Реконструкция электроснабжения Камской водоочистной станции с внедрением БСК
|
Введение 4
Раздел 1. Аналитический обзор 6
1.1 Описание существующей схемы электроснабжения Камской водоочистной
станции 7
1.2 Задачи реконструкции 13
Раздел 2. Конструкторская часть 15
2.1 Расчёт электрических нагрузок 16
2.2 Расчёт распределительной сети 21
2.3 Выбор батарей статических конденсаторов 30
2.4 Описание однолинейной схемы электроснабжения 6/0,4 кВ 37
Раздел 3. Технологическая часть 41
3.1 Расчёт токов короткого замыкания 42
3.2 Выбор аппаратов защиты 58
3.3 Расчёт заземляющего устройства КРУ - 6 63
Раздел 4. Спецвопрос. Преобразователь частоты Robicon PH GEN IV 68
4.1 Особенности преобразователей, общие сведения 69
4.2 Устройство и принцип работы преобразователя частоты 70
Заключение 76
Список литературы
Раздел 1. Аналитический обзор 6
1.1 Описание существующей схемы электроснабжения Камской водоочистной
станции 7
1.2 Задачи реконструкции 13
Раздел 2. Конструкторская часть 15
2.1 Расчёт электрических нагрузок 16
2.2 Расчёт распределительной сети 21
2.3 Выбор батарей статических конденсаторов 30
2.4 Описание однолинейной схемы электроснабжения 6/0,4 кВ 37
Раздел 3. Технологическая часть 41
3.1 Расчёт токов короткого замыкания 42
3.2 Выбор аппаратов защиты 58
3.3 Расчёт заземляющего устройства КРУ - 6 63
Раздел 4. Спецвопрос. Преобразователь частоты Robicon PH GEN IV 68
4.1 Особенности преобразователей, общие сведения 69
4.2 Устройство и принцип работы преобразователя частоты 70
Заключение 76
Список литературы
Водоочистная станция - комплекс сооружений для доведения качества воды источника водоснабжения до необходимых показателей, отвечающих требованиям потребителей. Водоочистные станции делятся на станции осветления, умягчения и обезжелезивания. Станции осветления воды, или фильтровальные, предназначаются для удаления из воды взвешенных и коллоидальных загрязнений. На таких станциях вода обеззараживается хлорированием, озонированием или бактерицидным облучением. Сооружения водоочистных станций бывают открытые или напорные
Водоочистная станция включает: насосные станции, дозатор смеситель, осветлитель (отстойник), резервуар чистой воды, водоводы и другое оборудование
Система электроснабжения представляет собой совокупность систем преобразования и передачи, распределения и производства электроэнергии. Такая электроэнергия включает в себя множество составляющих, но потребители электроэнергии в неё не входят.
Требования к системам электроснабжения, как и любые другие сложные системы, объекты должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям. Они должны:
а) обладать минимальными затратами при обеспечении всех заданных технических показателей;
б) обеспечивать требуемую надежность;
в) безопасность в эксплуатации для персонала и экологии;
г) обеспечивать надлежащее качество электроэнергии;
д) обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальные режимы эксплуатации;
е) позволять осуществление реконструкции без существенного удорожания первоначального варианта;
ж) бесперебойность в работе и обслуживании потребителей;
з) компактность.
Система электроснабжения включает в себя такие элементы как:
• источники электроэнергии, которые представлены тепловыми станциями, ГЭС или ветрогенератором;
• система передачи энергии, в качестве которой обычно используется воздушная или кабельная ЛЭП;
• преобразователи электроэнергии - трансформаторы, преобразователи частоты, конвекторы, выпрямители и автотрансформаторы;
• приборы для распределения электроэнергии - ОРУ и ЗРУ;
• элементы эксплуатации;
• элементы собственных нужд - вентиляция, система отопления, осветительные приборы;
• цепь релейной защиты, которая может быть представлена такими элементами, как реле напряжения, тока, сопротивления, а также дуговая защита, грозозащита, защита от коротких замыканий
Водоочистная станция включает: насосные станции, дозатор смеситель, осветлитель (отстойник), резервуар чистой воды, водоводы и другое оборудование
Система электроснабжения представляет собой совокупность систем преобразования и передачи, распределения и производства электроэнергии. Такая электроэнергия включает в себя множество составляющих, но потребители электроэнергии в неё не входят.
Требования к системам электроснабжения, как и любые другие сложные системы, объекты должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям. Они должны:
а) обладать минимальными затратами при обеспечении всех заданных технических показателей;
б) обеспечивать требуемую надежность;
в) безопасность в эксплуатации для персонала и экологии;
г) обеспечивать надлежащее качество электроэнергии;
д) обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальные режимы эксплуатации;
е) позволять осуществление реконструкции без существенного удорожания первоначального варианта;
ж) бесперебойность в работе и обслуживании потребителей;
з) компактность.
Система электроснабжения включает в себя такие элементы как:
• источники электроэнергии, которые представлены тепловыми станциями, ГЭС или ветрогенератором;
• система передачи энергии, в качестве которой обычно используется воздушная или кабельная ЛЭП;
• преобразователи электроэнергии - трансформаторы, преобразователи частоты, конвекторы, выпрямители и автотрансформаторы;
• приборы для распределения электроэнергии - ОРУ и ЗРУ;
• элементы эксплуатации;
• элементы собственных нужд - вентиляция, система отопления, осветительные приборы;
• цепь релейной защиты, которая может быть представлена такими элементами, как реле напряжения, тока, сопротивления, а также дуговая защита, грозозащита, защита от коротких замыканий
Целью выпускной квалификационной работы являлось повышение коэффициента мощности Камской водоочистной станции и замена устаревшего электрооборудования новым современным.
Камская водоочистная станция получает питание от подстанции «Челны» 110/6 кВ с разных секций шин 6 кВ. Питание поступает на сборочные шины комплектного распределительного устройства 6 кВ и подводится двухцепными линиями, которые защищены трёхполюсными, вакуумными выключателями высокого напряжения ВРС-6-40/1600 У2. Питающая линия выполнена проводом марки АПвБВнг (А)-Б8 сечением 185 мм2, проложенным в траншее с длительно допустимым током 311 А. К сборочным шинам присоединяется всё высоковольтное оборудование: насосы, трансформаторы, вводы и отходящие линии. От каждой секции шин определённые группы насосов получают питание.
На территории Камской водоочистной станции располагаются две трансформаторные подстанции 6/0,4 кВ, состоящие из закрытых комплектных распределительных устройств с силовыми трансформаторами. Одна трансформаторная подстанция расположена в комплектном распределительном устройстве 6 кВ, другая размещена на улице. Трансформаторная подстанция 2 запитывает реагентное хозяйство. Трансформаторная подстанция 1 питает всех остальных потребителей водоочистной станции. Распределительное устройство трансформаторной подстанции 1 имеет 2 секции шин, каждая секция содержит питающую линию и 10 отходящих линий.
Выбираем герметичные силовые масляные трансформаторы серии ТМГ с естественным масляным охлаждением.
Секции шин защищены фигурными разъединителями РВФ-6/1000 III У3. Кроме выключателей и разъединителей, секции шин и питающая линия защищены высоковольтными предохранителями ПКТ101-6-20-40 У3. Для защиты от коммутационных переключений используют нелинейные ограничители перенапряжения ОПН-2-6/7,2 III УХЛ1. Для подключения токовых цепей измерительных приборов и для подключения токовых цепей релейной защиты используют трансформаторы тока (ТА).
Вторичная обмотка трансформаторов ТП1 для надёжности соединяется через два секционных разъединителя и подключается автоматическими выключателями ВА к сборочным шинам.
Устанавливаем батарею статического конденсатора (БСК) типа АУКРМ-6,3-1800-2х300р-1х900р У3 в комплектном распределительном устройстве (КРУ-6,3 кВ). Конденсаторная установка типа АУКРМ-6,3-1800-2х300р-1х900р У3 - это автоматические установки компенсации реактивной мощности с номинальным напряжением установки 6,3 кВ; количеством ступеней - 3; номинальной мощностью установки 1800 кВАр; номинальной мощности наименьшей ступени регулирования 300 кВАр; током короткого замыкания до 40 кА/с; климатическим исполнением и категорией размещения У3, которая определяется по ГОСТу 15150-69 и ГОСТу 15543.1-89; способом охлаждения - естественное воздушное. Она служит для увеличения эффективности передачи электроэнергии путём поддержания напряжения в линии, увеличение её пропускной способности, устранения перетоков реактивной энергии и увеличения коэффициента мощности.
От комплектного распределительного устройства (КРУ) 6 кВ запитывается высоковольтное оборудование: насосы, батарея статических конденсаторов, трансформатор собственных нужд. Подключение насосов выполняется напрямую и через преобразователь частоты Robicon PH GEN IV, расположенный в КРУ - 6 кВ. Рекомендуется подключать насосы через частотно-регулируемые приводы широкоимпульсной модуляции среднего напряжения серии Siemens Perfect Harmony.
Преобразователь частоты — это прибор, предназначенный для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты (обычно частоты питающей сети) в переменный ток (напряжение) другой частоты. Выходная частота в современных инверторах может быть как ниже, так и выше частоты питающей сети.
Преобразователь частоты Robicon PH GEN IV состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей Robicon PH GEN IV выполнена на транзисторах IGBT, работающих в режиме электронных ключей.
Схема управления выполняется на цифровых микроконтроллерах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (защита, контроль, диагностика). Частотные инверторы Robicon PH GEN IV имеют структуру с явно выраженным блоком постоянного тока (выпрямитель + фильтр).
В преобразователях этого типа используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в трехфазном или однофазном выпрямителе, сглаживается LC-фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение регулируемой частоты и амплитуды.
Заземление КРУ-6 кВ выполнено по контуру на расстоянии 1 метр от помещения КРУ полосовой сталью размерами 4х40мм и 20-ю вертикальными стержнями. Все соединения выполняются электросваркой с последующей антикоррозионной обработкой.
Камская водоочистная станция получает питание от подстанции «Челны» 110/6 кВ с разных секций шин 6 кВ. Питание поступает на сборочные шины комплектного распределительного устройства 6 кВ и подводится двухцепными линиями, которые защищены трёхполюсными, вакуумными выключателями высокого напряжения ВРС-6-40/1600 У2. Питающая линия выполнена проводом марки АПвБВнг (А)-Б8 сечением 185 мм2, проложенным в траншее с длительно допустимым током 311 А. К сборочным шинам присоединяется всё высоковольтное оборудование: насосы, трансформаторы, вводы и отходящие линии. От каждой секции шин определённые группы насосов получают питание.
На территории Камской водоочистной станции располагаются две трансформаторные подстанции 6/0,4 кВ, состоящие из закрытых комплектных распределительных устройств с силовыми трансформаторами. Одна трансформаторная подстанция расположена в комплектном распределительном устройстве 6 кВ, другая размещена на улице. Трансформаторная подстанция 2 запитывает реагентное хозяйство. Трансформаторная подстанция 1 питает всех остальных потребителей водоочистной станции. Распределительное устройство трансформаторной подстанции 1 имеет 2 секции шин, каждая секция содержит питающую линию и 10 отходящих линий.
Выбираем герметичные силовые масляные трансформаторы серии ТМГ с естественным масляным охлаждением.
Секции шин защищены фигурными разъединителями РВФ-6/1000 III У3. Кроме выключателей и разъединителей, секции шин и питающая линия защищены высоковольтными предохранителями ПКТ101-6-20-40 У3. Для защиты от коммутационных переключений используют нелинейные ограничители перенапряжения ОПН-2-6/7,2 III УХЛ1. Для подключения токовых цепей измерительных приборов и для подключения токовых цепей релейной защиты используют трансформаторы тока (ТА).
Вторичная обмотка трансформаторов ТП1 для надёжности соединяется через два секционных разъединителя и подключается автоматическими выключателями ВА к сборочным шинам.
Устанавливаем батарею статического конденсатора (БСК) типа АУКРМ-6,3-1800-2х300р-1х900р У3 в комплектном распределительном устройстве (КРУ-6,3 кВ). Конденсаторная установка типа АУКРМ-6,3-1800-2х300р-1х900р У3 - это автоматические установки компенсации реактивной мощности с номинальным напряжением установки 6,3 кВ; количеством ступеней - 3; номинальной мощностью установки 1800 кВАр; номинальной мощности наименьшей ступени регулирования 300 кВАр; током короткого замыкания до 40 кА/с; климатическим исполнением и категорией размещения У3, которая определяется по ГОСТу 15150-69 и ГОСТу 15543.1-89; способом охлаждения - естественное воздушное. Она служит для увеличения эффективности передачи электроэнергии путём поддержания напряжения в линии, увеличение её пропускной способности, устранения перетоков реактивной энергии и увеличения коэффициента мощности.
От комплектного распределительного устройства (КРУ) 6 кВ запитывается высоковольтное оборудование: насосы, батарея статических конденсаторов, трансформатор собственных нужд. Подключение насосов выполняется напрямую и через преобразователь частоты Robicon PH GEN IV, расположенный в КРУ - 6 кВ. Рекомендуется подключать насосы через частотно-регулируемые приводы широкоимпульсной модуляции среднего напряжения серии Siemens Perfect Harmony.
Преобразователь частоты — это прибор, предназначенный для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты (обычно частоты питающей сети) в переменный ток (напряжение) другой частоты. Выходная частота в современных инверторах может быть как ниже, так и выше частоты питающей сети.
Преобразователь частоты Robicon PH GEN IV состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей Robicon PH GEN IV выполнена на транзисторах IGBT, работающих в режиме электронных ключей.
Схема управления выполняется на цифровых микроконтроллерах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (защита, контроль, диагностика). Частотные инверторы Robicon PH GEN IV имеют структуру с явно выраженным блоком постоянного тока (выпрямитель + фильтр).
В преобразователях этого типа используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в трехфазном или однофазном выпрямителе, сглаживается LC-фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение регулируемой частоты и амплитуды.
Заземление КРУ-6 кВ выполнено по контуру на расстоянии 1 метр от помещения КРУ полосовой сталью размерами 4х40мм и 20-ю вертикальными стержнями. Все соединения выполняются электросваркой с последующей антикоррозионной обработкой.