Электроснабжение лесопильного цеха

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

РЕФЕРАТ

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СИМВОЛОВ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Обзор современных силовых трансформаторов и КТП

1.1.1 Классификация ТП

1.1.2 Классификация трансформаторов 10/0,4 кВ распределительных сетей

1.2 Обзор РУ, коммутационного и защитного оборудования

1.3 Релейная защита автоматизация

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Общая характеристика объекта электроснабжения

2.2 Существующая схема электроснабжения

2.3 Анализ существующих проблем

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет электрических нагрузок

3.2. Компенсация реактивной мощности

3.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

3.4. Выбор коммутационного и распределительного электрооборудования подстанции

3.5 Выбор кабельных линий

3.6 Выбор и расчет аппаратов защиты

3.7 Расчет заземляющего устройства электроустановок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Реферат

Настоящий дипломный проект является работой по исследованию возможности реконструкции системы электроснабжения в соответствии с актуальной мощностью.

В проекте был рассмотрена текущая система электроснабжения, проанализированы существующие в настоявшее время проблемы, предложены пути их решения.

На основании расчета электрических нагрузок, с учетом потребляемой реактивной мощности, производится выбор силовых трансформаторов. С учетом проведенных расчетов выбрано электрооборудование подстанции: автоматические выключатели, выключатели 0,4 кВ, разъединители, шины 0,4 кВ в ТП 10/0,4 кВ, трансформаторы тока.

Пояснительная записка содержит 65 страниц машинописного текста.

Графическая часть содержит 5 чертежей формата А1.

Перечень условных обозначений и символов

АВР – Автоматический ввод резерва

АПВ – Автоматическое повторное включение

ВН – Высокое напряжение

ГЗ – Газовая защита

ДЗ Дистанционная защита

ДФЗ – Дифференциально-фазная защита

КТП – Комплектная трансформаторная подстацния

КЗ – Короткое замыкание

КРУ – комплектное распределительное устройство

КУ – Компенсирующее устройство

ЛЭП – линия электропередачи

НН – Низкое напряжение

РУ – Распределительное устройство

РП – Распределительный пункт

ТП – Трансформаторная подстанция

ШРА – Шинопровод распределительный

ЩО – Щит освещения

Введение

Электроэнергетика относится к числу тех отраслей промышленности, которые составляют материальную базу технического прогресса во всех сферах экономической и социальной жизни общества, основой его нормального функционирования и жизнеобеспечения. Именно поэтому в экономических и социально развитых странах электроэнергетика относится к числу приоритетных отраслей экономики.

Электроэнергетика относится к числу тех отраслей промышленности, которые составляют материальную базу технического прогресса во всех сферах экономической и социальной жизни общества, основой его нормального функционирования и жизнеобеспечения. Именно поэтому в экономических и социально развитых странах электроэнергетика относится к числу приоритетных отраслей экономики.

В современных условиях трудно представить функционирование любой сферы экономики без использования электроэнергии независимо от объемов ее потребления. Предшествовавшие, текущие и предстоящие явления и преобразования в экономике страны вызвали необходимость реорганизации электроэнергетического комплекса, заключающейся в повышении надежности и эффективности функционирования систем энергетики в целом.

В результате, показатели надежности электроснабжения в последние годы практически не изменяются, оставаясь невысокими в сравнении с аналогичными показателями зарубежных стран. Эти и другие проблемы требуют своего решения при развитии распределительного электросетевого комплекса, создании сетей нового поколения, соответствующих мировому уровню.

Объектом исследования в представленной работе является лесопильный цех. Предметом исследования – электроснабжение цеха.

Целью исследования является разработка проекта реконструкции системы электроснабжения в соответствии с актуальной мощностью.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

– расчет мощности силового оборудования насосной станции;

– выбор силовых трансформаторов подстанции;

– выбор аппаратов защиты;

– выбор кабельных линий;

– расчет заземления.

Для решения поставленных задач работа разделена на три главы.

В первой главе приводится аналитический обзор силовых трансформаторов, трансформаторных подстанций и средств релейной защиты и автоматизации.

Вторая глава работы посвящена анализу системы электроснабжения предприятия. Приведен план цеха, перечень электрооборудования. Определяется группа по пожарной опасности, взрывобезопасности, степень надежности по электробезопасности. Выбран центр питания системы электроснабжения. Выбрана степень заземления, климатическое исполнение электроприемников, степень защиты электрооборудования.

В третьей главе производится проектирование системы электроснабжения. На основании расчета электрических нагрузок, с учетом потребляемой реактивной мощности, производится выбор силовых трансформаторов. С учетом проведенных расчетов выбрано электрооборудование подстанции: автоматические выключатели, выключатели 0,4 кВ, разъединители, шины 0,4 кВ в ТП 10/0,4 кВ, трансформаторы тока.

Практическая значимость работы состоит в разработке проекта реконструкции системы электроснабжения для лесопильного цеха.

Обзор РУ, коммутационного и защитного оборудования

В большинстве своём работа электрических аппаратных устройств не ограничивается выполнением какой-то одной конкретной функции, а, напротив, связана с реализацией целого набора действий. В связи с этим возникает определенная трудность в разделении таких устройств на конкретные виды и группы.

Для того чтобы провести классификацию электрических аппаратов, важно выделить главные функциональные особенности конкретных типов электрического оборудования:

Коммутационные устройства. Такое оборудование служит для размыкания и замыкания цепей электрического тока. К таким устройствам относятся различные рубильники, выключатели, разъединители.

Устройства защиты. Аппараты предохраняют проводящие элементы электрических цепей от перепадов напряжения, повышенной нагрузки сети и замыканий. Представленные функции защиты могут быть реализованы в различных видах предохранителей и реле.

Аппараты, регулирующие запуск электрических машин. Устройства подобного рода предназначены для обеспечения плавного пуска и остановки промышленных потребителей электрического тока. Аппараты регулируют скорость вращения якоря двигателя. К подобным устройствам можно отнести пускатели, реостаты, контакторы.

Ограничивающие аппараты. Подобные устройства называют реакторами и разрядниками, они обладают функцией ограничения токов короткого замыкания и перенапряжения.

Аппараты, обеспечивающие контроль различных параметров электрических цепей. Самые распространенные виды таких устройств – датчики и реле.

Аппараты, позволяющие проводить корректировку и изменение различных параметров электрического оборудования. К таким аппаратам относятся регуляторы и стабилизаторы.

Измерительные аппараты. Функция данного оборудования сводится к тому, чтобы обеспечить изоляцию линии первичной коммутации от цепей измерительных приборов и приборов защиты.

Устройства для проведения работ механического характера. Основным элементом таких устройств является электромагнит, призванный выполнять конкретные функции: подъемный электромагнит, электромагнитный тормоз.

Коммутационные электрические аппараты получили широкое распространение в различных отраслях промышленности. Трудно себе представить, как бы выполнялись различные задачи по эксплуатации и выполнению операций, связанных с электрическим оборудованием, без этого функционального устройства.

Коммутационный электрический аппарат служит для разъединения и замыкания электрической цепи при помощи контактной группы. Проще говоря, такое устройство можно назвать выключателем. К основным видам представленного устройства относятся: рубильники, выключатели, контакторы, реле. Несмотря на то, что в этих приборах заложен практически один и тот же принцип работы, все они имеют ряд отличий друг от друга.

Рубильник относится к наиболее простому коммутационному аппарату. Аппарат приводится в действие вручную с помощью рукоятки. Такой вид устройств рассчитан на большие значения силы тока.

Выключатели имеют разные модификации. В промышленном применении, к наиболее распространенным видам таких устройств относятся масляные выключатели. Такие выключатели рассчитаны на напряжение до 220кВ. Масло, в данном случае, служит для подавления/гашения, проходящей через него дуги электрического тока. Особого внимания заслуживают воздушные и электрогазовые выключатели. Гашение дуги, то есть прекращение подачи электрического тока, происходит за счет подачи струи сжатого воздуха или электроотрицательного газа.

Кардинально новый способ размыкания токопроводящей линии воплощен в электромагнитных выключателях. Принцип действия такого устройства заключается в следующем: электрическая дуга горит в нормальных условиях при атмосферном давлении – цепь включена. Как только потребуется разомкнуть цепь, по направлению к дуге подается сильное магнитное поле. За счет воздействия магнитного поля, дуга начинает растягиваться и, в конечном итоге, расщепляется, размыкая тем самым токопроводящую линию.

Реле предназначено для размыкания и замыкания электрической цепи. Основным характерным свойством данного коммутационного аппарата является принципиально новый способ работы контактной пары. Электромагнитное реле, как и в контакторе, под воздействием электрического тока, приводит в движение сердечник электромагнита с установленными на нем контактами, что приводит к замыканию цепи. Способ воздействия на контактную пару реле может быть не только электрическим, но также тепловым или акустическим.

Контакторы представляют собой разновидность электромагнитного реле. Основное назначение – включение и выключение токопроводящей линии силовых электрических цепей. Контакторы могут применяться как в цепи переменного, так и постоянного электрического тока. Принцип работы контактора основан на электромагнитном эффекте. Сердечник электромагнита контактора под действием электрического тока увлекает за собой подвижный контакт, который, вследствие такого перемещения, прижимается к неподвижному контакту и цепь замыкается. Как только подача тока прекращается, сердечник возвращается в свое первоначальное положение и контакты размыкаются.

К электрическим аппаратам высокого напряжения относятся различные устройства, выполняющие функции по управлению, защите и контролю электрических цепей и систем. Перечень видов электрических аппаратов высокого напряжения схож с рассмотренным выше списком электрических устройств. К таким видам аппаратов относятся:

коммутационные аппараты;

устройства для заземления отдельных участков цепи электрического тока (заземлители);

приборы для замыкания цепи под нагрузкой (короткозамыкатели);

оборудование для выключения цепи электрического тока при коротком замыкании, ограничивающие аппараты.

Релейная защита и автоматизация

Устройство релейной защиты представляет собой схему из следующих частей:

Пусковые органы – реле напряжения, тока, мощности. Предназначены для контроля режима работы электрооборудования, а также обнаружения нарушений в цепи.

Измерительные органы – могут также находиться в пусковых органах (реле тока, напряжения). Основное назначение – запуск других устройств, подача сигнала в результате обнаружения ненормального режима работы, а также мгновенное отключение приборов или с задержкой по времени.

Логическая часть. Представлена таймерами, а также промежуточными и указательными реле.

Исполнительная часть. Отвечает непосредственно за отключение или же включение коммутационных аппаратов.

Передающая часть. Может быть использована в дифференциально-фазной защите.

Что касается самих видов РЗА, их множество:

Максимальная токовая защита (МТЗ), срабатывает, если ток достигает заданной производителем установки.

Направленная максимальная токовая защита, помимо установки осуществляется контроль направления мощности.

Газовая защита (ГЗ), используется для того, чтобы отключать питание трансформатора в результате выделения газа.

Дифференциальная, область применения – защита сборных шин, трансформаторов, а также генераторов за счет сравнения значений токов на входе и выходе. Если разница больше заданной установки, релейная защита срабатывает.

Дистанционная (ДЗ), отключает питание, если обнаружит уменьшение сопротивления в цепи, что происходит в том случае, если возникает ток КЗ.

Дистанционная защита с высокочастотной блокировкой, используется для отключения ВЛ при обнаружении короткого замыкания.

Дистанционная с блокировкой по оптическому каналу, более надежный вариант исполнения предыдущего вида защиты, т.к. влияние электрических помех на оптический канал не такое значительное.

Логическая защита шин (ЛЗШ), также используется для выявления КЗ, только в этом случае на шинах и фидерах (питающих линиях, отходящих от шин подстанции).

Дуговая. Назначение – защита комплектных распределительных устройств (КРУ) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) от возгорания. Принцип работы основан на срабатывании оптических датчиков в результате повышения освещенности, а также датчиков давления при повышении давления.

Дифференциально-фазная (ДФЗ). Применяются для контроля фаз на двух концах питающей линии. Если ток превышает установку, реле срабатывает.

В современных РЗА используют автоматику следующего вида:

Автоматический ввод резерва (АВР). Такую автоматику часто используют при подключении генератора к сети, как резервного источника электроснабжения.

Автоматическое повторное включение (АПВ). Область применения – ЛЭП напряжением 1 кВ и выше, а также сборные шины подстанций, электродвигатели и трансформаторы.

Автоматическая частотная разгрузка, которая отключает сторонние приборы при понижении частоты в сети.

Анализ существующих проблем

Основная часть электрооборудования ТП10/0,4 кВ была введена в эксплуатацию в 1971 году. С того момента прошло более 30 лет. Очевидно, что срок эксплуатации большинства электроприемников подходит к концу, а у некоторых он уже закончился. Следовательно, большая часть электрооборудования морально и физически устарела, а значит, ухудшились его энергетические показатели.

Помимо устаревшей конструкции аппараты старого исполнения имеют более низкие электрические и ресурсные характеристики, а также постоянную потребность в ревизии. Нужно постоянно следить, чтобы механические части не закоксовались. После коммутаций необходимо извлекать и чистить главные контакты. Коммутационный ресурс этих аппаратов ниже в 10 раз, а время отключения выше в десятки раз, чем у современных.

Для включения и отключения силовых электрических цепей в рабочем режиме (под нагрузкой), перегрузках, а также в случаях коротких замыканий на линии 10 кВ, подстанция оборудована масляным выключателем ВМГ10/630, которые рекомендуется заменить на современный – ВНР10/630.

Заключение

В результате написания выпускной квалификационной работы предложено решение поставленной цели – разработка проекта реконструкции системы электроснабжения предприятия.

На начальном этапе работы была проанализирована система электроснабжения объекта, основные требования, предъявляемые к проектируемой системе электроснабжения, произведен расчет электрических нагрузок, в соответствии с которыми были произведены все дальнейшие расчеты.

Так, с учетом электрических нагрузок, были выбраны силовые трансформаторы мощностью 630 кВА серии ТМГ.

Компенсирующее устройство будет подключено к 1СШ ТП. Напряжение КУ должно быть равно 0,4 кВ. Компенсирующее устройство выбираем конденсаторное, типа УКРМ. По полученному значению реактивной мощности, требующей компенсации выбираем устройство УКРМ–0,4–125, мощностью QКУ=125 кВАр, со ступенями регулирования по 25 кВАр, напряжением 0,4кВ.

Для защиты оборудования в РУ10 кВ выбирается предохранитель ПКЭ1071031,540125У2.

В ячейки питающих линий для создания видимого разрыва при выводе в ремонт ТП 6/0,4 кВ принимаются к установке разъединители РВЗ10/400.

В качестве вводных автоматических выключателей принимается выключатель типа ВА8840 с током расцепителя 1000А.

Выбираются шины в РУ0,4кВ трансформаторной подстанции –алюминиевые шины размером 60х6 мм. Длительно допустимый ток для алюминиевых шин 120х8 мм составляет 1900А.

Также, выбраны кабельные линии и автоматические выключатели для защиты линий от РУ0,4 кВ до РП и от РП до электрооборудования.