ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 17
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 24
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 24
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 30
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 41
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия.... 41
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
5.4 Расчет кабельных линий 42
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 46
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 54
7.1 Выбор кабельных линий 55
7.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 56
7.3 Выбор электрооборудования 57
7.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП кабельных линий 57
7.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 58
7.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 59
8 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
8.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 61
8.2 Выбор выключателей КРУ 61
8.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 62
8.4 Выбор трансформаторов напряжения 64
8.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 66
8.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 67
8.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 68
8.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 70
8.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 70
8.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 72
9 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 79
10 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
10.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности
напряжения 89
10.2 Расчет колебаний напряжения 93
10.3 Расчет несимметрии напряжения 93
10.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 87
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА ТРДН-25000/110/10/10
11.1 Дифференциальная защита 98
11.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 103
11.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 104
11.4 Защита от перегруза на НН 105
11.5 Газовая защита 106
11.6 Газовая защита РПН 106
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 107
12.2 Защитные средства, применяемые на ГПП 108
12.3 Устройство сигнализации и контроля изоляции 108
12.4 Молниезащита ГПП 109
12.5 Пожарная безопасность 112
12.6 Освещение ОРУ-110/10 кВ 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 116
Системой электроснабжения (СЭС) 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 ГИИ, 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
Арматурно-изоляторный завод выпускает подвесные изоляторы из закаленного стекла, фарфоровые изоляторы и линейную арматуру для воздушных линий электропередачи и распределительных устройств станций и подстанций.
Предприятие имеет четыре основных производства:
- производство стеклянных изоляторов;
- производство фарфоровых изоляторов;
- литейное производство;
- кузнечно-прессовое производство.
Арматурно-изоляторный завод изготавливает более 30 видов подвесных высоковольтных линейных изоляторов из закаленного электроизоляционного стекла с выдерживаемыми механическими нагрузками от 40 кН до 530 кН в соответствии с российскими и международными стандартами.
В результате использования закаленного стекла как диэлектрика и оптимальной разработки конструкции всех элементов, подвесные высоковольтные стеклянные изоляторы обладают несколькими важными преимуществами. Это высокая сопротивляемость грозовым импульсам, отсутствие скрытых дефектов, механическая прочность на усталость, визуальное определение возможных повреждений.
Цех стеклянных изоляторов оборудован автоматическими линиями по производству стеклодеталей, поточными линиями сборки и испытания изоляторов. Предприятие выпускает линейные штыревые высоковольтные и низковольтные изоляторы, опорные и опорно-штыревые изоляторы, корпуса для высоковольтных предохранителей, изделия специального назначения, а также высокоглиноземистые мелющие тела-цилиндры различных типоразмеров.
Производство фарфоровых изоляторов представляет собой сложный комплекс технологических операций и включает процессы приготовления исходных электрокерамических масс, оформление изоляторов и электроустановочных изделий. В производстве изделий из фарфора используются методы пластического формования и литья в гипсовые формы.
Литейный цех завода выпускает отливки шапок для комплектации изоляторов литьём в металлические формы (кокили), отливки для комплектации изделий линейной арматуры литьём по газифицируемым (полистирольным) моделям и отливки для комплектации изделий линейной арматуры литьём в кокиль из алюминиевого сплава. Для контроля техпроцесса в составе цеха функционирует литейная лаборатория, и в составе ОТК - лаборатория по определению механических свойств отливок. По завершении процесса производства партии отливок проходят приёмо-сдаточные испытания по показателям, предусмотренным техническими условиями.
Кузнечно-прессовое производство обеспечивает изготовление линейной арматуры для высоковольтных линий электропередачи напряжением 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ, а также комплектующих деталей к изоляторам.
В процессе производства применяются методы холодной листовой и горячей объёмной штамповки, сварки с последующим антикоррозийным покрытием деталей методом горячего цинкования, термодиффузионного цинкования или холодным гальваническим способом. Кузнечно-прессовый цех оснащен высокопроизводительным и быстропереналаживаемым оборудованием, позволяющим выпускать большую номенклатуру изделий.
Завод располагает комплексом инженерных служб и вспомогательных цехов, обеспечивающих разработку и освоение новых изделий, совершенствование и модернизацию существующих технологических процессов, изготовление оснастки и инструмента, ремонтные работы, транспортировку продукции до потребителя и другие вопросы жизнедеятельности предприятия.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 51465 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 12120 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 33806 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,68; расчетный tg9=0,50; заданный энергосистемой tg9=0,50.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3060 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ - АС-95/16.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 1,5 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 400, 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: АПвП-10 с сечением 50, 70, 95,150, 185, 240 мм2.
Разработчиком выпускной квалификационной работы был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок арматурно-изоляторного 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 на эстакадах и в траншеях. В качестве проводника использовались кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвП-10 сечением 50, 70, 95, 120, 150, 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 разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-25000/110/10/10. 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 и освещения главной понизительной подстанции предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения арматурно-изоляторного завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
