ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 7
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 9
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 12
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 16
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 19
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 23
2.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 23
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 28
4 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 33
4.1 Определение потерь мощности в силовых трансформаторах
ГПП 34
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 34
4.3 Расчет токов короткого замыкания 35
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 36
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 41
5.2 Выбор кабельных линий 42
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 45
6.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1000 В 46
6.2 Расчет токов короткого замыкания до 1000 В 50
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 53
7.1 Выбор кабельных линий 54
7.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 55
7.3 Выбор электрооборудования 56
7.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП кабельных линий 56
7.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 57
7.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 57
8 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 60
8.2 Выбор выключателей КРУ 60
8.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
8.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
8.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
8.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 66
8.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
8.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 67
8.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
8.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 69
9 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 73
10 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС 83
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Обеспечение электробезопасности в электроустановках 86
11.2 Обеспечение безопасных условий труда при эксплуатации
электроустановок 87
11.3 Молниезащита для здания ремонтно-механического цеха 88
11.4 Пожарная безопасность 90
11.5 Расчет защитного заземления 91
12 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
12.1 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ трансформатора 96
12.2 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 97
12.3 Релейная защита трансформатора 99
12.4 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор.... 101
12.4.1 Токовая отсечка кабельной линии 101
12.4.2 Максимальная токовая защита кабельной линии 102
12.4.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю 104
12.5 Построение карты селективности участка СЭС 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.
Энергетическая политика Российской Федерации предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией. Кроме прямого энерго- и ресурсосбережения существует целый ряд актуальных задач, решение которых в конечном итоге приводит к тому же эффекту в самих производственных установках, в производстве в целом. Сюда, в первую очередь относится повышение надежности электроснабжения, так как внезапное, иногда даже весьма кратковременное прекращение подачи электропитания может привести к большим убыткам в производстве. Но повышение надежности связано с увеличением стоимости системы электроснабжения, поэтому важной задачей должно считаться определение оптимальных показателей надежности, выбор оптимальной по надежности структуры системы электроснабжения.
Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприемниках, так и в сети. От надежного и бесперебойного электроснабжения зависит: работа промышленных предприятий любых отраслей, полученная прибыль, зависящая от объемов выпуска продукции, соблюдения условий хранения скоропортящейся продукции, особенно актуально это звучит для предприятий пищевой промышленности. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.
Характеристика производства
Инструментальный завод занимает 58,2 тыс. м территории. Включает в себя 20 цехов с суммарной установленной мощностью 15,6 МВт, 2,5 МВт из которых приходится на четыре высоковольтных синхронных двигателя, работающих в продолжительном режиме. Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения.
На предприятии есть цеха как 2-ой, так и 3-ей категории по надежности электроснабжения. К 2-ой категории относятся основные производственные цеха предприятия, перерыв в электроснабжении которых приводит к недоотпуску продукции, а именно: участок точного литья, цех термообработки фрез (№2), цех обработки токами высокой частоты (№3), цех термообработки метчиков (№4), цех метчиков (№8), цех фрез (№9), гальванический цех (№10), цех протяжек (№11), кузнечно-сварочный цех (№12), инструментальный цех (№14), заводоуправление (№18), компрессорная станция (№15), центральная заводская лаборатория (№17), остальные цеха относятся к 3-ей категории.
Предприятие располагает возможностями изготовления практически любого инструмента, используемого для решения самых различных задач: режущий, калибры, вспомогательный инструмент, приспособления, литейную и ковочную оснастку.
Станочный парк предприятия насчитывает большое количество единиц разнообразного оборудования. Основой производственных мощностей предприятия является цеха с координатно-расточными станками ведущих фирм: Hermle, Mikron, Mori Seiki, Mitsubishi Heavy Industries, SIP, Hauser, Mitsui Seiki, Charmiles, Agie, Mitsubishi Electric. Координатно-шлифовальные, расточно-фрезерные и фрезерные станки с ЧПУ для финишной обработки деталей расположены в термоконстантных помещениях, что является одной из составляющих обеспечения технологической точности.
Координатно-расточные и расточно-фрезерные станки выполняют окончательную расточку отверстий и финишную подрезку плоскостей с точностью до 0,005 мм и имеют возможность обработки деталей диаметром до 2500 мм. Координатно-шлифовальные станки имеют возможность обрабатывать детали диаметром до 1500 мм, диапазон шлифуемых отверстий от 0,4 мм до 280 мм, максимальная глубина шлифуемых отверстий 140 мм. Карусельно-шлифовальное ф. «BERTHIEZ» позволяет шлифовать детали диаметром до 2000 мм с точностью 0,005 мм.
Кроме того, производство оснащено универсальным фрезерным и токарным оборудованием, оборудованием для напайки твердосплавных пластин, для сварки быстрорежущих сталей, и оборудованием для термообработки быстрорежущих сталей
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 15,0°С.
Грунт предприятия отличен низкой коррозионной активностью, наличием блуждающих токов и отсутствием растягивающих усилий.
Предприятие имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на расстоянии 2,5 км, с существующими напряжениями: 10 и 35 кВ и мощностями трехфазного короткого замыкания - 340 и 700 МВА.
Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4140 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 - 15627 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 2520 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 9378 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,65; расчетный tgq>=0,39; заданный энергосистемой tgq>=0,40.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 35 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 700 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 35 кВ - АС-70/11.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 2,5 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2хТМН-6300/35/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМГ, мощностью 250, 400, 630 и 1000 кВ-А.
12 Грунт: коррозионная активность - низкая, блуждающие токи - есть, растягивающие усилия - нет.
13 Число часов использования максимума нагрузки 4140 ч/год.
14 Тип и сечение кабельных линий: АПвП-10 с сечением 25, 50, 70 мм .
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок инструментального 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 35 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 АПвП-10 сечением 25, 50, 70 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 участка системы электроснабжения от низковольтного автоматического выключателя цеховой трансформаторной подстанции до выключателя кабельной линии, установленного на ГПП.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В результате проведенных расчетов выполнен проект системы электроснабжения инструментального завода, отвечающий всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
