Помощь студентам в учебе
Электроснабжение группы цехов обогатительной фабрики по переработке медной руды
|
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика производства 6
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 12
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 16
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 19
2 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 23
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП предприятия 24
3 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 30
3.1 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 31
3.2 Расчет токов короткого замыкания 31
3.3 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 33
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 37
4.2 Выбор кабельных линий 38
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 41
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 54
6.1 Выбор кабельных линий 55
6.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 51
6.3 Выбор электрооборудования 56
6.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП кабельных линий 56
6.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 57
6.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 60
7.2 Выбор выключателей КРУ 61
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 66
7.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 68
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников электроремонтного цеха 69
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 74
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС 83
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СТД-1600
10.1 Продольная дифференциальная защита 87
10.2 Защита от перегрузок 89
10.3 Защита минимального напряжения 90
10.4 Защита от асинхронного режима и перегрева 92
10.5 Релейная защита кабельной линии, питающей двигатель 93
10.5.1 Т оковая отсечка кабельной линии 93
10.5.2 Максимальная токовая защита кабельной линии 94
10.5.3 Защита от однофазных замыканий на землю 95
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Защитные меры от поражения электрическим током 98
11.2 Молниезащита ГПП 101
11.3 Расчет заземления 103
11.4 Освещение ОРУ-110/10 кВ 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
Характеристика производства 6
Технический паспорт 8
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 12
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 16
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 19
2 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1 Выбор трансформаторов цеховых трансформаторных
подстанций 23
2.2 Выбор напряжения и трансформаторов ГПП предприятия 24
3 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 30
3.1 Выбор ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 31
3.2 Расчет токов короткого замыкания 31
3.3 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 33
4 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
4.1 Выбор напряжения и схемы внутреннего электроснабжения 37
4.2 Выбор кабельных линий 38
5 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 41
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 54
6.1 Выбор кабельных линий 55
6.2 Расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях 51
6.3 Выбор электрооборудования 56
6.3.1 Выбор ячеек отходящих от ГПП кабельных линий 56
6.3.2 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводах цеховых ТП 57
6.4 Определение технико-экономических показателей вариантов
схем внутреннего электроснабжения предприятия 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП .. 60
7.2 Выбор выключателей КРУ 61
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 61
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
7.5 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 65
7.6 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП .. 66
7.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 66
7.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 68
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУНН ТП 68
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников электроремонтного цеха 69
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 74
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ
СЭС 83
10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СТД-1600
10.1 Продольная дифференциальная защита 87
10.2 Защита от перегрузок 89
10.3 Защита минимального напряжения 90
10.4 Защита от асинхронного режима и перегрева 92
10.5 Релейная защита кабельной линии, питающей двигатель 93
10.5.1 Т оковая отсечка кабельной линии 93
10.5.2 Максимальная токовая защита кабельной линии 94
10.5.3 Защита от однофазных замыканий на землю 95
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
11.1 Защитные меры от поражения электрическим током 98
11.2 Молниезащита ГПП 101
11.3 Расчет заземления 103
11.4 Освещение ОРУ-110/10 кВ 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
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.
Характеристика производства
На обогатительной фабрике по переработке медной руды производство меди из руды осуществляют гидрометаллургическим методом. Данный метод используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди, также очень эффективен для подвергающихся обогащению руд.
Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации. При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу. Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.
Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн. Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600°С. Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.
Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую - окислы кремния, железа, алюминия и кальция.
Группа цехов завода по переработке медной руды занимает 131 тыс. м2 территории. Включает в себя 8 цехов с суммарной установленной мощностью
42,6 МВт, значительная часть нагрузки из приходится высоковольтные синхронные и работающие в продолжительном режиме. Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения.
Деятельность таких цехов, как: цех разделения воздуха, цех сжигания серы, компрессорный цех, насосная оборотного водоснабжения, насосная промстоков, центральная котельная лежит в основе производственного цикла предприятия, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, поэтому данные цеха относятся ко 2-ой категории по надежности электроснабжения.
Кроме того, ко второй категории относятся цеха, остановка в работе которых приводит к простою основных производственных цехов, а именно цех химводоочистки. Также ко 2-ой категории следует отнести электроремонтный цех, в составе электроприемников которого имеются термические, индукционные, шахтные печи, прессы перерыв в электроснабжении которых, приводит к возникновению брака и недоотпуску продукции. На предприятии достаточное количество цехов 3-ей категории, но они не вошли в рассматриваемую группу цехов.
Предприятие имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на расстоянии 7,0 км, с существующими напряжениями: 35 и 110 кВ и мощностями трехфазного короткого замыкания - 870 и 2570 МВА. Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4355 часов. На предприятии установлен трехсменный график работы.
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.
Характеристика производства
На обогатительной фабрике по переработке медной руды производство меди из руды осуществляют гидрометаллургическим методом. Данный метод используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди, также очень эффективен для подвергающихся обогащению руд.
Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации. При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу. Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.
Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн. Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600°С. Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.
Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую - окислы кремния, железа, алюминия и кальция.
Группа цехов завода по переработке медной руды занимает 131 тыс. м2 территории. Включает в себя 8 цехов с суммарной установленной мощностью
42,6 МВт, значительная часть нагрузки из приходится высоковольтные синхронные и работающие в продолжительном режиме. Учитывая особенности технологического процесса и его энергоемкость, завод, в целом, относится ко второй категории потребителей по надежности электроснабжения.
Деятельность таких цехов, как: цех разделения воздуха, цех сжигания серы, компрессорный цех, насосная оборотного водоснабжения, насосная промстоков, центральная котельная лежит в основе производственного цикла предприятия, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, поэтому данные цеха относятся ко 2-ой категории по надежности электроснабжения.
Кроме того, ко второй категории относятся цеха, остановка в работе которых приводит к простою основных производственных цехов, а именно цех химводоочистки. Также ко 2-ой категории следует отнести электроремонтный цех, в составе электроприемников которого имеются термические, индукционные, шахтные печи, прессы перерыв в электроснабжении которых, приводит к возникновению брака и недоотпуску продукции. На предприятии достаточное количество цехов 3-ей категории, но они не вошли в рассматриваемую группу цехов.
Предприятие имеет возможность получать питание от энергосистемы, удаленной на расстоянии 7,0 км, с существующими напряжениями: 35 и 110 кВ и мощностями трехфазного короткого замыкания - 870 и 2570 МВА. Годовое число часов использования получасового максимума активной нагрузки предприятия составляет 4355 часов. На предприятии установлен трехсменный график работы.
В выпускной квалификационной работе произведен расчет электрических в характерных узлах системы электроснабжения предприятия согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм.
По результатам расчёта электрических нагрузок выбраны трансформаторные подстанции на базе масляных трансформаторов типа ТМГ. На главной понизительной подстанции предприятия выбраны силовые трансформаторы типа ТРДН мощностью 25000 кВА.
Ввиду отсутствия транзита мощности подстанция предприятия отнесена к категории тупиковых, поэтому принята схема внешнего электроснабжения два блока с выключателями и ремонтной перемычкой. Ремонтная перемычка введена в схему с целью снижения потерь в трансформаторах ГПП во время ремонта одной из питающих воздушных линий.
Внутризаводская схема электроснабжения выполнена по смешанной схеме: радиальной и магистральной. При этом использовался кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена типа АПвПуг, проложенный преимущественно в кабельных траншея.
Внутрицеховая система электроснабжения 0,4 кВ подробно рассмотрена на примере электроснабжения электроремонтного цеха. Для рационального распределения электрической энергии в цехе установлены распределительные шинопроводы и распределительные щиты.
На основании расчета токов короткого замыкания произведена проверка коммутационной, измерительной аппаратуры, кабельных линий на термическую и электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания.
Оптимальный выбор средств компенсации реактивной мощности является составной частью построения рациональной системы электроснабжения предприятия, с этой целью была рассмотрена необходимость установки компенсирующих устройств на ГПП, а также на сборных шинах 0,4 кВ цеховых ТП.
Ввиду наличия в составе электроприемников предприятия большого количества синхронных двигателей, принято решение установить устройство плавного пуска серии УБПВД-ВЦ.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты синхронного двигателя. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты синхронного двигателя.
Все технические решения в проекте принимались с учётом безопасности жизнедеятельности и технико-экономической эффективности.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов обогатительной фабрики по переработке медной руды, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
По результатам расчёта электрических нагрузок выбраны трансформаторные подстанции на базе масляных трансформаторов типа ТМГ. На главной понизительной подстанции предприятия выбраны силовые трансформаторы типа ТРДН мощностью 25000 кВА.
Ввиду отсутствия транзита мощности подстанция предприятия отнесена к категории тупиковых, поэтому принята схема внешнего электроснабжения два блока с выключателями и ремонтной перемычкой. Ремонтная перемычка введена в схему с целью снижения потерь в трансформаторах ГПП во время ремонта одной из питающих воздушных линий.
Внутризаводская схема электроснабжения выполнена по смешанной схеме: радиальной и магистральной. При этом использовался кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена типа АПвПуг, проложенный преимущественно в кабельных траншея.
Внутрицеховая система электроснабжения 0,4 кВ подробно рассмотрена на примере электроснабжения электроремонтного цеха. Для рационального распределения электрической энергии в цехе установлены распределительные шинопроводы и распределительные щиты.
На основании расчета токов короткого замыкания произведена проверка коммутационной, измерительной аппаратуры, кабельных линий на термическую и электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания.
Оптимальный выбор средств компенсации реактивной мощности является составной частью построения рациональной системы электроснабжения предприятия, с этой целью была рассмотрена необходимость установки компенсирующих устройств на ГПП, а также на сборных шинах 0,4 кВ цеховых ТП.
Ввиду наличия в составе электроприемников предприятия большого количества синхронных двигателей, принято решение установить устройство плавного пуска серии УБПВД-ВЦ.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты синхронного двигателя. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты синхронного двигателя.
Все технические решения в проекте принимались с учётом безопасности жизнедеятельности и технико-экономической эффективности.
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения группы цехов обогатительной фабрики по переработке медной руды, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.