Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия

Содержание

 

Технический паспорт проекта

Введение

1. Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия

1.1 Расчет электрических нагрузок электроцеха

1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию

1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок

2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

3. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП предприятия

3.1 Расчет нагрузок на стороне низкого напряжения ГПП

3.2 Выбор напряжения внешнего электроснабжения

4. Технико-экономическое обоснование схем

4.1 Определение потерь в трансформаторах

4.2 Расчет линии электропередач от районной подстанции энергосистемы до ГПП предприятия

4.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линии от подстанции энергосистемы и на вводах в главную понизительную подстанцию

4.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП

4.5 Выбор коммутационной аппаратуры - 35 кВ

4.6 Выбор коммутационной аппаратуры - 110 кВ

4.7 Технико-экономические показатели сравниваемых схем внешнего электроснабжения

5. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения, расчет питающих линий

5.1 Выбор напряжения

5.2 Построение схемы электроснабжения

5.3 Конструктивное выполнение электрической сети

5.4 Расчет питающих линий

6. Расчет токов короткого замыкания

7. Выбор электрооборудования СЭС предприятия

7.1 Выбор трансформаторов собственных нужд ГПП

7.2 Выбор типа РУ на стороне НН ГПП, выключателей, ТТ и ТН

7.3 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях

7.4 Выбор трансформатора напряжения

7.5 Выбор токопровода, соединяющего силовые трансформаторы ГПП и распределительное устройство напряжением 10 кВ

7.6 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока

7.7 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций

8. Компенсация реактивной мощности

9. Расчет показателей качества

10. Выбор аппаратуры намоточного отделения 1

11. Расчет освещения электроцеха (специальный вопрос)

12. Релейная защита силовых трансформаторов на ГПП

12.1 Дифференциальная защита трансформатора

12.2 Максимальная токовая защита

12.3 Максимальная токовая защита от перегруза

12.4 Газовая защита

13. Безопасность жизнедеятельности на ГПП

13.1 Конструктивное исполнение ГПП

13.2 Основные габариты и разрывы, обеспечивающие безопасность работ ОРУ 110 кВ

13.3 Основные требования к установке трансформаторов

13.4 Закрытое распределительное устройство

13.5 Правила окраски токоведущих частей

13.6 Перечень защитных средств, применяемых на ГПП

13.7 Электробезопасность

13.7.1 Установка заземляющих ножей, выбор системы блокировки

13.7.2 Расчет защитного заземления ОРУ ГПП

13.8 Молниезащита

13.9 Определение величины тока однофазного замыкания на землю

13.10 Устройства сигнализации и контроля изоляции

13.11 Освещение ОРУ

13.12 Пожарная безопасность и взрывобезопасность

14. Производственный менеджмент в энергетике предприятия

14.1 Система целей энергетического хозяйства предприятия

14.1.1 Построение дерева целей

14.2 Анализ поля сил

14.3 Объемы продукции и услуг по обеспечению основного производства

14.4 Определение типов организационной культуры и структуры предприятия и его энергохозяйства

14.4.1 Организационная культура

14.4.2 Организационная структура

14.5 Функциональная матрица и должностная инструкция

14.6 План-график Ганта по реализации целей

14.7 Планирование труда и заработной платы

14.7.1 Планирование использования рабочего времени

14.7.2 Планирование численности рабочих

14.7.3 Планирование численности эксплуатационного персонала

14.7.4 Планирование численности ремонтного персонала

14.7.5 Планирование численности персонала управления

14.7.6 Планирование фонда заработной платы рабочих

14.7.7 Планирование фонда заработной платы персонала управления

14.8 Планирование производительности труда

14.9 Калькуляция текущих затрат на энергетическое обслуживание

14.10 Планирование сметы текущих затрат на энергетическое обслуживание

14.11 Основные показатели энергохозяйства

Заключение

Список литературы

 

Технический паспорт проекта

 

1. Суммарная установленная мощность электроприемников напряжением ниже 1 кВ: 25412 кВт.

2. Суммарная установленная мощность электроприемников напряжением выше 1 кВ: 8920 кВт.

.   Категория основных потребителей по надежности электроснабжения:

Потребители 1 категории: литейный цех, кислородная станция, пожарное депо.

Потребители 2 категории: ЦЗЛ, механический цех 1, механический цех 2, электроцех, РМЦ, заводоуправление, кузнечный цех, механический цех 3, энергоцех, механический цех 4, обрубочный цех, компрессорная 1, термический цех, сборочный цех 1, сборочный цех 2, компрессорная 2.

Потребители 3 категории: столовая, учебные мастерские, склад оборудования.

.   Полная расчетная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 17474 кВт.

5. Коэффициент реактивной мощности:

расчетный ;

заданный энергосистемой ;

естественный .

. Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.

. Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3000 МВ·А; тип и сечение питающих линий: ВЛ-110 провод АС 70/11.

. Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы: 3 км.

электроснабжение трансформатор напряжение промышленный

9. Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2×ТДН - 16000/110.

. Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ.

. Типы принятых ячеек распределительных устройств в главной понизительной подстанции К - 104М.

. Цеховые ТП выполняются комплектными с трансформаторами типа ТМЗ, мощностью: 400, 800, 1000 кВ·А.

. Тип кабельных линий ААП2л сечением: 16, 25, 50, 70, 95, 120 мм².

Введение

 

Энергетическая программа России, разработанная на длительную перспективу, предусматривает, прежде всего, широкое внедрение энергосберегающей техники и технологии.

Ускорение НТП предъявляет высокие требования к базовым отраслям экономики страны, какой является энергетика. Производство, передача и рациональное распределение электроэнергии приобретают все большее значение. В свете задачи повышения технического уровня и качества продукции необходимо направить усилия и в кратчайшие сроки добиться улучшения качества электроэнергии, повышения надежности системы электроснабжения. В этом ключ к решению задач проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий.

Рационально спроектированная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: высокой надежности и экономичности, безопасности и удобства в эксплуатации, обеспечение требуемого качества электроэнергии соответствующих уровней напряжения, стабильность частоты и т.д.

Должны также предусматриваться кратчайшие сроки выполнения строительно-монтажных работ и необходимая гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта.

Таким образом, многообразие факторов, которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения предприятия, повышает требования к квалификации инженеров электриков.

Вопросы рационального электроснабжения не должны решаться в отрыве от общей энергетики данного района. Решения должны приниматься с учетом перспективного плана электрификации района.

Характеристика производства.

Технологический процесс данного предприятия типичен для этого типа предприятия - механическая обработка деталей, штамповка и последующая сборка готовых изделий. Электроприемники предприятий относятся в основном ко 2 и 3 категориям, а также к 1 категории, в отношении надежности электроснабжения.

Основные электроприемники - это низковольтные асинхронные электродвигатели приводов различного технического оборудования. Также на предприятии имеются высоковольтные электроприемники. К ним относятся четыре синхронных двигателя и четыре дуговые сталеплавильные печи, параметры которых указаны в техническом паспорте проекта.

Что касается окружающей среды, то данный завод не производит практически никаких специфических выбросов. Внутри производственных помещений также нет опасных для здоровья человека паров и газов. Таким образом, никаких дополнительных требований к оборудованию не предъявляется. Основной помехой для работы является пыль.

Средняя температура воздуха - 22,6ºС. Средняя температуры почвы на глубине 0,7 м - 15ºС. Основное оборудование завода выбрано для умеренного климата.

Район по гололеду - 2. Район по скоростному напору ветра - 2.

Коррозионная активность грунта - средняя, имеются блуждающие токи и растягивающие усилия в грунте, поэтому с учетом данных ограничений принимается кабель типа ААП2л.

Годовое число часов использования максимума нагрузки  ч.

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу:

основная ставка - 198,31 руб. /кВт·мес;

дополнительная ставка - 1,144 руб. /кВт·час.

Выбор напряжения

 

Выбор величины напряжения распределительных сетей предприятия зависит от величины нагрузок 6 и 10 кВ. Критерием выбора являются технико-экономические показатели, в первую очередь приведенные затраты, которые рассчитываются как для сети, так и для понижающих подстанций.

В данном курсовом проекте согласно: “Инструкции по проектированию электроснабжения промышленных предприятий СН 174-75”, так как отсутствует нагрузка 6 кВ, принимаем напряжение внутреннего электроснабжения предприятия на напряжение 10 кВ.

 

Расчет питающих линий

 

Сечение кабелей напряжением 10 кВ определяем по экономической плотности тока и проверяются по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий по его прокладке, по току перегрузки, по потерям напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости к токам короткого замыкания. Сечение кабелей на 0,4 кВ выбирается по допустимому току кабеля. Все результаты расчетов приведены в таблице 17.

Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме:

 

, (64)

 

где  - мощность которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме, кВ·А.

Сечение кабельной линии, определяется по экономической плотности тока:

 

, (65)

 

где  - экономическая плотность тока, зависящая от типа кабеля и продолжительности максимальной нагрузки [4] - j = 1,4.

По результатам расчета выбирается кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению к экономически целесообразному. Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки:

 

, (66)

 

где  - поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей [4];

 - поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель [4];

 - число параллельно прокладываемых кабелей.

Допустимая перегрузка кабеля в послеаварийном режиме:

 

, (67)

 

где  - коэффициент перегрузки [4].

Потеря напряжения в кабельной линии определяется по формуле:

 

, (68)

 

где , - расчетная активная и реактивная нагрузки;

, - удельное индуктивное и активное сопротивление кабеля, Ом/км.

 

Расчет показателей качества

 

Так как имеются потребители, ухудшающие качество электрической энергии, произведем расчет для определения соответствия потребляемой энергии ГОСТу.

 

Рисунок 13. Расчетная схема

 

Рисунок 14. Схема замещения

 

; (126)

 (Ом).

; (127)

 (Ом).

 

Суммарное сопротивление:

 

; (128)

 (Ом).

 

Мощность короткого замыкания в точке К1:

 

; (129)

 (МВ·А).

 

. Размах колебаний напряжений:

 

; (130)

.

 

Полученное значение согласно ГОСТ 13109 - 97 в норме.

. Коэффициент несинусоидальности:

 

; (131)

 (кА).

. (132), . (133)

 

где  - коэффициент токораспределения, равный

 

; (134)

.

; ; .

 

Результаты расчета по высшим гармоникам сведены в таблицу 32

 

Таблица 32

V	5	7	11	13	17	19	23	25	29	31	35		37
Iv, кА	2,89	1,47	0,60	0,43	0,25	0, 20	0,14	0,12	0,09	0,08	0,06		0,05
uv, В	159,90	114,22	72,68	61,50	47,03	42,08	34,76	31,98	27,57	25,79	22,84		21,61
. (135)
. (136)

 

Полученный параметр согласно ГОСТ 13109 - 97 в норме.

. Коэффициент несимметрии.

 

, (137)

 

где - напряжение обратной последовательности.

 

. (138)

 

Для определения используем уравнения, связывающие мощности "мертвой" (P^’) и "дикой" (P^”) фазы.

 

; (139)

 (МВт).

; (140)

 (МВт).

; (141)

 (МВт).

 

Ток обратной последовательности:

 

; (142),  (А).

 

По формуле (138):

 

 (В).

 

Коэффициент несимметрии по формуле:

 

. (143)

 

Рассчитанный параметр согласно ГОСТ 13109-97 в норме.

Максимальная токовая защита

 

Резервной защитой от многофазных коротких замыканий в обмотках трансформатора и на его выводах и защитой от сверхтоков, вызванных внешними короткими замыканиями, является МТЗ с независимой от тока выдержкой времени. Защита выполняется на реле РСТ-13-24 с коэффициентом возврата .

Максимальный рабочий ток по формуле (157)

Коэффициент трансформации:

 

.

 

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от максимального рабочего тока при возможной перегрузке трансформаторов:

 

, (172)

 

где  - коэффициент отстройки;

 - коэффициент возврата.

 

 (А).

 

Определим коэффициент чувствительности в основной зоне:

 

; (173)

.

 

Определим коэффициент чувствительности в зоне резервирования:

 

; (174)

.

 

Ток срабатывания реле:

 

 (А).

 

Используем защиту от токовых реле РСТ-13-24, уставки 5-20 А. Для защиты используем трансформаторы тока ТФЗМ110-У1-200-0,5/10р/10р, соединенные по схеме полного треугольника. Тогда коэффициент схемы .

Определим сумму уставок:

 

; (175)

.

 

Принимаем сумму уставок

 

.

 

Найдем ток уставки реле:

 

;

 (А). (176)

 

Время срабатывания защиты принимается по условию отстройки от МТЗ на секционном выключателе:

 

 (с), (177)

 (с). (178)

 

Выбираем реле времени типа РВ-01 с уставками 0,25-3,5 с.

 

Газовая защита

 

Газовая защита является основной защитой трансформаторов от витковых замыканий и других внутренних повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. Газовая защита имеет два реагирующих элемента с раздельным входом. При слабом газообразовании и пониженном уровне масла срабатывает верхний элемент, действующий на сигнал. При бурном газообразовании масла в баке, в баке происходит движение масла в сторону расширителя. В результате перемещения масла с определенной скоростью срабатывает нижний элемент, действующий на отключение без выдержки времени. Этот же элемент срабатывает и при дальнейшем снижении уровня масла. В качестве реагирующего органа выбираем реле типа РГТ-80. Уставка скоростного элемента (нижнего) выбирается в зависимости от мощности и системы охлаждения силового трансформатора. Так как трансформатор имеет мощность 16 МВ·А и систему охлаждения Д, то принимаем уставку 0,6 м/с.

Электробезопасность

 

Содержание

 

Технический паспорт проекта

Введение

1. Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия

1.1 Расчет электрических нагрузок электроцеха

1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию

1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок

2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

3. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП предприятия

3.1 Расчет нагрузок на стороне низкого напряжения ГПП

3.2 Выбор напряжения внешнего электроснабжения

4. Технико-экономическое обоснование схем

4.1 Определение потерь в трансформаторах

4.2 Расчет линии электропередач от районной подстанции энергосистемы до ГПП предприятия

4.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линии от подстанции энергосистемы и на вводах в главную понизительную подстанцию

4.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП

4.5 Выбор коммутационной аппаратуры - 35 кВ

4.6 Выбор коммутационной аппаратуры - 110 кВ

4.7 Технико-экономические показатели сравниваемых схем внешнего электроснабжения

5. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения, расчет питающих линий

5.1 Выбор напряжения

5.2 Построение схемы электроснабжения

5.3 Конструктивное выполнение электрической сети

5.4 Расчет питающих линий

6. Расчет токов короткого замыкания

7. Выбор электрооборудования СЭС предприятия

7.1 Выбор трансформаторов собственных нужд ГПП

7.2 Выбор типа РУ на стороне НН ГПП, выключателей, ТТ и ТН

7.3 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях

7.4 Выбор трансформатора напряжения

7.5 Выбор токопровода, соединяющего силовые трансформаторы ГПП и распределительное устройство напряжением 10 кВ

7.6 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока

7.7 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций

8. Компенсация реактивной мощности

9. Расчет показателей качества

10. Выбор аппаратуры намоточного отделения 1

11. Расчет освещения электроцеха (специальный вопрос)

12. Релейная защита силовых трансформаторов на ГПП

12.1 Дифференциальная защита трансформатора

12.2 Максимальная токовая защита

12.3 Максимальная токовая защита от перегруза

12.4 Газовая защита

13. Безопасность жизнедеятельности на ГПП

13.1 Конструктивное исполнение ГПП

13.2 Основные габариты и разрывы, обеспечивающие безопасность работ ОРУ 110 кВ

13.3 Основные требования к установке трансформаторов

13.4 Закрытое распределительное устройство

13.5 Правила окраски токоведущих частей

13.6 Перечень защитных средств, применяемых на ГПП

13.7 Электробезопасность

13.7.1 Установка заземляющих ножей, выбор системы блокировки

13.7.2 Расчет защитного заземления ОРУ ГПП

13.8 Молниезащита

13.9 Определение величины тока однофазного замыкания на землю

13.10 Устройства сигнализации и контроля изоляции

13.11 Освещение ОРУ

13.12 Пожарная безопасность и взрывобезопасность

14. Производственный менеджмент в энергетике предприятия

14.1 Система целей энергетического хозяйства предприятия

14.1.1 Построение дерева целей

14.2 Анализ поля сил

14.3 Объемы продукции и услуг по обеспечению основного производства

14.4 Определение типов организационной культуры и структуры предприятия и его энергохозяйства

14.4.1 Организационная культура

14.4.2 Организационная структура

14.5 Функциональная матрица и должностная инструкция

14.6 План-график Ганта по реализации целей

14.7 Планирование труда и заработной платы

14.7.1 Планирование использования рабочего времени

14.7.2 Планирование численности рабочих

14.7.3 Планирование численности эксплуатационного персонала

14.7.4 Планирование численности ремонтного персонала

14.7.5 Планирование численности персонала управления

14.7.6 Планирование фонда заработной платы рабочих

14.7.7 Планирование фонда заработной платы персонала управления

14.8 Планирование производительности труда

14.9 Калькуляция текущих затрат на энергетическое обслуживание

14.10 Планирование сметы текущих затрат на энергетическое обслуживание

14.11 Основные показатели энергохозяйства

Заключение

Список литературы

 

Технический паспорт проекта

 

1. Суммарная установленная мощность электроприемников напряжением ниже 1 кВ: 25412 кВт.

2. Суммарная установленная мощность электроприемников напряжением выше 1 кВ: 8920 кВт.

.   Категория основных потребителей по надежности электроснабжения:

Потребители 1 категории: литейный цех, кислородная станция, пожарное депо.

Потребители 2 категории: ЦЗЛ, механический цех 1, механический цех 2, электроцех, РМЦ, заводоуправление, кузнечный цех, механический цех 3, энергоцех, механический цех 4, обрубочный цех, компрессорная 1, термический цех, сборочный цех 1, сборочный цех 2, компрессорная 2.

Потребители 3 категории: столовая, учебные мастерские, склад оборудования.

.   Полная расчетная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 17474 кВт.

5. Коэффициент реактивной мощности:

расчетный ;

заданный энергосистемой ;

естественный .

. Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.

. Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3000 МВ·А; тип и сечение питающих линий: ВЛ-110 провод АС 70/11.

. Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы: 3 км.

электроснабжение трансформатор напряжение промышленный

9. Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2×ТДН - 16000/110.

. Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ.

. Типы принятых ячеек распределительных устройств в главной понизительной подстанции К - 104М.

. Цеховые ТП выполняются комплектными с трансформаторами типа ТМЗ, мощностью: 400, 800, 1000 кВ·А.

. Тип кабельных линий ААП2л сечением: 16, 25, 50, 70, 95, 120 мм².

Введение

 

Энергетическая программа России, разработанная на длительную перспективу, предусматривает, прежде всего, широкое внедрение энергосберегающей техники и технологии.

Ускорение НТП предъявляет высокие требования к базовым отраслям экономики страны, какой является энергетика. Производство, передача и рациональное распределение электроэнергии приобретают все большее значение. В свете задачи повышения технического уровня и качества продукции необходимо направить усилия и в кратчайшие сроки добиться улучшения качества электроэнергии, повышения надежности системы электроснабжения. В этом ключ к решению задач проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий.

Рационально спроектированная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: высокой надежности и экономичности, безопасности и удобства в эксплуатации, обеспечение требуемого качества электроэнергии соответствующих уровней напряжения, стабильность частоты и т.д.

Должны также предусматриваться кратчайшие сроки выполнения строительно-монтажных работ и необходимая гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта.

Таким образом, многообразие факторов, которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения предприятия, повышает требования к квалификации инженеров электриков.

Вопросы рационального электроснабжения не должны решаться в отрыве от общей энергетики данного района. Решения должны приниматься с учетом перспективного плана электрификации района.

Характеристика производства.

Технологический процесс данного предприятия типичен для этого типа предприятия - механическая обработка деталей, штамповка и последующая сборка готовых изделий. Электроприемники предприятий относятся в основном ко 2 и 3 категориям, а также к 1 категории, в отношении надежности электроснабжения.

Основные электроприемники - это низковольтные асинхронные электродвигатели приводов различного технического оборудования. Также на предприятии имеются высоковольтные электроприемники. К ним относятся четыре синхронных двигателя и четыре дуговые сталеплавильные печи, параметры которых указаны в техническом паспорте проекта.

Что касается окружающей среды, то данный завод не производит практически никаких специфических выбросов. Внутри производственных помещений также нет опасных для здоровья человека паров и газов. Таким образом, никаких дополнительных требований к оборудованию не предъявляется. Основной помехой для работы является пыль.

Средняя температура воздуха - 22,6ºС. Средняя температуры почвы на глубине 0,7 м - 15ºС. Основное оборудование завода выбрано для умеренного климата.

Район по гололеду - 2. Район по скоростному напору ветра - 2.

Коррозионная активность грунта - средняя, имеются блуждающие токи и растягивающие усилия в грунте, поэтому с учетом данных ограничений принимается кабель типа ААП2л.

Годовое число часов использования максимума нагрузки  ч.

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу:

основная ставка - 198,31 руб. /кВт·мес;

дополнительная ставка - 1,144 руб. /кВт·час.

Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия