ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 15
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 21
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 21
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 27
2.2 Выбор цеховых трансформаторных подстанций 27
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
ПРЕДПРИЯТИЯ 32
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 36
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых
трансформаторах ГПП 38
4.2 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 39
4.3 Расчет токов короткого замыкания 40
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 42
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 45
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего
электроснабжения 48
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 49
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия.... 49
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 49
5.4 Расчет кабельных линий 50
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 54
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 64
7.2 Выбор выключателей КРУ 64
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 65
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 67
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 69
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 70
7.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 71
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 72
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 73
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 74
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 79
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения ... 87
9.2 Расчет колебаний напряжения 92
9.3 Расчет несимметрии напряжения 92
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 94
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
10.1 Релейная защита сборных шин 0,4 кВ трансформатора 96
10.2 Релейная защита трансформатора на стороне 0,4 кВ 98
10.3 Релейная защита трансформатора 100
10.4 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор ... 102
10.4.1 Токовая отсечка кабельной линии 102
10.4.2 Максимальная токовая защита кабельной линии 103
10.4.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий
на землю 106
10.5 Построение карты селективности участка СЭС 107
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Обеспечение охраны окружающей среды предприятия 109
11.2 Общие требования электробезопасности 109
11.3 Анализ вредных и опасных производственных факторов
при эксплуатации силовых трансформаторов 110
11.4 Защитные меры от воздействия опасных и вредных факторов .... 111
11.5 Защитные меры от поражения электрическим током 111
11.6 Пожарная безопасность 114
11.7 Молниезащита ГПП 115
11.8 Расчёт тока однофазного замыкания на землю 117
11.9 Освещение ОРУ-35/10 120
12 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
12.1 Построение дерева целей проекта 122
12.2 Качественный анализ вариантов технических решений 122
12.3 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
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
Рязанский станкостроительный завод (РСЗ) - специализированное предприятие по изготовлению станков и оборудования для металлообработки. Находится в городе Рязань и занимает территорию площадью 52 гектара. Более 65 лет лидерства на рынке станкостроения. 150 тыс. станков весом до 130 тн работают в 80 странах мира [1].
Высокий уровень организации производства, постоянное использование отечественных и зарубежных достижений науки и техники обеспечивает изготовление станков и оборудования, отвечающих современным требованиям.
Станки и оборудование производства РСЗ нашли широкое применение в оборонной, авиационной, нефтяной и газовой промышленности, подразделениях трубопроводного, железнодорожного и автомобильного транспорта, химического и энергетического машиностроения, коммунального, сельского, лесного хозяйств.
Предприятие имеет возможность изготавливать высокоточные и качественные узлы и детали общепромышленного назначения: шарико-винтовые пары, зубчатые колеса, патроны, копиры и другие детали, где требуется точность и качество.
Рязанский станкостроительный завод осуществляет комплексную поставку оборудования по заказу потребителей, которая включает в себя оборудование всех станкостроительных заводов России и иностранных фирм (фрезерные, сверлильные, шлифовальные, отрезные станки и другое оборудование).
Рязанский станкозавод - одно из немногих станкостроительных предприятий, имеющее не только комплекс современного мобильного производства (литейное, кузнечно-прессовое, инструментальное, сварочное и другие) и уникальных технологий, но и большой интеллектуальный потенциал, включающий опытных конструкторов, технологов и исследователей.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 14618 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 8780 кВт.
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Активная расчётная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 14483 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tg9=0,67; расчетный tg9=0,38; заданный энергосистемой tg9=0,40.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 35 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 600 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 35 кВ - АС-120/19.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции 1,3 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2хТДН-16000/35/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМГ, мощностью 250, 400, 630, 1000 кВ-А.
12 Грунт: коррозионная активность - низкая, блуждающие токи - есть, растягивающие усилия - нет.
13 Число часов использования максимума нагрузки 4345 ч/год.
л
14 Тип и сечение кабельных линий: АПвП-10 с сечением 35, 70, 95 мм .
Разработчиком выпускной квалификационной работы был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок Рязанского станкостроительного 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 35 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 сшитого полиэтилена марки АПвП-10 сечением 35, 70, 95 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 участка системы электроснабжения от вводного выключателя цеховой трансформаторной подстанции до выключателя отходящей от ГПП кабельной линии. На чертеже представлены принципиальная оперативная схема релейной защиты, а также карта селективности.
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 Рязанского станкостроительного завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
