Расчет и анализ системы электроснабжения деревоперерабатывающего завода

РЕФЕРАТ

123 с., 1 рис., 18 табл., 25 источников ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ЗАВОДА, ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ, ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ДИЗЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Объектом исследования является деревоперерабатывающий завод п. Березовый.

Цель работы — проектирование системы электроснабжения деревоперерабатывающего завода п. Березовый и разработка мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей завода.

Расчеты и анализ выполнены по методикам, изложенным в учебной и справочной, нормативной и научно-технической литературе.

В результате произведен расчет электрических нагрузок завода, выбрано необходимое силовое оборудование и трансформаторы, произведен расчет устройств молниезащиты и заземления, в качестве мероприятий по повышению надежности предложено использование дизельного генератора как резервного источника питания, а так же замена воздушной линии электропередач 10 кВ с использованием защищенных проводов марки СИП-3 и железобетонных опор.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА

2.1 Определение расчетной мощности технологического оборудования

2.2 Определение расчетной мощности оборудования котельной

2.3 Определение расчетной мощности осветительного оборудования

2.4 Определение суммарной расчетной нагрузки на комплектную трансформаторную подстанцию

3. РАЗРАБОТКА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

3.2 Компенсация реактивной мощности

3.3 Компоновка проектируемой комплектной трансформаторной подстанции наружной установки

4. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ И РАСЧЕТ СЕТИ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

4.1 Расчет сети низшего напряжения (расчет сечений проводников по нагреву и потере напряжения)

4.2 Расчет токов короткого замыкания в сети низшего напряжения и выбор коммутационной аппаратуры

5. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

5.1 Выбор режима нейтрали

5.2 Расчет заземляющего устройства

6. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

7. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

7.1 Выбор резервного источника питания

7.2 Замена воздушной линии электропередачи 10 кВ с использованием защищенных проводов и железобетонных опор

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕКУЩИХ РАСХОДОВ НА СОДЕРЖАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

8.1 Определение текущих расходов при эксплуатации проектируемых объектов

8.2 Определение фонда заработной платы и контингента работников

8.3 Расчет текущих материальных затрат

8.4 Определение амортизационных отчислений

9. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ КОМПЛЕКТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

9.1 Анализ вредных и опасных факторов производства

9.2 Общие положения по безопасности при включении комплектной трансформаторной подстанции

9.3 Осмотр комплектной трансформаторной подстанции

9.4 Требования безопасности для электромонтеров, обслуживающих комплектную трансформаторную подстанцию

9.5 Оценка риска аварий на объектах энергоснабжения

10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО МОНТАЖУ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

10.1 Область применения

10.2 Организация и технология выполнения работ

10.3 Требования к качеству и приемке работ

10.4 Защитные меры электробезопасности и область их применения ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Электроэнергетика является базовой отраслью российской экономики, обеспечивающей электрической и тепловой энергией внутренние потребности народного хозяйства и населения, а также осуществляющей экспорт электроэнергии в страны СНГ и дальнего зарубежья. Устойчивое развитие и надежное функционирование отрасли во многом определяют энергетическую безопасность страны и являются важными факторами ее успешного экономического развития.

В современном мире качественное и постоянное электроснабжение жилых, общественных, промышленных и вспомогательных объектов — является одним из наиболее важных факторов создания оптимальных условий для общественной и производственной деятельности человека. Электроснабжение, как ведущая отрасль энергетического комплекса, включает в себя ряд крупных и трудоемких этапов производства, последующей передачи и сбыта электроэнергии потребителю. Каждый из этих этапов претерпел существенную технологическую модернизацию по сравнению с начальным периодом развития систем электроснабжения.

Развитие энергетики в России, модернизация строительных технологий промышленного сектора, усиление сложившихся связей между энергосистемами странами содружества в рамках этого комплекса в настоящее время требует увеличения масштабов строительства электроэнергетических объектов. На сегодняшний день можно со всей очевидностью констатировать ряд положительных, прогрессивных изменений в области электроснабжения городов на территории России и модернизацию технологического оборудования и коммуникаций энергосистем; построены и введены в эксплуатацию линии и подстанции напряжением 10−35 кВ и выше. Таким образом, общая протяженность линий электропередач высокого напряжения в городах России составляет около 1,2 млн. км; сооружено 30 тыс. трансформаторных подстанций таких классов напряжений, которые представляются оптимальными для крупных городов и промышленных объектов.

Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации до 2020 года определяет приоритетные направления развития лесного комплекса в части заготовки и переработки древесного сырья и пути их реализации, служит основой для принятия решений по поддержке на государственном уровне приоритетных инвестиционных проектов в области освоения лесов и развития лесопереработки в регионах Российской Федерации.

Целевыми задачами строительства деревоперерабатывающего завода являются:

— организация переработки хвойного пиловочного сырья (ель, лиственница) на пиломатериалы высшего качества;

— успешная конкуренция с отечественными и зарубежными производителями пиломатериалов на рынках Японии, Китая, Кореи.

Для выполнения основной цели при размещении предприятия на территории Хабаровского края, существуют очень важные условия и предпосылки:

— Хабаровский край имеет значительные запасы древесного сырья, в том числе сырья хвойных пород;

— предприятие размещается рядом с действующим производством, имеющим инженерную инфраструктуру, позволяющую подключение лесопильного производства к действующим источникам электроэнергии, воды и систем очистных сооружений;

— имеется реальная возможность обеспечения предприятия рабочими и служащими из п. Березовый.

Строительство и ввод в эксплуатацию деревоперерабатывающего завода позволит создать новые рабочие места, способствует развитию деревообрабатывающей промышленности на Дальнем Востоке, а также принесет дополнительный доход в казну государства.

Целью данной работы является использование накопленных знаний для проектирования системы внешнего электроснабжения деревоперерабатывающего завода п. Березовый.

При проектировании системы электроснабжения завода и выборе оборудования учитываются повышенные требования к надежности электроснабжения потребителей. Для предотвращения повреждения оборудования и для обеспечения безопасности работы персонала будет рассмотрен вопрос устройства заземления и молниезащиты. Так же будет рассмотрен вопрос повышения надежности электроснабжения потребителей при помощи установки дизельного генератора в качестве резервного источника питания, а так же замена существующей воздушной линии электропередачи с применением железобетонных опор и проводом марки СИП-3.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Электроприемники деревоперерабатывающего завода по степени надежности электроснабжения в основном относятся к потребителям II категории, за исключением пункта пожарно-охранной сигнализации, котельной, аварийного, эвакуационного, дежурного освещения и пожарных насосов, которые относятся к потребителям I категории особой группе.

Резервное электроснабжение электроприемников I категории на предприятии осуществляется от дизель-генератора.

Данный проект предусматривает электроснабжение завода от комплектной трансформаторной подстанции (КТП) 10/0,4 кВ.

Для компенсации реактивной мощности и увеличения коэффициента мощности в КТП предусматривается установка конденсаторных установок.

Всё технологическое оборудование деревоперерабатывающего завода поставляется комплектно с силовыми щитами и пультами управления. Силовые и контрольные кабели, предназначенные для разводки по технологическому оборудованию, входят в объем поставки.

Таблица 1.1 — Перечень технологического оборудования

План расположения помещений деревоперерабатывающего завода представлен на чертеже 1.

Электрическое освещение На деревоперерабатывающем заводе предусматриваются следующие виды освещения:

— рабочее;

— аварийное и эвакуационное;

— наружное, включая дежурное по территории производства.

В данном проекте выполняется только наружное освещение. Согласно проектному заданию для наружного освещения используются светильники с натриевыми лампами, устанавливаемые на опорах и кронштейнах по фасадам зданий и сооружений. Управление светильниками наружного и дежурного освещения промплощадки — централизованное из пропускного пункта предприятия. Наружные электроосветительные сети выполняются кабелями расчетного сечения, прокладываемыми в земляных траншеях и по строительным конструкциям.

Рабочее и аварийное освещение в данном проекте считать выполненными. Электрические нагрузки рабочего и аварийного освещения приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Электрическое освещение деревоперерабатывающего завода

Воздушная линия электропередач 10 кВ Электроснабжение деревоперерабатывающего завода предусмотрено от ЗРУ-10 кВ ПС 220/110/35/10 кВ «Березовая».

Для присоединения КТПН завода сооружаются две одноцепные линии ВЛ-10 кВ на железобетонных опорах, предусматривается провод марки СИП-3 (взамен линии ВЛ-10 кВ на деревянных опорах с проводом марки АС-95/16).

ВЛ-10 кВ сооружается с учетом резервирования потребителей I категории и увеличением мощности предприятия на II этапе строительства.

Общая протяженность 2-х линий составляет 340 м. От концевых опор ВЛ-10 кВ до ЗРУ-10кВ ПС «Березовая» и КТП деревоперерабатывающего завода предусмотрена прокладка кабелей.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Необходимость определения расчетных электрических нагрузок промышленных предприятий вызвана неполной загрузкой некоторых ЭП, неодновременностью их работы, вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП, зависящим от особенностей технологического процесса и организационно-технических мероприятий по обеспечению надлежащих условий труда рабочих и служащих данного производства. Правильное определение расчетных электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеют большое народнохозяйственное значение. От этого расчета зависят исходные данные для выбора всех элементов СЭС промышленного предприятия и денежные затраты при установке, монтаже и эксплуатации выбранного электрооборудования. Завышение расчетных нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего электрооборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а, следовательно, к сокращению срока их службы.

Расчет электрических нагрузок электроприемников (ЭП) напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, распределительного шинопровода, щита станций управления, магистрального шинопровода, заводской трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.

Основными электроприемниками деревоперерабатывающего завода являются технологическое оборудование, осветительное оборудование, оборудование котельной. Принимаем питание электроприемников завода от распределительных щитов (РЩ), вводно-распределительных узлов (ВРУ), щитов управления (ЩУ), которые получают питание от распределительного шинопровода трансформаторной подстанции.

Производится группировка электроприемников в узлы с учетом их характеристик (номинальной мощности и режима работы) и территориального расположения.

Распределение технологического оборудования по узлам было произведено следующим образом:

ВРУ1: линия сортировки бревен (ЛСБ), КПП2, щит освещения (ЩО) линии сортировки бревен;

ВРУ2: окорочный станок (ОС), ЩО помещения окорочного станка;

РЩ3: технологическое оборудование лесопильного цеха (ТО1, ТО2, ТО3), ЩО лесопильного цеха;

ЩУ КС1: круглопильный станок (КС1);

ЩУ КС2: круглопильный станок (КС2);

ЩУ КС3: круглопильный станок (КС3);

ЩУ ФБС: фрезерно-брусующий станок (ФБС);

ЩУ ОМ: обрезной модуль (ОМ);

ВРУ4: технологическое оборудование котельной (ТОК), ЩО котельной;

РЩ ВК1: водогрейный котел (ВК1);

РЩ ВК2: водогрейный котел (ВК2);

ВРУ5: сушильная камера (СК1), ЩО сушильных камер;

ВРУ6: сушильная камера (СК2);

ВРУ7: склад-навес готовой продукции (СН), КПП1, ЩО склада-навеса готовой продукции;

ВРУ8: линия сухой сортировки досок (ЛСС1, ЛСС2), ЩО линии сухой сортировки досок;

ВРУ9: линия сырой сортировки (ЛС), ЩО линии сырой сортировки;

ВРУ10: насосная пожаротушения (НП);

ЩУО: наружное освещение завода.

2.1 Определение расчетной мощности технологического оборудования

Определение электрических нагрузок технологического оборудования завода будет осуществлено методом коэффициента спроса.

Согласно данному методу расчетную нагрузку группы электроприемников определяют из выражений

(2.1)

(2.2)

где — расчетная активная мощность группы электроприемников, кВт;

— номинальная активная мощность электроприемников, кВт (таблицы 1.1 и 1.2);

— расчетная реактивная мощность группы электроприемников, кВАр; - коэффициент спроса данной характерной группы электроприемников (см. таблицы 1.1 и 1.2);

— коэффициент реактивной мощности (см. таблицы 1.1 и 1.2).

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения определяют суммированием расчетных нагрузок групп электроприемников, входящих в данный узел, с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки, т. е. по выражению:

(2.3)

где — расчетная полная мощность электроприемников в узле, кВА;

— расчетная активная мощность электроприемников в узле, кВт;

— расчетная реактивная мощность электроприемников в узле, кВАр;

— коэффициент разновременности максимумов нагрузки отдельных групп приемников, принимаемый в расчетах .

2.1.1 Расчет нагрузки узла ВРУ1

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность линии сортировки бревен (ЛСБ) кВт,

— расчетная активная мощность КПП2

кВт,

— расчетная активная мощность ЩО ЛСБ кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.4)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность ЛСБ кВАр,

— расчетная реактивная мощность КПП2

кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО ЛСБ кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.5)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ1 определяется по формуле

(2.6)

где — номинальное напряжение сети, =0,38 кВ;

А.

2.1.2 Расчет нагрузки узла ВРУ2

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность окорочного станка (ОС) кВт,

— расчетная активная мощность ЩО ОС кВт,

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.7)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность окорочного станка (ОС) кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО ОС кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.8)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3):

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ2, А, определяется по формуле (2.6)

2.1.3 Расчет нагрузки узла РЩ3

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО1)

кВт,

— расчетная активная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО2)

кВт,

— расчетная активная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО3)

кВт,

— расчетная активная мощность ЩО лесопильного цеха (ЩО ЛЦ) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.9)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО1)

кВАр,

— расчетная реактивная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО2)

кВАр,

— расчетная реактивная мощность технологического оборудования лесопильного цеха (ТО3)

кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО лесопильного цеха (ЩО ЛЦ) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.10)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла РЩ3 определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.4 Расчет нагрузки узла ЩУ КС1

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность круглопильного станка (КС1)

кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.11)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность круглопильного станка (КС1)

кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.12)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ЩУ КС1 определяется по формуле (2.6)

А.

Полученные значения для узла ЩУ КС1 будут одинаковы для узлов ЩУ КС2 и ЩУ КС3, поэтому расчет для них не выполняется.

2.1.5 Расчет нагрузки узла ЩУ ФБС

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность фрезерно-брусующего станка (ФБС) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.13)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность фрезерно-брусующего станка (ФБС) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.14)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ЩУ ФБС определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.6 Расчет нагрузки узла ЩУ ОМ

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность обрезного модуля (ОМ) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.15)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность обрезного модуля (ОМ) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.16)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ЩУ ОМ определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.7 Расчет нагрузки узла ВРУ5

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность сушильной камеры (СК1)

кВт,

— расчетная активная мощность ЩО сушильных камер (ЩО СК) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.17)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность сушильной камеры (СК1) кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО сушильных камер (ЩО СК) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.18)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ЩУ ОМ определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.8 Расчет нагрузки узла ВРУ6

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность сушильных камер (СК2)

кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.19)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность сушильных камер (СК2) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.20)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ6 определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.9 Расчет нагрузки узла ВРУ7

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность склада-навеса готовой продукции (СН) кВт,

— расчетная активная мощность КПП1

кВт,

— расчетная активная мощность ЩО склада-навеса готовой продукции (ЩО СН) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.21)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность склада-навеса готовой продукции (СН) кВАр,

— расчетная реактивная мощность КПП1

кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО склада-навеса готовой продукции (ЩО СН) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.22)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ7 определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.10 Расчет нагрузки узла ВРУ8

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность линии сухой сортировки (ЛСС1)

кВт,

— расчетная активная мощность линии сухой сортировки (ЛСС2)

кВт,

— расчетная активная мощность ЩО линии сухой сортировки (ЩО ЛСС) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.23)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность линии сухой сортировки (ЛСС1)

кВАр,

— расчетная реактивная мощность линии сухой сортировки (ЛСС2)

кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО линии сухой сортировки (ЩО ЛСС) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.24)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ8 определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.11 Расчет нагрузки узла ВРУ9

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность линии сырой сортировки (ЛС) кВт,

— расчетная активная мощность ЩО линии сырой сортировки (ЩО ЛС) кВт,

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.25)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность линии сырой сортировки (ЛС) кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО линии сырой сортировки (ЩО ЛС) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.26)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ9 определяется по формуле (2.6)

А.

2.1.12 Расчет нагрузки узла ВРУ10

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность насосной пожаротушения (НП) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.27)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность насосной пожаротушения (НП) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.28)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ10 определяется по формуле (2.6)

А.

2.2 Определение расчетной мощности оборудования котельной

Оборудование котельной получает питание от вводно — распределительного устройства ВРУ4 и распределительных щитов РЩ ВК1 и РЩ ВК2.

2.2.1 Расчет нагрузки узла ВРУ4

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность технологического оборудования котельной (ТОК) кВт,

— расчетная активная мощность ЩО котельной (ЩОК) кВт,

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.29)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2): — расчетная реактивная мощность технологического оборудования котельной (ТОК) кВАр,

— расчетная реактивная мощность ЩО котельной (ЩОК) кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.30)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ВРУ4 определяется по формуле (2.6)

А.

2.2.2 Расчет нагрузки узла РЩ ВК1

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.1):

— расчетная активная мощность водогрейного котла (ВК1)

кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.31)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность водогрейного котла (ВК1)

кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.32)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3)

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла РЩ ВК1 определяется по формуле (2.6)

А.

Полученные значения для узла РЩ ВК1 будут одинаковы для узла РЩ ВК2, поэтому расчет для него не выполняется.

2.3 Определение расчетной мощности осветительного оборудования

В данном проекте будет произведен расчет наружного освещения деревоперерабатывающего завода.

На территории промышленных предприятий объектами освещения являются автодороги, пешеходные дорожки, подъезды к зданиям, открытые рабочие площадки, границы территорий (охранная зона).

Наружное освещение, как правило, выполняется общим и должно обеспечивать свободное перемещение людей и транспорта.

Нормы освещенности для наружного освещения приведены в главе 3. При выборе источников света следует учитывать характеристики самих источников света, предназначенных для прожекторов или светильников; назначение и размеры освещаемой площади; необходимые освещенности и необходимые конструкции для установки светильников и прожекторов.

Для наружного освещения применяют осветительные установки со светильниками для наружного освещения и прожекторами. Когда при освещении открытых пространств площадью более 5000 м² невозможно разместить светильники над освещаемой поверхностью, применяют прожекторы. Во всех случаях, когда нежелательна установка опор на территории больших площадей, применяют прожекторное освещение.

Для освещения территории деревоперерабатывающего завода выбираем прожекторы типа UMS1000Н с металлогалогенными лампами типа ДРИ, номинальной мощность, коэффициент мощности. Прожекторы предполагается закрепить по фасадам зданий и сооружений.

2.3.1 Расчет количества прожекторов

Расчет количества прожекторов, необходимых для освещения территории завода, производится по методу удельной мощности.

Удельная мощность определяется по формуле

(2.33)

где — нормированная освещенность, лк, согласно [3];

— коэффициент запаса, принимаемый для прожекторного освещения; - коэффициент, принимаемый для прожекторного освещения с лампами ДРИ .

Вт/м².

Установленная мощность всех прожекторов определяется по формуле

(2.34)

где S — площадь освещаемой поверхности, .

кВт.

Необходимое число прожекторов N, обеспечивающее освещенность, определяется по формуле

(2.35)

где — мощность одной лампы, кВт.

шт.

К установке принимаются 33 прожектора типа UMS1000Н с металлогалогенными лампами типа ДРИ, номинальной мощность .

2.3.2 Расчет нагрузки узла ЩУО

Расчетная активная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (1.1), коэффициент спроса для расчета сети наружного освещения следует принимать равным единице [1]:

— расчетная активная мощность прожекторов наружного освещения (ПНО) кВт.

Расчетная активная мощность электроприемников в узле

(2.36)

кВт.

Расчетная реактивная мощность электроприемников, входящих в узел, определяется по формуле (2.2):

— расчетная реактивная мощность прожекторов наружного освещения (ПНО)

кВАр.

Расчетная реактивная мощность электроприемников в узле

(2.37)

кВАр.

Расчетная полная мощность электроприемников в узле определяется по формуле (2.3):

кВА.

Расчетный ток электроприемников узла ЩУО определяется по формуле (2.6)

А.

2.4 Определение суммарной расчетной нагрузки на комплектную трансформаторную подстанцию

Таблица 2.1 — Определение суммарной расчетной нагрузки на КТП

Расчетный ток магистрального шинопровода ШМА — 1 и ШМА — 2 трансформаторной подстанции (ТП) определяется по формуле (2.6)

А.

А.

3. РАЗРАБОТКА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

Выбор типа, числа и схем питания трансформаторов подстанции обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями, учитывая конфигурацию производственного помещения, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, условия охлаждения, требования пожарной и электрической безопасности и типы применяемого оборудования.

В данном проекте для обеспечения питания электроприемников деревоперерабатывающего завода принята к установке комплектная трансформаторная подстанция наружного исполнения (КТПН) обозначенная на чертеже 1 «16».

Комплектной трансформаторной подстанцией называется подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.

Современные КТПН состоят из следующих основных узлов:

— шкафов ввода высшего напряжения;

— трансформаторов;

— распределительного устройства низшего напряжения.

Согласно п. 4.2.13 электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния должны быть выбраны и установлены таким образом чтобы:

1. вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или иные сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не могли причинить вред обслуживающему персоналу, а также привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания или замыкания на землю;

2. при нарушении нормальных условий работы электроустановки была обеспечена необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;

3. при снятом напряжении с какой-либо цепи, относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции могли подвергаться безопасному техническому обслуживанию и ремонту без нарушения нормальной работы соседних цепей;

4. была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.

3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть правильным, технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов важными критериями являются надежность электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность.

Мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии промышленных предприятий. Выбор мощности силовых трансформаторов следует осуществлять с учетом экономически целесообразного режима их работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного из трансформаторов. При этом следует иметь в виду, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна по нагреву вызывать сокращения естественного срока его службы.

Выбор количества трансформаторов зависит от требований к надежности электроснабжения питающихся от подстанции потребителей.

Так как электроприемники деревоперерабатывающего завода по степени надежности электроснабжения относятся к потребителям II и I категории, то на подстанции приняты к установке два трансформатора.

Номинальная мощность одного трансформатора составляет [6]

(3.1)

где N — число трансформаторов;

— коэффициент загрузки трансформатора.

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа резервирования. При преобладании нагрузок второй категории для двухтрансформаторных подстанций в случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении рекомендуется принимать.

кВА.

Принимаем к установке КТПН на два трансформатора единичной мощностью кВА.

Проверяем установленную мощность трансформаторов в аварийном режиме при отключении одного трансформатора и необходимости обеспечить электроснабжение потребителей первой и второй категории в период максимума с допускаемой нагрузкой, равной 140%. Должно выполняться условие [7]

(3.2)

кВА.

Следовательно, выбранные мощности трансформаторов обеспечивают электроснабжение деревоперерабатывающего завода как в нормальном, так и в аварийном режимах.

Принимаем к установке два силовых трансформатора 2ТМЗ-2500−10/0,4.

Технические характеристики трансформаторов ТМЗ:

Трансформаторы ТМЗ выполнены в герметичном исполнении, в качестве конструктивной защиты масла используется сухой азот (принцип азотной подушки между зеркалом масла и крышкой трансформатора). Магнитопровод трансформатора ТМЗ трехстержневой, плоскошихтованный из холоднокатаной электротехнической стали. Обмотки многослойные, цилиндрические, выполнены из алюминиевого провода. Бак трансформатора ТМЗ сварной, прямоугольной формы, заполняется трансформаторным маслом. Крышка трансформатора ТМЗ выполнена плоской, крепиться болтами к обрамлению бака. Вводы ВН съемные, изоляторные, вводы НН — шинные. Расположены вводы на боковых стенках бака. По заказу трансформаторы ТМЗ могут быть снабжены салазками, обеспечивающими возможность их перемещения. Трансформаторы ТМЗ транспортируются в полностью собранном виде, заполненные маслом.

3.2 Компенсация реактивной мощности

К сетям напряжения до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки НН обычно не превышает 0,8. Сети напряжением 380−660 В более удалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сеть НН требует увеличения сечения проводов и кабелей, повышения мощности силовых трансформаторов, так как сопровождается более высокими потерями активной и реактивной мощности. Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно уменьшить или даже устранить, если осуществить компенсацию реактивной мощности непосредственно сети НН. Источником реактивной мощности в сети НН являются конденсаторные батареи.

Мощность компенсирующего устройства, кВАр, определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью, кВАр нагрузки предприятия и предельной реактивной мощностью, кВАр, предоставляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы [6]

(3.3)

где — фактический тангенс угла, соответствующий мощностям нагрузки и, коэффициент мощности до компенсации, ;

— оптимальный тангенс угла, принимаемый для данного типа производства ,.

кВАр.

Принимаются к установке две конденсаторные установки типа

КРМ (УКМ58) -0,4−675−25 УХЛ4.2, подключаемые к шинам распределительного устройства РУ-0,4 кВ.

Реактивная мощность после компенсации определяется по формуле [7]

(3.4)

кВАр.

Полная мощность после компенсации определяется по формуле [7]

(3.5)

кВАр.

Коэффициент мощности после компенсации определяется по формуле [7]

(3.6)

3.3 Компоновка проектируемой комплектной трансформаторной подстанции наружной установки

Подстанции трансформаторные комплектные (КТПН) мощностью до 3200 кВА предназначены для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 10 кВ, преобразования ее в электрическую энергию переменного тока частотой 50 Гц напряжением 0,4 кВ и распределения электрической энергии на тупиковых и проходных линиях. Используются для электроснабжения сельскохозяйственных объектов, нефтегазовых месторождений, отдельных населенных пунктов и промышленных объектов.

КТП состоят из следующих основных отсеков:

— устройств высокого напряжения;

— силовых трансформаторов;

— распределительных устройств низкого напряжения.

Принимаем к установке комплектную трансформаторную подстанцию наружной установки (КТПН) чебоксарского завода силового оборудования «Электросила» 2КТПТ-2500/10/0,4−2000 КК Таблица 3.1 — Основные технические данные КТПН

3.3.1 Устройство высокого напряжения комплектной трансформаторной подстанции

Ввод напряжения 10 кВ осуществляется высоковольтным кабелем.

Устройство высокого напряжения (УВН) КТП тупикового типа состоит из камер ввода напряжения КСО-399.

Камеры сборные одностороннего обслуживания серии КСО-399 предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6(10) кВ для системы с глухозаземленной нейтралью.

Камера представляет собой металлоконструкцию, собранную из листов гнутых профилей. Внутри камеры размещена аппаратура главных цепей. Рукоятки приводов и аппаратов управления расположены с фасадной стороны камеры КСО. Реле защиты, управления, сигнализации, приборы учета и измерения расположены как с фасадной стороны, так и внутри камеры КСО.

Для обзора аппаратуры и состояния ошиновки установлены лампы внутреннего освещения камеры, обеспечивающие их безопасную замену в случае необходимости без снятия напряжения.

Все установленные в камере КСО аппараты и приборы, подлежащие заземлению, заземлены.

Каркас камеры непосредственно приваривается к металлическим заземленным закладным основаниям помещения. Шины заземления (проводники) окрашены в черный цвет. Безопасность и удобство работы персонала обеспечивается за счет имеющегося индикатора, показывающего состояние выключателя, а также комбинацией электрических и механических блокировок, исключающих ошибочные действия персонала.

В качестве УВН КТП деревоперерабатывающего завода используются две камеры КСО-399. В камерах необходимо установить:

— вакуумные выключатели ВВ/TEL-10:

— номинальный ток А;

— номинальный ток отключения кА;

— ток электродинамической стойкости кА;

— номинальное напряжение привода цепей В.

— трансформаторы тока ТОЛ-10 УЗ

— коэффициент трансформации 50−1500/5;

— ток термической стойкости 40 кА.

3.3.2 Компоновка распределительного устройства 0,4 кВ

На напряжение 0,4 кВ принята схема распределительного устройства (РУ) «Одна одиночная, секционированная выключателем система шин».

Питание секций шин осуществляется от силовых трансформаторов, подключенных к щиту 0,4 кВ через автоматические выключатели.

РУ-0,4 кВ укомплектовано панелями ЩО70.

Панели распределительных щитов ЩО70 предназначены для комплектования распределительных устройств напряжением 380/220 В переменного тока частотой 50 Гц, служащих для приема и распределения электрической энергии, защиты от перегрузок и токов короткого замыкания.

Компоновка проектируемого РУ-0,4 кВ:

Вводные панели — ЩО70−08−19У3 — шинный ввод;

На вводных панелях установлена коммутационная и защитная аппаратура, трансформаторы тока, амперметры и вольтметр.

На вводной панели может быть, при наличии требований опросного листа, установлен трансформатор тока на нулевом выводе от силового трансформатора для осуществления защиты от замыкания на землю. Вводные панели могут комплектоваться щитком с активным и реактивным счетчиками.

На панелях с автоматическими выключателями располагаются стационарные (невыдвижные) выключатели серии Э40 В на токи 2500, 4000 А.

Линейные панели — ЩО70−05−19УЗ;

На отходящих линиях панелей устанавливается коммутационная и защитная аппаратура, а также трансформаторы тока и амперметры в каждой фазе отходящих линий.

Панели изготавливаются с рубильниками и предохранителями или автоматическими выключателями.

На панелях с автоматическими выключателями располагаются выключатели серии ВА-52 на номинальный ток 100, 160, 250, 400 и 630 А, а также серии ВА-55 на номинальный ток 800, 1000, 1250 и 1600 А.

Секционные панели — ЩО70−06−19У3;

Секционные панели предназначены для секционирования шин распределительного устройства в тех случаях, когда каждая из секций нормально получает питание от отдельного трансформатора. С помощью этих панелей комплектуются распределительные устройства двухтрансформаторных подстанций.

Панели изготавливаются с рубильниками или автоматическими выключателями.

На панелях с автоматическими выключателями располагаются выключатели серии Э40 В на номинальный ток 4000 А.

Панель с аппаратурой автоматического включения резерва (АВР).

Панель предназначена для двухтрансформаторной подстанции, в которой необходимо предусмотреть автоматическое включение резерва.

В комплектной трансформаторной подстанции наружной установки применен гибридный тиристорно-контактный автоматический ввод резерва (ТАВР).

Автоматическое включение резерва обеспечивается аппаратурой, установленной в двух панелях: секционной и тиристорно-контактным автоматическим вводом резерва. В тиристорно-контактном автоматическом вводе резерва установлен трехфазный тиристорный ключ переменного тока.

В панелях распределительного устройства также предусмотрена установка трансформаторов тока типа ТШН.

Схема главных электрических соединений комплектной трансформаторной подстанции наружной установки представлена на чертеже 3.

4. ВЫБОР СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ И РАСЧЕТ СЕТИ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Схема электроснабжения электроприемников напряжением до 1000 В зависит от мощности и количества электроприемников, требуемой степени надежности, распределения их по территории предприятия и других факторов и должна удовлетворять следующим условиям [9]:

1. обеспечить необходимую надежность электроснабжения и безопасность обслуживания;

2. быть гибкой и удобной в эксплуатации;

3. иметь оптимальные технико-экономические показатели;

4. допускать возможность индустриального скоростного монтажа.

Схемы цеховых сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Ввиду наличия пожароопасной среды на деревоперерабатывающем предприятии, выбираем радиальную схему питания электроприемников предприятия. Радиальные схемы применяются для питания:

1. мелких групп электроприемников, находящихся в различных местах и удаленных от щита низкого напряжения цеховой подстанции;

2. мощных сосредоточенных групп электроприемников;

3. электроприемников ответственных потребителей;

4. при наличии на предприятии неблагоприятной среды (агрессивной, пожаро-взрывоопасных зон и др.)

4.1 Расчет сети низшего напряжения (расчет сечений проводников по нагреву и потере напряжения)

В зависимости от принятой схемы электроснабжения и условий окружающей среды цеховые электрические сети выполняются кабельными линиями и проводами.

В качестве примера будет осуществлен выбор проводников одной цепи от панели РУ-0,4 кВ до ВРУ2.

Сечение по нагреву длительным расчетным током определяется из условия [6]

(4.1)

где — допустимый ток, принимаемый по таблицам [1], А;

— длительный расчетный ток, принимаемый для группы электроприемников, А;

— поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей [1], при номинальных условиях прокладки .

Потери напряжения в цеховых сетях, выполненных проводом или кабелем, определяются из выражения

(4.2)

где — расчетный ток линии, А; L — длина линии, м; - соответствующие коэффициенты мощности потребителя;

— соответственно удельные активные и индуктивные значения сопротивлений кабелей [6], мОм/м.

Пример расчета для цепи РУ-0,4 кВ — ВРУ2.

А, L=90 м, .

А.

Для линии РУ-0,4 кВ — ВРУ2 выбираем кабель ПВВГнг 4×150 мм² (ТУ 16. К71−090−2002) силовой, с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, разделительным слоем из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности, и наружной оболочкой из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности, для которого длительно допустимый ток составляет А, удельные сопротивления .

Произведем проверку выбранного кабеля по потере напряжения. Потеря напряжения не должна превышать 5%.

.

Потеря напряжения в кабеле не превышает 5%, следовательно для линии РУ-0,4 кВ — ВРУ2 выбран кабель ПВВГнг 4×150 мм².

Результаты выбора кабелей для остальных электроприемников сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 — Выбор силовых кабелей, питающих распределительные устройства предприятия от РУ-0,4 кВ

4.2 Расчет токов короткого замыкания в сети низшего напряжения и выбор коммутационной аппаратуры

Сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток короткого замыкания. Поэтому в расчетах учитывают все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивные, так и активные. Кроме того учитывают активное сопротивление всех переходных контактов в этой цепи.

При отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях рекомендуется при расчете токов короткого замыкания (КЗ) учитывать их сопротивления следующим образом: 15 мОм — для распределительных устройств на станциях и подстанциях; 20 мОм — для первичных цеховых распределительных пунктов, а также на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или главных магистралей. Для установок напряжением до 1 кВ при расчетах токов короткого замыкания допускают, что мощность питающей системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения понизительного трансформатора является неизменным.

Сопротивления элементов системы электроснабжения высшего напряжения приводят к низшему по формуле

(4.3)

где — реактивное сопротивление элемента низшего напряжения, мОм;