOT-анализа вариантов технических решений ... 38
4.4.2 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 38
4.4.3 Модель поля сил реализации проекта 39
Выводы по разделу четыре 40
5 ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 41
Выводы по разделу пять 43
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 45
Выводы по разделу шесть 49
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ
НИЗКОВОЛЬТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ В ЦЕХАХ С МАЛОЙ РАСЧЁТНОЙ НАГРУЗКОЙ 50
7.1 Определение количества и мощности трансформаторов 51
7.2 Расчёт потерь электроэнергии в элементах рассматриваемых
СЭС 51
7.3 Выбор комплектного электрооборудования 53
7.4 Выбор оптимальных параметров 56
Выводы по разделу семь 59
8 ПОДБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВНУТРИЗАВОДСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Комплектация ЗРУ -10 кВ 60
8.2 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 62
8.3 Выбор комплектных токопроводов 64
8.4 Выбор кабелей по термической стойкости 64
8.5 Выбор электрооборудования для схемы электроснабжения
ремонтно-механического цеха 66
Выводы по разделу восемь 73
9 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 74
Выводы по разделу девять 79
10 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
10.1 Определение коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 80
10.2 Колебания напряжения 84
10.3 Несимметрия напряжения 85
10.4 Определение величины провала напряжения 85
Выводы по разделу десять 86
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТМПК-4200/10
11.1 Мгновенная токовая защита 87
11.2 Защита от перегруза 88
11.3 Защита от однофазных замыканий на землю 89
11.4 Защита от перегрева 90
11.5 Газовая защита 91
Выводы по разделу одиннадцать 91
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 92
12.2 Средства защиты от поражения электрическим током 93
12.3 Устройства сигнализации и контроля изоляции в сети 10 кВ 94
12.4 Промышленная и взрывная безопасность 95
12.5 Пожарная безопасность 95
12.6 Молниезащита ГПП 97
12.7 Расчет заземления 100
12.8 Освещение ОРУ-110/10 кВ 105
Выводы по разделу двенадцать 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8
Выводы по разделу 9
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО
ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА
1.1 Определение электрических нагрузок по ремонтно¬механическому цеху 10
1.2 Определение электрических нагрузок сталеплавильного
производства металлургического завода 14
1.3 Определение параметров картограммы электрических нагрузок 17
Выводы по разделу один 19
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА, МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА
ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП 20
Выводы по разделу два 24
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 25
Выводы по разделу три 29
4 ВЫБОР СХЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Расчёт потерь мощности в трансформаторах и питающих линиях
электропередачи 30
4.2 Выбор коммутационного и контрольно-измерительного
электрооборудования в схеме внешнего электроснабжения предприятия 32
4.3 Выбор величины напряжения внешнего электроснабжения по
технико-экономическим параметрам 34
4.4 Качественный анализ вариантов технических решений 37
4.4.1 Модель SWOT-анализа вариантов технических решений ... 38
4.4.2 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 38
4.4.3 Модель поля сил реализации проекта 39
Выводы по разделу четыре 40
5 ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 41
Выводы по разделу пять 43
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 45
Выводы по разделу шесть 49
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ
НИЗКОВОЛЬТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ В ЦЕХАХ С МАЛОЙ РАСЧЁТНОЙ НАГРУЗКОЙ 50
7.1 Определение количества и мощности трансформаторов 51
7.2 Расчёт потерь электроэнергии в элементах рассматриваемых
СЭС 51
7.3 Выбор комплектного электрооборудования 53
7.4 Выбор оптимальных параметров 56
Выводы по разделу семь 59
8 ПОДБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВНУТРИЗАВОДСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Комплектация ЗРУ -10 кВ 60
8.2 Выбор комплектных трансформаторных подстанций 62
8.3 Выбор комплектных токопроводов 64
8.4 Выбор кабелей по термической стойкости 64
8.5 Выбор электрооборудования для схемы электроснабжения
ремонтно-механического цеха 66
Выводы по разделу восемь 73
9 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 74
Выводы по разделу девять 79
10 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
10.1 Определение коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 80
10.2 Колебания напряжения 84
10.3 Несимметрия напряжения 85
10.4 Определение величины провала напряжения 85
Выводы по разделу десять 86
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ЭТМПК-4200/10
11.1 Мгновенная токовая защита 87
11.2 Защита от перегруза 88
11.3 Защита от однофазных замыканий на землю 89
11.4 Защита от перегрева 90
11.5 Газовая защита 91
Выводы по разделу одиннадцать 91
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 92
12.2 Средства защиты от поражения электрическим током 93
12.3 Устройства сигнализации и контроля изоляции в сети 10 кВ 94
12.4 Промышленная и взрывная безопасность 95
12.5 Пожарная безопасность 95
12.6 Молниезащита ГПП 97
12.7 Расчет заземления 100
12.8 Освещение ОРУ-110/10 кВ 105
Выводы по разделу двенадцать 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
Сталеплавильное производство Курского металлургического завода располагается на территории в 132,4 тыс. м2 и состоит из девяти цехов, образующих замкнутый производственный цикл по выпуску строительной арматуры и металлоконструкций. Использование передовых технологий даёт возможность выпускать высококачественную продукцию широкого ассортимента.
Все цеха сталеплавильного производства Курского металлургического завода подразделяются на 2-ую и 3-ю категории надёжности. Ко 2-ой категории относятся: шихтовый пролёт (№1), печной пролёт (№2), разливочный пролёт (№3), бункерная эстакада (№4), вакууматор (№5), газоочистка (№6), административно¬бытовой комплекс (№8). Электроснабжение данных энергопотребителей необходимо осуществлять2-х независимых взаимно резервируемых источников энергоснабжения.
К 3-ей категории по надёжности электроснабжения вспомогательные производственные цеха, деятельность которых связана с подготовкой и переработкой материалов необходимых для стабильной работы основного производства, таких как: мастерские (№7), ремонтно-механический цех (№9).
На сталеплавильном производстве Курского металлургического завода также представлена высоковольтная нагрузка напряжением 10 кВ в составе: четырёх дуговых сталеплавильных печей единичной установленной мощностью 3000 кВт, двух дуговых сталеплавильных печей единичной установленной мощностью 2000 кВт, четырёх преобразователей частоты единичной установленной мощностью 1200 кВт, четырёх синхронных двигателей единичной установленной мощностью 1250 кВт.
Курский металлургический завод по специфике производства возможно отнести ко второй категории по надёжности электроснабжения. Поэтому питание должно выполняться от двух энергонезависимых источников питания. В качестве данных источников возможно использовать районные распределительные подстанции со следующими параметрами напряжений и максимальных величин токов трёхфазных замыканий: 35 и 110 кВ, а также 1200 и 3500 МВ-А.
Климатические характеристики грунта и окружающего воздуха имеют следующие усреднённые показатели: 22,6 °С - температуры воздуха, 14,2 °С - температура грунта, в котором отсутствуют блуждающие токи, есть колебания и растягивающие усилия, а также грунт отличен средней коррозионной активностью.
Все цеха сталеплавильного производства Курского металлургического завода подразделяются на 2-ую и 3-ю категории надёжности. Ко 2-ой категории относятся: шихтовый пролёт (№1), печной пролёт (№2), разливочный пролёт (№3), бункерная эстакада (№4), вакууматор (№5), газоочистка (№6), административно¬бытовой комплекс (№8). Электроснабжение данных энергопотребителей необходимо осуществлять2-х независимых взаимно резервируемых источников энергоснабжения.
К 3-ей категории по надёжности электроснабжения вспомогательные производственные цеха, деятельность которых связана с подготовкой и переработкой материалов необходимых для стабильной работы основного производства, таких как: мастерские (№7), ремонтно-механический цех (№9).
На сталеплавильном производстве Курского металлургического завода также представлена высоковольтная нагрузка напряжением 10 кВ в составе: четырёх дуговых сталеплавильных печей единичной установленной мощностью 3000 кВт, двух дуговых сталеплавильных печей единичной установленной мощностью 2000 кВт, четырёх преобразователей частоты единичной установленной мощностью 1200 кВт, четырёх синхронных двигателей единичной установленной мощностью 1250 кВт.
Курский металлургический завод по специфике производства возможно отнести ко второй категории по надёжности электроснабжения. Поэтому питание должно выполняться от двух энергонезависимых источников питания. В качестве данных источников возможно использовать районные распределительные подстанции со следующими параметрами напряжений и максимальных величин токов трёхфазных замыканий: 35 и 110 кВ, а также 1200 и 3500 МВ-А.
Климатические характеристики грунта и окружающего воздуха имеют следующие усреднённые показатели: 22,6 °С - температуры воздуха, 14,2 °С - температура грунта, в котором отсутствуют блуждающие токи, есть колебания и растягивающие усилия, а также грунт отличен средней коррозионной активностью.
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок сталеплавильного производства металлургического завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, с последующим определением оптимального варианта исходя из минимума приведенных затрат, в результате чего оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения принято 110 кВ. Схема внешнего электроснабжения 110-4Н выполнена на базе коммутационных и измерительных аппаратов с элегазовой изоляцией. Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМГ33, 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 АПвЭКП-10сечением 95, 150, 185 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.
Для защиты электрооборудования от ненормальных режимов предусматриваются микропроцессорные устройства релейной защиты на базе Sepam. Рассмотрены вопросы обеспечения электрической, промышленной и пожарной безопасности, а также вопросы охраны труда, включая освещение ОРУ-110 кВ.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения сталеплавильного производства металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, с последующим определением оптимального варианта исходя из минимума приведенных затрат, в результате чего оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения принято 110 кВ. Схема внешнего электроснабжения 110-4Н выполнена на базе коммутационных и измерительных аппаратов с элегазовой изоляцией. Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМГ33, 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 АПвЭКП-10сечением 95, 150, 185 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.
Для защиты электрооборудования от ненормальных режимов предусматриваются микропроцессорные устройства релейной защиты на базе Sepam. Рассмотрены вопросы обеспечения электрической, промышленной и пожарной безопасности, а также вопросы охраны труда, включая освещение ОРУ-110 кВ.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения сталеплавильного производства металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.