Помощь студентам в учебе
Электроснабжение комплекса цехов металлургического завода
|
ВВЕДЕНИЕ
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 9
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 15
2 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 22
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 22
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 28
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 32
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 33
4.3 Расчет токов короткого замыкания 34
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 35
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 40
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 40
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
5.4 Расчет питающих линий 41
5.5 Определение технико-экономических показателей схем
внутреннего электроснабжения 43
5.6 Выбор оптимального варианта схемы внутреннего
электроснабжения 47
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 49
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 59
7.2 Выбор выключателей КРУ 59
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 60
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 62
7.5 Выбор соединения силового трансформатора Г11П с РУ НН Г11П 64
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 64
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 66
7.8 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 67
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 68
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 76
9.2 Расчет колебаний напряжения 81
9.3 Расчет несимметрии напряжения 81
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 82
10 СПЕЦВОПРОС - КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЦТП 84
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
11.1 Дифференциальная защита 86
11.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 90
11.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 92
11.4 Защита от перегруза на НН 93
11.5 Газовая защита 94
11.6 Газовая защита РПН 94
12 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
12.1 SWOT-анализ вариантов внешнего электроснабжения 96
12.2 Дерево целей проекта 97
12.3 Поле сил 98
12.4 График Ганта по реализации проекта 98
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 100
13.2 Обеспечение охраны окружающей среды при эксплуатации
объектов 100
13.3 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 101
13.4 Расчет заземляющего устройства ГПП 105
13.5 Расчет молниезащиты ГПП 109
13.6 Расчет освещения ОРУ-110 кВ 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 115
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по ремонтно-механическому цеху 9
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 15
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 15
2 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 22
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 22
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 28
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 32
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 33
4.3 Расчет токов короткого замыкания 34
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 35
5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ
5.1 Выбор напряжения 40
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 40
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
5.4 Расчет питающих линий 41
5.5 Определение технико-экономических показателей схем
внутреннего электроснабжения 43
5.6 Выбор оптимального варианта схемы внутреннего
электроснабжения 47
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 49
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 59
7.2 Выбор выключателей КРУ 59
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 60
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 62
7.5 Выбор соединения силового трансформатора Г11П с РУ НН Г11П 64
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 64
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 66
7.8 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 67
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 68
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 76
9.2 Расчет колебаний напряжения 81
9.3 Расчет несимметрии напряжения 81
9.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 82
10 СПЕЦВОПРОС - КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЦТП 84
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
11.1 Дифференциальная защита 86
11.2 МТЗ с выдержкой времени на НН 90
11.3 МТЗ с выдержкой времени на ВН 92
11.4 Защита от перегруза на НН 93
11.5 Газовая защита 94
11.6 Газовая защита РПН 94
12 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
12.1 SWOT-анализ вариантов внешнего электроснабжения 96
12.2 Дерево целей проекта 97
12.3 Поле сил 98
12.4 График Ганта по реализации проекта 98
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 100
13.2 Обеспечение охраны окружающей среды при эксплуатации
объектов 100
13.3 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 101
13.4 Расчет заземляющего устройства ГПП 105
13.5 Расчет молниезащиты ГПП 109
13.6 Расчет освещения ОРУ-110 кВ 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 115
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 проекта был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок комплекса цехов металлургического 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 АПвП-10 сечением 120, 240, 500 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 результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения комплекса цехов металлургического 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 АПвП-10 сечением 120, 240, 500 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 результате проведенных расчетов была спроектирована система электроснабжения комплекса цехов металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.