Помощь студентам в учебе
Электроснабжение механического завода
|
ВВЕДЕНИЕ 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 9
Выводы по разделу 13
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 14
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 20
1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок 24
Выводы по разделу 1 27
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 28
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 28
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 28
Выводы по разделу 2 34
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 35
Выводы по разделу 3 39
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 40
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 42
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 43
4.3 Расчет токов короткого замыкания 44
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 46
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 50
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 52
Выводы по разделу 4 53
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 54
5.1 Выбор напряжения 54
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 54
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 55
5.4 Расчет питающих линий 55
Выводы по разделу 5 58
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 60
Выводы по разделу 6 72
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 73
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП
Выбор выключателей КРУ 74
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 74
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 76
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 78
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП 79
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 80
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 81
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 82
Выводы по разделу 7 83
8 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС .... 84
8.1 Расчет влияния преобразователей частоты на коэффициент искажения
синусоидальности напряжения 84
8.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 88
Выводы по разделу 8 90
9 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 91
Выводы по разделу 9 98
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА 99
10.1 Дифференциальная защита 99
10.2 Защита от перегруза на НН 106
10.3 МТЗ с выдержкой времени на НН 108
10.4 МТЗ с выдержкой времени на ВН 109
10.5 Газовая защита 112
Выводы по разделу 10 112
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 113
11.1 Территория, компоновка и конструктивная часть подстанции 113
11.1.1 Обоснование местоположения подстанции 113
11.1.2 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 113
11.1.3 Проезд на открытом распределительном устройстве 115
11.1.4 Основные требования при установке трансформаторов и
возможность осмотра газовых реле 115
11.2 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 116
11.2.1 Установка заземляющих ножей и система блокировки 110 и 10
кВ 119
11.3 Расчёт защитного заземления ГПП 120
11.4 Расчет молниезащиты ГПП 124
11.5 Расчет освещения открытого распределительного устройства 126
11.6 Пожарная безопасность трансформатора 129
11.6.1 Пожарная безопасность ЛЭП 130
Выводы по разделу 11
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 131
Выводы по разделу 12 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 9
Выводы по разделу 13
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 14
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 14
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 20
1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок 24
Выводы по разделу 1 27
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 28
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 28
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 28
Выводы по разделу 2 34
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 35
Выводы по разделу 3 39
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 40
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 42
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 43
4.3 Расчет токов короткого замыкания 44
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 46
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 50
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 52
Выводы по разделу 4 53
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 54
5.1 Выбор напряжения 54
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 54
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 55
5.4 Расчет питающих линий 55
Выводы по разделу 5 58
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 60
Выводы по разделу 6 72
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 73
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП
Выбор выключателей КРУ 74
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 74
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 76
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 78
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП 79
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 80
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 81
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 82
Выводы по разделу 7 83
8 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС .... 84
8.1 Расчет влияния преобразователей частоты на коэффициент искажения
синусоидальности напряжения 84
8.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 88
Выводы по разделу 8 90
9 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 91
Выводы по разделу 9 98
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА 99
10.1 Дифференциальная защита 99
10.2 Защита от перегруза на НН 106
10.3 МТЗ с выдержкой времени на НН 108
10.4 МТЗ с выдержкой времени на ВН 109
10.5 Газовая защита 112
Выводы по разделу 10 112
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 113
11.1 Территория, компоновка и конструктивная часть подстанции 113
11.1.1 Обоснование местоположения подстанции 113
11.1.2 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 113
11.1.3 Проезд на открытом распределительном устройстве 115
11.1.4 Основные требования при установке трансформаторов и
возможность осмотра газовых реле 115
11.2 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 116
11.2.1 Установка заземляющих ножей и система блокировки 110 и 10
кВ 119
11.3 Расчёт защитного заземления ГПП 120
11.4 Расчет молниезащиты ГПП 124
11.5 Расчет освещения открытого распределительного устройства 126
11.6 Пожарная безопасность трансформатора 129
11.6.1 Пожарная безопасность ЛЭП 130
Выводы по разделу 11
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 131
Выводы по разделу 12 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
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 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.
Выполнен расчет электрических нагрузок 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 сшито-
л
го полиэтилена марки АПвПу-10 сечением 70, 150, 185, 240 мм .
В работе подробно рассмотрен вопрос 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 механического завода, отвечающая всем требованиям безопасности, качества электроэнергии, надёжности, удобства эксплуатации и технико-экономической эффективности.
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 сшито-
л
го полиэтилена марки АПвПу-10 сечением 70, 150, 185, 240 мм .
В работе подробно рассмотрен вопрос 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 механического завода, отвечающая всем требованиям безопасности, качества электроэнергии, надёжности, удобства эксплуатации и технико-экономической эффективности.