Помощь студентам в учебе
Электроснабжение группы цехов ферросплавного завода г. Старый Оскол
|
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА 6
ВВЕДЕНИЕ 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
РЕШЕНИЙ 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 13
1.1 Расчёт электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху 13
1.1.1 Распределение по фазам однофазных электроприемников 13
1.1.2 Расчет электрических нагрузок при использовании трехфазных и
однофазных электроприемников 15
1.1.3 Расчет нагрузки цеха 19
1.2 Расчет низковольтных нагрузок по предприятию 24
1.3 Расчет высоковольтной нагрузки по предприятию 29
1.4 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия 29
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 34
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 34
2.2 Выбор мощности и места установки цеховых КТП 34
3 СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 41
3.1 Рациональное напряжение внешнего электроснабжения 41
3.2 Выбор типа и мощности трансформаторов на главной понизительной
подстанции 42
3.3 Выбор схемы внешнего электроснабжения 43
4 СИСТЕМА ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 52
4.1. Определение рационального напряжения внутризаводского
электроснабжения 52
4.2 Выбор и обоснование режима нейтрали 52
4.3 Выбор схемы распределительной сети напряжением 10 кВ 53
4.4. Магистральная схема электроснабжения №1 53
4.4.1 Конструктивное выполнение электрической сети 53
4.4.2 Расчет питающих линий 55
4.5 Магистральная схема электроснабжения №2 57
5 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 64
6 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 75
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 90
8 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 95
9 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 96
10 УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 104
10.1 Структура системы 104
10.1.1 Уровень ИИК 106
10.1.2 Уровень ИВКЭ 110
10.1.3 Уровень ИВК 112
10.1.4 Уровень СОЕВ 112
10.2 Функционирование комплекса технических средств АИИС КУЭ 112
11 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 114
11.1 Дифференциальная защита трансформатора ТРДН - 63000/110/10 .. 114
11.2 Максимальная токовая защита 118
11.3 Защита от перегруза 120
11.4 Газовая защита 121
11.5 Защита РПН 121
11.6 Проверка трансформаторов тока 121
12 ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 124
12.1 Территория, компоновка и конструктивная часть Г11П 125
12.2 Электробезопасность 127
12.2.1 Расчет защитного заземления Г11П 127
12.2.2 Контроль изоляции 130
12.3 Требования к производственному освещению 132
12.4 Обеспечение пожарной безопасности 133
12.5 Защита Г11П от ударов молнии 134
13 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 136
13.2 Определение целей проекта 137
13.2.1 Дерево целей проекта 137
13.2.2 Штатное расписание 139
13.3 Планирование мероприятий по реализации проекта 139
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 144
ВВЕДЕНИЕ 7
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
РЕШЕНИЙ 10
1 РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 13
1.1 Расчёт электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху 13
1.1.1 Распределение по фазам однофазных электроприемников 13
1.1.2 Расчет электрических нагрузок при использовании трехфазных и
однофазных электроприемников 15
1.1.3 Расчет нагрузки цеха 19
1.2 Расчет низковольтных нагрузок по предприятию 24
1.3 Расчет высоковольтной нагрузки по предприятию 29
1.4 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия 29
2 ВЫБОР ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 34
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 34
2.2 Выбор мощности и места установки цеховых КТП 34
3 СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 41
3.1 Рациональное напряжение внешнего электроснабжения 41
3.2 Выбор типа и мощности трансформаторов на главной понизительной
подстанции 42
3.3 Выбор схемы внешнего электроснабжения 43
4 СИСТЕМА ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 52
4.1. Определение рационального напряжения внутризаводского
электроснабжения 52
4.2 Выбор и обоснование режима нейтрали 52
4.3 Выбор схемы распределительной сети напряжением 10 кВ 53
4.4. Магистральная схема электроснабжения №1 53
4.4.1 Конструктивное выполнение электрической сети 53
4.4.2 Расчет питающих линий 55
4.5 Магистральная схема электроснабжения №2 57
5 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 64
6 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 75
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ 90
8 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 95
9 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 96
10 УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 104
10.1 Структура системы 104
10.1.1 Уровень ИИК 106
10.1.2 Уровень ИВКЭ 110
10.1.3 Уровень ИВК 112
10.1.4 Уровень СОЕВ 112
10.2 Функционирование комплекса технических средств АИИС КУЭ 112
11 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 114
11.1 Дифференциальная защита трансформатора ТРДН - 63000/110/10 .. 114
11.2 Максимальная токовая защита 118
11.3 Защита от перегруза 120
11.4 Газовая защита 121
11.5 Защита РПН 121
11.6 Проверка трансформаторов тока 121
12 ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 124
12.1 Территория, компоновка и конструктивная часть Г11П 125
12.2 Электробезопасность 127
12.2.1 Расчет защитного заземления Г11П 127
12.2.2 Контроль изоляции 130
12.3 Требования к производственному освещению 132
12.4 Обеспечение пожарной безопасности 133
12.5 Защита Г11П от ударов молнии 134
13 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 136
13.2 Определение целей проекта 137
13.2.1 Дерево целей проекта 137
13.2.2 Штатное расписание 139
13.3 Планирование мероприятий по реализации проекта 139
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 144
Энергетика является одной из наукоёмких, динамично развивающихся и стратегически важных отраслей нашей промышленности.
Современная система электроснабжения промышленного предприятия должна быть экономичной, надежной, безопасной, удобной в эксплуатации, а также должна обеспечивать надлежащее качество энергии, предусматривать гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта. При этом должны по возможности приниматься решения, требующие минимальных электроэнергии.
От того, насколько рационально будет осуществлено электроснабжение любого промышленного объекта, настолько успешным будет выпуск предприятием продукции, соответствующей международным стандартам качества, а также освоение в производстве новых типов, моделей товара.
Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование электроснабжения группы цехов ферросплавного завода.
Основные современные проблемы в области рационального и правильного построения систем электроснабжения промышленных предприятий:
1. Вопросы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий.
2. Применение переменного оперативного тока для устройств релейной защиты и автоматики.
3. Вопросы конструирования универсальных удобных в эксплуатации цеховых электрических сетей.
4. Комплектное исполнение цеховых и общезаводских систем питания и конструкции подстанций.
Ферросплавы - это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемыми в производстве, стали для улучшения её свойств и легирования. Для их получения в данной работе предусмотрена установка руднотермических печей.
Руднотермические печи (РТП) применяются в металлургии черных металлов и других отраслях для получения ферросплавов. РТП являются дуговыми печами сопротивления. Нагрев материалов производится за счет теплоты, возникающей при протекании тока по электродам, шихте, электрической дуге и расплавляемому материалу.
РТП обладают следующими особенностями:
1. Удельное электрическое сопротивление шихты сильно меняется при повышении температуры, холодная шихта не электропроводна.
2. В расплавленном состоянии шихта представляет ионный раствор, проводимость которого зависит от температуры и состава. Объем расплава и шихты, участвующих в проведении тока, меняется при изменении температуры. Это определяет возможность существования двух проводников - нелинейного активного сопротивления шихты и расплава и электрической дуги.
3. Температура преобразования шихты составляет 1200=2200 К, что определяет высокие удельные расходы электроэнергии на выпуск единицы продукции и наличие мощного энергетического хозяйства.
4. Непрерывный режим работы в течение 1=2 лет.
Печи с открытой дугой (рафинировочные) имеют характеристики потребления, близкие к ДСП в рафинировочный период. Большинство РТП имеют непрерывный режим работы, длящийся несколько месяцев. Поэтому их коэффициент включения близок к 1.
Режим РТП характеризуется сравнительно высокой степенью равномерности. Однако изменение качества составляющих шихтовой смеси, неполадки в различных технологических системах, а также ограничения электропотребления вызывают необходимость изменения мощности печей от 5 до 50 % от номинальной. При этом коэффициент заполнения их индивидуальных суточных графиков работы составляет 0,72-0,98.
Электроснабжение РТП на данном предприятии производят на напряжении 10 кВ по системе глубокого ввода через понизительный трансформатор. РТП имеют сложную короткую сеть, способную пропускать очень большие вторичные токи (до 100 кА). В ней применяются меры по обеспечению симметричности загрузки фаз, снижению активного и индуктивного сопротивлений.
РТП как потребители электроэнергии
1. Источник питания: мощность до 60 МВА; напряжение в точке подключения 10=220 кВ; трехфазный или однофазный с возможностью регулирования до 25%; напряжение установки 200=300 В, частота 50 Гц (лучше 5 Гц).
2. Категория надежности: 2; для системы охлаждения - 1.
3. График нагрузки: равномерный во время плавки
4. Требования к качеству электроэнергии: в пределах нормативов.
5. Влияние на качество электроэнергии: несимметрия напряжений из -за короткой сети; колебания напряжения при включении (выключении); высшие гармоники при использовании выпрямителей.
В технологическом процессе производства ферросплавов образуются загрязняющие вещества, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду, в частности, на атмосферу.
Доставленное на завод сырьё загружается и хранится на складах, где происходит выделение кремнийсодержащей пыли, также пыль выделяется при дроблении, сортировке и загрузке шихтовых материалов. Места выделения пыли оснащены отсосами для улавливания и очистки пылевоздушной смеси в пылеулавливающих установках.
В процессе выплавки металла образуются отходящие газы, которые содержат большое количество пыли неорганической 20 - 70% SiO2(в том числе марганца диоксида), а также в отходящем газе присутствуют оксиды серы, азота, сероводород, неорганические соединения мышьяка, углерода оксид. Все закрытые печи оборудованы сводами, из-под которых все возгоны и газы отсасываются газодувками и очищаются в двухступенчатой газоочистной установке мокрым способом. Для очистки газов, отходящих от открытых печей, предусмотрена «сухая» газоочистка.
Согласно [1] закрытые подстанции, расположенные на территории металлургических заводов, должны, как правило, сооружаться без окон. При размещении подстанции внутри горячих пыльных цехов, а также в местах с особо загрязненной атмосферой должны предусматриваться специальные мероприятия для предотвращения попадания пыли в помещения подстанций: устройство тамбуров с герметизированными дверями, поддув чистого воздуха для создания в помещении подстанции избыточного давления и т.п.
Современная система электроснабжения промышленного предприятия должна быть экономичной, надежной, безопасной, удобной в эксплуатации, а также должна обеспечивать надлежащее качество энергии, предусматривать гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта. При этом должны по возможности приниматься решения, требующие минимальных электроэнергии.
От того, насколько рационально будет осуществлено электроснабжение любого промышленного объекта, настолько успешным будет выпуск предприятием продукции, соответствующей международным стандартам качества, а также освоение в производстве новых типов, моделей товара.
Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование электроснабжения группы цехов ферросплавного завода.
Основные современные проблемы в области рационального и правильного построения систем электроснабжения промышленных предприятий:
1. Вопросы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий.
2. Применение переменного оперативного тока для устройств релейной защиты и автоматики.
3. Вопросы конструирования универсальных удобных в эксплуатации цеховых электрических сетей.
4. Комплектное исполнение цеховых и общезаводских систем питания и конструкции подстанций.
Ферросплавы - это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемыми в производстве, стали для улучшения её свойств и легирования. Для их получения в данной работе предусмотрена установка руднотермических печей.
Руднотермические печи (РТП) применяются в металлургии черных металлов и других отраслях для получения ферросплавов. РТП являются дуговыми печами сопротивления. Нагрев материалов производится за счет теплоты, возникающей при протекании тока по электродам, шихте, электрической дуге и расплавляемому материалу.
РТП обладают следующими особенностями:
1. Удельное электрическое сопротивление шихты сильно меняется при повышении температуры, холодная шихта не электропроводна.
2. В расплавленном состоянии шихта представляет ионный раствор, проводимость которого зависит от температуры и состава. Объем расплава и шихты, участвующих в проведении тока, меняется при изменении температуры. Это определяет возможность существования двух проводников - нелинейного активного сопротивления шихты и расплава и электрической дуги.
3. Температура преобразования шихты составляет 1200=2200 К, что определяет высокие удельные расходы электроэнергии на выпуск единицы продукции и наличие мощного энергетического хозяйства.
4. Непрерывный режим работы в течение 1=2 лет.
Печи с открытой дугой (рафинировочные) имеют характеристики потребления, близкие к ДСП в рафинировочный период. Большинство РТП имеют непрерывный режим работы, длящийся несколько месяцев. Поэтому их коэффициент включения близок к 1.
Режим РТП характеризуется сравнительно высокой степенью равномерности. Однако изменение качества составляющих шихтовой смеси, неполадки в различных технологических системах, а также ограничения электропотребления вызывают необходимость изменения мощности печей от 5 до 50 % от номинальной. При этом коэффициент заполнения их индивидуальных суточных графиков работы составляет 0,72-0,98.
Электроснабжение РТП на данном предприятии производят на напряжении 10 кВ по системе глубокого ввода через понизительный трансформатор. РТП имеют сложную короткую сеть, способную пропускать очень большие вторичные токи (до 100 кА). В ней применяются меры по обеспечению симметричности загрузки фаз, снижению активного и индуктивного сопротивлений.
РТП как потребители электроэнергии
1. Источник питания: мощность до 60 МВА; напряжение в точке подключения 10=220 кВ; трехфазный или однофазный с возможностью регулирования до 25%; напряжение установки 200=300 В, частота 50 Гц (лучше 5 Гц).
2. Категория надежности: 2; для системы охлаждения - 1.
3. График нагрузки: равномерный во время плавки
4. Требования к качеству электроэнергии: в пределах нормативов.
5. Влияние на качество электроэнергии: несимметрия напряжений из -за короткой сети; колебания напряжения при включении (выключении); высшие гармоники при использовании выпрямителей.
В технологическом процессе производства ферросплавов образуются загрязняющие вещества, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду, в частности, на атмосферу.
Доставленное на завод сырьё загружается и хранится на складах, где происходит выделение кремнийсодержащей пыли, также пыль выделяется при дроблении, сортировке и загрузке шихтовых материалов. Места выделения пыли оснащены отсосами для улавливания и очистки пылевоздушной смеси в пылеулавливающих установках.
В процессе выплавки металла образуются отходящие газы, которые содержат большое количество пыли неорганической 20 - 70% SiO2(в том числе марганца диоксида), а также в отходящем газе присутствуют оксиды серы, азота, сероводород, неорганические соединения мышьяка, углерода оксид. Все закрытые печи оборудованы сводами, из-под которых все возгоны и газы отсасываются газодувками и очищаются в двухступенчатой газоочистной установке мокрым способом. Для очистки газов, отходящих от открытых печей, предусмотрена «сухая» газоочистка.
Согласно [1] закрытые подстанции, расположенные на территории металлургических заводов, должны, как правило, сооружаться без окон. При размещении подстанции внутри горячих пыльных цехов, а также в местах с особо загрязненной атмосферой должны предусматриваться специальные мероприятия для предотвращения попадания пыли в помещения подстанций: устройство тамбуров с герметизированными дверями, поддув чистого воздуха для создания в помещении подстанции избыточного давления и т.п.
В данной выпускной квалификационной работе были проведены расчеты электрических однофазных и трехфазных нагрузок по ремонтно-механическому цеху, низковольтной силовой нагрузки по предприятию в целом, расчет осветительной и силовой высоковольтной нагрузки, а также расчет картограммы электрических нагрузок предприятия. По результатам расчетов были выбраны трансформаторы цеховых ТП, а также произведен выбор трансформаторов ГПП.
Было выбрано рациональное напряжение схемы внутреннего электроснабжения, произведена её конструктивная проработка и были рассчитаны кабельные линии.
На основе технико-экономического сравнения двух вариантов схем магистрального электроснабжения группы цеховых ТП была выбрана магистральная схема №2, а также произведен выбор её электрооборудования.
Для выбора электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения был произведем расчет токов КЗ с учетом подпитки места КЗ высоковольтными электродвигателями (расчет методом типовых кривых). На основании расчета токов КЗ было выбрано электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения и уточнены сечения кабельных линий по условию термической стойкости к току КЗ.
Методом Лагранжа были выбраны оптимальные с точки зрения их экономичности источники реактивной мощности, а также места их установки.
Было выбрано рациональное напряжение схемы внутреннего электроснабжения, произведена её конструктивная проработка и были рассчитаны кабельные линии.
На основе технико-экономического сравнения двух вариантов схем магистрального электроснабжения группы цеховых ТП была выбрана магистральная схема №2, а также произведен выбор её электрооборудования.
Для выбора электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения был произведем расчет токов КЗ с учетом подпитки места КЗ высоковольтными электродвигателями (расчет методом типовых кривых). На основании расчета токов КЗ было выбрано электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения и уточнены сечения кабельных линий по условию термической стойкости к току КЗ.
Методом Лагранжа были выбраны оптимальные с точки зрения их экономичности источники реактивной мощности, а также места их установки.