ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 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 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 23
2.1.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 23
2.1.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 23
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП 27
3 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 30
3.1 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 32
3.2 Расчет токов короткого замыкания 32
3.3 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 34
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 38
4.2 Выбор кабельных линий 39
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 42
5.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1000 В 43
5.2 Расчет токов короткого замыкания до 1000 В 47
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 50
6.1 Выбор трансформаторов цеховых ТП 51
6.2 Определение потерь в трансформаторах ТП 52
6.3 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 53
6.4 Выбор комплектного электрооборудования 54
6.5 Определение технико-экономических показателей 55
6.6 Выбор оптимального варианта 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 59
7.2 Выбор выключателей КРУ 59
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 60
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 62
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 64
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 65
7.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 67
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 70
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 74
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС 81
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения ... 82
9.2 Расчет колебаний напряжения 86
9.3 Несимметрия напряжения 86
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 88
9.5 Расчет отклонений напряжения 89
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-63000/110/10/10
10.1 Дифференциальная защита 91
10.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 96
10.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 97
10.4 Защита от перегруза на НН 98
10.5 Газовая защита 99
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Вредные и опасные производственные факторы 100
11.2 Обеспечение охраны окружающей среды 100
11.3 Планировка и конструктивная часть ГПП 101
11.4 Защитные средства, применяемые на ГПП 102
11.5 Пожарная безопасность 103
11.6 Молниезащита ГПП 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
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.
Характеристика производства
Тракторный завод - это промышленное объединение по производству широкой гаммы колесной и гусеничной дорожно-строительной техники (бульдозеров, трубоукладчиков, фронтальных погрузчиков), запасных частей и прочей высокотехнологичной машиностроительной продукции.
Производственный потенциал завода обеспечивает полный технологический цикл создания инженерных машин: от заготовки до сборки и испытания.
Тракторный завод занимает 910 тыс. м2 территории. Рассматриваемая группа включает в себя 15 цехов с суммарной установленной мощностью 131,5 МВт, 51,6 МВт из которых приходится на 6 высоковольтных синхронных двигателей с номинальной мощностью 1,5 МВт, работающих в продолжительном режиме, 4 индукционных печи - 1,6 МВт, 4 установки токов высокой частоты - 0,5 МВт, 12 дуговых сталеплавильных печей (9х3,2 МВт, 3х1,8 МВт). Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения и имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на 3,5 км, с доступными вариантами напряжений: 35 и 110 кВ, которым соответствуют мощности трехфазного замыкания - 900 и 4500 МВА.
Требования к надежности электроснабжения являются одними из основополагающих аспектов работы цехов. На тракторном заводе рассматриваемую группу цехов можно разделить на 2-ую и 3-ю категории надежности. Ко 2-ой категории относятся цеха перерыв в работе которых может привести к значительному снижению отпуска продукции предприятия, имеющим место в связи с этим незанятостью персонала и простоем производственного оборудования, а именно: литейный цех №1, №2 (2, 14 - номер цеха, соответствующий листу 1 графической части), сборочный цех (3), термический цех (4), прессовый корпус (5), механический цех №1, №2, №3 (6, 9, 10), компрессорная станция (11), кузнечный корпус (12). Остальные цеха можно отнести к третьей категории, перерыв в электроснабжение которых может составлять не более 24 часов подряд, либо не более 72 часов за год суммарно, а именно: бытовой корпус (1), ремонтно-механический цех (7), центральная заводская лаборатория (8), склад (15).
Климатические условия имеют следующие характеристики: наивысшая температура окружающего воздуха 21,8 °С, грунт, на котором расположено предприятие, на глубине 0,7 м имеет наивысшую температуру 14,4°С. Грунт предприятия отличен низкой коррозионной активностью, отсутствием блуждающих токов и наличием растягивающих усилий. Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4960 часов.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 80452 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 51600 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 72797 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,71; расчетный tgq>=0,50; заданный энергосистемой tgq>=0,50.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 4500 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ - АС-185/24.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 3,5 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2хТРДН-63000/110/10/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМГ, мощностью 250, 630, 1000, 1600 кВ-А.
12 Грунт: коррозионная активность - низкая, блуждающие токи - нет, растягивающие усилия - есть.
13 Число часов использования максимума нагрузки 4960 ч/год.
14 Тип и сечение кабельных линий: АПвПу-10 с сечением 95, 185 мм .
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок для группы цехов тракторного 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 95, 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 силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-63000/110/10/10. 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 главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов тракторного завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
