Выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для цеха

Выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для цеха

1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для цеха

1.2 Расчёт электрических нагрузок на сторонах 0,4 и 6-10 кВ

1.3 Расчёт осветительных нагрузок по удельной мощности

1.4 Составление плана цеха с расстановкой силовых электроприёмников и нанесением силовой сети

2 Технологическая часть

2.1 Компенсация реактивной мощности на сторонах 0,4 и 6-10 кВ

2.2 Выбор силовых трансформаторов

2.3 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 6-10 кВ подстанции

2.4 Выбор кабеля ввода

2.5 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 6-10 кВ цехового РУ

2.6 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 0,4 кВ цеховой подстанции

2.7 Выбор защитной коммутационной аппаратуры и проводниковой продукции на 0,4 кВ

2.8 Выбор и проверка высоковольтного оборудования

2.9 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

2.10 Выбор сборных шин на 0,4 и 6-10 кВ

2.11 Расчёт релейной защиты

2.12 Компоновка схемы электроснабжения цеха

3 Мероприятия по технике безопасности

3.1 Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок

3.2 Расчёт и выбор заземляющего устройства

Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является сырьевой страной, живущей за счет продажи природных запасов энергоносителей (80% экспорта — сырье, а доля промышленного экспорта сокращается ежегодно). До 2010 года Казахстан являлся нетто-экспортёром электроэнергии, а после 2010 года является нетто-импортером, то есть потребляет больше электроэнергии, чем производит. Север Казахстана экспортирует электроэнергию, производимую на построенной еще в советское время Экибастузской ГРЭС-1, в Россию, а юг покупает её у Киргизии и Узбекистана.Суммарная установленная мощность всех электростанций Казахстана составляет 20 тысяч МВт, а фактическая мощность — 15 тысяч МВт. Казахстан вырабатывает 91,9 млрд. КВтчас электроэнергии в год (данные 2013 г. против 1045 млрд. КВтчас Россией, и 4058 млрд. КВтчас — США, 5320 млрд. КВтчас — Китаем), то есть электровооруженность Казахстана 4,0 МВтчас/чел в год против 6,7 — в России, 14 — США, 3,5 — в КНР. К сожалению, выработка большинства электростанций не достигает установленной мощности. Только 2012 году Казахстан достиг уровня выработки электроэнергии 1991 года (87,4 млрд. КВтчас). Выработка по типу электростанций распределяется следующим образом:ТЭС (тепловые электростанции) — 87,7 %, в том числе:КЭС (конденсационные электростанции) — 48,9 %;ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) — 36,6 %;ГТЭС (газотурбинные электростанции) — 2,3 %;ГЭС (гидроэлектростанции) — 12,3 %.Около 72 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 12,3 % — из гидроресурсов, 10,6 % — из газа и 4,9 % — из нефти. Таким образом, четырьмя основными видами электростанций вырабатывается 99,8% электроэнергии, а на альтернативные источники приходится менее 0,2%Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения.К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан:ТОО «Экибастузская ГРЭС-1;АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»;АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС);ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»;АО «Жамбылская ГРЭС»,а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК:Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк»,ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС»,ТОО «AES Шульбинская ГЭС».

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов:ТЭЦ-3 ТОО «Караганда-Жылу»;ТЭЦ ПВС, ТЭЦ-2 АО «Арселор Миттал Темиртау»;Рудненская ТЭЦ (АО «ССГПО»);Балхашская ТЭЦ, Жезказганская ТЭЦ, ТОО Корпорация «Казахмыс»;Павлодарская ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана»;Шымкентская ТЭЦ-1,2 (АО «Южполиметал») и другие

Выбор кабеля ввода

Подачу электроэнергии от источника питания до приемного пункта проектируемого объекта осуществляется кабельными линиями. Кабель выбирается по техническим и экономическим условиям и проверяется по нагреву и допустимой потере напряжения.

Определяется расчетный ток исходя из расчетной нагрузки проектируемого цеха по формуле

где — расчётная нагрузка проектируемого цеха, кВА;

UH – номинальное напряжение проектируемого цеха, кВ.

Определяется экономическая плотность тока, устанавливающий оптимальное соотношения между капитальными затратами и эксплуатационными по формуле

где =1,4-экономическая плотность тока алюминиевых жил кабелей.

Выбирается кабель сечением 95 с алюминиевыми жилами.

Определяется потеря напряжения в линиях по формуле [2,с.54]

где -расчетный ток линии;

— активное и реактивное удельные сопротивления линий;

Таким образом потеря напряжения не превышает допустимого значения 5%.

Расчёт релейной защиты

Для защиты от междуфазных коротких замыканий широко применяют максимальные токовые защиты и токовые отсечки. Их используют также для защиты от однофазных замыканий на землю. Максимальная токовая защита является наиболее надёжной, дешёвой и простой по выполнению. Её применяют для защиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов, трансформаторов, высоковольтных двигателей.

Определяется ток срабатывания реле максимального тока, осуществляющего максимальную токовую защиту (защиту от перегрузки), по формуле [1, с.329]

где — коэффициент схемы, принимается равным единице;

=10- коэффициент трансформации трансформатора тока;

=111,29А — максимальный расчётный ток линии.

Принимается реле тока РТ-40/10

Определяется коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты от перегрузки по формуле [1,с.330]

Таким образом, полученное значение не превышает допустимого значения коэффициента чувствительности, равным 1,5

Определяется ток срабатывания реле максимального тока, осуществляющего токовую отсечку, по формуле[1,с.330]

где =1,73-коэффициент схемы

Определяется коэффициент чувствительности токовой отсечки по формуле [1, с.330]

Таким образом, полученные данные не превышают допустимого значения коэффициента чувствительности, равным 3

1.Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий.- М. Академа, 2006 г.- 357с.

2.Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий.- М. Высшая школа,1986 г.- 399с.

3.Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.- М. Высшая школа, 1981 г.- 373с.

4.Фёдоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий.- М. Энергия, 1973 г.- 519с.

5.Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение и электрооборудование промышленных предприятий и цехов.- М. Энергия, 1971 г.- 373с.

6.Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. Том 2.- М. Энергоатомиздат, 1986 г.- 711с.

7.Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. Том 3.- М. Энергоатомиздат, 1986 г.- 879с.

8.Сибикин Ю.Д. Сибикин М.Ю. Яшков В.А. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.- М. Высшая школа, 2001 г.- 335с.

9.Коновалова Л.Л. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.- М. Энергоатомиздат, 1989 г.- 524с.

1.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для цеха

1.2 Расчёт электрических нагрузок на сторонах 0,4 и 6-10 кВ

1.3 Расчёт осветительных нагрузок по удельной мощности

1.4 Составление плана цеха с расстановкой силовых электроприёмников и нанесением силовой сети

2 Технологическая часть

2.1 Компенсация реактивной мощности на сторонах 0,4 и 6-10 кВ

2.2 Выбор силовых трансформаторов

2.3 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 6-10 кВ подстанции

2.4 Выбор кабеля ввода

2.5 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 6-10 кВ цехового РУ

2.6 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 0,4 кВ цеховой подстанции

2.7 Выбор защитной коммутационной аппаратуры и проводниковой продукции на 0,4 кВ

2.8 Выбор и проверка высоковольтного оборудования

2.9 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

2.10 Выбор сборных шин на 0,4 и 6-10 кВ

2.11 Расчёт релейной защиты

2.12 Компоновка схемы электроснабжения цеха

3 Мероприятия по технике безопасности

3.1 Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок

3.2 Расчёт и выбор заземляющего устройства

Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является сырьевой страной, живущей за счет продажи природных запасов энергоносителей (80% экспорта — сырье, а доля промышленного экспорта сокращается ежегодно). До 2010 года Казахстан являлся нетто-экспортёром электроэнергии, а после 2010 года является нетто-импортером, то есть потребляет больше электроэнергии, чем производит. Север Казахстана экспортирует электроэнергию, производимую на построенной еще в советское время Экибастузской ГРЭС-1, в Россию, а юг покупает её у Киргизии и Узбекистана.Суммарная установленная мощность всех электростанций Казахстана составляет 20 тысяч МВт, а фактическая мощность — 15 тысяч МВт. Казахстан вырабатывает 91,9 млрд. КВтчас электроэнергии в год (данные 2013 г. против 1045 млрд. КВтчас Россией, и 4058 млрд. КВтчас — США, 5320 млрд. КВтчас — Китаем), то есть электровооруженность Казахстана 4,0 МВтчас/чел в год против 6,7 — в России, 14 — США, 3,5 — в КНР. К сожалению, выработка большинства электростанций не достигает установленной мощности. Только 2012 году Казахстан достиг уровня выработки электроэнергии 1991 года (87,4 млрд. КВтчас). Выработка по типу электростанций распределяется следующим образом:ТЭС (тепловые электростанции) — 87,7 %, в том числе:КЭС (конденсационные электростанции) — 48,9 %;ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) — 36,6 %;ГТЭС (газотурбинные электростанции) — 2,3 %;ГЭС (гидроэлектростанции) — 12,3 %.Около 72 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 12,3 % — из гидроресурсов, 10,6 % — из газа и 4,9 % — из нефти. Таким образом, четырьмя основными видами электростанций вырабатывается 99,8% электроэнергии, а на альтернативные источники приходится менее 0,2%Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения.К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан:ТОО «Экибастузская ГРЭС-1;АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»;АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС);ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»;АО «Жамбылская ГРЭС»,а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК:Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк»,ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС»,ТОО «AES Шульбинская ГЭС».

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов:ТЭЦ-3 ТОО «Караганда-Жылу»;ТЭЦ ПВС, ТЭЦ-2 АО «Арселор Миттал Темиртау»;Рудненская ТЭЦ (АО «ССГПО»);Балхашская ТЭЦ, Жезказганская ТЭЦ, ТОО Корпорация «Казахмыс»;Павлодарская ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана»;Шымкентская ТЭЦ-1,2 (АО «Южполиметал») и другие

Выбор и обоснование схемы электроснабжения и устанавливаемого электрооборудования для цеха

Схемы электрических сетей подразделяются на сети до 1000В и выше 1000В. Сети напряжением до 1000В распределяют электроэнергию внутри промышленных предприятий и установок.

В практике проектирования и эксплуатации промышленных предприятий редко встречаются схемы, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу питания. Обычно крупные и ответственные потребители или приёмники питаются по радиальной схеме. Средние и мелкие потребители группируются, их питание проектируется по магистральному принципу. Такое решение позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий делятся на схемы внутреннего и внешнего электроснабжения. Они выбираются из соображений надёжности, экономичности и безопасности.

В данном случае используется схема внутреннего электроснабжения, так как здесь обеспечивается питание цеха, находящегося на территории предприятия. В зависимости от конкретных требований обеспечения приёмников и потребителей применяются радиальные, магистральные и смешанные схемы питания.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, которые в дальнейшем снабжают более мощные приемники электроэнергии, а от них по самостоятельным линиям питаются мелкие приемники электроэнергии. Преимущества радиальных схем состоит в том, что они обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей. Радиальные схемы просты, надежны, в большинстве случаев позволяют использовать упрощенные схемы первичной коммутации подстанции нижнего уровня. Аварийное отключение радиальной линии не отражается на потребителях энергии, подключенных к другим линиям. К недостаткам радиальных схем можно отнести более высокую стоимость по сравнению с магистральными, больший расход коммутационной аппаратуры и цветных металлов.

Рисунок 1.1 Радиальная схема питания электроприёмников

Магистральные схемы используются при равномерном распределении нагрузки от распределительных щитов. При магистральной схеме одна питающая магистраль обслуживает несколько ТП или РП. Распределение энергии осуществляется путем выполнения ответвлений от воздушной линии к отдельным подстанциям. Питание ТП можно осуществить путем поочередного ввода ЛЭП сначала от РП к одной ТП, затем наоборот. При повреждении магистрали, отключается все подключенные к ней потребители, следовательно она менее надежная. Преимуществами магистральных схем является лучшая загрузка линий по току, меньшее число коммутационной аппаратуры, уменьшение расода цветных металлов и затрат на выполнение электрической схемы. К недостаткам можно отнести усложнение схем первичной коммутации подстанций нижнего уровня, более сложные схемы релейной защиты, низкую надежность электроснабжения. Магистральные схемы распределения следует применять при распределенных нагрузках и при таком взаимном расположении подстанций на территории проектируемого объекта, когда магистрали могут быть проложены без значительных обратных направлений.

Рисунок 1.2 Магистральная схема питания электроприёмников

Смешанные схемы сочетают в себе элементы магистральных и радиальных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах и рационально используют преимущества тех и других. Смешанной схемой называют такую схему элетроснабжения, в которой питание одной части потребителей осуществляется по радиальным схемам, а в другой части по магистральным. На первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Дальнейшее распределение энергии от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах производится по радиальным, так и по магистральным схемам.

Рисунок 1.3 Схема смешанного питания потребителей в системе внутреннего электроснабжения цеха