ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

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 ГПП, 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 и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения. 8

1.1 Расчет электрических нагрузок по ремонтно-механическому 14

цеху 14

1.2 Расчет электрических нагрузок по предприятию 23

1.3 Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия 26

2 ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И ТИПА ТРАНСФОРМАТОРОВ 30

ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 30

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГЛАВНОЙ 37

ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ 37

4.1 Вариант с напряжением внешнего электроснабжения 35 кВ 42

4.3 Расчет линии электропередачи от районной подстанции 44

энергосистемы до ГПП предприятия 44

4.5 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих 48

линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП 48

4.6 Технико-экономические показатели схемы внешнего 53

электроснабжения 53

4.8 Потери электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП 56

4.9 Расчет линии электропередачи от районной подстанции 57

энергосистемы до ГПП предприятия 57

4.10 Расчет токов короткого замыкания 58

4.11 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих 60

линий от подстанции энергосистемы и на вводе ГПП 60

4.12 Технико-экономические показатели схемы внешнего 62

электроснабжения 62

4.13 Сравнение вариантов с напряжением внешнего 64

электроснабжения 35 и 110 кВ 64

5.1 Выбор напряжения 66

5.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 66

5.4 Расчет питающих линий 67

6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 72

7.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства ГПП 81

7.2 Выбор выключателей КРУ 82

7.3 Выбор трансформаторов тока в ячейках КРУ 84

7.4 Выбор трансформаторов напряжения 86

7.5 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН ГПП 89

7.6 Проверка кабелей напряжением 10 кВ на термическую 89

стойкость к токам короткого замыкания 89

7.7 Выбор трансформаторов собственных нужд ГПП 91

7.8 Выбор типа выключателей нагрузки и предохранителей КТП 92

9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 103

9.2 Расчет токов КЗ 105

Расчет проводим в относительных единицах. 108

9.2.3 Расчет токов КЗ в максимальном режиме 110

9.2.4 Расчет токов КЗ в минимальном режиме 111

10 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 134

10.1 Общие положения 134

10.2 Цели, назначение и области использования АИИС 134

10.3 Очередность создания системы 135

10.4 Расположение точек поставки и измерений 136

10.5 Перечень точек измерений, подключаемых к АИИС КУЭ 136

10.6 Описание процесса деятельности 138

10.7 Основные технические решения 138

Решения по составу информации 147

Выводы по разделу одиннадцать 180

Поставленная электрохозяйству цель будет достигнута в назначенные сроки. Организационная структура на предприятии линейно-функциональная, 3 уровня линейного руководства. Себестоимость 1 кВт∙ч электроэнергии составляет 2,04 руб/кВт∙час. 180

Введение

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 ГПП, 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 и др. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования ведет к сокращению потерь электроэнергии, повышению надежности и способствует осуществлению общей задачи оптимизации построения систем электроснабжения.

Характеристика производства

ООО Ремонтно-производственная фирма «Витязь» находится в городе Югорск, Тюменской области, ХМАО-Югра. На указанном предприятии производится гусеничная техника сверхпроходимости и осуществляется ее качественный ремонт.

В целом по надежности электроснабжения завод можно отнести ко второй категории, так как технологические цеха допускают перерыв электроснабжения на время переключений. На территории предприятия присутствуют цеха третьей категории надежности.

Электроприемники завода питаются на переменном токе промышленной частоты, преимущественно все они трехфазные. Высоковольтная нагрузка представлена мощными синхронными электродвигателями.

Состояние окружающей среды на территории предприятия можно считать относительно приемлемым, так как отсутствуют цеха, агрессивные по отношению к окружающей среде. Поэтому выбор оборудования на ОРУ ГПП с усиленным классом изоляции не требуется.

Так как почти все кабельные линии предприятия проложены в земле, то необходимо отметить, что грунт характеризуется средней коррозионной активность, в грунте завода присутствуют блуждающие токи и отсутствуют растягивающие усилия. Все это следует учитывать при выборе типа кабельных линий, чтобы был выдержан срок службы данных линий, установленный производителем.

Итак, предприятие, систему электроснабжения которого необходимо спроектировать, по своей расчетной нагрузке относится к категории средних. Состав электроприемников завода и их технические характеристики создают благоприятные условия для проектирования системы электроснабжения, а также этому способствует удобное для проектирования расположение цехов по территории предприятия. Следовательно, имеются все предпосылки для создания системы электроснабжения, которая удовлетворяла бы всем предъявляемым к ней требованиям.

СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО

ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Традиционно энергетики использовали для прокладки в силовых сетях на низкое, среднее и высокое напряжение кабели с бумажно-пропитанной изоляцией. Силовые кабели с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) имеют достаточно высокие и стабильные электрические характеристики, но кабели с данным видом изоляции имеют ряд существенных недостатков. Это сложный и малопроизводительный процесс изготовления, ограничения при вертикальных прокладках из-за стекания пропиточного состава, металлическая оболочка, которая значительно удорожает и утяжеляет конструкцию кабеля.

Все эти недостатки устраняются при использовании для силовых кабелей изоляции из современных полимерных материалов, подвергаемых вулканизации (поперечной сшивке). Наиболее широко используемым полимером в кабельной технике является полиэтилен (ПЭ). Создание трехмерной структуры путем образования поперечных связей между макромолекулами полиэтилена позволяет значительно улучшить ряд свойств этого материала, соответственно, улучшаются и характеристики кабеля, выполненного с изоляцией из сшитого ПЭ.

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ:

1Большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы

2 Высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании;

3 Высокие электрические свойства изоляции, низкие диэлектрические потери;

4 Меньше масса и габариты;

5 Высокая влагостойкость;

6 Возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней;

7 высокая стойкость к повреждениям;

8 Большие строительные длины.

Учитывая, что уже разработаны специальные муфты для осуществления соединений между кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией и изоляцией из сшитого ПЭ. Таким образом применение кабелей возможно не только при прокладке новых линий, но и при ремонте существующих.

Рассмотрим параметры кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ, заявленные производителями Pirelli, Nexans, АББ-Москабель, Иркутсккабель.

Сравнения допустимых токовых нагрузок для кабелей с БПИ и изоляцией из сшитого ПЭ на напряжение 10 кВ при прокладке в земле треугольником для однофазных кабелей представлена в таблице a.

Таблица a – Сравнение кабелей

Сечение жилы /экрана, мм2	Допустимые токовые нагрузки, А
	Трёхфазный кабель	Однофазный кабель
	Кабели с БПИ	Nexans	Pirelli		АББ-Москабель	Иркутсккабель
	70°С	90°С	90°С	*65	90°С	90°С
120 / 16	218	275	*320	*405	280	288
185 / 25	275	346	*405	-	360	364
240 / 25	314	401	-	*525	415	422
300 / 25	-	451	*525	320	475	476
*Цепь общего экрана разомкнута

Ведущая западная фирма Pirelli в своих информационных материалах говорит о том, что при прокладке кабеля с изоляцией из сшитого ПЭ в земле, необходимо учитывать тот факт, что длительная температура жилы значением +90°С может высушить близлежащую почву и явиться, таким образом, причиной перегрузки кабеля. Исходя из этого, Pirelli рекомендует ограничить значение длительной допустимой температуры жил кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ, прокладываемых в земле, значением +65°С.

Исходные данные для расчёта допустимых токовых нагрузок при прокладке в земле представлены в таблице b.

Таблица b – Допустимые токовые нагрузки при прокладке в земле

Параметры	Наименование фирмы
	Кабели с XLPE изоляцией			Кабели с БПИ
	Nexans	Pirelli	Российские производители
Температура почвы, °С	+20	+15	+15	+15
Глубина прокладки, м	0,7	0,7	0,7	0,7
Длительно допустимая температура жилы, °С	90	65 / 90	90	70
Коэффициент токовой нагрузки	0,7	1,0	1,0	1,0

Сравнения допустимых токовых нагрузок для кабелей с БПИ и изоляцией из сшитого ПЭ на напряжение 10 кВ при прокладке на воздухе треугольником для однофазных кабелей представлены в таблице c.

Таблица c – Допустимые токовые нагрузки при прокладке на воздухе

Сечение жилы /экрана, мм2	Допустимые токовые нагрузки, А
	Трёхфазный кабель	Однофазный кабель
	Кабели с БПИ	Nexans	Pirelli		АББ-Москабель	Иркутсккабель
	25°С	25°С	25°С	30°С	25°С	25°С
120 / 16	234	*325	330	321	364	364
185 / 25	298	*425	425	418	450	450
240 / 25	347	-	505	494	531	531
300 / 25	-	*565	580	568	609	609
*Цепь общего экрана разомкнута

Вопросам испытаний и диагностики состояния кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ за рубежом уделяется довольно много внимания. Связано это, прежде всего, с особенностями конструкции самого кабеля и материалом изоляции. Различные источники указывают различные нормативные значения испытательного напряжения для испытаний кабеля после прокладки, что отражено в таблице d. За рубежом проведены обширные исследования, доказывающие, что испытания повышенным напряжением не только не позволяют сделать адекватное заключение о состоянии кабеля, но и значительно ослабляют изоляцию.

Таблица d – Значения испытательного напряжения для испытаний кабеля

Испытательное напряжение	АББ-Москабель	Иркутсккабель	Nexans	ПУЭ
Переменное напряжение частотой 0,1 – 400 Гц	30 кВ в течение 15 мин	30 кВ в течение 15 мин	25 кВ в течение 15 мин	-
Переменное напряжение частотой 50 Гц	10 кВ в течение 24 час	10 кВ в течение 24 час	10 кВ в течение 24 час	-
Постоянное напряжение	60 кВ в течение 15 мин	40 кВ в течение 15 мин	60 кВ в течение 15 мин	60 кВ в течение 10 мин

Разница в цене продукции российского и зарубежного производства в среднем составляет 10–20% и зависит от напряжения кабеля – чем оно выше, тем больше разрыв.

Ценовая политика российских заводов более гибкая, чем у западных предприятий. При этом разница по уровню цен на кабельную продукцию отечественных и зарубежных предприятий незначительна.

1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ