Помощь студентам в учебе
Электроснабжение группы цехов механического завода
|
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
Выводу по разделу 13
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 18
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 21
Выводу по разделу один 24
2 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 25
2.1.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 25
2.1.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 25
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП 29
Выводу по разделу два 33
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 34
3.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 36
3.2 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
3.3 Расчет токов короткого замыкания 37
3.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
3.5 Определение технико-экономических показателей схемы
внешнего электроснабжения 43
3.6 Выбор оптимального варианта внешнего электроснабжения 45
Выводу по разделу три 45
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. ВЫБОР ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 46
4.2 Выбор кабельных линий 47
Выводу по разделу четыре 50
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 51
5.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1000 В 52
5.2 Расчет токов короткого замыкания до 1000 В 57
Выводу по разделу пять 59
6 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 60
6.2 Выбор выключателей КРУ 60
6.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
6.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
6.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
6.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 66
6.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
6.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 67
6.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
Выводу по разделу шесть 68
7 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 69
Выводу по разделу семь 74
8 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС 75
8.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 76
8.2 Расчет колебаний напряжения 80
8.3 Несимметрия напряжения 80
8.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 82
Выводы по разделу восемь 83
9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
9.1 Мгновенная токовая защита 84
9.2 Защита от перегруза 85
9.3 Защита от однофазных замыканий на землю 86
9.4 Защита от перегрева 87
9.5 Газовая защита 88
Выводы по разделу девять 88
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
10.1 Общая характеристика объекта 89
10.2 Обеспечение электробезопасности на ГПП 90
10.2.1 Защитные средства, обеспечивающие безопасное
выполнение работ в электроустановках 90
10.2.2 Способы защиты от поражения электрическим током 91
10.2.3 Устройство контроля изоляции в сети 10 кВ 92
10.3 Пожарная безопасность 93
10.4 Молниезащита ГПП 94
10.5 Освещение ОРУ-110/10 кВ 96
10.6 Расчёт заземления 97
Выводы по разделу десять 101
11 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-25000/110-У1
11.1 Конструктивное исполнение 102
11.2 Последовательность монтажа 103
11.3 Техническое обслуживание и эксплуатация 105
Выводы по разделу одиннадцать 106
12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП
12.1 Определение потерь электроэнергии в трансформаторах 107
12.2 Определение технико-экономических показателей 108
Выводы по разделу двенадцать 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
Характеристика производства 7
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
Выводу по разделу 13
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 18
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 21
Выводу по разделу один 24
2 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 25
2.1.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 25
2.1.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 25
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП 29
Выводу по разделу два 33
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 34
3.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 36
3.2 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 36
3.3 Расчет токов короткого замыкания 37
3.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
3.5 Определение технико-экономических показателей схемы
внешнего электроснабжения 43
3.6 Выбор оптимального варианта внешнего электроснабжения 45
Выводу по разделу три 45
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. ВЫБОР ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 46
4.2 Выбор кабельных линий 47
Выводу по разделу четыре 50
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 51
5.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1000 В 52
5.2 Расчет токов короткого замыкания до 1000 В 57
Выводу по разделу пять 59
6 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 60
6.2 Выбор выключателей КРУ 60
6.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
6.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
6.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
6.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 66
6.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
6.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 67
6.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
Выводу по разделу шесть 68
7 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 69
Выводу по разделу семь 74
8 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС 75
8.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 76
8.2 Расчет колебаний напряжения 80
8.3 Несимметрия напряжения 80
8.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 82
Выводы по разделу восемь 83
9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
9.1 Мгновенная токовая защита 84
9.2 Защита от перегруза 85
9.3 Защита от однофазных замыканий на землю 86
9.4 Защита от перегрева 87
9.5 Газовая защита 88
Выводы по разделу девять 88
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
10.1 Общая характеристика объекта 89
10.2 Обеспечение электробезопасности на ГПП 90
10.2.1 Защитные средства, обеспечивающие безопасное
выполнение работ в электроустановках 90
10.2.2 Способы защиты от поражения электрическим током 91
10.2.3 Устройство контроля изоляции в сети 10 кВ 92
10.3 Пожарная безопасность 93
10.4 Молниезащита ГПП 94
10.5 Освещение ОРУ-110/10 кВ 96
10.6 Расчёт заземления 97
Выводы по разделу десять 101
11 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-25000/110-У1
11.1 Конструктивное исполнение 102
11.2 Последовательность монтажа 103
11.3 Техническое обслуживание и эксплуатация 105
Выводы по разделу одиннадцать 106
12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП
12.1 Определение потерь электроэнергии в трансформаторах 107
12.2 Определение технико-экономических показателей 108
Выводы по разделу двенадцать 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
Системой электроснабжения 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.
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.
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок для группы цехов механического завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения производился путем сравнения технико-экономических показателей схем на напряжения 35 и 110 кВ. В результате схема внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ получилась дешевле и, как следствие, наиболее рациональной.
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 50, 70, 185 мм .
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, установленного на главной понизительной подстанции, типа ЭТМПК-2500/10. 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 механического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения производился путем сравнения технико-экономических показателей схем на напряжения 35 и 110 кВ. В результате схема внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ получилась дешевле и, как следствие, наиболее рациональной.
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 50, 70, 185 мм .
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, установленного на главной понизительной подстанции, типа ЭТМПК-2500/10. 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 механического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.