|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЗАВОДА ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИСтр 1 из 17Следующая ⇒
Заявление Прошу утвердить тему выпускной квалификационной работы «Электроснабжение завода черной металлургии с рассмотрением вопроса регулирования напряжения в питающих электрических сетях» и назначить научным руководителем Карчина Виктора Васильевича (Фамилия имя отчество) Кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и технической диагностики (должность, ученая степень, ученое звание)
«______» _____________ 2016 г. ______________________________ (подпись студента)
Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО «Марийский государственный университет» Факультет Электроэнергетический Кафедра Электроснабжение и технической диагностики Направление подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (код, наименование)
УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой д.т.н., профессор Л.М. Рыбаков (ученая степень, ученое звание, фамилия инициалы) ____________________ (подпись) «_____» ______________ 2016 г.
ЗАДАНИЕ на выпускную квалификационную работу студента Кондратьева Сергея Александровича. (Фамилия имя отчество)
1. Тема выпускной квалификационной работы «Электроснабжение завода черной металлургии с рассмотрением вопроса регулирования напряжения в питающих электрических сетях» утверждена приказом по ФГБОУ ВО «Марийский государственный университет» от «» 2016 г. №. 2. Дата представления выпускной квалификационной работы на кафедру «_____» ________________ 2016 г. 3. Структура выпускной квалификационной работы (наименование глав): Первая глава Краткая характеристика технологического процесса производства завода черной металлургии Вторая глава Исходные данные на проектирование системы электроснабжения завода черной металлургии Третья глава Расчет электрических нагрузок Четвертая глава Картограмма нагрузок и определение центра электрических нагрузок Пятая глава Составление схемы электроснабжения предприятия Шестая глава Определение типа, количества и мощности цеховых трансформаторных подстанций Седьмая глава Определение номинального напряжения питающей сети Восьмая глава Выбор средств компенсации реактивной мощности Девятая глава Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП
Одиннадцатая глава Выбор кабельных линий Двенадцатая глава Технико-экономический расчет по выбору схемы электроснабжения Тринадцатая глава Внутрицеховое электроснабжение Четырнадцатая глава Регулирование напряжения в питающих электрических сетях Пятнадцатая глава Безопасность труда Приложения (схемы, таблицы) ___________________________________________
4. Консультанты по выпускной квалификационной работе (с указанием относящихся к ним глав):
5. Дата выдачи задания «____» ______________ 2016 г. 6. Научный руководитель Карчин В.В. _____________ (Фамилия инициалы) (подпись) 7. Задание принял Кондратьев С.А. _____________ (Фамилия инициалы студента) (подпись)
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН выполнение дипломной работы
Студент-дипломник __________ Кондратьев Сергей Александрович (подпись) Научный руководитель __________ Карчин Виктор Васильевич (подпись)
АННОТАЦИЯ В данной выпускной квалификационной работе проектируется электроснабжение завода черной металлургии. Разработка проекта начинается с определения электрических нагрузок по цехам и по заводу в целом. Далее идет выбор числа и мощности трансформаторных подстанций и схемы электроснабжения предприятия в целом по результатам технико-экономических расчетов. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований, как экономичность и надежность, безопасность и удобства использования, возможность расширения производства минимальными изменениями схемы электроснабжения. Внутрицеховое электроснабжение показано на примере одного из цехов завода черной металлургии, которой посвящается отдельная глава в этой работе. В завершении рассмотрены вопросы регулирования напряжения в питающих электрических сетях и безопасности труда. Работа содержит 148 страниц, 22 рисунка, 38 таблиц и 31 литературных источников. TНE SUMMARY In this final qualifying work is projected electricity ferrous metallurgy factory. Development of the project begins with the identification of the electrical loads of the workshops and the whole factory. Next is the choice of the number and power transformer substations and power supply circuits of the enterprise as a whole as a result of technical and economic calculations. Rational execution of a modern system of industrial enterprise the power supply must meet a number of requirements, such as cost-effectiveness and reliability, safety and ease of use, the possibility of expanding the production of minimal change power supply scheme. Intrashop power supply shown in the example of one of the workshops of iron and steel plant, which is devoted a separate chapter in this work. At the end of the questions for voltage regulation in the supply of electrical networks and safety. The work contains 148 pages, 22 figures, 38 tables and 31 references.
СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ……………………………………………………...11 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………12 1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЗАВОДА ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ……………………14 1.1 Вывод по главе……………………………………………………………….15 2 Исходные данные на проектирование системы электроснабжения завода черной металлургии……………………………………………………………..16 2.1 Краткая характеристика производства и потребителей электроэнергии ремонтно-механического цеха………………………………………………….19 2.2 Вывод по главе……………………………………………………………….22 3 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК…………………………………..23 3.1 Основные методы……………………………………………………………23 3.2 Расчет силовых и осветительных электрических нагрузок ремонтно-механического цеха……………………………………………………………...24 3.2.1 Расчет силовой нагрузки ремонтно-механического цеха методом упорядоченных диаграмм……………………………………………………….25 3.2.2 Расчет осветительной нагрузки ремонтно-механического цеха методом коэффициента использования светового потока………………………………34 3.3 Определение электрических нагрузок цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса………………………………………………………….42 3.4 Расчет электрических нагрузок электроприемников выше 1 кВ…………47 3.5 Определение расчетной нагрузки предприятия в целом………………….49 3.6 Вывод по главе……………………………………………………………….53 4 КАРТОГРАММА НАГРУЗОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК……………………………………………….54 4.1 Вывод по главе……………………………………………………………….56 5 СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ…..58 5.1 Вывод по главе……………………………………………………………….59 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА, КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ……………………………….......60 6.1 Выбор цеховых трансформаторных подстанций с учетом компенсирующих устройств……………………………………………………61 6.2 Вывод по главе……………………………………………………………….65 7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ.......................................................................................................................66 7.1 Вывод по главе……………………………………………………………….66 8 ВЫБР СРЕДСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ……...67 8.1 Расчет экономических и технических значений реактивной мощности, получаемой из сети энергоснабжающей организации………………………...67 8.2 Вывод по главе……………………………………………………………….68 9 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП…………..69 9.1 Вывод по главе……………………………………………………………….70 10 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ПИТАЮЩЕЙ ЛИНИИ ГПП……………………...71 10.1 Вывод по главе……………………………………………………………...72 11 ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ……………………………………………..73 11.1 Вывод по главе……………………………………………………………...76 12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПО ВЫБОРУ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ………………………………………………………..81 12.1 Технико-экономическое сравнение вариантов схем……………………..81 12.2 Описание принятой схемы………………………………………………...96 12.3 Вывод по главе…………………………………………………………….96 13 ВНУТРИЦЕХВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ………………………………97 13.1 Выбор рода тока и напряжения…………………………………………....97 13.2 Выбор месторасположения цеховой трансформаторной подстанции….97 13.3 Выбор схемы электроснабжения и расчет параметров электрических сетей……………………………………………………………………………..101 13.3.1 Силовые распределительные пункты……………………………….....102 13.3.2 Выбор типа и сечения проводников…………………………………..103 13.3.3 Проверка выбранной сети по потерям напряжения…………………..107 13.3.4 Проверка выбранной сети по колебанию напряжения………………111 13.4 Расчет токов короткого замыкания………………………………………114 13.4.1 Расчет тока трехфазного короткого замыкания………………………114 13.4.2 Расчет тока однофазного короткого замыкания………………………115 13.5 Выбор и проверка защитной аппаратуры до 1 кВ………………………117 13.5.1 Выбор защитной аппаратуры………………………………………….117 13.5.2 Согласование и проверка защитной аппаратуры……………………..121 13.6 Расчет потерь активной и реактивной мощности, электроэнергии……122 13.6.1 Определение потерь мощности и энергии в линиях ………………..122 13.6.2 Потери мощности и энергии в трансформаторе………………………126 13.7 Вывод по главе…………………………………………………………….127 14 РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПИТАЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ…………………………………………………………………………..128 14.1 Способы и средства регулирования напряжения……………………….128 14.2 Продольное и поперечное регулирование напряжения………………...135 14.3 Регулирование напряжения изменением перетоков реактивной мощности………………………………………………………………………..138 14.4Вывод по главе……………………………………………………………..140 15 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА…………………………………………………141 15.1 Анализ негативных факторов на предприятии черной металлургии и обеспечение безопасности труда……………………………………………...141 15.2 Расчет заземления ТП 10/0, 4 кВ………………………………………….143 15.3 Вывод по главе…………………………………………………………….146 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...147 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….148
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АД – асинхронный двигатель; БК – батареи конденсаторов; ВН – высокое напряжение; ГПП – главная понизительная подстанция; КРМ – компенсация реактивной мощности; КТП – комплектная трансформаторная подстанция; ПВ – продолжительность включения; ПГВ – подстанция глубокого ввода; ПУЭ – правила устройства электроустановок; РП – распределительный пункт; РПН – регулирование под нагрузкой; РМЦ – ремонтно-механический цех; РУНН – распределительное устройство высокого напряжения; СК – синхронный компенсатор; ТП – трансформаторная подстанция; УПК – устройство продольной компенсации; ЦТП – цеховая трансформаторная подстанция; ЭДС – электродвижущая сила; ЭО – электрооборудование; ЭП – электроприемник.
ВВЕДЕНИЕ Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. На ближайшее будущее энергетическая политика России ставит перед собой основную задачу – максимально эффективно использовать природные энергетические ресурсы и потенциал энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. В настоящее время состояние электроэнергетики характеризуется рядами проблем системного характера: низкой эффективностью использования топлива, высоким уровнем физического и морального износа оборудования, неравномерностью роста энергопотребления по территории страны, которая ведет к недостатку активной мощности генерации и сетей электропередачи в ряде районов пиковых нагрузок. Основными потребителями электроэнергии являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство городов и поселков, причем на промышленность приходится большая часть потребления электроэнергии, которая должна расходоваться рационально и экономично на каждом предприятии, участке и установке. Электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования. Темой выпускной квалификационной работы является проектирование системы электроснабжения завода черной металлургии. В настоящее время существует необходимость совершенствования и создание современных надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом. Поэтому при проектировании уделено большое внимание вопросам надежности, обеспечению качества электроэнергии. По типовому проекту, исходя из сведений об электрических нагрузках завода, предприятие будет получать электроэнергию от главной понизительной подстанции (ГПП). Для данного предприятия характерна большая производственная площадь. Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключаются в выборе и оптимизации параметров различных систем путем правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения. Принятие оптимальных решений на каждом этапе проектирования способствует осуществлению общей задачи – проектированию наиболее оптимальной системы электроснабжения. Вывод по главе В данной главе дана краткая характеристика технологического процесса производства завода черной металлургии.
Исходные данные на проектирование системы электроснабжения завода черной металлургии 1. Генеральный план завода черной металлургии – рисунок 2.1. 2. Сведения об электрических нагрузках завода и характеристики производственных помещений – таблица 2.1. 3. Питание ГПП завода производится от энергосистемы, которая находится на расстоянии 7, 6 км от ГПП, напряжение на вторичной стороне трансформатора ГПП 10 кВ. 4. Завод работает в три смены. 5. Внутрицеховое электроснабжение выполняется для ремонтно-механического цеха.
Рисунок 2.1 – Генеральный план завода
Таблица 2.1 – Сведения об электрических нагрузках завода и характеристики производственных помещений
Примечания: 1. К потребителям I категории относятся потребители, внезапный перерыв питания у которых вызывает опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования и т.д., должно обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания [4]. 2. К потребителям II категории относятся приёмники, нарушение электроснабжения которых связано только с массовым недовыпуском продукции, простоем людей, механизмов (электродуговые печи, металлорежущие станки, штамповочные прессы). Допускают перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом [4]. 3. Приемники III категории допускают перерыв электроснабжения на время необходимое для ремонта или замены повреждённого элемента электроснабжения, но не более одних суток. К ним относятся вспомогательные цеха, т.е. оборудование этих цехов [4]. Вывод по главе В данной главе составлено исходное задание для электроснабжения завода черной металлургии.
Основные методы Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования. К основным методам расчета электрических нагрузок относятся следующие: 1) по установленной мощности и коэффициенту спроса:
2) по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок:
3) по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм:
4) по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статический метод):
где Первый метод расчета, выполняемый по формуле (3.1), дает приближенные результаты и может быть предложен только для предварительных расчетов. Второй метод, выполняемый по формуле (3.2), с достаточной степенью точности позволяет определять расчетные нагрузки узлов на всех ступенях системы электроснабжения, начиная от шин цеховых подстанций и выше в сторону питания. При условии наличия графика нагрузки он может считаться вообще вполне удовлетворительным. Третий метод, выполняемый по формуле (3.3), наиболее точен и при- меняется для расчета нагрузок на всех ступенях системы электроснабжения, но при условии наличия данных о каждом приемнике узла. Использование статического метода в соответствии с формулой (3.4) определения расчетных нагрузок возможно во всех случаях, но при наличии данных, приведенных в выражении (3.4). Применение метода коэффициента максимума дает более точные результаты, чем метод коэффициента спроса. Однако следует учитывать, что шаг стандартных сечений мощностей силовых трансформаторов и т. д. значительно больше, чем ошибка в расчетах. По этой причине вполне возможно применение метода определения нагрузки и по коэффициенту спроса [6]. Вывод по главе В данной главе были рассчитаны электрические нагрузки цехов и нагрузка по заводу в цело, которая составила 65518, 316 кВА. Вывод по главе В данной главе была построена картограмма нагрузок и определен центр электрических нагрузок предприятия. Координаты ЦЭН предприятия:
Вывод по главе В данной главе рассмотрены виды схем внутризаводского электроснабжения и их преимущества и недостатки. Оценив преимущества и недостатки всех возможных вариантов схем внутризаводского электроснабжения, предпочтительным является радиальная схема. В дальнейшем будем рассматривать два варианта схем электроснабжения на основе радиальной схемы.
Вывод по главе В данной главе были выбраны трансформаторы для всех цехов завода черной металлургии с учетом компенсирующих устройств. Для выбранных трансформаторов выписаны их паспортные данные, которые будут использованы при выполнении последующих решений. Вывод по главе В данной главе по формуле Г.А, Иларионова определено номинальное напряжение на стороне ВН ГПП, которое составило 110 кВ.
Вывод по главе В данной главе было проверено условие баланса РМ на границе раздела с энергосистемой. Условие баланса не выполняется, т. к. установлено большое количество СД, которые сами генерируют реактивную мощность. Следовательно, установка дополнительных устройств компенсации реактивной мощности на стороне ВН не требуется. Вывод по главе В данной главе произведен выбор трансформаторов ГПП. Выбраны два трансформатора марки ТРД-63000/110.
Вывод по главе В данной главе по экономической плотности тока был выбран провод мари АС-185/29 для линий, питающих трансформаторы ГПП. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям. К техническим условиям относятся выбор сечения по нагреву расчётным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделению тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и после аварийном режимах. Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведённые затраты которой будут минимальными. Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчётному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчётного тока принимается ток после аварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяется ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способа прокладки кабеля и проводов. Если условия применения проводов и кабелей отличается от приведённых, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают по формуле [21]: I'доп = Iдоп где Iдоп K1 К2 При выборе сечения кабельной линий учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, для таких кабелей допускается перегрузки в течении 5 суток в пределах, указанных в таблицах справочника. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией и с поливинилхлоридной изоляцией перегрузки на время ликвидации аварий допустимы соответственно до 10 и 15%; при этом максимальная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 часов в сутки в течении 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной. Перегрузка кабельных линий 20-35 кВ не допускается. По условиям коронирования выбирают минимально допустимое сечения только для воздушных линий. Для жил кабелей самое малое стандартное сечение обеспечивает отсутствие коронирования. Выбор сечения по механической прочности также не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этому условию. По нагреву длительно допустимому току нагрузки:
где
По экономической плотности тока:
где
Пример расчёта кабельной линии проведем на линии ГПП–ТП1, вариант №1. Мощность, передаваемая линией:
где
Расчетный ток определяется по формуле (11.2):
Для кабелей с бумажной изоляцией при Тм = 6400 часов экономическая плотность тока Определяется сечение по формуле (11.3):
Принимается кабель марки ААБл 3х70, Iдоп = 165 А при прокладке в земле [22]. Проверка по длительно допустимому току в аварийном режиме. Аварийным режимом является отключение одной цепи линии:
Условие проверки:
где Iав – максимальный ток аварийного режима, А. Длительно допустимый ток кабеля определяется:
где
140, 25 А < 163, 28 А. Условие проверки не выполняется. Принимаем кабель марки ААБл 3х95 с Iдоп = 205 А.
174, 25 А > 163, 28 А. Условие проверки выполняется. Принимаем окончательно кабель марки ААБл 3х95 с Iдоп = 205 А. Остальные высоковольтные кабели рассчитываются аналогично. Расчет сведен в таблицы 11.1 и 11.2.
Вывод по главе В данной главе были выбраны кабельные линии для передачи электроэнергии от источников питания до приемного пункта (до ЭП). Основные марки выбранных кабелей: ААБл, АВвБбШв.
Окончание таблицы 11.1 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 1588; Нарушение авторского права страницы
8
принятая кратность меры рассеяния; 
среднеквадратичное отклонение.
Рисунок 4.1 – Генплан завода черной металлургии с картограммой электрических нагрузок
K1 
длительно допустимый ток одиночного кабеля (провода); 
мощность, передаваемая линией, кВА; 
количество кабелей, шт.; 
номинальное напряжение, кВ.
расчетный ток, А; 
экономическая плотность тока, А/мм2.
(11.4)
суммарная активная мощность цехов, кВт, питаемых от ЦТП1, таблица 6.1; 
кВА.
А.
=1, 6 А/мм2.
мм2.
. (11.5)
– длительно допустимый ток кабеля, А; 
– коэффициент, учитывающий количество рядом проложенных кабелей.
принимается равным 0, 85.
А; 
А; 
А; 
5