Помощь студентам в учебе
Электроснабжение западной группы цехов трубопрокатного завода
|
ВВЕДЕНИЕ 7
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 8
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ 9
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 10
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 18
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 22
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 25
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 29
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 29
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 35
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 39
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП 41
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 42
4.3 Расчет токов короткого замыкания 43
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 45
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 48
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 50
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 52
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 52
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 53
5.4 Расчет кабельных линий 53
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 58
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП 71
7.2 Выбор выключателей КРУ 71
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 72
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 74
7.5 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГП 76
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 76
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 78
7.8 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 79
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 80
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 81
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 88
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 96
9.2 Расчет колебаний напряжения 102
9.3 Расчет несимметрии напряжения 103
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 104
10 ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 106
11 СПЕЦВОПРОС. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШИНОПРОВОДОВ
11.1 Появление шинопровода. История развития конструкций
шинопроводов 108
11.2 Описание шинопровода марки KLM 110
11.2.1 Конструкция шинопровода марки KLM 110
11.2.2 Преимущества шинопрода марки KLM 114
11.2.3 Области применения 114
11.3 Сравнение кабельных и шинопроводных систем KLM 115
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Обеспечение охраны окружающей среды на предприятии 117
12.2 Общие требования электробезопасности 118
12.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов при
эксплуатации силовых трансформаторов 119
12.4 Защитные меры от воздействия опасных и вредных факторов 119
12.5 Защитные меры от поражения электрическим током 120
12.6 Пожарная безопасность 123
12.7 Молниезащита ГПП 125
12.8 Расчет тока однофазного замыкания на землю 126
12.9 Расчет защитного заземления 128
12.10 Освещение ОРУ-110/10 кВ 131
13 ЭКОНОМИКО-УПРАВЛЕНЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
13.1 Качественный анализ вариантов технических решений 133
13.2 Построение дерева целей проекта 134
13.3 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 135
14 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА
14.1 Дифференциальная защита 137
14.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 142
14.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 143
14.4 Защита от перегруза на НН 144
14.5 Газовая защита 145
14.6 Газовая защита РПН 145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 149
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 8
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ 9
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 10
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 18
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 22
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 25
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 29
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 29
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 35
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 39
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП 41
4.2 Расчет ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 42
4.3 Расчет токов короткого замыкания 43
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 45
4.5 Определение технико-экономических показателей схем внешнего
электроснабжения 48
4.6 Выбор оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения 50
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ. РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 52
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 52
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 53
5.4 Расчет кабельных линий 53
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 58
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП 71
7.2 Выбор выключателей КРУ 71
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 72
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 74
7.5 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГП 76
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 76
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 78
7.8 Выбор ячеек, устанавливаемых на вводе цеховых ТП 79
7.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 80
7.10 Выбор кабельной и коммутационной аппаратуры для
электроприемников ремонтно-механического цеха 81
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 88
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 96
9.2 Расчет колебаний напряжения 102
9.3 Расчет несимметрии напряжения 103
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 104
10 ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 106
11 СПЕЦВОПРОС. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШИНОПРОВОДОВ
11.1 Появление шинопровода. История развития конструкций
шинопроводов 108
11.2 Описание шинопровода марки KLM 110
11.2.1 Конструкция шинопровода марки KLM 110
11.2.2 Преимущества шинопрода марки KLM 114
11.2.3 Области применения 114
11.3 Сравнение кабельных и шинопроводных систем KLM 115
12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
12.1 Обеспечение охраны окружающей среды на предприятии 117
12.2 Общие требования электробезопасности 118
12.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов при
эксплуатации силовых трансформаторов 119
12.4 Защитные меры от воздействия опасных и вредных факторов 119
12.5 Защитные меры от поражения электрическим током 120
12.6 Пожарная безопасность 123
12.7 Молниезащита ГПП 125
12.8 Расчет тока однофазного замыкания на землю 126
12.9 Расчет защитного заземления 128
12.10 Освещение ОРУ-110/10 кВ 131
13 ЭКОНОМИКО-УПРАВЛЕНЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
13.1 Качественный анализ вариантов технических решений 133
13.2 Построение дерева целей проекта 134
13.3 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 135
14 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА
14.1 Дифференциальная защита 137
14.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 142
14.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 143
14.4 Защита от перегруза на НН 144
14.5 Газовая защита 145
14.6 Газовая защита РПН 145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 149
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.
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.
Разработчиком выпускной квалификационной работы был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок западной группы цехов трубопрокатного 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 110 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 АПвПу-10 сечением 95, 185, 240 мм2.
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 качестве спецвопроса рассмотрено использование шинопровода KLM российского производства имеет ряд преимуществ: более широкий номенклатурный ряд номинальных токов и различных комплектующих по наличию, более низкая стоимость. Кроме того, в основе конструкции шинопровода KLM лежат комплексные исследования сильных и слабых сторон импортных образцов с учетом современных требований к системам передачи и распределения электроэнергии, таких как энергоэффективность, компактность, надежность.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-25000/110/10/10. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты трансформатора и её характеристики.
Приведены основные положения по безопасности жизнедеятельности в отношении действующих электроустановок, произведён расчет защитного заземления и молниезащиты, освещения главной понизительной подстанции предприятия, кроме того рассмотрены вопросы охраны окружающей среды.
В экономико-управленческом разделе представлено дерево целей проекта, на основе которого спланированы мероприятия по реализации одной из целей проекта, а именно модернизации высоковольтного электрооборудования на ОРУ-110 кВ, кроме того рассмотрено поле сил изменений системы при реализации проекта на предприятии
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения западной группы цехов трубопрокатного завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения производился путем сравнения технико-экономических показателей схем на напряжения 35 и 110 кВ. В результате схема внешнего электроснабжения напряжением 110 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 АПвПу-10 сечением 95, 185, 240 мм2.
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 качестве спецвопроса рассмотрено использование шинопровода KLM российского производства имеет ряд преимуществ: более широкий номенклатурный ряд номинальных токов и различных комплектующих по наличию, более низкая стоимость. Кроме того, в основе конструкции шинопровода KLM лежат комплексные исследования сильных и слабых сторон импортных образцов с учетом современных требований к системам передачи и распределения электроэнергии, таких как энергоэффективность, компактность, надежность.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты силового трансформатора, установленного на главной понизительной подстанции, типа ТРДН-25000/110/10/10. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты трансформатора и её характеристики.
Приведены основные положения по безопасности жизнедеятельности в отношении действующих электроустановок, произведён расчет защитного заземления и молниезащиты, освещения главной понизительной подстанции предприятия, кроме того рассмотрены вопросы охраны окружающей среды.
В экономико-управленческом разделе представлено дерево целей проекта, на основе которого спланированы мероприятия по реализации одной из целей проекта, а именно модернизации высоковольтного электрооборудования на ОРУ-110 кВ, кроме того рассмотрено поле сил изменений системы при реализации проекта на предприятии
В результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения западной группы цехов трубопрокатного завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.