ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 24
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 31
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых
трансформаторах ГПП 37
4.2 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 38
4.3 Расчет токов короткого замыкания 39
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 41
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 44
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего
электроснабжения 46
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 48
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия.... 48
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 48
5.4 Расчет кабельных линий 49
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 53
6.1 Расчет токов короткого замыкания выше 1000 В 54
6.2 Расчет токов короткого замыкания до 1000 В 58
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 61
7.2 Выбор выключателей КРУ 61
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 62
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 64
Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 66
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 67
7.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 67
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 69
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 69
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 70
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 77
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС 87
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
10.1 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ трансформатора 89
10.2 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 91
10.3 Релейная защита трансформатора 93
10.4 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор 95
10.4.1 Токовая отсечка кабельной линии 95
10.4.2 Максимальная токовая защита кабельной линии 96
10.4.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий
на землю 99
10.5 Построение карты селективности участка СЭС 100
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Планировка и конструктивная часть ГПП 102
11.2 Защитные средства, применяемые на подстанции 103
11.3 Устройства сигнализации и контроля изоляции 103
11.4 Молниезащита ГПП 105
11.5 Расчет заземления 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113
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.
Характеристика производства
Рассматривая группа цехов завода камнелитых изделий занимает 160 тыс. м2 территории. Включает в себя 27 цехов с суммарной установленной мощностью 13,5 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 заводе камнелитых изделий в зависимости от назначения и выпускаемой продукции можно выделить три группы цехов:
1 Основные - цеха перерабатывающие сырье и полуфабрикаты в готовую продукцию, для производства которой предназначено данное предприятие: цех минераловатных изделий, цех опаловых изделий, пегматитовый цех, мозаичный цех, цех каменного литья.
2 Подсобные - цеха, изготавливающие основные и вспомогательные материалы или осуществляющие их подготовку для переработки в основных цехах предприятия: градирня четырехсекуионная, цех футеровки, отделение кислотноупорного порошка.
3 Вспомогательные - цеха, обеспечивающие нормальную работу всех цехов и хозяйств предприятия: котельная, насосная оборотного водоснабжения, компрессорная станция, ремонтно-механический цех.
В составе завода, помимо цехов, имеются различные обслуживающие хозяйства и подсобные службы (складское хозяйство, административно-бытовые корпуса).
Климатические условия имеют следующие характеристики: наивысшая температура окружающего воздуха 20,1 °С, грунт, на котором расположено предприятие, на глубине 0,7 м имеет наивысшую температуру 16,3°С и отличен средней коррозионной активностью, отсутствием блуждающих токов и растягивающих усилий.
Предприятие имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на расстоянии 18,5 км, с существующими напряжениями: 35 и 110 кВ и мощностями трехфазного короткого замыкания - 800 и 450 МВА.
Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4355 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 - 13494 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: 9540 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,77; расчетный tg9=0,49; заданный энергосистемой tg9=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-70/11.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 18,5 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2хТДН-10000/110/10.
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 - средняя, блуждающие токи - нет, растягивающие усилия - нет.
13 Число часов использования максимума нагрузки 4355 ч/год.
л
14 Тип и сечение кабельных линий: АПвП-10 с сечением 35, 70 мм .
В выпускной квалификационной работе выполнен расчет электрических нагрузок группы цехов завода камнелитых изделий, 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 АПвП-10 сечением 35, 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.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов завода камнелитных изделий, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
