Помощь студентам в учебе
Электроснабжение южной группы цехов медеэлектролитного завода
|
ВВЕДЕНИЕ 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
Вывод по разделу 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 11
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 11
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчет высоковольтной нагрузки и нагрузки в целом по предприятию. 19
1.4 Расчет картограммы электрических нагрузок 20
Выводы по разделу 1 23
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 24
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 24
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 24
Выводы по разделу 2 30
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ .... 31
Выводы по разделу 3 34
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 35
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 36
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 37
4.3 Расчет токов короткого замыкания 38
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
Выводы по разделу 4 45
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ .. 46
5.1 Выбор напряжения 46
5.2 Построение схемы электроснабжения 46
5.3 Сравнение схемы электроснабжения 46
5.4 Технико-экономическое обоснование схемы питания ТП1 и ТП11 47
5.5 Конструктивное выполнение электрической сети 52
5.6 Расчет питающих линий 52
Выводы по разделу 5 55
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 57
Выводы по разделу 6 67
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 68
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП 68
7.2 Выбор выключателей КРУ
Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 69
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 72
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 74
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП 75
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 76
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 78
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 79
Выводы по разделу 7 79
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 80
Выводы по разделу 8 88
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС .... 89
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 89
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 96
Выводы по разделу 9 99
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 100
10.1 Дифференциальная защита 100
10.2 Защита от перегруза на НН 107
10.3 МТЗ с выдержкой времени на НН 108
10.4 МТЗ с выдержкой времени на ВН 110
10.5 Газовая защита 112
10.6 Защита от перегрева 113
Выводы по разделу 10 113
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 114
11.3 Планировка и конструктивная часть ГПП 115
11.4 Требования к установке трансформатора 115
11.5 Обеспечение безопасности работ на ГПП 116
11.5.1 Обеспечение безопасности работ и осмотров 116
11.5.2 Обеспечение электробезопасности на ГПП 117
11.6 Устройства сигнализации и контроля изоляции 118
11.7 Молниезащита ГПП 119
11.8 Расчёт тока однофазного замыкания на землю 121
11.9 Расчет заземления 123
11.10. Заземляющие ножи и система блокировки 126
11.11. Освещение 127
11.12 Пожарная безопасность 128
Выводы по разделу 11 130
12 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 131
Выводы по разделу 12 139
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
Вывод по разделу 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 11
1.1 Расчет нагрузок по ремонтно-механическому цеху 11
1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчет высоковольтной нагрузки и нагрузки в целом по предприятию. 19
1.4 Расчет картограммы электрических нагрузок 20
Выводы по разделу 1 23
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 24
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 24
2.2 Расчет цеховых трансформаторных подстанций 24
Выводы по разделу 2 30
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ .... 31
Выводы по разделу 3 34
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 35
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 36
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 37
4.3 Расчет токов короткого замыкания 38
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 39
Выводы по разделу 4 45
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ .. 46
5.1 Выбор напряжения 46
5.2 Построение схемы электроснабжения 46
5.3 Сравнение схемы электроснабжения 46
5.4 Технико-экономическое обоснование схемы питания ТП1 и ТП11 47
5.5 Конструктивное выполнение электрической сети 52
5.6 Расчет питающих линий 52
Выводы по разделу 5 55
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 57
Выводы по разделу 6 67
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 68
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП 68
7.2 Выбор выключателей КРУ
Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 69
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 72
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 74
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП 75
7.7 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую стойкость к
токам короткого замыкания 76
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 78
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей РУ НН
ТП 79
Выводы по разделу 7 79
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 80
Выводы по разделу 8 88
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС .... 89
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 89
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 96
Выводы по разделу 9 99
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 100
10.1 Дифференциальная защита 100
10.2 Защита от перегруза на НН 107
10.3 МТЗ с выдержкой времени на НН 108
10.4 МТЗ с выдержкой времени на ВН 110
10.5 Газовая защита 112
10.6 Защита от перегрева 113
Выводы по разделу 10 113
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 114
11.3 Планировка и конструктивная часть ГПП 115
11.4 Требования к установке трансформатора 115
11.5 Обеспечение безопасности работ на ГПП 116
11.5.1 Обеспечение безопасности работ и осмотров 116
11.5.2 Обеспечение электробезопасности на ГПП 117
11.6 Устройства сигнализации и контроля изоляции 118
11.7 Молниезащита ГПП 119
11.8 Расчёт тока однофазного замыкания на землю 121
11.9 Расчет заземления 123
11.10. Заземляющие ножи и система блокировки 126
11.11. Освещение 127
11.12 Пожарная безопасность 128
Выводы по разделу 11 130
12 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 131
Выводы по разделу 12 139
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140
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 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.
Южная группа цехов медеэлектролитного завода расположенного в Свердловской области предназначен для производства тех или иных разновидностей изделий из меди.
Основным видом деятельности завода является огневое и электролитическое рафинирование меди и производства от неё продукции.
Основная производственная структура завода включает в себя следующие подразделения:
- Медеплавильный цех;
- Цех электролиза меди;
- Цеха электролиза медной фольги;
- Ремонтно строительный цех;
- Цех товаров народного потребления.
Медеплавильный цех предназначен для огневого рафинирования меди. Цех оборудован одной наклоняющейся печью ёмкостью 350 тонн, разливочным комплексом карусельного типа, автоходной завалочной машиной. Печь оборудована горелками и системой компьютерного управления. В цехе также получают медные гранулы для производства радиаторной ленты.
Цех электролиза меди включает в себя отделение получения купороса с использованием вакуум-кристаллизационных установок, отделение аффинажа, выпуск золота и серебра в слитках, технический селен, технический теллур, отделение электролиза меди благодаря чему достигается очень высокая чистота металла (99,997%).
В традиционной технологии электролиза применяется медные катодные основы, на которые ведут осаждения меди. Поэтому до 10% количества электролизных ванн используется для изготовления основ. В безопасной технологии электролиза осаждение меди ведут непосредственно на катодные матрицы, изготовленные из титана.
Цех электролиза медной фольги состоит из трех корпусов, в двух из которых производят радиаторную ленту, а в третьем - фольгу. В цехе также выпускают медную заготовку для волочения проволки диаметром до 8 мм., используя метод «вертикального литья».
Цех производства товаров народного потребления выпускает столовые приборы и кухонные принадлежности из нержавеющей стали с нитридтитановым покрытием.
Вся продукция завода сертифицирована, имеет разрешения Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ на применение на опасных промышленных объектах, на заводе действуют системы менеджмента качества ИСО 9001-2008.
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.
Южная группа цехов медеэлектролитного завода расположенного в Свердловской области предназначен для производства тех или иных разновидностей изделий из меди.
Основным видом деятельности завода является огневое и электролитическое рафинирование меди и производства от неё продукции.
Основная производственная структура завода включает в себя следующие подразделения:
- Медеплавильный цех;
- Цех электролиза меди;
- Цеха электролиза медной фольги;
- Ремонтно строительный цех;
- Цех товаров народного потребления.
Медеплавильный цех предназначен для огневого рафинирования меди. Цех оборудован одной наклоняющейся печью ёмкостью 350 тонн, разливочным комплексом карусельного типа, автоходной завалочной машиной. Печь оборудована горелками и системой компьютерного управления. В цехе также получают медные гранулы для производства радиаторной ленты.
Цех электролиза меди включает в себя отделение получения купороса с использованием вакуум-кристаллизационных установок, отделение аффинажа, выпуск золота и серебра в слитках, технический селен, технический теллур, отделение электролиза меди благодаря чему достигается очень высокая чистота металла (99,997%).
В традиционной технологии электролиза применяется медные катодные основы, на которые ведут осаждения меди. Поэтому до 10% количества электролизных ванн используется для изготовления основ. В безопасной технологии электролиза осаждение меди ведут непосредственно на катодные матрицы, изготовленные из титана.
Цех электролиза медной фольги состоит из трех корпусов, в двух из которых производят радиаторную ленту, а в третьем - фольгу. В цехе также выпускают медную заготовку для волочения проволки диаметром до 8 мм., используя метод «вертикального литья».
Цех производства товаров народного потребления выпускает столовые приборы и кухонные принадлежности из нержавеющей стали с нитридтитановым покрытием.
Вся продукция завода сертифицирована, имеет разрешения Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ на применение на опасных промышленных объектах, на заводе действуют системы менеджмента качества ИСО 9001-2008.
Выполнен расчет электрических нагрузок медеэлектролитного завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
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, 95, 120, 400 мм .
В работе подробно расмотрем 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 медеэлектролитного завода, отвечающая всем требованиям безопаст- ности, качества электроэнергии, надёжности, удобства эксплуатации и технико - экономической эфективности.
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, 95, 120, 400 мм .
В работе подробно расмотрем 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 медеэлектролитного завода, отвечающая всем требованиям безопаст- ности, качества электроэнергии, надёжности, удобства эксплуатации и технико - экономической эфективности.