Саратовский завод АКБ (Электроснабжение)

Содержание

Задание на дипломное проектирование

Реферат

Введение

1 Краткая характеристика объекта проектирования

2 Расчет электрических нагрузок

2.1 Определение расчетной нагрузки корпуса №

2.2 Определение средних нагрузок цехов

3 Картограмма и определение центра электрических нагрузок

4 Выбор трансформаторов на цеховых подстанциях

5 Определение расчётных нагрузок на всех уровнях электроснабжения

6 Выбор варианта системы электроснабжения

6.1 Технико-экономические расчёты по выбору напряжения внешнего

электроснабжения

6.2 Расчет токов короткого замыкания

6.3 Выбор коммутационных аппаратов

6.4 Система внутреннего электроснабжения завода

6.5 Технико-экономический расчет по выбору электроснабжения

с использованием интегральных показателей эффективности

6.6 Определение расчётных нагрузок и выбор линий распределительной

сети 10 кВ

6.7 Расчет токов к.з. принятой схемы

6.8 Принятая система электроснабжения завода

7 Компенсация реактивной мощности

8 Электроснабжение корпуса №

8.1 Характеристика помещений по окружающей среде корпуса №

8.2 Выбор схемы электроснабжения корпуса №

8.3 Расчет электрических нагрузок по узлам питания

8.4 Выбор распределительных пунктов и шинопроводов, расчет сетей в

корпусе №

8.5 Выбор распределительной сети и аппаратуры защиты и управления для

электроприемников цеха

8.6 Расчет токов КЗ и выбор коммутационной и защитной аппаратуры

8.7 Освещение производственного корпуса №

8.8 Расчет заземления корпуса № 3 и зануления

9 Релейная защита и автоматика

9.1 Релейная защита и автоматика системы электроснабжения

9.2 Релейная защита и автоматика, устанавливаемая на синхронные

двигатели

10 Разработка электромагнита для пресса обработки ламельных пластин

(спец. вопрос)

10.1 Постановка вопроса

10.2 Выбор конструкции ЛЭМД

10.3 Расчет статических характеристик магнитных систем

10.4 Динамика рабочего хода ЛЭМД

10.5 Проектирование рассматриваемого ЛЭМД

10.6 Блок питания ЛЭМД

11 Организационно-экономический раздел

11.1 Организация, управление и планирование энергетического

подразделения завода

11.2 Разработка сводной ведомости объема работ комплексного ремонта

ГПП и построение сетевого графика

11.3 Расчёт резервов времени работ на критическом и резервных путях

сетевой модели

11.4 Разработка мероприятий по экономии электроэнергии и снижению

потерь в электрических сетях

12 Охрана труда и окружающей среды

Заключение

Список используемых источников

Приложение А. Расчет статических характеристик ЛЭМД

Приложение Б. Расчет динамических характеристик ЛЭМД

Описание проекта

Пояснительная записка содержит 186 листов машинописного текста, 39 таблиц, 10 рисунков, 22 источников, 2 приложения.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, КАРТОГРАММА, ЦЕХОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, ВНУТРЕННЕЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА.

Объектом проектирования является Саратовский завод «Автономных Источников Тока».

Целью дипломного проекта является выполнение проекта по электроснабжению основного производства Саратовского завода «Автономных Источников Тока».

В процессе проектирования было намечено три варианта электроснабжения завода, из которых был выбран вариант 35/6 кВ с наилучшими технико-экономическими показателями. На ГПП было установлено два трехобмоточных трансформатора марки ТМТН6300/35, данное мероприятие было технико-экономически обоснованно. В РУ были установлены современные ячейки марки К59 имеющие значительно меньше габариты чем другие. На трансформаторных подстанциях выбраны комплектные трансформаторные подстанции мощностью 6301000 кВА.

Введение

С ускорением научно-технического процесса возникает необходимость совершенствования промышленной электроэнергии: создание наиболее экономичных и надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами, внедрение микропроцессорной техники, элегазового и вакуумного электрооборудования, новых комплектных преобразовательных устройств; в то же время система электроснабжения должна обеспечивать безопасность и удобства эксплуатации, надлежащее качество электроэнергии, уровни напряжения, стабильность частоты и т.д. Одна из основных тенденций развития электроэнергетики в последнее время – это энергосбережение. Постоянный рост цен на энергоносители, заставляет нас всё чаще и чаще обращаться к вопросу о правильности и рациональности их использования.

Все это определяет широкий круг задач, которые стоят перед работниками научноисследовательских, проектных, монтажных и наладочных организаций, работающих в области электрификации промышленности.

Целью дипломного проекта является проектирование экономичной и надежной системы электроснабжения предприятия. В связи с этим необходимо решать ряд важных задач: внедрение новых и ресурсосберегающих технологий, совершенствование самой структуры энергопотребления, включающей в себя снижение непроизводительных расходов электроэнергии при её передачи, распределении и потреблении, что наиболее эффективно можно выполнить с помощью АСКУЭ.

При дипломном проектировании были использованы директивные документы, такие как: ПУЭ, СНиП, государственные стандарты (ГОСТ) на оборудование, термины и определение, условные обозначения и др.

Выбор варианта системы электроснабжения

Для выбора рациональной системы электроснабжения рассматриваем различные варианты системы внешнего и внутреннего электроснабжения. Выбор той или иной схемы электроснабжения определяется технико-экономическими расчётами. Целью технико-экономических расчётов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и её элементов. Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям, предъявляемым к системам промышленного электроснабжения, обеспечивая необходимую надёжность и качество электроснабжения.

Принятая система электроснабжения завода

Основными условиями проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения являются надежность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Электроснабжение завода осуществляется от шин ОРУ35 кВ ТЭЦ – 1 по двум воздушным линиям 35 кВ марки АС сечением 70 мм2 на типовых железобетонных и анкерных металлических двухцепных опорах. ГПП пристроена к корпусу № 3 с некоторым смещением от найденного расчетным путем центра электрических нагрузок завода в сторону источника питания. На ГПП открыто установлены два трехобмоточных трансформатора типа ТМТН–6300/35У1.

На стороне 35 кВ принята схема мостика с выключателями в цепях трансформаторов и автоматической перемычкой со стороны линии. На ГПП принята схема с выключателями типа ВБКЭ35. Оборудование РУ – 35 кВ: выключатели, разъединители, ограничители перенапряжений устанавливаются открыто на унифицированных сборных железобетонных конструкциях. Ошиновка выполняется гибкой, проводом марки АС. Прокладка силовых и контрольных кабелей по территории от ОРУ – 35 кВ осуществляется в лотках из сборных железобетонных элементов. Силовые трансформаторы 35/6 кВ установлены открыто, для защиты их нейтралей предусмотрена установка ОПН.

Оборудование РУ – 6 кВ ГПП установлено закрыто. На стороне 6 кВ и 10 кВ принята одинарная система шин, секционированная вакуумным выключателем с устройством АВР. РУ6кВ укомплектовано шкафами КРУ серии К59 с выключателями, устанавливаемыми на выкатных тележках, с двусторонним обслуживанием. Здание РУ НН выполнено в сборном железобетоне. Силовые и контрольные кабели проложены в кабельных каналах, расположенных с задней стороны шкафа в КРУ. Аппаратура управления, защиты и сигнализации линий 6 кВ и трансформаторов напряжения размещена в шкафах КРУ.

Цеховые ТП выполнены двухтрансформаторным с вторичным напряжением U=0,40,23кВ и раздельным режимом работы трансформаторов. Цеховые ТП размещены во всех производственных корпусах. РП1 получает питание от ГПП по радиальной схеме, ТП – 2, ТП – 10 питаются по магистральной схеме с резервированием на стороне 0,40,23кВ, а остальные ТП получают питание по радиальной схеме.

Данная схема (мостика) (см. графический лист №2) представляет собой два блока линия-трансформатор соединенных на стороне высшего напряжения трансформаторов перемычкой (мостиком), с перемычкой со стороны линий, применяется при коротких линиях. Перемычка в схеме мостика играет существенную роль как при переключениях на линиях и трансформаторах в процессе вывода их в ремонт, так и при автоматических отключениях оборудования и создания послеаварийных режимов работы оборудования подстанции.

Достоинства схемы: экономичность (3 выключателя на 4 присоединения); надежность, простота.

Недостатки схемы: при выводе в ремонт линии или ее повреждении отключаются два выключателя и трансформатор на некоторое время остается без питания; сложность переключений при выводе и вводе в работу трансформатора.

Работа схемы:

- в нормальном режиме выключатели Q1, Q2 и Q3 включены. Ремонтная перемычка разомкнута разъединителями QS9 и QS10. Разъединители QS1, QS2, QS3, QS4, QS5, QS6, QS7 и QS8 замкнуты. Питание потребителей осуществляется двумя высоковольтными линиями W1 и W2 через выключатели и разъединители, а затем через трансформаторы;

- при выводе в ремонт линии W1 (W2) или ее повреждении отключаются два выключателя Q1, Q2 (Q1, Q3) и трансформатор T1 (T2) на некоторое время остается без питания, при этом на стороне низшего напряжения действием устройств автоматического включения резервного питания (АВР) будут включены секционные выключатели QB1 и QB2 и электроснабжение потребителей не нарушится;

- при повреждении трансформатора Т1 (Т2) газовая защита, дифференциальная защита или максимально токовая защита отключает выключатели на низшей стороне трансформатора и на высшей стороне Q2 (Q3). После этого на стороне низшего напряжения действием АВР будут включены секционные выключатели QB1 и QB2 и электроснабжение потребителей не нарушится.

На стороне низшего напряжения схема с одной системой шин, секционированной выключателем с нереактивными отходящими линиями.

Данная схема выбрана с целью: ограничения токов короткого замыкания; раздельной работы параллельно работающих трансформаторов и питающих линий; повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией.

Достоинства схемы: простота, наглядность, экономичность, достаточно высокая надежность.

Недостатки схемы:

- при ремонтах на секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций, остаются без резерва питания;

Источники питания и линии присоединяются к сборным шинам с помощью выключателей. При использовании КРУ в ремонтных режимах видимый разрыв создается выкатыванием тележки в соответствующее положение. На каждую цепь необходим один выключатель, который служит для отключения и включения ее в нормальных и аварийных режимах.

Разработка электромагнита для пресса обработки ламельных пластин (спец. вопрос)

10.1 Постановка вопроса

В настоящее время на заводе для выполнения технологических операций обработки, удаления дефектов, принятие надлежащего вида электродных пластин используют электромеханические прессы. Марка пресса КД 2124 – пресс однокривошипный открытый простого действия. Основное преимущество его является высокая производительность, однако он имеет ряд существенных недостатков: длинные кинематические цепи с большим числом промежуточных звеньев для преобразования вращательного движения двигателя в возвратно-поступательное движение ползуна пресса, потребность в частой и обильной смазке, быстрый износ вращающихся узлов, невыгодный режим работы двигателя с переменой нагрузкой, что обусловливает их низкие энергетические показатели.

Представляет интерес создание прессов с помощью линейных электромагнитных двигателей ЛЭМД [19], в которых электрическая энергия сети непосредственно преобразуется в кинетическую энергию прямолинейного движения пуансона при взаимодействии магнитного поля обмотки с ферромагнитным якорем.

Отсутствие механических передач и точно изготавливаемых деталей, простата конструкций, большие возможности в повышение надежности и долговечность работы, простота и экономичность регулирования величины рабочего хода и усилия в широких пределах, возможность автоматизации выгодно отличают линейные электромагнитные двигатели от двигателей других типов. При этом повышается его надежность и экономичность. Такие двигатели гармонически вписываются в различные устройства, технологичны и обладают невысокой стоимостью.

ЛЭМД обладают высоким технико-экономическим показателями, но имеют существенный недостаток - их тяговая характеристика имеет гиперболический вид, характеризующая малые тяговые силы при относительно больших рабочих зазорах. Поэтому для расширения функциональных возможностей используемых ЛЭМД необходимо иметь двигатели с другими формами тяговых характеристик, обладающими повышенными начальными тяговыми характеристиками.

В конструкции магнитной системы могут быть объединены несколько электромагнитных преобразователей с различными видами магнитных потоков (продольного, поперечного, рассеяния и выпучивания), действующих одновременно или поочередно в пределах определенной части хода.

По данным преддипломной практики пресс типа КД 2124 имеет следующие параметры: род тока 380 В, частота 50 Гц, напряжение цепей управления 110 В, напряжение цепей сигнализации 5,5 В, цепи местного освещения 24 В; тип электродвигателя АОС2316 мощностью 2 кВт, 900 об/мин, ПВ=25%, форма исполнения М101, класс вибрации – С, исполнение электрооборудования – нормальное. Усилие, которое необходимо создать для прорубки пластины составляет 7,5 кН. Толщина пластины составляет 3 мм. Основной целью расчета является определение такого механического усилия, что бы в конце хода запасенной кинетической энергии хватило для разрубки данной пластины.

10.2 Выбор конструкции ЛЭМД

Формирование тяговых характеристик ЛЭМД можно осуществить различными способами: механическими, электрическими и конструктивными.

Механические способы осуществляются применением различного рода передаточных устройств, например, с помощью кинематических рычагов.

Электрические способы применяются при форсированных режимах с использованием соответствующих устройств управления электромагнитами.

Конструктивные способы осуществляются выбором формы взаимодействующих поверхностей ферромагнитных полюсов в зоне рабочего зазора, выполнением магнитной системы с изменяющейся геометрией (различного вида выточки на сердечнике якоря), подвижными частями магнитной системы (стопов, дисков), выбором формы взаимодействующих поверхностей якоря и охватывающей поверхности отверстия фланца, применение различных шунтов.

Два первых способа для импульсных ЛЭМД представляет ограниченный интерес из-за усложнения внешних кинематических звеньев и дополнительных передач, тяжелых температурных нагрузок и усложнения схем управления двигателем.

Таким образом, основным способом формирования тяговых характеристик ЛЭМД остается конструктивный. Этот способ по существу направлен на рациональное использование магнитодвижущий силы (МДС).

В ходе разработок и исследования, было создано больше множество конструктивных вариантов ЛЭМД, имеющие свои достоинства и недостатки. Каждый вид ЛЭМД имеет свои конструктивные особенности, с помощью которых достигается та или иная тяговая характеристика.

В ходе проводимых исследований [20], в различных научных работах были предложены и разработаны различные конструкции ЛЭМД, имеющие характерные тяговые характеристики. Исследованы математические и физические модели наиболее перспективной магнитной цепи ЛЭМД. Исследовано влияние геометрических параметров элементов магнитной цепи на формирование тяговой характеристики в диапазоне рабочего хода якоря. По статическим характеристикам [20] и [21], видно, что в нашем случае, наиболее эффективно применить электромагнит с одним рабочим воздушными зазором, работающими в продольном магнитном поле (броневой электромагнит) или электромагнита с двумя рабочими воздушными зазорами, работающими в продольном магнитном поле (электромагнит Львицина).

10.6 Блок питания ЛЭМД

Блок питания ЛЭМД предназначен для обеспечения различных технологических режимов работы ЛЭМД путем изменения тягового усилия, частоты ходов и скважности питающего импульса напряжения. Приведенная на рисунке принципиальная схема обеспечивает перечисленные выше возможности.

Схема питается от однофазной сети переменного тока напряжение 220 В. Она состоит из силового блока, содержащего диоды VD2, VD3 и тиристоры VS1 и VS2, а так же двух блоков управления – усилием и частотой.

Блок регулирования усилия работает на принципе изменения угла срабатывания тиристоров VS1 и VS2 с частотой 100 Гц. Узел, обеспечивающие изменения угла открывания тиристоров, выполнен на однопереходном транзисторе VT1. как только напряжение на обкладках конденсатора C3 достигает напряжения отпирания VT1 через обмотку I импульсного трансформатора Т2 пройдет короткий импульс тока. Импульсы с обмотки II или III трансформатора откроют Т1 или Т2 – в зависимости от фазы сетевого напряжения. Изменяя сопротивления резистора R5, можно регулировать скорость зарядки С3 и, следовательно, угол открывания Т1 и Т2. Блок регулирования усилия питается от двухполупериодного выпрямителя VD1. Напряжение на V1 ограничено стабилитронами VD 4, VD 5.

Блок регулирования частоты и скважности питающих импульсов управляет работой тиристора VS3, включенного последовательно с обмоткой ЛЭМД. Выполнен на основе генератора прямоумогольных импульсов, содержащего три логических элемента НЕ и времязаряжающей цепи R10, R11, C4. Цепь, состоящая из диодов VD16, VD17 и резисторов R12, R13, R14 обеспечивает регулирование скважности. Узел позволяет регулировать скважность от 1 до нескольких тысяч. При этом частота выходных импульсов незначительно изменяется. Транзистор VT3, работающий в ключевом режиме, усиливает импульсы по мощности.

Организационно-экономический раздел

11.1 Организация, управление и планирование энергетического подразделения завода

Технология производства никель-кадмиевых аккумуляторов требует значительное потребление многих видов ресурсов: пароснабжение, водоснабжение, а также электроэнергия. Перерыв в электроснабжении завода ведет значительному ущербу, повреждению технологического оборудования и длительному расстройству сложного технологического процесса. Поэтому необходимо четкое руководство энергетическим хозяйством завода, надежность работы электрооборудования.

По данным первичного учёта проектируемого объекта плановая трудоёмкость годового графика ППР энергетического оборудования составляет 2500 тыс. чел. ч. Поэтому энергетическая служба относится к 9-ой категории энергохозяйства.

Управление энергетического хозяйства осуществляется по трём линиям:

- административно-хозяйственной,

- производственно-технической,

- оперативно-технической.

Руководство административно-хозяйственной линией осуществляет главный энергетик предприятия, главная задача – подбор и подготовка кадров, охрана труда, планирование, учет и контроль деятельности электрохозяйства.

Главный энергетик имеет трех заместителей:

- заместитель по теплотехническому хозяйству

- заместитель по реконструкции и капитальному ремонту электрооборудования.

- заместитель по электрохозяйству.

В непосредственном подчинении главного энергетика находятся:

- Бюро планирования и экономии.

Осуществляет организацию, ведение и совершенствование планово-экономической работы, выявление резервов и мобилизацию их для повышения, производительности труда.

- Группа режима и контроля.

Разработка на основе балансов топлива и электроэнергии схем организации учёта их потребления по подразделениям предприятия. Контроль за состоянием приборов учёта, снятия показаний, расчёт выработки и расхода электроэнергии. Анализ причин, допускающих перерасход, выдача предписаний об их компенсации.

Производственно-техническое руководство энергохозяйством осуществляется заместителями главного энергетика.

Основной задачей является организация и обеспечение бесперебойного энергоснабжения всеми видами энергоресурсов, контроль за проведением ППР оборудования и передаточных устройств.

Заместитель главного энергетика по технологическому хозяйству осуществляет руководство энергетических служб цехов пароснабжения, водоподготовки, сантехнического цеха и газокомпрессорной станции. Также в непосредственном подчинении находятся:

- Теплосиловое бюро.

Составление и корректировка исполнительных чертежей теплового хозяйства. Надзор за их исполнением.

- Вентиляционное бюро.

Необходимость строжайшего соответствия вентиляционных систем требованиям сантехнических и противопожарных норм.

Бюро сантехники.

Основной задачей является выбор эффективной схемы нейтрализации, очистки и повторного использования сточных вод, надзор за состоянием соответствующих установок.

Заместитель главного энергетика по реконструкции и капитальному ремонту электрооборудования осуществляет руководство энергетических подразделений во время реконструкции и капитального ремонта этих подразделений.

Заместитель главного энергетика по электрохозяйству осуществляет руководство всех подразделений во время эксплуатации. В его подчинении:

- Проектно-плановое бюро.

Техническое обеспечение эксплуатации, ремонта и монтажных работ, составление и корректировка исполнительных чертежей и схем. Внедрение и разработка единой по предприятию системы нумерации сетей технической документации.

- Электротехническая лаборатория.

Оперативно-диспетчерское управление энергохозяйством осуществляется через службу дежурного энергетика.

Дежурный энергетик осуществляет:

- Координацию работы всех элементов энергоснабжения и контроль за ними.

- Обеспечение бесперебойности энергоснабжения во всех подразделениях завода.

- Оптимальное распределение нагрузки между потребителями.

- Оперативное устранение неполадок и аварий, возникших в процессе эксплуатации.

В службу ОГЭ входит цех электроснабжения. Этот цех занимается обслуживанием и ремонтом электрических сетей, распределительных пунктов 10 кВ и 6 кВ, цеховых трансформаторных подстанций.

Начальник электроцеха организует работу коллектива цеха на выполнение плановых показателей, распоряжается средствами цеха, имеет право поощрения и наложения дисциплинарных взысканий на работников цеха.

Начальник электроцеха имеет двух заместителей:

- Заместитель по эксплуатации электрооборудования.

- Заместитель по ремонту электрооборудования.

В непосредственном подчинении заместителя по эксплуатации входит весь эксплуатационный персонал, осуществляющий эксплуатационное обслуживание электрооборудования цеха и завода.Эксплуатационное обслуживание предусматривает: уход за оборудованием и сетями, проведение осмотров, систематическое наблюдение за состоянием оборудования и сетей, контроль режимов работы, проверку эксплуатационной надёжности оборудования и сетей, соблюдение правил эксплуатации, инструкций заводов изготовителей и местных эксплуатационных инструкций. устранение неисправностей, не требующих отключения оборудования и сетей, регулировку, чистку, смазку, дозаправку масла.

Эксплуатационное обслуживание производится в процессе работы оборудования и сетей, а также во время перерывов и праздничных дней.

В эксплуатационный персонал электроцеха входит несколько групп, осуществляющих техническое обслуживание электрооборудования:

- Группа электроизмерительных приборов.

- Группа подстанций и электросетей.

В эту группу входит отдельная бригада по обслуживанию электрооборудования ГРП завода, работающая в три смены.

-Группа релейной защиты и автоматики.

Управление групп осуществляют мастера. Они являются руководителями в своих бригадах, отвечают за выполнение плана, за расстановку и правильное использование людей, за расход материалов, за охрану труда и т. д.

В подчинении заместителя начальника цеха по ремонту электрооборудования входит ремонтный персонал электроцеха, который осуществляет ремонтное обслуживание электрооборудования.Ремонтное обслуживание представляет собой комплекс по замене или восстановлению изношенных или разрушенных элементов, узлов, деталей, оборудования, регулировка и наладка ремонтируемого оборудования с доведением всех параметров до номинальных, установленных заводом-изготовителем.

В ремонтный персонал входят группы:

- Бригада по ремонту общезаводского оборудования.

Осуществляет ремонт электропривода в непроизводственных помещениях: столовых, проходных, котельных.

- Группа по ремонту двигателей производственных цехов.

- Обмоточная группа.

Оперативную группу возглавляют начальники смен, им подчиняется весь персонал по обслуживанию высоковольтного оборудования.

Заключение

На основании проведенных технико-экономических расчетов для электроснабжения предприятия была принята система энергоснабжения напряжением 35 кВ, имеющая более высокие интегральные показатели (ЧДД, ИД), а также более высокую рентабельность продукции и производства по сравнению с другими вариантами. Внутренние система энергоснабжения выполняется на напряжение 10 и 6 кВ.

При проектировании на ГПП были приняты к установке два трехобмоточных трансформатора наиболее перспективные КРУ с вакуумными выключателями. ГПП расположен не далеко от ЦЭН и пристроен к корпусу №3. От ГПП питается десять трансформаторных подстанций, с установленными на них трансформаторами мощностью 630 и 1000 кВА и одна РП.

В рассмотренном цехе (корпус № 3) были установлены шинопроводы марки ШРА и девять силовых пунктов. Освещение выполнено лампами ДРЛ, так как высота потолка 10 м. Аварийное освещение выполнено лампами накаливания, подключенному к другой шине ТП. Для защиты синхронных двигателей выполняется на реле УЗА10А.2Э.