Аннотация Глобенок с.И. Электроснабжение электровозоремонтного завода. – Челябинск: юУрГу, э, 2008, 120с., 16 илл., 39 табл. Библиография литературы – 15 наименований. 7 листов чертежей формата а1.

В данном дипломном проекте «Электроснабжение электровозоремонтного завода» производим расчет электроснабжения и выбор оборудования (высоковольтного) для цехов электровозоремонтного завода.

Была составлена схема системы электроснабжения, выбраны силовые трансформаторы, коммутационная аппаратура, кабельные линии и проведена их проверка на термическую стойкость. В разделе «Релейная защита» была рассмотрена защита синхронного двигателя. Спроектированная схема электроснабжения промышленного предприятия удовлетворяет ряду требований: высокая надежность и экономичность, безопасность и удобство в эксплуатации, обеспечено требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения.

Проектирование производится на основе последних разработок и расчетов, что делает проект расчета электроснабжения цехов электровозоремонтного завода современным и своевременным.

Данный проект можно принять к строительству в связи с его оптимальными показателями по капитальным затратам и расходом на эксплуатацию. Выбранное оборудование является новейшим и рекомендуется к установке на вновь проектируемых заводах.

Д

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..7

СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ……………..………………………………8

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА…………………………………11

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ…………………………………………………….13

1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ……….….14

1.1 Расчет электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху……14

1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию………………………..22

1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия…………….25

2 ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРА ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРЕДПРИЯТИЯ……..…………………………………………………..…27

3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ, СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБ- ЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ………...…32

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СРАВНИВАЕМЫХ СХЕМ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ………….………………38

4.1 Вариант 35 кВ………………………………………………………………38

4.2 Вариант 110 кВ…………………………………………………………......42

4.3 Технико-экономические показатели сравниваемых схем внешнего электроснабжения предприятия……….………………..…………………46

5 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ, РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ………………………………………………..……………………..50

5.1 Выбор величины напряжения………………………………………….….50

5.2 Построение схемы внутреннего электрической сети……………………50

5.3 Конструктивное выполнение электрической сети………………………50

5.4 Расчет питающих линий………………………………………………….51

6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ..……………………….54

7 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ…………….……….……….60

7.1 Выбор трансформаторов собственных нужд главной понизительной подстанции………………………………………………………………….60

7.2 Выбор типа распределительных устройств на низкой стороне главной понизительной подстанции, выключателей, трансформаторов тока и напряжения………………………………………………………………....60

7.3 Выбор выключателей напряжением 10 кВ схемы внутреннего электроснабжения и соответствующих трансформаторов тока……...…61

7.4 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторных подстанций…………..……….……..…64

7.5 Выбор трансформаторов напряжения в ячейках КРУ………………….66

7.6. Выбор коммутационной аппаратуры на стороне высшего напряжения трансформаторных подстанций…………………………………………..67

8 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ….……………………70

9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ…………….....80

9.1 Выбор и расчет защиты от межфазных КЗ в обмотке статора и на выводах двигателя………..………………………………………………..80

9.2 Выбор и расчет защиты от перегруза……………………………………81

9.3 Выбор и расчет защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора двигателя и на выводах…………………………..…….82

9.4 Выбор и расчет защиты от снижения напряжения…………………..…83

9.5 Выбор защиты от асинхронного хода………..………………………….84

10 КАЧЕСТВО ЭЛ.ЭНЕРГИИ……………………………………………….85

10.1 Прямой пуск синхронного двигателя……………………………………85

10.2 Реакторный пуск синхронного двигателя……………………………...87

10.3 Частотный пуск синхронного двигателя……………………………….88

11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ………………………..90

11.1 Территория, компоновка, конструктивная часть ГПП………………..90

11.2 Электробезопасность……………………………………………………91

11.3 Контроль изоляции………………………………………………………92

11.4 Расчет защитного заземления ГПП…………………………………….94

11.5 Освещение ОРУ 110кВ………………………………………………….98

11.6 Пожарная безопасность…………………………………………………99

11.7 Расчет молниезащиты ГПП……………………………………………100

12 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ………..……..102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……..……………………………………………..…….118

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………..…..……….119

ВВЕДЕНИЕ

Под электроснабжением согласно ГОСТу 19431-84 понимается обеспечение потребителей электрической энергии.

СЭС как и другие объекты должны отвечать определенным технико-экономическим требованиям. Они должны обладать минимальными затратами при обеспечении всех технических требований, обеспечивать требуемую надежность, быть удобными в эксплуатации и безопасными в обслуживании, обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальный режим эксплуатации в нормальных условиях и близкие к ним в послеаварийных ситуациях.

При построении СЭС нужно учитывать большое число факторов, оказывающих влияние на структуру СЭС и типы применяемого в них оборудования.

К ним относятся:

- потребляемая мощность;

- категории надежности питания;

- характер графиков нагрузок потребителей;

- размещение электрических нагрузок на территории предприятия;

- условия окружающей среды;

- месторасположение и параметры источников питания;

- наземные и подземные коммуникации.

СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ

Заземле́ние — электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Заземление состоит из заземлителя (части электрической цепи, непосредственно соприкасающейся с землёй) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем.

Большая часть методов была разработана еще в советские времена проектными институтами, но в наше время их использование зачастую связано с повышенными экономическими затратами. Кроме того, с приходом рыночных отношений и расширением импорта продукции, появилось некоторое количество технологических новинок в сфере устройства контуров заземления.

Современное электронное оборудование предъявляет более высокие требования к характеристикам заземляющих и защитных устройств (заземлению и защите), чем раньше. Высокая чувствительность к импульсным помехам является особенностью современной цифровой аппаратуры, воздействие электростатических потенциалов на аппаратуру без защиты и заземления часто приводит к сбоям в ее работе и даже выходу из строя. Еще большую опасность для аппаратуры представляют импульсные помехи при разрядах молний и коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, работающих без соответствующей защиты и заземления. Для защиты от этих помех придуманы встроенные и внешние элементы защиты от перенапряжений, которые в свою очередь, без надежного заземления не работают.

Торговая марка ZandZ^® объединяет оборудование и технологии, позволяющие создавать современные высококачественные и долговечные системы заземления в условиях разнообразных климатических зон и грунтов, встречающихся на территории РФ.

На подготовительном этапе проекта, занявшем около двух лет, разработчики ZandZ^® отбирали оборудование и технологии, в которых учтены все современные знания, отечественный и иностранный опыт в области строительства

и эксплуатации заземляющих устройств. Встречаясь со специалистами проектных организаций и участвуя в монтаже систем заземления, разработчики ZandZ^® систематизировали задачи, возникающие перед предприятиями, а также характерные проблемы, поднимающиеся в связи с конструктивными особенностями заземляющих устройств. Был собран обширный фактический материал о специфике строительства объектов заземления, конкретных характеристиках грунтов, ведомственных норм и правил.

Опираясь на всю совокупность данных, проект ZandZ^® позволил выбрать решения, в наибольшей степени отвечающие требованиям и условиям применения в нашей стране. Все продукты с маркой ZandZ^® имеют заложенную избыточность, так сказать — «запас прочности от неожиданностей и случайностей», что позволяет говорить о действительно надежных и долговечных системах, позволяющих решать любые задачи в области защитного и рабочего заземления.

Линейка продуктов ZandZ^® позволяет построить системы заземления двух основных разновидностей: модульно-штыревой и электролитической.

Модульная штыревая система заземления ZandZ^® - это стандартное решение для всех типов грунта, за исключением каменистых и скальных грунтов, а так же условий вечной мерзлоты. Модульно-штыревая конструкция заземлителя позволяет провести монтаж в рекордно короткие сроки. Типовое время монтажа заземлителя — три часа, при этом не требуется масштабных строительных (в том числе земляных) работ. Конструкция заземлителя занимает минимум места и может быть организована внутри существующего здания. Материалы и конструктивные элементы ZandZ^® обеспечивают постоянство электрического сопротивления на срок более 30 лет вне зависимости от характеристик грунта.

Электролитическая система заземления ZandZ^® находит применение в местах с проблемными грунтами (вечномерзлый, песчаный, скальный). Специальная конструкция заземлителя с электролитическим наполнением и сухой

смесью для заполнения околоэлектродного пространства позволяют организовать

систему заземления со стабильно высокими параметрами практически в любых условиях.

Модульно-штыревая система представляет собой стальные омедненные стержни. Эти системы - аналог польского Galmar, однако превосходят его по качеству (толщина, стойкость медного покрытия). ООО «СвязьКомплект» поставляет комплектами (15, 30, 45 метров, а также комплекты для заземления контейнеров 6*4метра и 6*6метров), в которых есть все необходимое для монтажа.

Преимуществами такой системы является технологичность монтажа и возможность монтажа в подвалах зданий.

Электролитические системы - медные полые перфорированные трубы, заполняемые солью, которая не вызывает коррозии электрода. Притом состав соли не дает ей сразу вымываться, процесс растворения происходит постепенно. Такие системы также поставляются комплектами и применяются на участках со сложным грунтом (горная местность, где глубина грунта до скалы не позволяет смонтировать традиционные системы, вечная мерзлота и т.д.)

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА

1. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ: 19969 кВт.

2. Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ: 2236,2 кВт.

4 синхронных двигателя СТД-630 (Р_ном = 630 кВт);

3 Категория основных потребителей по надежности электроснабжения:

Потребители 1 категории: Котельная

Потребители 2 категории: Электровозосборочный цех;

Аппаратный цех;

Тележечный цех;

Участок рессор;

Колёсный цех;

Колёсный цех;

Электромашинный цех;

Якорный цех;

Секционный цех;

Разборочный цех;

Цех кабин;

Контрольно-испытательная станция (КИС);

Компрессорная;

Ремонтно-механический цех.

Потребители 3 категории: Инструментальный цех;

Очистные сооружения;

Столовая;

Заводоуправление.

4 Полная расчетная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 20518 кВА;

5 Коэффициент реактивной мощности:

Расчетный: tg=0,468

Заданный энергосистемой: tg= 0,5

6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ;

7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: МВА, тип и сечение питающих линий: S_к=3784,5 МВА , ВЛ АС-95/16

8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы: 5 км;

9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной подстанции: 2×ТДН-10000/110 ;

10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия: 10 кВ;

11 Типы принятых ячеек распределительных устройств, в главной понизительной подстанции: К-63 ;

12 На территории устанавливаются комплектные трансформаторные подстанции с трансформаторами типа ТМЗ, мощностью 400,630,1000 кВА;

13 Тип и сечение кабельных линий: ААШв(3*25;50;70;95).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Необходимо выполнить проект по электроснабжению цехов электровозоремонтного завода в объеме, указанном в содержании. Завод расположен на Южном Урале (Челябэнерго).

Генеральный план предприятия представлен на листе 2. Сведения об установленной мощности электроприемников, как отдельного цеха, так и группы цехов приведены в таблицах 1 и 2.

1. Расстояние от предприятия до энергосистемы 5 км;

2. Уровни напряжения на подстанции энергосистемы: 110 и 35 кВ;

3. Мощность короткого замыкания на шинах подстанции энергосистемы:

для U₁ –3784,53 МВА;

для U₂ –1089,46 МВА;

4. Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу:

основная ставка 218,58 руб/кВт∙мес;

дополнительная 1,153 руб/кВт∙ч

5. Наивысшая температура:

окружающего воздуха 22,6 ˚С;

почвы (на глубине 0,7 м) 15 ˚С;

6. Коррозийная активность грунта предприятия средняя;

7. Наличие блуждающих токов в грунте предприятия;

8. Наличие колебаний и растягивающих усилий в грунте предприятия.

1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННОГО

ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 Расчет электрических нагрузок ремонтно-механического цеха

Расчетная номинальная мощность трехфазных электроприемников рассчитывается по формуле (1):

Р_ном* = n ∙ Р_ном, (1)

где n – число электроприемников;

Р_ном – номинальная мощность одного электроприемника, кВт.

Средняя мощность – постоянная во времени мощность, при которой в течении периода наблюдений потребляется столько же энергии, что и при реально изменяющемся во времени графике нагрузок за тот же период.

Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждого электроприемника или подгруппы электроприемников определяется по формуле:

Р_ср = k_иа ∙ Р_ном, (2)

где k_иа – коэффициент использования по активной мощности, характеризует степень использования установленной мощности за весь период наблюдений. Его значение для отдельных электроприемников приводится в электрических справочниках [1].

Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену:

Q_ср = Р_ном∙ tgφ, (3)

где tgφ определяется из справочных данных.

Определение приведенного числа электроприемников n_э зависит от k_иа.

Если k_иа0,2, то

n_э = (4)

Если k_иа < 0,2, то

n_э = (5)

где Р_{ном мах} – максимальная мощность одного электроприемника;

n∙ - среднеквадратичная мощность.

Расчетные мощности Р_р и Q_р определяются по формулам:

Р_р = k_ра ∙ Р_ср, (6)

Q_р = k_рр ∙ Q_ср, (7)

где k_ра –расчетный коэффициент активной мощности; определяется по справочным материалам, k_ра =f(n_э; k_иа);

k_рр – расчетный коэффициент реактивной мощности.

Если Р_ср < 200 кВт, то

k_рр = 1, при n_э > 10 (8)

k_рр = 1,1, при nэ ≤ 10

Если Р_ср ≥ 200 кВт, то k_рр = 1

Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:

S_p = (9)

Расчетный ток:

I_р = , (10)

где U_н – номинальное напряжение сети, U_н = 380 кВ.

Значения соsφ, tgφ и k_иа определяются из справочных данных [1].

Значения величин n, Р_ном, и в итоговой строке таблицы 1 определяются суммированием величин каждой нагрузки:

;

Суммарный коэффициент использования по активной мощности и tgφ определяются по соответствующим формулам:

k_иаΣ = ;

tgφ_Σ =

В результате произведенных расчетов по формулам (1) – (10) полученные данные сводим в таблицы 1.1-1.5.

В конце таблиц был произведен расчет электрических нагрузок по цеху.

Таблица 1.1

Таблица 1.2

Таблица 1.3

Таблица 1.4

Таблица 1.5

Таблица 1.6- Освещение