Помощь студентам в учебе
Электроснабжение северной группы цехов Липецкого метизно-металлургического завода
|
ВВЕДЕНИЕ 6
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по электроремонтному цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 17
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 26
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 26
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 33
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 38
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 40
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 41
4.3 Расчет токов короткого замыкания 42
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 44
4.5 Определение технико-экономических показателей схем
внешнего электроснабжения 47
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 51
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 51
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 52
5.4 Расчет питающих линий 52
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 65
7.2 Выбор выключателей КРУ 65
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 66
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 68
7.5 Выбор соединения силового трансформатора Г11П с РУ НН Г11П 70
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 70
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 72
7.8 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 73
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 75
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 83
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 87
10 СПЕЦВОПРОС - ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
УСТАНОВКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ С ФОРСИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ 90
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
11.1 Расчет тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ ТП-2 101
11.2 Расчёт релейной защиты сборных шин 0,4 кВ 102
11.3 Расчёт релейной защиты трансформатора на стороне 0,4 кВ 104
11.4 Релейная защита трансформатора
11.4.1 Токовая отсечка 107
11.4.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени 109
11.4.3 Защита от перегруза 110
11.4.4 Газовая защита 111
11.5 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор
11.5.1 Максимальная токовая защита кабельной линии 111
11.5.2 Токовая отсечка без выдержки времени 113
11.5.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю 113
12 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
12.1 Сравнение вариантов внешнего электроснабжения 115
12.2 SWOT-анализ вариантов внешнего электроснабжения 116
12.3 Дерево целей проекта 118
12.4 Поле сил 119
12.5 График Ганта по реализации проекта 119
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 121
13.2 Обеспечение охраны окружающей среды при проектировании
объектов и их эксплуатации 122
13.3 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 123
13.4 Расчёт защитного заземления ГНИ 126
13.5 Расчет молниезащиты ГИП 130
13.6 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок 133
13.7 Обеспечение пожарной безопасности 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 138
Технический паспорт 7
СРАВНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по электроремонтному цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
1.3 Расчёт картограммы электрических нагрузок 17
2 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
2.1 Выбор типа цеховых трансформаторов 26
2.2 Расчёт цеховых трансформаторных подстанций 26
3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 33
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ
ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 38
4.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах
ГПП 40
4.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 41
4.3 Расчет токов короткого замыкания 42
4.4 Выбор коммутационной и измерительной аппаратуры 44
4.5 Определение технико-экономических показателей схем
внешнего электроснабжения 47
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 51
5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 51
5.3 Конструктивное выполнение электрической сети 52
5.4 Расчет питающих линий 52
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 57
7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства Г11П 65
7.2 Выбор выключателей КРУ 65
7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 66
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 68
7.5 Выбор соединения силового трансформатора Г11П с РУ НН Г11П 70
7.6 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам
короткого замыкания 70
7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд 72
7.8 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 73
8 РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ 75
9 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ СЭС
9.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения 83
9.2 Расчет провала напряжения при пуске двигателя 87
10 СПЕЦВОПРОС - ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
УСТАНОВКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ С ФОРСИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ 90
11 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
11.1 Расчет тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ ТП-2 101
11.2 Расчёт релейной защиты сборных шин 0,4 кВ 102
11.3 Расчёт релейной защиты трансформатора на стороне 0,4 кВ 104
11.4 Релейная защита трансформатора
11.4.1 Токовая отсечка 107
11.4.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени 109
11.4.3 Защита от перегруза 110
11.4.4 Газовая защита 111
11.5 Релейная защита кабельной линии, питающей трансформатор
11.5.1 Максимальная токовая защита кабельной линии 111
11.5.2 Токовая отсечка без выдержки времени 113
11.5.3 Защита кабельной линии от однофазных замыканий на землю 113
12 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
12.1 Сравнение вариантов внешнего электроснабжения 115
12.2 SWOT-анализ вариантов внешнего электроснабжения 116
12.3 Дерево целей проекта 118
12.4 Поле сил 119
12.5 График Ганта по реализации проекта 119
13 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
13.1 Характеристика проектируемого объекта как источника
потенциальных опасностей для окружающей среды и людей 121
13.2 Обеспечение охраны окружающей среды при проектировании
объектов и их эксплуатации 122
13.3 Требования безопасности к устройству электроустановок и выбор
защитных мер и мероприятий по электробезопасности 123
13.4 Расчёт защитного заземления ГНИ 126
13.5 Расчет молниезащиты ГИП 130
13.6 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок 133
13.7 Обеспечение пожарной безопасности 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 138
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 Г1П1, 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 Г1П1, 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 группы цехов метизно-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 АПвПу-10 сечением 70, 150 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 группы цехов метизно-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 АПвПу-10 сечением 70, 150 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 группы цехов метизно-металлургического завода, отвечающая всем требованиям по качественному и надёжному электроснабжению.