Расчет системы электроснабжения нефтеперерабатывающего завода - Дипломная работа

ТРАНСФОРМАТОР, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, ГПП, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ, УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ. В процессе работы проводились расчет внешнего и внутреннего электроснабжения, компенсация реактивной мощности, расчет релейной защиты, отдельные разделы посвящены безопасности и экологичности проекта и определение основных технико-экономических показателей СЭС. В результате предложена схема СЭС и выбрано основное электрооборудование.Методом упорядоченных диаграмм были определены расчетные нагрузки для цеха и завода. Исходя из них были выбраны: кабельные линии (кабель, марки ААБ, АПВБ; в цехе провод АПВ), цеховые трансформаторные подстанции. Нефтеперерабатывающий завод снабжается электроэнергией по двухцепной воздушной линии электропередач напряжением 35 КВ, выполненной проводом АС-70/11. ЗРУ 10 КВ ГПП выполняется на основе ячеек К-XII, в которых устанавливаются вакуумные выключатели ВВЭ-10-630-20 УЗ, для питания собственных нужд ГПП установлены два трансформатора собственных нужд ТМ-160/10.

Ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной энергетики, создания экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий внедрение и рациональную эксплуатацию высоковольтного электрооборудования, снижения непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении, широкое внедрение устройств управления, распределения и потребления электроэнергии на базе современной вычислительной техники. Все это поднимает проблему подготовки высококвалифицированных специалистов.

И нефтеперерабатывающая отрасль является исключением. Где начинается мощность электрической нагрузки цехов различны от 34,5 до 2900 КВТ, суммарная номинальная мощность составляет 14154,5 КВТ. С учетом коэффициентов использования среднесменная и расчетные мощности будут меньше, т.к. оборудование не работает всею смену в полную мощность. Предприятие не имеет мощных потребителей работающих продолжительно и так как потребителей довольно много то нагрузку предприятие можно условно предсказать путем расчетов.

Электроснабжение нефтеперерабатывающего завода производиться от подстанции системы от которой будет прокрадываться ЛЭП, на наиболее экономически выгодном напряжении.

В ходе выполнения дипломного проекта развиваются навыки самостоятельного решения задач и практического применения теоретических знаний. Дипломный проект имеет цель правильного решения и выбора уровня напряжения питающей сети воздушных и кабельных линий, электрооборудования.

Задание на дипломный проект

Схема генерального плана завода (рис. 1.1).

Сведенья об электрических нагрузках по цехам завода (табл. 1).

Питание завода может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлены два трансформатора мощностью по 25 МВ-А, напряжением 115/38,5/11 КВ. Работа трансформаторов раздельная. Мощность кз на стороне 110 КВ подстанции равна 1500 MB-А.

Расстояние от подстанции до завода 8,9 км.

Стоимость 1 КВТ-ч электроэнергии 1,3 к.

Завод работает в две смены.

Таблица 1. - Электрические нагрузки завода

№ п/п Наименование цехов Колво ЭП Установленная мощность, КВТ

Одного ЭП Рном Суммарная ?Рном

1 Административный корпус 50 1...10 150

2 Установка прямой гонки 52 10...80 2400

3 Установка термического крекинга 48 10...80 2300

4 ЭЛОУ 45 1...100 1560

5 Сырьевой парк №1 33 1...40 280

6 Сырьевой парк №2 25 1...55 310

7 Установка каталитического крекинга 55 10...80 2900

8 Товарно-насосная 16 10...200 1600

9 Водозабор 15 1...50 300

10 Ремонтно-механический цех 40 1...40 750

11 Электроремонтный цех

12 Сырьевой парк 21 2,8...55 750

13 Парк готовой продукции 19 1...40 480

14 Нефтеловушка 14 4,5...20 140

15 Склад 5 4,5...10 34,5

16 Транспортный цех 25 2,5...25 200

Таблица 2. - Электроприемники электроремонтного цеха

№ п/п Наименование приемника Установленная мощность, КВТ КИ

1,2,3,4 Вертикально-сверлильный станок 5,65 0,14

23,24,31 Токарно-винторезной станок 14,25 0,14

6 Резьбонарезной станок 27,9 0,14

7 Станок для намотки катушек 3 0,3

8,30 Шкаф сушильный 30 0,65

9 Ванна для пропитки 3 0,7

10 Зигмашина 1,5 0,17

11 Прессножницы 2,2 0,17

12 Машина листогибочная 4,5 0,1

13,17 Заточный станок 2,8 0,1

14 Пресс 10 0,17

15 Поперечно-строгальный станок 5 0,14

25,16,21,26,27 Станок для изоляции проводов 1,2 0,3

5,18,19,22 Сварочный преобразователь 15 0,4

20 Вентилятор 4,5 0,8

28,29,32,33 Станок для стыковой сварки 4,5 0,25

34 Вытяжной шкаф 2,2 0,8

35 Трансформатор для пайки 18 0,7

36 Кран мостовой с ПВ=25% 18,7 0,35

Таблица 3. - Характеристика цехов по надежности электроснабжения

№ п/п Наименование цеха Категория надежности Производственная среда

1 Административный корпус III Нормальная

2 Установка прямой гонки I Пожароопасная

3 Установка термического крекинга I Пожароопасная

4 ЭЛОУ I Пожароопасная

5 Сырьевой парк №1 III Пожароопасная

6 Сырьевой парк №2 III Пожароопасная

7 Установка каталитического крекинга I Пожароопасная

8 Товарно-насосная II Пожароопасная

9 Водозабор I Влажная

10 Ремонтно-механический цех II Нормальная

11 Электроремонтный цех II Нормальная

12 Сырьевой парк III Пожароопасная

13 Парк готовой продукции III Пожароопасная

14 Нефтеловушка I Пожароопасная

15 Склад III Пожароопасная

16 Транспортный цех III Нормальная

1. Основная часть

1.1 Расчет электрических нагрузок

От правильного определения электрических нагрузок на всех ступенях и узлах системы электроснабжения предприятия зависит размеры капитальных затрат на электроустановку, потери, надежность работы системы электроснабжения, долговечность электрооборудования и др.

Согласно указаниям по определению электрической нагрузки промышленных предприятий, расчетные нагрузки следует определять методом упорядоченных диаграмм, т.е. с помощью коэффициентов использования «Ки» и максимума «Км».

Исходными данными для расчетных нагрузок является перечень рабочих машин по цехам с указанием номинальных параметров. Соотношение между номинальными, средними, и расчетными нагрузками следующие: Рср = Ки.а- Рн (КВТ); (1.1)

Qcp = Pcp-tg (КВАР); (1.2)

S = vPcp Qcp (КВА); (1.3) где Ки.а - коэффициент использования активной мощности определяемый из справочных данных /5/;

tgcp - тангенс угла ср, соответствующий cos ?, определяется по справочным данным /5/;

Рр = Рср • Км.а= Рн • Ки • Км (КВТ). (1.4)

Точное определение значения N3 производится по формуле:

Nэ = (?PHI)/ ?PHI (1.5) где п - действительное число приемников в группе. В практических расчетах при большом числе электроприемников предлагается ряд упрощений: а) при пэ > 200 - Км = 1 б) при Кн >0,9-КМ=1 в) при ,то пэ=п, где РНМАХ - номинальная мощность наибольшего приемника (КВТ);

PHMIN- номинальная мощность наименьшего приемника группы (КВТ);

г) при m>3 и Ки > 0,2 то д) при m>3 и Ки < 0,2 то эффективное число электроприемников определяется по графоаналитическому методу, где пэ=пэ•п; пэ =f(пэ;Р*);

;

где п} - число приемников в группе, мощность каждого из которых не меньше половины самого мощного приемника;

?Рн - суммарная мощность всех приемников группы;

P1 - мощность n1 приемников.

Во всех случаях, если окажется, что пэ>п, то принимается пэ=п. Таким образом, расчетная активная и реактивная нагрузка приемников групп: Рр=Рс-Км,(КВТ);. (1.6)

QP=1,1•QC,(КВАР) (1.7) при Ки0,2 и пэ<10.

В других случаях QP = Qc. (1.8)

1.1.1 Определение расчетных нагрузок электроремонтного цеха

Распределим все электроприемники на группы. Определим для каждой группы и для цеха в целом расчетные нагрузки. Средневзвешенные значения Ки и tg определяются из: КИ- (1.9)

. (1.10)

В расчете электроремонтного цеха берем 4 распределительных шкафа, которые образуют две магистрали, подходящие к ВРП. Разность суммарных мощностей между этими двумя магистралями не должна превышать 30%, иначе необходимо перебрасывать приемники из одной группы в другую. Добиваться минимальных процентов тоже не надо, т.к. изза увеличения длины кабелей растут потери и затраты.

После расчета цеха необходимо суммировать все его активные, реактивные и полные нагрузки и занести их в таблицу завода для дальнейшего расчета завода. Расчет сведен в Таблицу 1.1. Цех представлен на Рисунке 1.1.

1.1.2 Определение расчетных нагрузок по цехам завода

Расчет производим аналогично расчету расчетных нагрузок электроремонтного цеха.

Для административного корпуса: n=50, m=10, Ки =0,6; cos ? = 0,75 ; tg ? = 0,88, РСР = 0,6 • 150 = 90 (КВТ) (по (1.1))

QCP=PCP -tg ? = 90 0,88 =79,37 (КВАР) (по (1.2))

(КВА) (по (1.3))

РР =90 1,13 = 101,7 (КВТ) (по(1.6))

Рисунок 1.1 - Электромонтажный цех

Таблица 1.1 - Расчет нагрузок по цеху

№ Наименование ЭП N Рном КИ cos? tg? Pc, QC, Sc Pp Qp Sp

Один сумма

РШ 1

1,2,3,4 Вер.-сверл. станок 4 5,65 22,6 0,14 0,5 1,732

6 Резьбонарезной станок 1 27,9 27,9 0,14 0,5 1,732

7 Станок для намотки катушки 1 3 3 0,3 0,6 1,732

12 Машина листосгибочная 1 4,5 4,5 0,1 0,7 1,333

10 Зигмашина 1 1,5 1,5 0,17 0,65 1,02

11 Прессножницы 1 2,2 2,2 0,17 0,65 1,169

36 Кран мостовой 1 9,35 9,35 0,35 0,35 1,732

9 Ванна для пропитки 1 3 3 0,7 0,7 1,02

Итого по РШ 1 11 73,25 13,862 21,788 25,876 31,358 23,967 39,513

РШ2

13,17 Заточный станок 2 2,8 5,6 0,1 0,7 1,02

14 Пресс 1 10 10 0,17 0,65 1,169

15 Поперечно строгальный станок 1 5 5 0,14 0,5 1,732

16,21 Станок для изоляции проводов 2 1,2 2,4 0,3 0,6 1,3

18,19 Сварочный преобразователь 2 15 30 0,4 0,5 1,732

8 Шкаф сушильный 1 30 30 0,65 1 0

20 Вентилятор 1 4,5 4,5 0,8 0,8 0,75

Итого по РШ2 10 87,5 38,78 26,29 51,04 51,324 28,92 61,903

РШ 3

2,22 Сварочный преобразователь 2 15 30 0,4 0,6 1,333

23,24 Токарно-винторезный станок 2 14,52 28,5 0,14 0,7 1,02

25,26,27 Станок для изоляции проводов 3 1,2 3,6 0,3 0,75 0,882

РШ 4

28,29,32,33 Ст. для стыковой св-и 4 4,5 18 0,25 0,65 1,169

31 Токарный станок 1 14,25 14,25 0,14 0,5 1,732

35 Тр. для пайки 1 18 18 0,7 0,5 1,732

30 Шкаф сушильный 1 30 30 0,8 1 0

34 Вытяжной шкаф 1 2,2 2,2 0,65 0,8 0,75

Итого по РШ4 8 82,45 44,5 34,078 56,708 58,294 37,485 69,502

Итого по цеху 36 305,3 114,2365 102,017 160,676 171,702 112,219 208,618

QP=QC=79,37 (КВАР)(по(1.8))

SP = 129,007(я-5Л)

Расчет для остальных цехов сведен в Таблицу 1.2.

1.2 Определение расчетных осветительных нагрузок

Осветительная нагрузка по цеху определяется по удельной мощности Ро на единицу площади цеха F м2 и коэффициента спроса освещения КСО

РОСВ=Р0•KCO•F. (1.11)

Для освещения завода и территории принимаем лампы накаливания, т.е. QOCB=0. Ро будет варьироваться в зависимости от зрительного напряжения в каком либо цехе и будет составлять от 10 до 20 Вт/м2. Для освещения территории принимаем Р0=0,15-0,2 Вт/м (из 1201). Коэффициент спроса для освещения территории КСО принимаем равным 1,0.

Так, например, для электроремонтного цеха : РОСВ= 17 • 0,8 • 5850 = 79560(Вт) = 79,56 (КВТ)

1.3 Определение ЦЭН и местоположения ГПП (ГРП)

Для определения местонахождения ГПП (ГРП) на генеральном плане предприятия наносится картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение окружностей, центр которых совпадают с центром нагрузок цеха. Нагрузка представляет собой сумму силовой и осветительной нагрузки (Таблица 1.3). Радиус окружностей определяется по формуле: (1.12)

Таблица 1.2 - Расчет нагрузок по заводу

№ п/п Наименование цеха n Рном m Ки cosf tgf Средняя сменная нагрузка n(э) Км Расчетная нагрузка одного Сумм. Рс(КВТ) Qc(КВТ) Sc(КВА) Рр (КВТ) Qp (KBT) Sp (КВА)

1 Административный корпус 50 1...10 150 10 0,6 0,75 0,88 90,000 79,373 120,000 30 1,13 101,700 79.373 129,007

2 Установка прямой гонки 52 10...80 2400 8 0,8 0.8 0,75 1920,000 1440,000 2400,000 52 1,04 1996,800 1440,000 2461,871

3 Установка термического крекинга 48 10...80 2300 8 0,8 0.8 0,75 1840.000 1380,000 2300.000 48 1,04 1913,600 1380,000 2359,293

4 ЭЛОУ 45 1...100 1560 100 0,8 0.8 0,75 1248.000 936.000 1560,000 31 1,05 1310,400 936,000 1610.355

5 Сырьевой парк №1 33 1...40 280 40 0,4 0.8 0,75 112,000 84,000 140,000 14 1,32 147,840 84.000 170,037

6 Сырьевой парк №2 25 1...55 310 55 0,4 0,8 0,75 124,000 93,000 155,000 11 1,43 177,320 93,000 200,228

7 Установка каталитического крекинга 55 10...80 2900 8 0,85 0.9 0,48 2465,000 1193,854 2738.889 55 1,03 2538,950 1193,854 2805,629

8 Товарно-насосная 16 10...200 1600 20 0,8 0.8 0,75 1280.000 960.000 1600,000 16 1,07 1369,600 960,000 1672,544

9 Водозабор 15 1...50 300 50 0,8 0.8 0,75 240,000 180.000 300,000 12 1,07 256.800 180,000 313.602

10 Ремонтно-механический цех 40 1...40 750 40 0,4 0.8 0,75 300.000 225,000 375,000 38 1,15 345,000 225.000 411.886

11 Электроремонтный цех 36 1,5...30 305,3 114.237 102,017 160,677 171,702 112,218 208,618

12 Сырьевой парк 21 2,8...55 750 20 0,5 0,75 0,88 375,000 330.719 500,000 21 1,2 450,000 330,719 558,458

13 Парк готовой продукции 19 1...40 480 40 0,3 0.7 1,02 144,000 146,909 205,714 19 1,34 192.960 146,909 242.520

14 Нефтеловушка 14 4,5... 20 140 4 0,4 0,75 0,88 56,000 49,387 74,667 14 1,32 73,920 49.387 88,900

15 Склад 5 4,5...10 34,5 2 0,3 0.7 1,02 10,350 10,559 14,786 5 2 20,700 11,615 23,736

16 Транспортный цех 25 2,5...25 200 10 0,5 0.7 1,02 100,000 102,020 142,857 16 1,23 123.000 102.020 159,804

Итого по заводу 499 14459.8 11190.29 7324.10 13374.04

Таблица 1.3 - Расчет полной нагрузки по заводу (включая освещение)

№ Наименование цеха Fцех, м2 Ро (КВТ/м2) Ксо Рро (КВТ) Рс (КВТ) Рро Рс Qc (КВАР) Sc (КВА) Ррс (КВТ) Рро Рс Qp (КВАР) Sp (КВА)

1 Административный корпус 8525 0,019 0,8 129,58 90 219,58 79,37 233,49 101,7 231,28 79,372 244,52

2 Установка прямой гонки 5850 0,012 0,8 56,16 1920 1976,16 1440 2445,16 1996,8 2052,96 1440 2507,64

3 Установка термического крекинга 9125 0,012 0,8 87,6 1840 1937,6 1380 2370,66 1913,6 2001,2 1380 2430,88

4 ЭЛОУ 8100 0,012 0,8 77,76 1248 1325,76 936 1622,88 1310,4 1388,16 936 1674,24

5 Сырьевой парк №1 13500 0,011 0,8 118,8 112 230,8 84 245,61 147,84 266,64 84 279,56

6 Сырьевой парк №2 11700 0,011 0,8 102,96 124 226,96 93 245,28 177,32 280,28 93 295,31

7 Установка каталитического крекинга 9000 0,012 0,8 86,4 2465 2551,4 1193,85 2816,9 2538,95 2625,35 1193,85 2884,05

8 Товарно-насосная 6000 0,012 0,8 57,6 1280 1337,6 960 1646,44 1369,6 1427,2 960 1720,03

9 Водозабор 2450 0,013 0,8 25,48 240 265,48 180 320,75 256,8 282,28 180 334,79

10 Ремонтно-механический цех 6500 0,017 0,8 88,4 300 338,4 225 448,86 345 433,4 225 488,32

11 Электроремонтный цех 5850 0,017 0,8 79,56 114,24 193,8 102,02 219,01 171,7 251,26 112,218 275,18

12 Сырьевой парк 26000 0,011 0,8 228,8 375 603,8 330,72 388,44 450 678,8 330,719 755,08

13 Парк готовой продукции 9300 0,011 0,8 81,84 144 225,84 146,91 269,42 192,96 274,8 146,91 311,6

14 Нефтеловушка 2100 0,012 0,8 20,16 56 76,16 49,39 90,77 73,92 94,08 49,39 106,26

15 Склад 4725 0,011 0,8 41,58 10,35 51,93 10,56 52,99 20,7 62,28 11,61 63,35

16 Транспортный цех 5250 0,0015 0,8 63 100 163 102,02 192,29 123 186 102,02 212,14

Территория 221750 0,0002 0,8 44,35 44,35 44,35

Итого 14627,31

Таблица 1.4 - Картограмма нагрузок

№ п п Наименование цеха Кр(КВА) m(КВ\ мм) R Рро а 1 Административный корпус 244,52 5 3,95 129.28 191

2 Установка прямой гонки 2507,64 5 12,64 56.16 8

3 Установка термического крекинга 2403,88 10 8,8 87.6 13

4 ЭЛОУ 1674,24 5 10,33 77.76 17

5 Сырьевой парк №1 279,56 5 4,22 1 18.8 153

6 Сырьевой парк №2 295,31 5 4,34 102.96 126

7 Установка каталитического крекинга 2884,05 5 13,55 86.4 11

8 Товарно-насосная 1720,03 5 10,47 57.6 12

9 Водозабор 334,79 5 4,62 25.48 27

10 Ремонтно-механический цех 488,32 5 5,58 88.4 65

11 Электроремонтный цех 275,18 5 4,19 79.56 104

12 Сырьевой парк 755,08 5 6,93 228.8 109

13 Парк готовой продукции 311,6 5 4,46 81.84 95

14 Нефтеловушка 106,26 5 2,6 20.16 68

15 Склад 63,35 5 2,01 41.58 236

16 Транспортный цех 212,14 5 3,68 63 107

На картограмме нагрузок определенный сектор представляет собой осветительную нагрузку с учетом угла: (1.13)

Выбор местонахождения Г1111 (ГРП) производится на основе определения центра электрических нагрузок предприятия в целом по осям X и У: (1.14)

(1.15) где Xi; Yi; - центры электрических нагрузок i-го цеха. Например, для административного корпуса: (по (1.12))

(по (1.13))

Координаты ЦЭН: Х0= 75,09;

Y0=51;29.

Расчеты сведены в таблицу 1.4 и таблицу 1.5. Картограмма представлена на Рисунке 1.2.

1.4 Выбор варианта электроснабжения, количества трансформаторов и месторасположения ЦТП

1.4.1 Общие сведения

Изза существующих условий в цехах цеховые ТП принимаем пристроенного типа. Предварительный выбор числа и мощности трансформаторов ТП производится на основании требуемой надежности электроснабжения. На заводе большинство потребителей 2 и 3 категории. ЦТП установленные на 2 категории снабжаются двумя трансформаторами, а 3 категории одним трансформатором. Для уменьшения токов КЗ предусматривается в нормальном режиме раздельная работа трансформаторов.

Номинальная мощность цеховых трансформаторов выбирается по среднесменной мощности, исходя из условия экономической работы трансформаторов 70% в нормальном режиме и допускаются перегрузки на 40% в послеаварийном режиме от номинальной мощности.

Основной принцип выбора - это максимальное приближение цеховых трансформаторных подстанций к питаемым приемникам, целесообразное дробление цеховых ТП, чтобы на них было не более 2-х трансформаторов. Питание маломощных приемников решается сравнением вариантов установки там ЦТП или РУ-0.4 КВ запитываемого от ближайшего ЦТП. Трансформаторы по возможности должны быть однотипными.

Для разных категорий потребителя предусмотрены различные коэффициенты загрузки ?: а) Для 1 категории: 0,7;

б) Для 2 категории: 0,8;

в) Для 3 категории: 0,95.

Мощность ЦТП выбирается исходя из формулы:

KBA; (1.16) где Sp - расчетная мощность подводимая к трансформатору;

n - число трансформаторов исходя из категории потребителя;

? - коэффициент загрузки исходя из категоричности потребителя.

Трансформаторы также должны быть проверены на перегрузку, которая составляет 40%: (1.17) где Кп=1,4 - коэффициент перегрузки трансформатора.

Исходя из этих формул и выбирается предварительно ЦТП. Расчет представлен в Таблице 1.6. Предварительная схема на Рисунке 1.2.

Таблица 1.5 - Нахождение координат ЦЭН

№ п.п. Наименование ЭП Sp(КВА) Координаты (мм)

Х0 Уо х чертеж у чертеж

1 Административный корпус 244,52 70 87,5

2 Установка прямой гонки 2507,64 13 70,5

3 Установка термического крекинга 2430,88 46,644 60,3085

4 ЭЛОУ 1674,24 65,5 - 52,5

5 Сырьевой парк №1 279,56 115,4867 68,3327

6 Сырьевой парк №2 295,31 138,5 73

7 Установка каталитического крекинга 2884,05 116 47

8 Товарно-насосная 1720,03 147 42,5

9 Водозабор 334,79 7 44

10 Ремонтно-механический цех 488,32 29,5 37,5

11 Электроремонтный цех 275,18 42,5 28

12 Сырьевой парк 755,08 72,5 20

13 Парк готовой продукции 311,60 112,5 26

14 Нефтеловушка 106,26 109,5 7,5

15 Склад 63,35 10 4,5

16 Транспортный цех 212,14 147 4,5

Сумма 14582,96 75,09 51,29

Рисунок 1.2 - картограмма нагрузок завода

Таблица 1.6 - Выбор ЦТП

№ ЦТП Зр.КВА Рр.Квт Ор.КВАР Рс.Квт Ос.КВАР Зс.КВА Зопт.КВА Вт п Зном.т.КВА СН.КВАР ОО.КВАР БК Ок.КВАР О".КВАР Зр".КВА Вт" Кп Зона охвата Располож ТП

ТП-1 2507,64 2052,96 1440,00 1976,16 1440,00 2445,16 1746,54 0,7 2 1600 896,08 543,92 2*300 600,00 840,00 2218,16 0,69 1,39 2 Цех №2

ТП-2 2430,88 2001,20 1380,00 1927,60 1380,00 2370,66 1693,33 0,7 2 1600 1006,38 373,62 2*225 450,00 930,00 2206,74 0,69 1,38 3 Цех №3

ТП-3 1674,24 1388,16 936,00 1325,76 936,00 1622,88 1159,20 0,7 2 1000 181,69 754,31 2*450 900,00 36,00 1388,63 0,69 1,39 4 Цех №4

ТП-4 524,04 497,92 163,37 450,38 163,37 479,10 504,31 0,95 1 630 332,08 -168,71 - 0,00 163,37 524,04 0,83 0,83 1;5 Цех №5

ТП-5 295,31 280,28 93,00 226,96 93,00 245,28 258,18 0,95 1 400 256,60 -163,60 0,00 93,00 295,31 0,74 0,74 6 Цех №6

ТП-6 2884,05 2625,35 1193,85 2551,40 1193,85 2816,90 2012,07 0,7 2 2500 2314,64 -1120,78 - 0,00 1193,85 2884,05 0,58 1,15 7 Цех №7

ТП-7 1720,03 1427,20 960,00 1337,60 960,00 1646,44 1176,03 0,7 2 1600 1726,47 -766,47 0,00 960,00 1720,03 0,54 1,08 8 Цех №8

ТП-8 394,26 344,56 191,62 317,41 190,56 370,22 264,44 0,7 2 250 61,47 130,15 2*75 150,00 41,62 347,06 0,69 1,39 9;15 Цех №9

ТП-9 488,32 433,40 225,00 388,40 225,00 448,86 280,54 0,8 2 400 470,92 -245,92 0,00 225,00 488,32 0,61 1,22 10 Цех №10

ТП-10 275,18 251,26 112,22 193,80 102,02 219,01 136,88 0,8 2 160 49,02 63,20 2*50 100,00 12,22 251,56 0,79 1,57 11 Цех №11

ТП-11 755,08 678,80 330,72 603,80 330,72 688,44 724,67 0,95 1 1000 664,63 -333,91 - 0,00 330,72 755,08 0,76 0,76 12 Цех №12

ТП-1 2 31 1,60 274,80 146,91 225,84 146,91 269,42 283,60 0,95 1 400 262,46 -115,55 - 0,00 146,91 31 1,60 0,78 0,78 13 Цех №13

ТП-13 318,39 280,08 151,41 239,16 151,41 283,06 202,18 0,7 2 250 209,89 -58,49 - 0,00 151,41 318,39 0,64 1,27 14;16 Цех №14

На ТП-10 перегрузка составила 17% (42,765 КВА) свыше допустимой, можно отключить потребители 3-ей категории.

1.4.2 Компенсация реактивной мощности на стороне низкого напряжения

По выбранному числу и мощности трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформатор в сеть напряжением до 1 КВ.

; (1.18) где n - число трансформаторов;

Рм - расчетная активная мощность каждой ЦТП.

Суммарная мощность конденсаторных батарей для данной группы трансформаторов: QKY=QM-Q1; (1.19) где Qm - расчетная реактивная мощность каждой ЦТП.

Если окажется, что QKY <0 или иметь малые значения, то установки конденсаторных батарей не требуется. Например, для ТП- 4 : Рм=231,28 266,64=497,92 КВТ

(КВАР)

QKY=QM-Q1=163,37-332,08=-168,71(КВАР)

Т.о, оказалось, что QKY <0. Значит установка конденсаторных батарей на ТП-4 не требуется.

Выбор конденсаторных батарей осуществлен в Таблице 1.6. 1.4.3 Окончательный выбор мощности цеховых трансформаторов

Окончательный выбор мощности трансформаторов производим с учетом компенсации реактивной мощности и сводим в таблицу 1.6.

1.4.3 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующих устройств на ГПП

Если промышленное предприятие питается электроэнергией от генераторов местной или собственной электростанции, в большинстве случаев экономически оправдана передача реактивной мощности от генераторов предприятию, при условии, что это связано с увеличением числа цеховых трансформаторов предприятия, а также числа и сечений проводов линий электропередач. Однако, необходимо знать, что увеличение сверхноминальной реактивной мощности генераторов связано с уменьшением их активной мощности.

КУ в сетях промышленных предприятий напряжением 6-10 КВ устанавливаются на ГПП (ГРП), мощность их для одной секции шин определяется: , (1.20) где - потери в ЦТП;

- реактивная мощность после компенсации.

(1.21) где Uкз- из справочника по параметрам трансформаторов;

SP- расчетная мощность цеха;

SПОТ(Т)- номинальная мощность трансформатора.

Q10 = 5606,076 481,979 = 6088.055(КВАР)

(1.21) где ?Рм- сумма расчетных нагрузок и активных потерь в трансформаторе. tg? = 6088,055/12748,717 = 0,44, (1.23) где Ркз - берется из справочника (по номинальной мощности трансформатора).

Мощность компенсирующих устройств определяется: (1.24) где tg?(ном)=033 соответствует нормативному коэффициенту мощности 0,95.

QKY = 12748,717 • (0,44-0,33) = 1290,62(КВАР).

Компенсация рассчитана в таблице 1.7.

1.4.4 Определение расчетной нагрузки завода в целом

Полная расчетная мощность завода рассчитывается по формуле: (1.25) где - расчетная активная мощность всех цехов;

- расчетная реактивная мощность всех цехов. Остальные величины были приведены выше. Полная расчетная мощность завода рассчитана в таблице 1.7.

1.5 Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения

1.5.1 Выбор схемы внешнего электроснабжения

Основными условиями проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения являются надежность и экономичность. Для выбора системы внешнего электроснабжения завода необходимо рассмотреть несколько вариантов и дать технико-экономическое обоснования наиболее целесообразного варианта.

(1.26)

(1.27) где Sзав.р расчетная нагрузка завода с учетом компенсации реактивной мощности на ГПП.

Наибольший ток в линии: (1.28) где S - нагрузка питающей ГПП линии.

Расчет сведен в таблицу 1.8.

Вариант №1 (Uпит=110 КВ)

1) Схема на рисунке 1.3в.

Выбираем провод марки АС-70/11

2) Потери напряжения в линии: L=8,9 (км); r0=0,428 (Ом/км); х0=0,444 (Ом/км);

(1.29)

3) Потери мощности в линии: (1.30)

4) Потери э/э (данные из таблицы 1.8): (1.31)

5) Затраты на возмещение потерь: 6) Капиталовложения в сооружение п/ст: Кп/ст=226,66 т.р (ГПП-110-2x16000);

Таблица 1.7 - Расчет суммарной мощности завода

№ ЦТП Марка тр-ра. shom.t DPK.т.КВТ uk.t,% Sp" DPT.КВТ DQT.КВАР DST.КВА Рр.вн.КВТ Qp.BH.KBAP Sp.вн.КВА

ТП-1 ТМ-1 600/10 1600 18 5,5 2218,16 17,298 84,567 86,318 2070,258 924,567 2267,331 tg? 0,443436

ТП-2 ТМ-2500/10 1600 18 5,5 2206,74 17,120 83,698 85,431 2018,320 1013,698 2258,583 Qky КВАР 1290,692

ТП-3 ТМ-1 000/10 1000 12,2 5,5 1388,63 1 1,763 53,028 54,317 1399,923 89,028 1402,751 2*600, 2*90 1380

ТП-4 ТМ-630/10 630 7,6 5,5 524,04 5,258 23,974 24,544 503,178 187,347 536,924 Q"эав.р КВАР 3665,468

ТП-5 ТМ-400/10 400 5,5 4,5 295,31 2,998 9,811 10,258 283,278 102,811 301,357 S"эав.р КВА 11953,95

ТП-6 ТМ-2500/10 2500 26 5,5 2884,05 17,301 91,495 93,117 2642,651 1285,349 2938,661 St.гпп КВА 10867,23

ТП-7 ТМ-1 600/10 1600 18 5,5 1720,03 10,401 50,849 51,902 1437,601 1010,849 1757,416

ТП-8 ТМ-250/10 250 3,7 4,5 347,06 3,565 10,841 11,412 348,125 52,456 352,055

ТП-9 ТМ-400/1 0 400 5,5 4,5 488,32 4,099 13,413 14,026 437,499 238,413 498,243

ТП-10 ТМ-1 60/10 160 2,65 4,5 251,56 3,275 8,899 9,483 254,538 21,118 255,41 2

ТП-11 ТМ-1 000/10 1000 12,2 5,5 755,08 6,956 31,358 32,120 685,756 362,077 775,474

ТП-1 2 ТМ-400/10 400 5,5 4,5 31 1,60 3,338 10,923 1 1,422 278,138 157,833 319,800

ТП-13 ТМ-250/10 250 3,7 4,5 318,39 3,001 9,123 9,604 283,081 160,531 325,430

Сумма 12642,344 5606,076 13989,438

Км*Сумма 11378,11 5045,468 12590,496

Таблица 1.8 - Выбор схемы внешнего электроснабжения

Величины 35 КВ 110 КВ 10 КВ

ТДН-16000 ТДН-16000

Ркз, КВТ 90 104

Uкз, КВ 8 10,5

Рхх, КВТ 21 58

ПОТРТ.гпп, КВТ 25,119 29,026

ПОТQТ.гпп, КВАР 357,243 468,881

Р, КВТ 12667,463 12671,370 12642,3.44

Q, КВАР 4022,711 4134,349 5606,076

S, ВА 13290,855 13328,783 13989,438

Інб., А 219,242 69,958 807,6806

F, мм 2 2*70 2*2*95

I доп., А 265 320

Ro, Ом 0,428 0,306

Хо, Ом 0,432 0,444 0,366

L,км. 8,9 8,9 пот U, КВ 0,91 0,29 1,3

ПОТРЛ., КВТ 274,646 27,964

ПОТА, КВТ* ч 1308077,857 721792,38

Зпот., т.руб./год 17,005 9,383

Ко, т.руб./км 10,700 15,850

Кл, т.руб. 190,46 282,13

Кгпп, т.руб. 200,46 226,66

И, т. руб. /год 10,946 14,246

3, т.руб. /год 76,816 87,228

Рисунок 1.3 - Схемы внешнего электроснабжения предприятия

7) Капиталовложения в сооружение ЛЭП: Ко = 15,85 т.р; (ж/б, 2-х цепная);

(тыс.руб.) (1.33)

(т.р.) ;

8) Амортизационные отчисления: ; (1.34)

И = 0,028 (282,13 226,66) = 14,246 (т.р.);

9) Приведенные затраты: 3 = ЕН -(Клэп КП/СТ) И 3ПОГЛ (1.35)

3 = 0,125 • (282,13 226,66) 14,246 9,383 = 87,228 (т.р.);

Вариант №2 (Uпит=35 КВ)

1) Схема на рисунке 1.36.

Выбираем провод марки АС-70/11.

Все остальные вычисления сводим в таблицу 1.8

3 = 0,125 • (190,46 200,46) 10,946 17,005 = 76,816 (т.р.)

Вариант №3 (Uпит=10 КВ) - ЛЭП

1) Схема на рисунке 1.3а.

Выбираем провод марки АС-95, двухцепная с 2 линиями на одну цепь.

2) Потери напряжения в линии: L=8,9 м; r0=0,306 (Ом/км); х0=0,366 (Ом/км); R= r0 -L=2,723 Ом; Х= х0 L=3,257 (Ом);

Изза того, что потеря напряжения (15%) больше 10% от номинального, этот вариант выходит из рассмотрения.

Сравнивая два первых варианта, окончательно выбираем 35 КВ, т.к. она на 13,56% дешевле 110 КВ.

1.5.2 Выбор схемы внутреннего электроснабжения

Внутреннее электроснабжение можно выполнить по радиальной или смешанной схеме.

Расчет радиальной и смешанной схемы аналогичен и представлен в таблицах с 1.9 по 1.12. Эти схемы представлены на рисунках 1.4, 1.5.

Приведем используемые формулы в этих расчетах.

Определение расчетного тока в аварийном режиме по формуле (1.28), а в нормальном режиме: (1.36) где Sp - расчетная мощность протекающая по кабелю (КВА);

n - число кабелей.

Допустимый ток кабельных линий определяем из соотношения: (1.37) где 1,25- коэффициент снижения токовой нагрузки.

Потери напряжения по формуле (30).

Потери мощности в линии при действительной нагрузке: (1.38)

где - коэффициент загрузки кабеля.

Потери энергии в линии составляют: ?Э = ?РЛЧ? (1.39)

Стоимость потерь энергии в линии: ?С = ?ЭЧЗЭ; (1.40) где: Зэ=1,3 коп.

Капитальные вложения на сооружение линии: Ккл=КУДЧL (1.41) где Куд - стоимость 1 км кабельной линии, проложенной в траншее.

Амортизационные отчисления: (1.42) где а = 2,8%.

Суммарные капитальные затраты: K = N-KB ККЛ KT (1.43) где N - число ячеек РУ с выключателями на напряжение 10 KB;

Кт - суммарная стоимость цеховых трансформаторов (т.р).

Потери электроэнергии в силовых трансформаторах:

?ЭТ = ?РХ • Т? ?РК • Кз2 • ? (1.44) где ?РХ - потери XX трансформатора, КВТ;

Т? =8760 ч - количество часов в году;

?РК - потери КЗ трансформатора, КВТ.

Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторе за год по формуле (1.31).

Амортизационные отчисления выключателей и трансформаторов определяются по формуле (1.34).

Приведенные затраты: 3 = ЕН•К И СП (1.45)

Потери электроэнергии: ?Э= ?ЭТ ?ЭКЛ (1.46)

В итоге после сравнения смешанной и радиальной схем окончательно выбираем радиальную схему электроснабжения завода, т.к. разница между приведенными затратами составляет 4,4%. Этот вариант выбираем вследствие малых потерь электроэнергии в течение года, а также в связи с высокой надежностью электроснабжения и простотой РЗИА.

Рисунок 1.4 - Радиальная схема снабжения завода

Рисунок 1.5 - Смешанная схема снабжения завода

1.5.3 Выбор кабелей низковольтной сети завода

Выбор кабелей производим по расчетной мощности. Вторая и первая категории обеспечиваются двумя кабелями, изза соблюдения надежности электроснабжения, а третья категория одним кабелем. Расчет приведен в таблице.

1.6 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составляем схему замещения электрической сети (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Схема замещения электрической сети завода

Расчет токов короткого замыкания проводим методом ТПИЕ, применяя расчет методом эквивалентных ЭДС. Все параметры схемы приводим к U= 10,5 КВ. Расчет проводим с чисто реактивными сопротивлениями элементов.

Т.к. питание завода осуществлено от подстанции системы неограниченной мощности, то Хс=0 Ом Ес =10,5 КВ.

Для трехобмоточных трансформаторов системной подстанции ТДТН - 25000/110, с параметрами: 115/38,5/11

UK с -н =6,5%;

XT1 = (UKC-H%/100) (UНН2/Sн)КТ12 Кт22(Ом) (1.47) отсюда: ХТ1 = (6,5% / 100) (10,52 /25) = 0,287 Ом ;

Для двухцепной линии связи с системой выполненной проводом АС-70 /11, с параметрами: Худ =0,432 Ом/км; длина линии до ГПП L =8,9 км.

Xw = Худ -L КТ22

Xw = 0,432 8,9 (10,5 / 38,5)2= 0,285Ом.

Для двухобмоточных трансформаторов, установленных на ГПП ТДН-16000/35, с параметрами : 38,5/10,5; UK =8% ;

X Т2 = (8 /100) (10,52 / 16) - 0,551 Ом ;

Для ТП1: для кабельной линии связи с ГПП: Худ =0,09 Ом/км, длина линии до ГПП L =0,443 км. (параметры кабеля взяты из таблицы 1.9).

Хклтп1 = 0,09 •0,443= 0,04 Ом.

Для двухобмоточного трансформатора, установленного на ТП1 ТМ-1600/10, с параметрами: 10 / 0,4 ; Uk =5,5% ; ?РК = 18 КВТ.

Методом упорядоченных диаграмм были определены расчетные нагрузки для цеха и завода. Исходя из них были выбраны: кабельные линии (кабель, марки ААБ, АПВБ; в цехе провод АПВ), цеховые трансформаторные подстанции.

Нефтеперерабатывающий завод снабжается электроэнергией по двухцепной воздушной линии электропередач напряжением 35 КВ, выполненной проводом АС-70/11.

На ГПП установлено два трансформатора ТДН 16000/35 работающие параллельно и обеспечивающие бесперебойное питание завода (кроме времени срабатывания АПВ). На ОРУ - 35 установлены разъединители РДЗ-35 выключатель ВБЭК -35-630.

ЗРУ 10 КВ ГПП выполняется на основе ячеек К-XII, в которых устанавливаются вакуумные выключатели ВВЭ-10-630-20 УЗ, для питания собственных нужд ГПП установлены два трансформатора собственных нужд ТМ-160/10.

На вводах и отходящих линиях устанавливаются трансформаторы тока и напряжения для питания измерительных цепей и цепей релейной защиты.

Цеховые трансформаторные подстанции выполняются комплектными. На высокой стороне, в качестве коммутационного аппарата используют выключатель нагрузки, которые в комплексе имеют предохранители ПКТ-10.

Для компенсации реактивной мощности на шинах ГПП (10 КВ) и на низшем напряжении трансформаторных подстанций установлены батареи статических конденсаторов УК-10-Q У1 и УК -0,38-QY3.

Для защиты электрооборудования и кабельных линий произведен выбор уставок для РЗА.

Был произведен: расчет сметы годовых эксплуатационных расходов на содержание энергетического хозяйства завода в части электроснабжения; расчет ЧППП, з/п; определена себестоимость потребления 1 КВТ/ч, электроэнергии.

Также был рассчитан заземляющий контур и молниезащита.

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2007. - 496 с.

2. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 464 с.

3. Барыбин Ю.Г. и др. Справочник по проектированию электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

4. Грунин О.М. Электрические сети: Сборник задач. - Чита: ЧИТГУ, 2008. - 130 с.

5. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высшая школа, 1979. - 431 с.

6. Мешков В.В., Епанешников М.М. Осветительные установки: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергия, 1972. - 360 с.

7. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1973. - 584 с.

8. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 608 с.

9. Переходные процессы в системах электроснабжения: Курс лекций по электромагнитным переходным процессам / И.Ф. Суворов. - Чита: ЧИТГУ, 1998.

10. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов / В.М. Блок. - М.: Высшая школа, 1990. - 383 с.

11. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор П 68 Минтопэнерго РФ. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 288 с.

12. Правила устройства электроустановок / Минэнерго РФ. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 648 с.

13. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения: Метод, указ. / Г.Н. Бурнашов, И.Ф. Суворов, О.М. Грунин. - Чита: ЧИТГУ, 2006. - 40 с.

14. Релейная защита и противоаварийная автоматика элементов распределительной сети 10(6)КВ: Метод, указ. / С.А.Филиппов. - Чита: ЧИТГУ, 1998. - 35 с.

15. Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

16. Руководящие указания по релейной защите. Защита понижающих трансформаторов. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 96 с.

17. Самсонов B.C., Вяткин М.А. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2003. - 416 с.

18. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация / Под ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 451 с.

19. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

20. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с.

21. Федосеев А.В. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976. - 440 с.

22. Филлипов Н.М., Корчагин Т.И., Савицкий Л.В. Электроснабжение промышленных предприятий: Сборник заданий для курсового проектирования. - Чита: ЧИТГУ, 2009. - 72 с.

23. Чернобровое Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1971. - 624 с.

24. Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1981. - 136 с.

25. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 286 с.

26. Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 3. Э 45 В 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии / Под общ. ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 880 с.

Размещено на .ru