ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 10
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 14
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 17
2 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 21
2.1.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 21
2.1.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 22
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП 24
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 30
3.1 Определение потерь электроэнергии в силовых
трансформаторах ГПП 31
3.2 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 32
3.3 Расчет токов короткого замыкания 33
3.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 35
3.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 39
3.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего
электроснабжения 41
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 42
4.2 Выбор кабельных линий 43
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 47
6 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 54
6.2 Выбор выключателей КРУ 55
6.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 55
6.4 Выбор трансформаторов напряжения 57
6.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 59
6.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 60
Лист
М 13.03.02.2017.187.00.00 ПЗ
6.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 60
6.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 61
6.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 62
6.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 63
7 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 67
8 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
8.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения ... 73
8.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 79
8.3 Расчет отклонений напряжения 80
9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА
9.1 Дифференциальная защита 82
9.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 87
9.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 88
9.4 Защита от перегруза на НН 89
9.5 Газовая защита 90
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
10.1 Обеспечение безопасных условий и охраны труда при
эксплуатации электроустановок 91
10.2 Пожарная безопасность 94
10.3 Расчет защитного заземления 96
10.4 Молниезащита ремонтно-механического цеха 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 102
Темой выпускной квалификационной работы является электроснабжение группы цехов электролитно-цинкового завода.
Системы электроснабжения (СЭС) современных промышленных предприятий представляют собой сложные системы, которые должны отвечать следующим технико-экономическим требованиям:
- обладать минимальными затратами при обеспечении всех технологических требований;
- обеспечивать высокую надёжность электроснабжения;
- быть удобными в эксплуатации и безопасными в обслуживании;
- обеспечивать надлежащее качество электроэнергии;
- обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальный режим СЭС;
- позволять осуществление реконструкции без существенного удорожания первоначального варианта.
Чтобы система электроснабжения проектируемого предприятия удовлетворяла всем предъявляемым к ней требованиям, необходимо при проектировании учитывать большое число различных факторов, то есть использовать системный подход к решению задачи.
Характеристика производства
Электролитно-цинковый завод - вертикально-интегрированная компания, в которой представлен полный технологический цикл производства металлического цинка: от добычи и обогащения руды до выпуска готовой продукции в виде рафинированного цинка и сплавов на его основе.
На электролитно-цинковом заводе все цеха в зависимости от значимости в производственном цикле подразделяются на II и III категории по надежности электроснабжения.
Ко II категории относятся: выщелачивательный цех, отделение рукавных фильтров, вельц-цех, ваккумно-испарительный цех, обжиговый цех, компрессорная станция, кадмиевое отделение, электролитный цех, то есть цеха, перерабатывающие сырье и полуфабрикаты в готовую продукцию, для производства которой и предназначено данное предприятие. Электроснабжение электроприемников данной категории осуществляется от двух независимых взаимно резервируемых источников питания.
К III категории относятся цеха, изготавливающие вспомогательные материалы, осуществляющие их подготовку для переработки в основных цехах предприятия, обслуживающие хозяйства и подсобные службы, а именно: ремонтно-механический цех и контейнерный склад.
Высоковольтная нагрузка представлена преобразователями частоты и синхронными двигателями , работающих в продолжительном режиме. Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4280 часов. На предприятии установлен двухсменный график работы.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 22737 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 19780 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 24275 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,84; расчетный tgq>=0,48; заданный энергосистемой tgq>=0,50.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3000 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ - АС-70/11.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 9,0 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2хТРДН-25000/110/10/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМГ, мощностью 630, 1000, 1600 кВ-А.
12 Грунт: коррозионная активность - средняя, блуждающие токи - есть, растягивающие усилия - нет.
13 Число часов использования максимума нагрузки 4280 ч/год.
14 Тип и сечение кабельных линий: АПвПу-10 с сечением 50, 95, 240 мм .
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок электролитно-цинкового 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.
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, 95, 240 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 результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения электролитно-цинкового завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
1 Справочник. Автоматические выключатели общего применения до 630 А / под ред. И.С. Сагирова. - М.: Информэлектро, 2015. - 182 с.
2 Кудрин, Б.И. Электроснабжение: учебник / Б.И. Кудрин.- М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 352 с.
3 Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
4 РТМ 36.18.32.4-92. Указания по расчету электрических нагрузок. - М.: Тяжпромэлектропроект, 1992. - 12 с.
5 Справочная книга для проектирования электрического освещения / под ред. Г.М. Кнорринга. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 448 с.
6 Липкин, Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок / Б.Ю. Липкин. - М.: Высшая школа, 1990. - 359 с.
7 Киреева, Э.А. Справочник электрика / Э.А. Киреева, С.А. Цырук. - М: Колос, 2007. - 464с.
8 Рекомендации по проектированию систем внутрицехового электроснабжения с параллельной работой трансформаторов КТП. - М.: Тяжпромэлектропроект, 1992. - 24 с.
9 Правила устройства электроустановок. - 7-е изд., перераб. и доп. - Челябинск: ООО «Центр безопасности труда», 2006. - 848 с.
10 Андреев, В.А. Релейная защита и автоматика СЭС: учебник для ВУЗов / В.А. Андреев. - 3-е изд. - М.: ВШ, 2006. - 485 с.
11 Выключатель элегазовый баковый типа ВГБ-35.- http://www.uetm.ru/fi- les/vgb3.pdf
12 Выключатель элегазовый баковый типа ВЭБ-110.- http://www.uetm.ru/fi- les/katalog_VEB-11.pdf
13 Разъединители серии РГ на напряжение 35 - 500 кВ. - http://www.ues.su/p- roduct_img/razyed/rg3 5/ues_zeto_catalog_rg35.pdf
14 Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М.- http://www.nzif.ru/uploads/sel/psch4tm03m/ruk_03_02_m.pdf
15 Трансформаторы напряжения типа ЗНОГ-110. - http://www.molmya.ru/pro- duct/transformator-napryazheniya-odnofaznyi-znog110-u1.
16 Ограничители перенапряжения нелинейные. - http://www.uik.ru/net- cat_files/696/638/h_4d82627dfea00289f4895db29b4c87fe.
17 Постановление Министерства тарифного регулирования и энергетики Челябинской области от 29 декабря 2015 г. №66/10 «Об установлении единых (котловых) тарифов на услуги по передаче электрической энергии на территории Челябинской области. - http://www.tarif74.ru/LegalActs/Show/10112.
18 Информация на сайте ПАО «Челябэнергосбыт», для юридических лиц, в разделе «Нерегулируемые тарифы», в разделе «Средневзвешенные нерегулируемые цены на оптовом рынке для покупателей с интегральным учетом». - http://www.esbt74.ru.
19 Сборник укрупненных показателей стоимости строительства (реконструкции) подстанции и линий электропередачи для нужд ОАО «Холдинг МРСК». - М.: МРСК, 2012. - 72 с.
20 НТП ЭПП-94. Нормы технологического проектирования. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 48 с.
21 Комплектные распределительные устройства внутренней установки 6-10 кВ. - http://www.moselectro-yug.ru/prod/pdf/2_kru2006.pdf.
22 Вакуумные выключатели типа ВВЭ. - http://www.konstalin.ru/7star- tid=3&id=161.
23 Измерительные трансформаторы тока. - http://www.cztt.ru/transformator_t- o-ka.html.
24 Трансформаторы напряжения НАМИ трехфазные антирезонансные трехобмоточные на напряжение 6 и 10 кВ. - http://www.elektrozavod.ru/production/3_5
25 Камеры (ячейки) КСО. - https://www.chelzeo.ru/catalog/kamery_kso/ka- meri_sbornie_odnostoronnego_obsluzhivaniya_serii_kso-366.
26 Комплектные токопроводы и шинопроводы. - http://www.moselectro- yug.ru/prod/pdf/3_compl_tokopr_shinoprov2007.pdf.
27 ГОСТ Р 52736-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. - М.: Стандартинформ, 2007. - 44 с.
28 Автоматические выключатели серия «Электрон». - http://www.kontak- tor.ru/auto_breakers/detail_page.php7ID=201.
29 Приложение 5 «Индексы изменения сметной стоимости на I квартал 2016 г.» к письму Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 19.02.2016 г. №4688-ХМ/05.
30 Комплектные конденсаторные установки от 0,4 до 10 кВ. - http:// slavenergo.ru/kondensatornaj a_ustanovka.
31 ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: Изд-во стандартов, 2013. - 26 с.
32 Овчаренко, А.С. Повышение эффективности электроснабжения промышленных предприятий: учебник / А.С. Овчаренко.- Киев.: Техника, 1989. - 287 с.
33 Трёхфазные масляные трансформаторы с расщепленной обмоткой на напряжения 110 кВ. - http://www.elec.ru/viewer7urWfiles/85/8569/etd_trans-forma- tory_ a.doc.
34 ГОСТ 12.0.003-80 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 4 с.
35 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 273 с.
36 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. - М.: Рос- минтруд, 2013. - 45 с.
37 Нормы пожарной безопасности 105-95. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 22 с.
38 ВППБ 01-02-95. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий. - Челябинск: «АТОКСО», 1995. - 47 с.
39 СП 9.13130.2009. Техника пожарная. Огнетушители. Требования к эксплуатации. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 8 с.
40 СО 153-343.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, строений и промышленных коммуникаций М.: Энергоатомиздат, 2003. - 44 с.