Реконструкция системы электроснабжения ОАО «Сарапульский дрожжепивоваренный завод» г. Сарапул
|
Введение 4
Раздел 1. Аналитический обзор 7
1. Характеристика завода 8
1.2. Оборудование участка 9
1.3. Обзор нагрузок по предприятию 10
1.4 Обзор схемы электроснабжения завода до реконструкции 11
1.5 Задачи реконструкции 14
Раздел 2. Конструкторская часть 16
2.1 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
2.2 Расчет трансформаторов на ГПП 22
2.3 Проверка питающей линии на ГПП 25
2.4 Проверка кабелей распределительных линий 26
2.5 Выбор и проверка цеховых трансформаторов 31
2.6 Расчёт цеховых нагрузок 35
2.7 Расчёт освещения участка 41
2.7 Описание системы электроснабжения завода после реконструкции 45
Раздел 3. Технологическая часть 48
3.1 Расчёт токов короткого замыкания 49
3.2 Выбор и проверка электрооборудования 53
3.3. Расчёт заземления ТП 10/0,4 кВ 69
Раздел 4. Спецвопрос. Использование автоматических установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ) на U= 0,4 кВ 73
Заключение 79
Список литературы
Раздел 1. Аналитический обзор 7
1. Характеристика завода 8
1.2. Оборудование участка 9
1.3. Обзор нагрузок по предприятию 10
1.4 Обзор схемы электроснабжения завода до реконструкции 11
1.5 Задачи реконструкции 14
Раздел 2. Конструкторская часть 16
2.1 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
2.2 Расчет трансформаторов на ГПП 22
2.3 Проверка питающей линии на ГПП 25
2.4 Проверка кабелей распределительных линий 26
2.5 Выбор и проверка цеховых трансформаторов 31
2.6 Расчёт цеховых нагрузок 35
2.7 Расчёт освещения участка 41
2.7 Описание системы электроснабжения завода после реконструкции 45
Раздел 3. Технологическая часть 48
3.1 Расчёт токов короткого замыкания 49
3.2 Выбор и проверка электрооборудования 53
3.3. Расчёт заземления ТП 10/0,4 кВ 69
Раздел 4. Спецвопрос. Использование автоматических установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ) на U= 0,4 кВ 73
Заключение 79
Список литературы
Реформирование электроэнергетики, осуществляемое с 1991 г., привело к ухудшению экономических показателей работы отрасли. С 1991 г. более чем в 1,5 раза увеличились относительные потери электроэнергии в электрических сетях на ее транспорт.
Повышение эффективности использования технического потенциала, а так же всех видов энергоресурсов внутри страны с применением широких масштабах энергосберегающих технологий, является важнейшей задачей энергетической политики.
Топливно-энергетический комплекс играет особую роль в развитии государства, в повышении качества жизни населения, что ставит его на одно из первых мест в приоритетности по инвестициям.
Целью любых технико-экономических расчетов должен быть выбор наиболее экономичного и вместе с тем достаточно технически совершенного решения той или иной инженерной задачи. В промышленном электроснабжении при таких расчетах сравнивают экономичность нескольких технически равноценных вариантов, обеспечивающих достаточно совершенное решение задачи об электроснабжении конкретных потребителей электрической энергией высокого качества. Оценку сопоставляемых вариантов ведут по двум важнейшим экономическим показателям: капитальным вложениям в сооружение системы электроснабжения и годовым эксплуатационным расходам. Оба этих показателя в итоге определяют себестоимость производства электроэнергии (на электрических станциях) или себестоимость передачи энергии от мощной энергосистемы, где ее себестоимость известна, до потребителей.
К главным задачам, которые должны быть решены в процессе проектирования системы электроснабжения, относится следующее: выбор наиболее рациональной, с точки зрения технико-экономических показателей, схемы питания; правильный технический и экономический обоснованный, выбор мощности трансформаторов подстанции; выбор экономически целесообразного режима работы трансформаторов; выбор рационального напряжения, размеры капиталовложений, расход цветного металла величину потерь электроэнергии и эксплуатационные расходы; выбор электрических аппаратов в соответствии с требованиями технико-экономической целесообразности; выбор сечения проводов, шин, кабелей в зависимости от ряда технических и экономических факторов; выбор условий, отвечающих требованиям техники безопасности, защиты окружающей среды.
Система электроснабжения предприятия состоит из источников питания и линий электропередач, осуществляющих передачу электрической энергии к предприятию, понизительных, распределительных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабелей воздушных линий, а также токопроводов, обеспечивающих на требуемом напряжении подвод электрической энергии к ее потребителям.
Требования, предъявляемые к электроснабжению предприятий, в основном зависят от потребляемой ими мощности и характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.
Практика эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий показывает, что наиболее надежными являются системы электроснабжения, содержащие минимальное количество коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и т.п.), смонтированных с высоким качеством, при своевременности выполнения профилактических ремонтов и замены устаревшего оборудования.
С учетом изложенного предприятие и любой его элемент (цех, предел, здание и др.) необходимо рассматривать как систему, взаимосвязанную с энергетикой окружающей среды и активно воспринимающую рассредоточенную низкопотенциальную энергию с трансформацией ее до требуемого потенциала. Как видно, отличительной особенностью энергоактивных промышленных систем является то, что они наделяются не только способностью потреблять энергию из внешней среды (энергосистема, автономный источник), но и возможностями улавливать, преобразовывать и передавать для использования, как во внутреннюю, так и во внешнюю среду (энергосистему) энергию, теряемую в технологических и энерготехнологических процессах предприятия (потери, отходы, вторичные ресурсы).
Таким образом, повышение эффективности использования энергоресурсов на промышленном предприятии связано с применением энергоактивных систем, рассчитанных на восприятие и трансформацию рассредоточивающейся низкопотенциальной энергии, использованием энергосберегающих техники и технологий и применением возобновляемых источников энергии. Последнее может осуществляться одновременно с изменениям конструкций зданий, сооружений и технологических установок, применением комплексных аграрно-промышленных модулей.
Эффективность повышения энергоактивности промышленного производства, в этом случае, будет связана со степенью замещения энергии невозобновляемых источников (энергия, топливо со стороны), энергии получаемой за счет внедрения энергоактивных систем. По степени долевого замещения энергии и топлива, получаемого со стороны, может быть разработана градация предприятий отраслей по энергоактивности.
Повышение эффективности использования технического потенциала, а так же всех видов энергоресурсов внутри страны с применением широких масштабах энергосберегающих технологий, является важнейшей задачей энергетической политики.
Топливно-энергетический комплекс играет особую роль в развитии государства, в повышении качества жизни населения, что ставит его на одно из первых мест в приоритетности по инвестициям.
Целью любых технико-экономических расчетов должен быть выбор наиболее экономичного и вместе с тем достаточно технически совершенного решения той или иной инженерной задачи. В промышленном электроснабжении при таких расчетах сравнивают экономичность нескольких технически равноценных вариантов, обеспечивающих достаточно совершенное решение задачи об электроснабжении конкретных потребителей электрической энергией высокого качества. Оценку сопоставляемых вариантов ведут по двум важнейшим экономическим показателям: капитальным вложениям в сооружение системы электроснабжения и годовым эксплуатационным расходам. Оба этих показателя в итоге определяют себестоимость производства электроэнергии (на электрических станциях) или себестоимость передачи энергии от мощной энергосистемы, где ее себестоимость известна, до потребителей.
К главным задачам, которые должны быть решены в процессе проектирования системы электроснабжения, относится следующее: выбор наиболее рациональной, с точки зрения технико-экономических показателей, схемы питания; правильный технический и экономический обоснованный, выбор мощности трансформаторов подстанции; выбор экономически целесообразного режима работы трансформаторов; выбор рационального напряжения, размеры капиталовложений, расход цветного металла величину потерь электроэнергии и эксплуатационные расходы; выбор электрических аппаратов в соответствии с требованиями технико-экономической целесообразности; выбор сечения проводов, шин, кабелей в зависимости от ряда технических и экономических факторов; выбор условий, отвечающих требованиям техники безопасности, защиты окружающей среды.
Система электроснабжения предприятия состоит из источников питания и линий электропередач, осуществляющих передачу электрической энергии к предприятию, понизительных, распределительных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабелей воздушных линий, а также токопроводов, обеспечивающих на требуемом напряжении подвод электрической энергии к ее потребителям.
Требования, предъявляемые к электроснабжению предприятий, в основном зависят от потребляемой ими мощности и характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.
Практика эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий показывает, что наиболее надежными являются системы электроснабжения, содержащие минимальное количество коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и т.п.), смонтированных с высоким качеством, при своевременности выполнения профилактических ремонтов и замены устаревшего оборудования.
С учетом изложенного предприятие и любой его элемент (цех, предел, здание и др.) необходимо рассматривать как систему, взаимосвязанную с энергетикой окружающей среды и активно воспринимающую рассредоточенную низкопотенциальную энергию с трансформацией ее до требуемого потенциала. Как видно, отличительной особенностью энергоактивных промышленных систем является то, что они наделяются не только способностью потреблять энергию из внешней среды (энергосистема, автономный источник), но и возможностями улавливать, преобразовывать и передавать для использования, как во внутреннюю, так и во внешнюю среду (энергосистему) энергию, теряемую в технологических и энерготехнологических процессах предприятия (потери, отходы, вторичные ресурсы).
Таким образом, повышение эффективности использования энергоресурсов на промышленном предприятии связано с применением энергоактивных систем, рассчитанных на восприятие и трансформацию рассредоточивающейся низкопотенциальной энергии, использованием энергосберегающих техники и технологий и применением возобновляемых источников энергии. Последнее может осуществляться одновременно с изменениям конструкций зданий, сооружений и технологических установок, применением комплексных аграрно-промышленных модулей.
Эффективность повышения энергоактивности промышленного производства, в этом случае, будет связана со степенью замещения энергии невозобновляемых источников (энергия, топливо со стороны), энергии получаемой за счет внедрения энергоактивных систем. По степени долевого замещения энергии и топлива, получаемого со стороны, может быть разработана градация предприятий отраслей по энергоактивности.
Производственная мощность СДПЗ (Сарапульский дрожжепивоваренный завод) составляет 1000 л готовой продукции в сутки. На территории предприятия имеются 13 сооружений общей мощностью 3062,2 кВА. Для водоснабжения производства водой имеется станция по очистке вод. Для теплоснабжения имеется собственная котельная. Так же на территории предприятия имеется высоковольтная нагрузка 10 кВ. Данная нагрузка находится в «компрессорной». Электроснабжение завода осуществляется двумя воздушными линиями 110 кВ от двух независимых источников: ПС 220/110/10 кВ «Ленинская» и ПС 220/110/10 кВ «Уксянское». Передача энергии от двух подстанций на ГПП завода осуществляется через сталеалюминевые провода марки АС-70/11.
Тип приёмной подстанции на СДПЗ — ГПП (главный распределительный пункт).
Схема электроснабжения завода предусматривает две ступени трансформации: 110/10 и 10/0,4. На главной понизительной подстанции (ГПП) установлены силовые понижающие трансформаторы ТМН-2500/110. Со стороны 110 кВ, для защиты трансформатора, установлены вакуумные выключатели типа ВРС-110 111-31,5/2500 УХЛ1. Чтобы обеспечить видимый разрыв цепи, до и после выключателей установлены горизонтальные поворотные разъединители РГП-110. Со стороны питающих линий для повышения надёжности системы электроснабжения установлена ремонтная перемычка, которая состоит из двух блоков разъединителей. Для защиты линии от перенапряжений на стороне 110 кВ до трансформаторов установлены ограничители перенапряжения (ОПН-110). На нейтраль силового понижающего трансформатора установлен ОПН с заземляющим ножом.
На каждом вводе после силовых понижающих трансформаторов установлены вакуумные выключатели типа ВВУ-СЭЩ-П-10-20/1000. Данные выключатели установлены в ячейках внутри помещения ЗРУ-10 кВ. На каждую секцию сборных шин в ЗРУ подключены измерительные трансформаторы напряжения (ТН) типа НАМИ-10. Данные ТН подключены к сборным шинам через предохранитель и ОПН-10. Для собственных нужд подстанции на каждую секцию шин подключены силовые трансформаторы типа ТМГ-250/10/0,4. Для измерений и нужд релейной защиты и автоматики на каждую ячейку установлены измерительные трансформаторы тока ТОЛ-10.
Для компенсации реактивной мощности на стороне 10 кВ установлены компенсирующие устройства.
От ЗРУ-10 кВ отходят кабельные линии к 5 трансформаторным подстанциям. Распределительные сети выполнены кабеля типа АПвБП 3x35. На каждую отходящую линию установлены вакуумные выключатели.
На трансформаторных подстанциях (ТП) для защиты силового трансформатора предусмотрены выключатели нагрузки с предохранителями. Данная схема защиты устанавливается на ТП, у которых мощность составляет до 1000 кВА. Для ТП мощностями более 1000 кВА устанавливаются выкатные вакуумные выключатели. Для компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ были выбраны компенсирующие устройств типа КУ-0,4. Для надёжности системы электроснабжения между двумя сборными шинами 0,4 кВ установлен автоматический выключатель, которая выполняет роль АВР.
На территории предприятия имеется нагрузка 10 кВ. Данная нагрузка подключается к ГПП через распределительное устройство (РУ-10 кВ).
Цеховые нагрузки 0,4 кВ подключатся на шинопроводы и распределительные пункты внутри цеха. В свою же очередь распределительные пункты и шинопроводы подключаются к цеховым трансформаторным подстанциям (ТП) либо к общецеховым распределительным пунктам (РП). Для защиты линии они подключаются через автоматические выключатели. Марка кабеля для подключения ШРА и РП к цеховому ТП имеет тип АВВГ 3x35 (А - алюминиевая жила, В - поливинилхлоридная изоляция (ПВХ), В - материал оболочки кабеля ПВХ, Г - голый, т.е. поверх оболочки нет дополнительных слоёв защит).
Для освещения нового цеха были рассчитаны и установлены светильники типа ЛПО 12-2x80-703 с лампами ЛБ 80-7. Эти же светильники используются для аварийного освещения.
Для защиты от поражения токами короткого замыкания на трансформаторных подстанциях произведён расчёт и выбор заземляющего устройства. По результатам расчётов для ТП 10/0,4 была предусмотрена установка заземляющего устройства, которая состоит из вертикальных и горизонтальных электродов. Сопротивление заземляющего устройства составило 2,2 Ом, что допустимо по ПУЭ. Количество вертикальных электродов 20 шт, горизонтальная соединительная полоса 4 X 40 мм2длиной 100 м.
Освещение внутри трансформаторной подстанции выполнена 11 светильниками типа НСП02, в которых установлены лампы накаливания, мощностями 75 Вт каждая.
Внутри трансформаторной подстанции имеются различные типы ячеек, у каждой из них есть определённые функции. Для защиты силового трансформатора имеется отдельная ячейка. Учёт электроэнергии производится для каждого ввода раздельно. Компенсирующие устройства реактивной энергии подключаются к каждой сборной шине 0,4 кВ.
В качестве спецвопроса рассмотрена возможность использования регулируемых установок компенсации реактивной мощности, а именно автоматических на и = 0,4 кВ.
Тип приёмной подстанции на СДПЗ — ГПП (главный распределительный пункт).
Схема электроснабжения завода предусматривает две ступени трансформации: 110/10 и 10/0,4. На главной понизительной подстанции (ГПП) установлены силовые понижающие трансформаторы ТМН-2500/110. Со стороны 110 кВ, для защиты трансформатора, установлены вакуумные выключатели типа ВРС-110 111-31,5/2500 УХЛ1. Чтобы обеспечить видимый разрыв цепи, до и после выключателей установлены горизонтальные поворотные разъединители РГП-110. Со стороны питающих линий для повышения надёжности системы электроснабжения установлена ремонтная перемычка, которая состоит из двух блоков разъединителей. Для защиты линии от перенапряжений на стороне 110 кВ до трансформаторов установлены ограничители перенапряжения (ОПН-110). На нейтраль силового понижающего трансформатора установлен ОПН с заземляющим ножом.
На каждом вводе после силовых понижающих трансформаторов установлены вакуумные выключатели типа ВВУ-СЭЩ-П-10-20/1000. Данные выключатели установлены в ячейках внутри помещения ЗРУ-10 кВ. На каждую секцию сборных шин в ЗРУ подключены измерительные трансформаторы напряжения (ТН) типа НАМИ-10. Данные ТН подключены к сборным шинам через предохранитель и ОПН-10. Для собственных нужд подстанции на каждую секцию шин подключены силовые трансформаторы типа ТМГ-250/10/0,4. Для измерений и нужд релейной защиты и автоматики на каждую ячейку установлены измерительные трансформаторы тока ТОЛ-10.
Для компенсации реактивной мощности на стороне 10 кВ установлены компенсирующие устройства.
От ЗРУ-10 кВ отходят кабельные линии к 5 трансформаторным подстанциям. Распределительные сети выполнены кабеля типа АПвБП 3x35. На каждую отходящую линию установлены вакуумные выключатели.
На трансформаторных подстанциях (ТП) для защиты силового трансформатора предусмотрены выключатели нагрузки с предохранителями. Данная схема защиты устанавливается на ТП, у которых мощность составляет до 1000 кВА. Для ТП мощностями более 1000 кВА устанавливаются выкатные вакуумные выключатели. Для компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ были выбраны компенсирующие устройств типа КУ-0,4. Для надёжности системы электроснабжения между двумя сборными шинами 0,4 кВ установлен автоматический выключатель, которая выполняет роль АВР.
На территории предприятия имеется нагрузка 10 кВ. Данная нагрузка подключается к ГПП через распределительное устройство (РУ-10 кВ).
Цеховые нагрузки 0,4 кВ подключатся на шинопроводы и распределительные пункты внутри цеха. В свою же очередь распределительные пункты и шинопроводы подключаются к цеховым трансформаторным подстанциям (ТП) либо к общецеховым распределительным пунктам (РП). Для защиты линии они подключаются через автоматические выключатели. Марка кабеля для подключения ШРА и РП к цеховому ТП имеет тип АВВГ 3x35 (А - алюминиевая жила, В - поливинилхлоридная изоляция (ПВХ), В - материал оболочки кабеля ПВХ, Г - голый, т.е. поверх оболочки нет дополнительных слоёв защит).
Для освещения нового цеха были рассчитаны и установлены светильники типа ЛПО 12-2x80-703 с лампами ЛБ 80-7. Эти же светильники используются для аварийного освещения.
Для защиты от поражения токами короткого замыкания на трансформаторных подстанциях произведён расчёт и выбор заземляющего устройства. По результатам расчётов для ТП 10/0,4 была предусмотрена установка заземляющего устройства, которая состоит из вертикальных и горизонтальных электродов. Сопротивление заземляющего устройства составило 2,2 Ом, что допустимо по ПУЭ. Количество вертикальных электродов 20 шт, горизонтальная соединительная полоса 4 X 40 мм2длиной 100 м.
Освещение внутри трансформаторной подстанции выполнена 11 светильниками типа НСП02, в которых установлены лампы накаливания, мощностями 75 Вт каждая.
Внутри трансформаторной подстанции имеются различные типы ячеек, у каждой из них есть определённые функции. Для защиты силового трансформатора имеется отдельная ячейка. Учёт электроэнергии производится для каждого ввода раздельно. Компенсирующие устройства реактивной энергии подключаются к каждой сборной шине 0,4 кВ.
В качестве спецвопроса рассмотрена возможность использования регулируемых установок компенсации реактивной мощности, а именно автоматических на и = 0,4 кВ.