Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования систем внешнего и внутризаводского электроснабжения

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 15Следующая ⇒

На основании предварительного анализа исходных данных для проектирования и задач, которые должны быть решены - формируется характеристика предприятия и указываются возможные методы и пути, которые могут быть применены при проектировании.

Предприятие, для которого разрабатывается проект, можно характеризовать:

1. По суммарной установленной (номинальной) мощности электроприемников [3]:

а) малые предприятия – до 5 МВт;

б) средние предприятия – 5…75 МВт;

в) крупные предприятия – свыше 75 МВт.

2. По принадлежности к соответствующей отрасли промышленности:

– машиностроение и металлообработка;

– легкая промышленность;

– цветная металлургия;

– пищевая промышленность;

– промышленность строительных материалов;

– химическая и нефтехимическая промышленность;

– лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;

– топливная промышленность;

– черная металлургия;

– стекольная и фарфоро-фаянсовая промышленность;

– электроэнергетика;

– микробиологическая промышленность;

– медицинская промышленность;

– мукомольно-крупяная и комбикормовая промышленность;

– полиграфическая промышленность;

– другие отрасли промышленности.

3. По тарифным группам и условиям определения мощности средств компенсации реактивной мощности в электрических сетях предприятия [4]:

a) с присоединенной трансформаторной мощностью 750 кВ× А и выше – I группа;

б) с присоединенной трансформаторной мощностью менее 750 кВ× А – II группа.

Предприятия I тарифной группы оплачивают полученную электроэнергию в основном по двухставочному тарифу (за потребляемую мощность – основная ставка, за потребленную электроэнергию – дополнительная ставка). Мощность компенсирующих устройств выбирается одновременно с основными элементами системы электроснабжения. Предприятия II тарифной группы оплачивают полученную электроэнергию по одноставочному тарифу. Мощность компенсирующих устройств, которые необходимо установить в электрической сети предприятия, указывается энергосистемой [5].

4. По категории надежности системы электроснабжения.

Особое внимание должно быть обращено на правильное определение категорий электроприемников по надежности электроснабжения, так как именно эта характеристика может трактоваться неоднозначно. Необходимо помнить, что категории относятся в первую очередь к электроприемникам, а не к цехам и предприятиям в целом [6; 7]. Подавляющее большинство потребителей электроэнергии (технологические линии, производственные участки, цехи, предприятия в целом) представляют собой комплексы электроприемников разных категорий в определенных сочетаниях. В них могут преобладать электроприемники любой категории. Однако это не является основанием для отнесения потребителя в целом к одной категории, так как могут быть завышены требования к надежности электроснабжения и, в конечном счете, к неоправданным дополнительным капиталовложениям. Если имеется относительно небольшое число ответственных электроприемников, то способы их надежного питания необходимо разрабатывать отдельно, не допуская отнесения других электроприемников к высшим категориям. Группы электроприемников и участки цехов, требующие разной степени надежности электроснабжения, следует рассматривать как объекты с неодинаковыми условиями резервирования [1].

В соответствии с [6], по надежности электроснабжения электроприемники разделяются на три категории.

К первой категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

В качестве примера электроприемников первой категории можно указать прокатные станы, печи электрошлакового переплава, вакуумно-дуговые печи, электронно-лучевые и плазменные установки, электроприемники насосных, аварийное освещение и т.д.; особой группы – устройства дистанционного управления технологическими процессами, средства пожаротушения, оперативной связи, аппараты искусственного дыхания, кровообращения и т.д. [1].

Электроприемники относящиеся к первой категории надежности должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервируемых источников питания (ИП) с автоматическим включением резерва (АВР). Внезапный перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время действия устройств АВР.

Для электроприемников особой группы должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого ИП.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих, механизмов промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества жителей. Примером таких электроприемников являются дуговые сталеплавильные печи, большинство печей сопротивления, нагревательные установки промышленной и средней частоты, печи и установки высокой частоты, котельные, компрессорные, цеха основного производства и т.д. [1]. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаиморезервируемых ИП. При нарушении электроснабжения от одного из ИП допустимы перерывы питания на время, необходимое для включения резервного источника дежурным персоналом или оперативно-выездной бригадой. Допускается осуществлять питание потребителей второй категории от одного трансформатора при наличии централизованного резерва или по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если восстановление электроснабжения может быть выполнено не более чем за сутки. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току. Разрешается питать электроприемники второй категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату [1].

К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категории. Эти электроприемники могут иметь один ИП при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены отказавшего элемента СЭС, длятся не более суток.

Оценивая процентный состав приемников разных категорий в цехах, на предприятии, их можно отнести к одной или нескольким категориям надежности электроснабжения.

Учитывая относительно нечувствительные признаки при категорировании элекроприемников по надежности электроснабжения (угрозы для жизни людей, значительный ущерб для народного хозяйства и т.п.) при выборе схем электроснабжения все потребители с точки зрения надежности можно разделить на две группы.

Первая группа – это электроприемники, ущерб от перерыва питания которых не может быть количественно оценен. Вторая группа – это электроприемники, выбор схем электроснабжения которых оценивается по годовым приведенным затратам с учетом вероятного ущерба от перерыва питания.

5. По категории энергетических служб.

Действующие предприятия (например, при разработке проекта реконструкции системы электроснабжения) могут также оцениваться категорией энергетических служб, которая определяется величиной годовой трудоемкости планово-предупредительных ремонтов (ППР) энергетического оборудования и сетей (табл.3.1.1) – единственным объективным показателем, характеризующим сложность и масштабы энергетического хозяйства и обуславливающим структуру энергетических подразделений.

Таблица 3.1.1 – Категории энергетических служб

Категория энергетических служб	Плановая трудоемкость годового плана ППР энергетического оборудования и сетей, тыс. чел-ч
	До 10
	10—25
	25—50
	50—100
	100—200
	200—300
	300—500
	500—1000
	1000—2000
	2000—3000
	3000—5000
	Свыше 5000

При определении категории энергохозяйства в исходную трудоемкость включается также трудоемкость работы оперативного персонала. Если цеха отдела главного энергетика выполняют не только ремонтно-эксплуатационные функции, для определения категории энергохозяйства исходным является суммарная трудоемкость всех планируемых энергоцехам работ, т. е. трудоемкость, соответствующая суммарному количеству персонала для всех энергоцехов.

Важными условиями, которые необходимо учитывать при проектировании сетей электроснабжения является условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах, где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование. Эти условия определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов и ныли, возможностью возникновения условий взрывопожароопасности [6].

В зависимости от температуры окружающей среды выделяют нормальные и жаркие помещения. Нормальные помещения – это сухие, не пыльные, без химически активных сред помещения, температура в которых не должна превышать +35°С. В жарких помещениях из-за специфики технологического процесса температура воздуха превышает +35°С постоянно или периодически (более одних суток). В большинстве случаев такие помещения оснащены сушилками, сушильными и обжигательными печами, котельные и т.п. В случае кратковременных повышений температуры более +35°С среду не следует относить к жаркой, что в некоторых случаях избавляет от необходимости усложнения и удорожания сети.

Границы температурных пределов в помещениях определяются при конкретном проектировании путем изучения климатических факторов в районе, где предполагается строительство объекта, условий отопления и вентиляции проектируемого здания и особенностей технологического процесса. Например, для электромашинных помещений нижний предел температуры обычно устанавливается равным 4-5°С, а верхний – на уровне до +35 °С. Однако в отдельные жаркие дни из-за несовершенства вентиляции температура в таких помещениях может повышаться до +40 °С и более, что не должно учитываться в расчетах [8].

В соответствии с влажностью среды помещения делятся на сухие, влажные, сырые и особо сырые. Для оценки степени влажности среды используется понятие «относительная влажность воздуха ».

Относительная влажность – это отношение имеющегося при определенной температуре количества влаги в единице объема воздуха к тому количеству, при котором неизбежно произойдет выпадение росы (при той же температуре) [8].

Сухими называются помещения, в которых . При температуре не выше 35 °С и отсутствии технологической пыли, химически активной и органической среды такие помещения называются нормальными.

Во влажных помещениях пары, или конденсирующаяся влага, выделяются кратковременно, в небольших количествах и соблюдается условие 60 % < < 75 %. Сырыми считаются помещения, в которых длительное время > 75 %.

К особо сырым относятся помещения, в которых (потолок, стены, поля предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

Пыльными являются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводниках, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п. [6].

Помещения с химически активной или органической средой – это помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются или хранятся горючие вещества, не вызывающие взрыва при нагреве.

Помещения, в которых имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси, называются взрывоопасными помещениями.

В соответствии с ПУЭ [6] (ведомственные требования) пожароопасные и взрывоопасные зоны классифицируются:

1. Пожароопасные зоны:

- П-I – зона с горючей жидкостью;

- П-II – зона с горючей пылью, переходящей во взвешенное состояние;

- П-IIа – зона с горючей пылью, не переходящей во взвешенное состояние (твердые горючие вещества);

- П-III –зона вне помещений с горючими веществами, жидкостями или твердыми веществами.

2. Взрывоопасные зоны:

- В-I – со взрывоопасными газами или парами;

- В-II – со взрывоопасной пылью или волокнами.

Причем:

В-I – зоны, взрывоопасные смеси в которых образуются при нормальных технологических режимах работы;

В-Iа, В-Iб – зоны, взрывоопасные смеси в которых образуются в результате аварий и неисправностей. Различаются конкретными концентрациями и вероятностями появления взрыва.

В-Iа – более взрывоопасные по концентрации смеси чем ВIб.

В-Iг – взрывоопасные зоны у наружных установок.

В-II – зоны, взрывоопасные смеси в которых образуются при нормальных технологических режимах работы;

В-IIа – зоны, взрывоопасные смеси в которых образуются в результате аварий и неисправностей.

При выполнении курсового проекта следует учитывать, что одно и то же помещение одновременно может быть отнесено к нескольким классам по окружающей среде. Например, помещение с взрывоопасной средой может быть также и сырым. В этих случаях электроустановка в данном помещении должна удовлетворять условиям надежной работы о неблагоприятных средах всех классов.

Наряду с классификацией помещений (зон) в соответствии с требованиями ПУЭ [6] имеется общее категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности, которое устанавливает НПБ 5-2005 взамен НПБ 5-2000 и ОНТП 24-86 в зависимости от веществ, материалов, находящихся в помещениях. В соответствии с действующими нормами НПБ 5-2005 помещения подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г1, Г2, Д; здания на категории – А, Б, В, Г, Д; наружные установки – на категории Ан, Бн, Вн, Гн, Дн. Эти категории в основном применяются для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных помещений, зданий и наружных установок в отношении планировки застройки, этажности и площадей пожарных отсеков, размещения помещений, обеспечения эвакуациями и принятия конструктивных решений.

Категории по ПУЭ, НПБ 5-2005, как правило, указываются совестно на помещениях, зданиях, наружных установках. При проектировании систем электроснабжения необходимо применять электротехнические изделия и оборудования, имеющие соответствующую степень защиты от условий окружающей среды.

Степень защиты устанавливает ГОСТ 14254-96 и обозначается буквами IP и двумя цифрами, характеризующими степень защиты персонала от прикосновения к токоведущим и движущимся частям электрооборудования, попадания через оболочку твердых посторонних тел (первая цифра), а также от проникновения воды (вторая цифра).

Кроме степени защиты оборудования необходимо учитывать его категорию в зависимости от места его размещения [1] и климатического исполнения [1].

Например, шкаф силовой распределительный ШР11-73701-22У3, степень защиты IP-22 (2 – защита от прикосновения пальцами и попадания твердых тел размером 12, 5 мм и более; 2 – защита от вертикально падающих капель при наклоне оболочки на угол до 15^о относительно нормального расположения); климатическое исполнение – У (умеренный климат); категория размещения – 3 (изделия предназначены для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, без искусственного регулирования климатических условий).

Основными исходными данными для проектирования систем внешнего и внутризаводского электроснабжения являются: генеральный план предприятия с расположением и указанием основных и вспомогательных цехов, установленная мощность этих цехов, установленная мощность и параметры синхронных двигателей, а также направление ввода от энергосистемы; данные о районной подстанции, от которой предполагается питать предприятие – два трансформатора с определенной единичной мощностью, первичное и вторичное напряжение, мощность короткого замыкания (КЗ) на шинах высшего напряжения, расстояние до проектируемого предприятия.

Общая характеристика цехов предприятия должна быть представлена в пояснительной записке к проекту в виде таблице 3.1.2.

Таблица 3.1.2 – Пример оформления результатов анализа основных исходных данных цехов проектируемого предприятия

№	Наименование цеха	Руст, кВт	Категория надежности электроснабжения	Характеристика окружающей среды по ПУЭ	Характеристика окружающей среды по ОНТП
	Котельная		II	Жаркая	Пожаровзрывоопасная
…	……………	…	………………	………………	…………………….

Районная подстанция, исходные данные которой приводятся в задании на проектирование, имеет возможность обеспечения питания промышленного предприятия любой расчетной мощности на своем первичном или вторичном напряжении.

Первостепенным при проектировании внешнего и внутризаводского электроснабжения является определение расчетных нагрузок цехов и всего предприятия в целом. Именно они определяют решение широкого круга задач – выбор и разработку схем внешнего и внутризаводского электроснабжения, расчет электрических сетей, расчет компенсации реактивной мощности и др.

Расчетная электрическая нагрузка состоит из силовой и осветительной нагрузок. Силовая нагрузка цеха задана величиной установленной мощности и в связи с этим расчетная силовая нагрузка может быть определена методом коэффициента спроса ( ). По справочнику в зависимости от назначения цеха выбирается и .

Осветительная нагрузка может быть определена методом удельной мощности на единицу производственной площади ( ). Значения для каждого цеха определяется по предварительно выбранному типу светильника, нормируемой освещенности в помещении и расчетной высоты свеса светильника. Зная площадь помещения и коэффициент спроса осветительной установки можно определить расчетную осветительную нагрузку.

Полная суммарная нагрузка определяется как совместная нагрузка от силовых и осветительных электроустановок. Общая нагрузка предприятия определяется суммированием нагрузок до и выше 1 кВ всех цехов с учетом потерь мощности в цеховых трансформаторах и питающих сетей и с учетом коэффициента разновременности максимумов. Поскольку на данном этапе проектирования системы электроснабжения еще не разработана, допускается в качестве потерь в трансформаторах принимать: активные ( ) равные 2 % и реактивные ( ) – 10 % от передаваемой мощности; в линиях ( ) – 3 % от передаваемой мощности и реактивные потери (для КЛЭП).

Для того чтобы наглядно представить размещения нагрузок на генплане предприятия, строится картограммы электрических нагрузок. Они могут быть построены по методу Федорова А. А. или Каялова Г. М.

Рациональные напряжения системы внешнего и внутризаводского электроснабжения и ее схема определяется критерием минимума приведенных затрат (капитальными вложениями на ее сооружения и годовыми эксплуатационными расходами).

Питание к промышленному предприятию может быть осуществлено к одному или нескольким пунктам приема электроэнергии (ПП). В данном курсовом проекте рассматривается вариант питания от районной подстанции к одному ПП – главной понизительной подстанции (ГПП), или ГРП – главной распределительной подстанции (пункта).

Учет компенсации реактивной мощности в электрических сетях предприятия играет немаловажную роль при проектировании систем электроснабжения – позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств.

Расчет мощности компенсирующих устройств, которые необходимо установить в электрических сетях проектируемого предприятия, выполняется по действующему в настоящее время руководящему техническому материалу РТМ 36.18.32.6-92. В соответствии с которым, рассчитывается нормативное значение ; определяется экономическое значение реактивной мощности , которая может быть передана предприятию в режиме наибольшей активной нагрузки энергосистемы; для каждой концентрированной (однотипной) группы силовых трансформаторов выполняется расчет мощности батарей конденсаторов, которые необходимо установить в электрической сети напряжением до 1 кВ (до этого должна быть определена единичная мощность силовых трансформаторов – по удельной плотности нагрузки и суммарной установленной мощности, а также количество трансформаторов на подстанции – 1 или 2 в зависимости от требуемой надежности электроснабжения и величины расчетной нагрузки); рассчитывается компенсирующая мощность от синхронных двигателей ; определяется нескомпенсированная реактивная мощность по каждому трансформатору и всему предприятию ; при необходимости рассчитывается мощность конденсаторных батарей на напряжение выше 1 кВ ( ).

По разработанным схемам внешнего и внутризаводского электроснабжения, результатам расчета электрических нагрузок, токов короткого замыкания выполняется выбор основного оборудования и электроаппаратуры.

Электрический расчет системы электроснабжения (электрических сетей напряжением выше 1 кВ) выполняется по экономической плотности тока, по допустимому нагреву в нормальном и послеаварийном режимах работы; проверяется на термическую стойкость к токам КЗ и производится проверка по допустимой потере напряжения.

Таким образом, в первом пункте расчетно-пояснительной записке проводится характеристика предприятия, для которого разрабатывается системы внешнего и внутризаводского электроснабжения, обосновывается необходимость и целесообразность применения методов расчета и путей проектирования в зависимости от имеющейся исходной информации.

По данному пункту задания должны быть сформулированы краткие без пояснений и обоснований в виде отдельных подпунктов обобщенные выводы.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒