Электроснабжение завода окиси этилена

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 8
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАВОДА 9
2 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ И ВЕЛИЧИНЫ ПРИМЕНЯЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 10
2.1 Выбор напряжения питающей и распределительной сети 10
2.2 Выбор напряжения для силовой и осветительной сети 10
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ФАБРИКИ 12
4 РАСЧЕТ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГПП, ТП. КАРТОГРАММА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 16
5 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ С УЧЕТОМ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 20
6 ВЫБОР СХЕМЫ И КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 28
7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 35
8 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 41
8.1 Открытое распределительное устройство 110 кВ 41
8.2 Закрытое распределительное устройство 10,5 кВ 43
8.3 Выбор оборудования трансформаторной подстанции 10,5/0,4 кВ 45
8.4 Выбор измерительных приборов и счетчиков электрической энергии 47
9 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 51
9.1 ОБЪЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА СОГЛАСНО ПУЭ 51
9.2 Расчет релейной защиты цехового трансформатора 51
10 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 55




11 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 69
11.1 Определение капиталовложений на сооружение сети 70
11.2 Расчет затрат на эксплуатацию оборудования 72
11.3 Расчет экономического эффекта и окупаемости капиталовложений 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 78
ПРИЛОЖЕНИЯ

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА завода
В таблице 1.1 представлен состав производственных и вспомогательных цехов завода по производству окиси этилена.
Таблица 1.1
Состав производственных и вспомогательных цехов
№п.п.
...

2.1 Выбор напряжения питающей и распределительной сети
Выбор величин напряжения производится в соответствии с рекомендациями [1]. От правильного выбора величины напряжения зависят капитальные вложения на реализацию проекта и эксплуатационные расходы, издержки на потери электроэнергии, поскольку величиной напряжения определяется параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанций и сетей.
Присоединение завода к энергосистеме возможно осуществить от подстанции находящейся на небольшом удалении (6 км), на ней имеется возможность подключения к шинам 110 кВ от воздушной линии с проводом АС-95 (согласно заданию на проект). При указанном расстоянии до источника для его электроснабжения наиболее целесообразно применить напряжение 110 кВ. Высокое номинальное напряжение значительно сокращает потери электроэнергии в системе электроснабжения.
...

2.2 Выбор напряжения для силовой и осветительной сети
Для проектируемого завода используется напряжение 380/220 В с промышленной частотой 50 Гц и глухозаземленной нейтралью источника, так как указанный уровень напряжения удовлетворяет основным условиям питания потребителей завода, а именно:
1) приемлемое значение потерь электроэнергии и расхода цветного металла на проводники;
2) возможности совместного подключения от общих трансформаторов осветительных и силовых электроустановок;
3) сравнительно незначительная мощность электроприемников цеха;
4) расположение электроприемников на незначительной территории;
5) небольшая величина напряжение между фазой и землей.
...

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК фабрики
Правильный расчет электрических нагрузок необходим для определения потерь электрической энергии и отклонений напряжения, выбора и проверки проводников (шин, кабелей и других) и трансформаторов по пропускной способности, а также для выбора устройств релейной защиты и установок компенсаторов реактивной мощности. Правильный расчет электрических нагрузок при создании системы электроснабжения является основой для рационального решения всего сложного комплекса вопросов электроснабжения современного промышленного объекта. При проектировании системы электроснабжения необходимо также учитывать перспективы развития производства.
...

4 РАСЧЕТ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГПП, ТП. КАРТОГРАММА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Главные понизительные подстанции и трансформаторные подстанции являются одними из самых важных объектов системы электроснабжения. Грамотное размещение подстанций на территории промышленного объекта является важнейшим моментом при построении рациональных систем электроснабжения.
При правильном размещении ГПП и ТП на территории промышленного объекта сокращаются приведенные затраты. Для определения места положения ГПП, ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральном плане строится картограмма и центр электрических нагрузок (ЦЭН).
Центр электрических нагрузок предприятия по активной мощности можно определить по следующему выражению:
, (4.1)
, (4.2)
где ХР,YР – координаты центра электрических нагрузок, м;
Хi,Yi – координаты центра i-го цеха, м;
РPi – расчетная активная мощность i-го цеха.
Центр электрических нагрузок каждого цеха принимается в центре пересечения его диагоналей (таблица 4.1).
...

5 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ с учетом компенсации реактивной мощности
При выборе мощности трансформаторов ГПП надо знать расчетную мощность предприятия Sp, требования по степени бесперебойности в электроснабжении, требования коэффициента загрузки по отраслям.
Выбор ГПП от исходных данных осуществляется по полной расчетной мощности предприятия.
Так как завод имеет потребителей I и II категории, то на ГПП установим два трансформатора. Выбор мощности проведем по условию:

.
Определим коэффициенты загрузки трансформаторов ГПП мощностью 16 МВА в нормальном и аварийных режимах:

По условию перегрузки трансформатора в аварийном режиме, коэффициент загрузки не должен превышать 1,4. Условие выполняется.
С учетом дальнейшего развития предприятия, которое сопровождается увеличением потребляемой мощности, окончательно выбраны на ГПП трансформаторы ТДН-16000/110 с номинальной мощностью 16000кВА с высшим напряжением 110кВ.
...

6 ВЫБОР СХЕМЫ И КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
Распределительная сеть выполняется кабельными линиями с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВнг и ПВХ ВВГнг с медными жилами.
Кабель ПвПнг предназначен для распределения электроэнергии в сетях с заземленной и изолированной нейтралью к стационарным установкам с номинальным переменным напряжением 10 кВ и частотой 50 Гц. Использование сшитого полиэтилена в качестве изолирующих материалов кабеля позволяет прокладывать ПвВнг 10 без ограничения разности уровней трасс. При условии не подверженности растягивающим воздействиям (грунт не должен просаживаться или вспучиваться), кабель можно прокладывать в сухом грунте. Низкий уровень горючести оболочки - качество, позволяющее использование этой марки в производственных помещениях и кабельных сооружениях, которые исключают возможность механического повреждения.
...

7 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Расчет токов короткого замыкания проведен для нескольких точек (рисунок 7.1):
1) точка К-1 за выключателем на высшей стороне ГПП;
2) точка К-2 на шинах ГПП;
3) точка К-3 за выключателем на высшей стороне ТП и статорной обмотке электродвигателя;
4) точка К-4 на шинах ТП;
Принимаем следующие базисные условия: базисная мощность Sб=16 МВА; базисное напряжение Uб1=115 кВ.
Тогда базисное напряжение (кВ) остальных ступеней можно определить по выражению, кВ:
, (7.1)
Базисные напряжения:
,
.

Рис. 7.1 – Точки определения тока короткого замыкания в сети

Базисный ток на трех ступенях напряжения определяется по выражению, кА:
. (7.2)
Базисные токи:
,
,
.
Расчет в относительных единицах при базисных условиях сопротивлений элементов системы электроснабжения.
Сопротивления воздушной линии 110 кВ:
, (7.3)
. (7.4)
где r0=0,46 Ом/км, x0=0,38 Ом/км – сопротивления 1 км длины воздушной линии АС-95 по [4];
l - длина воздушной линии, км.
...

8 ВЫБОР И ПРОВЕРКА электроОБОРУДОВАНИЯ
8.1 Открытое распределительное устройство 110 кВ
При выборе электрооборудования в сетях напряжением выше 1000 В следует учитывать:
1) прочность изоляции в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях;
2) допустимый нагрев токами в длительных режимах;
3) стойкость в режимах короткого замыкания;
4) технико-экономическую целесообразность;
5) соответствие окружающей среды и роду установки;
6) достаточную механическую прочность.
Все электрооборудование должно проверяться на термическую и динамическую устойчивость к реальным токам короткого замыкания.
Результаты выбора и проверки оборудования ОРУ 110 кВ сводятся в таблицу 8.1.
Таблица 8.
...

8.4 Выбор измерительных приборов и счетчиков электрической энергии
Выполним разработку схемы расчетного учета электрической электроэнергии на главной понизительной подстанции со стороны высокого напряжения трансформатора.
Основные сведения.
Согласно ПУЭ на подстанциях с трансформаторами напряжением 220/6-35, 110/6-35, 35/6-10, 10/6 кВ должны устанавливаться следующие измерительные приборы и счетчики учета электрической энергии:
1) на первичном напряжении: амперметр, вольтметр, счетчики активной и реактивной энергии на транзитных подстанциях.
2) на вторичном напряжении: амперметр, вольтметр, ваттметр активной мощности при мощности трансформатора 6300 кВА и выше, счетчики активной и реактивной энергии.
Учет активной и реактивной электроэнергии трехфазного тока должен производиться с помощью трехфазных счетчиков.
...

9.2 Расчет релейной защиты цехового трансформатора
Для защиты трансформатора и кабельной линии от междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем защиту в виде токовой отсечки без выдержки времени. Для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования ТО принимаем МТЗ с выдержкой времени. Для защиты трансформатора от однофазных КЗ в цепи с изолированной нейтралью принимаем защиту нулевой последовательности.
Рассчитаем уставки защит для блока Sepam 40. Основные данные трансформатора ТМГ 1600/10/0,4: ∆Рхх = 1,95 кВт, ∆Ркз = 15,8 кВт, Iхх = 0,5%, Uкз = 6%, Iном1= 92,4 А. Токи КЗ приведены в таблице В.1 приложение В.
1) Токи срабатывания МТЗ БМРЗ-100 определяем по формуле [20]:
(9.1)
где - коэффициент надежности несрабатывания защиты;
- коэффициент возврата максимальных реле тока;
-коэффициент самозапуска нагрузки, отражающий увеличение рабочего тока Iраб.
...

10 ЭЛЕктробезопасность
Любое электрическое оборудование, которое находится в эксплуатации, должно функционировать согласно правилам техники безопасности. Для того чтобы исключить возможность попадания опасных частиц, нужно обязательно провести процедуру заземления – электрически связать землю с электропроводящими и металлическими частями механизма. За счет этого случайные утечки электричества сведутся к минимуму, а животные и люди будут защищены от ударов током.
Заземляющие устройства (ЗУ) представляют собой объединение заземляющего проводника и заземлителей, которые соединяют электроустановки, электрические приборы и машины с землей. ЗУ способствует созданию надежных соединений для того, чтобы отводить напряжение с элементов, постоянно находящихся под высоким напряжением.
...

11 экономическая часть
Меры по энергосбережению и энергоэффективности в данном дипломном проекте внедрены на основе:
1) Положения Федерального закона Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;
2) Положения Федерального закона Российской Федерации от 11 июля 2011 г. № 197-ФЗ «О внесении изменений в статью 13 Федерального закона "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;
3) Положения Федерального закона Российской Федерации от 4 ноября 2014 г. № 339-ФЗ «О внесении изменений в статью 14 Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
4) Положения Федерального закона от 28.12.
...

11.1 Определение капиталовложений на сооружение сети
Современный рынок промышленного электрооборудования предлагает широкий спектр комплексных решений: от разработки по требованию заказчика индивидуальных проектов, до внедрения и ввода в эксплуатацию оборудования, систем, проведения пуско-наладочных работ, или же готовые типовые комплексные решения. Капитальные затраты на оборудование представлены в таблице 11.1.
Таблица 11.1
Затраты на оборудование
№
Наименование оборудования и материалов
Тип, мощность, габариты оборудования
Ед. измер.
Кол.
Стоим.
тыс. руб.

Всего,
тыс. руб.
1
2
3
4
5
6
7
1
Выключатели
ВГТ-110-40/2000 УХЛ1
шт.
2
785
1570
2
Разъединители
РГП-2-110/2000 УХЛ1
шт.
6
280
1680
3
Трансформаторы напряжения
3×ЗНОГ-110-0,2 У1
шт.
6
180
1080
4
Трансформаторы тока
ТОГФ-110-0,2/5Р-150/5УХЛ1
шт.
2
320
640
5
Ограничители перенапряжения
ОПНп-110 УХЛ1
шт.
2
80
160
6
Силовой трансформатор
ТДН-16000/110
шт.
2
17000
34000
7
Трансформаторы с РП 0,4 кВ
ТМГ 1600/10
шт.
...

11.2 Расчет затрат на эксплуатацию оборудования
Для эксплуатации оборудования и электрохозяйства согласно нормативным документам и правилам необходимо 32 человека. Принимаем круглосуточное дежурство, смена по 8 часов, четырехбригадная. Из них 10 человек работают по 6 разряду и 22 человек по 5 разряду. Оплата почасовая. Расчет производим по средней наработке 22 рабочих дня в месяц. Среднемесячный фонд рабочего времени 176 часов. Часовая тарифная ставка рабочих по 6 разряду – 115 руб./ч., по 5 разряду – 95 руб.
(11.6)
где С1 и С2 – заработная плата рабочих работающих по 5 и 6 разряду; П1 и П2 – количество человек работающих по 5 и 6 разряду.

Дополнительная зарплата – премия 30% от тарифной ставки
(11.7)

Отчисление на социальные выплаты 30,2%:
(11.8)

Результаты расчетов сведем в таблицу 11.2.
Для замены, восстановления основных производственных фондов рассчитываются амортизационные отчисления.
...

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое. – М.: «Издательство НЦ ЭНАС», 2003.
2. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей/ В. М. Блок и др. - М.: Высш. школа, 1981. - 304 с., ил.
3. Кудрин, Б.И., Чиндяскин, В.И., Абрамова, Е.Я. Методическое пособие к курсовому проекту по ЭПП. – О.: ИПК ОГУ, 2000. – 126 с.
4. Князевский, Б.А., Липкин, Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для студентов ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1986. – 400 с.
5. Электротехнический справочник: В 4-х т.-Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии/ Под ред. В.Г.Герасимова.-Изд.8-е., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002.-964 с.
6. Нелюбов, В. М. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях общего назначения промышленных предприятий, методические указания по дипломному проектированию. – О.: ИПК ОГУ, 1999. – 29 с.
7. Федоров, А. А., Старкова, Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.
8. Абрамова, Е. Я., Алешина, С.К., Чиндяскин В.И. Проектирование понижающих подстанций 35-220/6-10 кВ и электропитающих систем, учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. – О.: ГОУ ОГУ, 2005. – 89 с.
9. Неклепаев, Б. П., Крючков, И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для вузов. -4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
10. Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. – 408 с.
11. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под редакцией Федорова А. А., Сербиновского Г. В. – М.: Энергия, 1974. – 528 с.
12. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования: РД 153-34.0-20.527-98/ Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М: НЦ ЭНАС, 2001.-152 с.
13. Шабад, М. А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л., "Энергия", 1976. - 288 с.
14. Шабад, М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - СПБ.: ПЭИПК, 2003. - 4-е изд., перераб. и доп.- 350 стр., ил.
15. Авербух, А. М. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. - Л., «Энергия». 1975.-416 с.
16. Кравченко, Н.Ф. Экономика и маркетинг электроснабжения: Методические указания. - Оренбург: ОГУ,2000.-97 с.
17. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 672 с.: ил.
18. Указания по расчету электрических нагрузок / РТМ 36.18.32.4-92. – М.: ВНИИ Тяжпромэлектропроект, 1992, 27 с.
19. Нормы технологического проектирования электроснабжения промышленных предприятий. М.:ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, 1994. – 67 с.
20. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов. Расчеты. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 96 с.
21. Рекомендации по применению и выбору уставок функционального блока дифференциальной защиты трансформаторов терминала «Сириус - Т». ЗАО «Радиус автоматика». – 11 с.
22. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб и доп. - М.: Энергоатомиздат. 1986, - 392 с.
23. Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Объекты энергетики.- 2008.
24. Техническая политика ФСК-2007.
25. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. Под редакцией Алиева И.И. – М.: Высшая школа, 2000. – 255 с.
26. Коровин Ю.В. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: учебное пособие / Ю.В. Коровин, Е.И. Пахомов, К.Е. Горшков. – Челябинск: Издательский центр ЮурГУ, 2011. – 114 с.
27. Релейная защита электродвигателей напряжением 6-10кВ терминалами БМРЗ: методика расчета / С.А. Гондуров, С.В. Михалев, М.Г. Пирогов, А.Л. Соловьев. – СПб.: ПЭИПК, 2013, 60 с.
28. Эрист, А.Д. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: курс лекций. – Нижневартовск: Изд-во НГГУ, 2012. - 199 с.;
29. Родионов, Н.Н. Переходные процессы в электроэнергетических системах: Метод. указ. для курсового и дипломного проектирования/ Н.Н. Родионов; Самар. гос. техн. ун-т, Сызрань, 2008. – 56 с.