Электроснабжение нефтеперерабатывающего завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание проектируемого завода

1.1 Структура завода

1.2 Состав и характеристика потребителей электроэнергии

2. Расчет электрических нагрузок 0,4кВ

3. Выборцеховыхтрансформаторныхподстанций

3.1 Выбор числа и мощности цеховыхТП

3.2 Компенсацияреактивноймощностинастороне0,4кВ

3.3 УточнениечислаимощностицеховыхТПпосле КРМ

4. Расчет электрических нагрузок 10кВ

4.1 Расчет электрических нагрузок потребите 10кВ

4.2 Расчет потерь в цеховых трансформаторах

4.3 Определение расчетных нагрузок 10кВ

4.4 Решение вопросов компенсации РМ на стороне10кВ

5 Выбор трансформаторов ГПП

5.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

5.2 Выбор места расположения ГПП. Картограмма нагрузок

6 Выбор схемы электроснабжения предприятия

6.1 Технико-экономический расчет

7. Расчет токов короткого замыкания для выбора электрооборудования

8. Выбор аппаратов и проводников проектируемой сети

8.1 Выбор сечения ВЛ 110кВ

8.2 Выбор электрооборудования ОРУ-110кВ

8.3 Выбор электрооборудования 10кВ

8.3.1 Выбор системы оперативного тока и источников оперативного тока

8.3.2 Расчет нагрузок, выбор трансформатора собственных нужд

8.3.3 Выбор электрооборудования ЗРУ-10кВ

8.4 Выбор сечений кабельных линий 10кВ

9 Расчет уровней напряжения

9.1 Расчет уровней напряжения в период максимальных нагрузок

9.2 Расчет уровней напряжения в период минимальных нагрузок

10. Канализация электрической энергии по заводу

11. Релейная защита

11.1 Выбор защиты понижающих трансформаторов

11.2 Определение видов защит отходящих линий

11.3 Определение видов защит асинхронных двигателей

11.4 Расчет продольной дифференциальной защиты трансформаторов

11.5 Расчет уставок максимальной токовой защиты трансформатора

12 Измерения и учет электрической энергии

13 Заземление и молниезащита ГПП

13.1 Расчет защитного заземления ГПП

13.2 Расчет молниезащиты ГПП

14 Вопросы экологичности и безопасности проекта

14.1 Анализ опасных и вредных факторов

14.2 Микроклимат

14.3 Производственное освещение

14.4 Защита от шума и вибрации

14.5 Электромагнитные поля промышленной частоты

14.6Электробезопасность

14.7 Пожарная безопасность

14.8 Мероприятия по охране окружающей среды

15 Организационно-экономическая часть

15.1 Определение капитальных затрат на приобретение и монтаж электрооборудования

15.2 Определение амортизационных отчислений

15.3 Расчет структуры ремонтного цикла

15.4 Расчет годовых трудоемкостей текущих и капитальных ремонтов

15.4.1 Расчет численности ремонтного и обслуживающего персонала

15.5 Определение общего годового фонда заработной платыремонтного и обслуживающего персонала

15.6 Определение стоимости потерь электроэнергии

15.7 Технико-экономические показатели для оборудования и сетей 10кВ

Заключение

Список использованных источников

Введение

электроснабжение предприятие трансформатор

Система электроснабжения промышленных предприятий создаётся для обеспечения электроэнергией промышленных приемников электрической энергии. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий.

Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров.

От надежного и бесперебойного электроснабжения зависит работа промышленного предприятия. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.

Целью данного дипломного проекта является разработка системы электроснабжения завода по производству моторных топлив, заключающаяся в выборе цеховых ТП и трансформаторов ГПП, электрооборудования ГПП, расчёте молниезащиты подстанции и защитного заземления, выполнении технико-экономического сравнения двух вариантов схемы электроснабжения и разработке мероприятий по защите окружающей среды.

В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы расчета электрических нагрузок завода; выбора числа и мощности цеховых трансформаторов и трансформаторов ГПП; компенсации реактивной мощности в сетях 0,4 кВ и 10 кВ; расчета токов короткого замыкания; выбора оборудования ГПП и сетей напряжением выше 1000В; расчета показателей качества электрической энергии; измерения электрических величин на предприятии; заземления и молниезащиты ГПП; технико-экономического сравнения вариантов системы электроснабжения; разработки мероприятий по

экологичности и безопасности при эксплуатации цеховых ТП 10/0,4кВ.

Проект охватывает вопросы комплексного проектирования электроснабжения промышленного предприятия, понизительной подстанции (ГПП) и цеховых подстанций (ТП) на базе серийно выпускаемого электрооборудования.

1. Краткое описание проектируемого завода

1.1 Структура завода

Общество с ограниченной ответственностью «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» создано на базе Новогорьковского нефтеперерабатывающего завода, введенного в эксплуатацию в 1958 году. Сегодня это один из крупнейших российских производителей и поставщиков высококачественных видов моторного топлива, смазочных масел, парафинов, нефтяных битумов и углеводородного сырья для нефтехимического синтеза.

Установленная мощность ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» по переработке нефти составляет 17 миллионов тонн в год. Предприятие перерабатывает нефть по топливно-масляному варианту и выпускает свыше 70 наименований товарных продуктов. Набор производственных мощностей рассчитан на выпуск продукции высокого качества для широкого сегмента потребительского рынка.

На предприятии уделяется пристальное внимание вопросам повышения качества вырабатываемой продукции.

Предприятию вручен сертификат, подтверждающий его право производить топливо Джет А-1 в соответствии с международными стандартами. В нижегородском аэропорту «Строгино» регулярно производится заправка самолетов компании «Люфт Ганза» топливом Джет А-1, произведенным «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез».

Освоено и начато промышленное производство дизельного топлива с содержанием серы от 50 до 10 ppm в соответствии с требованиями европейского стандарта.

За период с 2002 по 2005 год предприятием успешно реализовано более 20 инвестиционных проектов: реконструкция установок первичной переработки, введена в эксплуатацию установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора ЛФ-35/21-1000, доля высокооктановых бензинов в выпуске увеличилась на 23,8 %, завершена реконструкция установки 35/5 под процесс изомеризации фракции С5-С6 (технология Пар-Изом фирмы UOP).Пар-Изом - начало пути производства автомобильных бензинов, соответствующих требованиям ЕВРО-4. Уже с начала 2006 года обеспечена поставка высокооктановых бензинов по ЕВРО-3, а с пуском каталитического крекинга весь выпускаемый бензин должен соответствовать требованиям не ниже ЕВРО-4.

При модернизации установок гидроочистки, были выбраны лучшие из предлагаемых катализаторов на мировом рынке. Это позволило освоить выпуск дизельного топлива, соответствующего стандарту ЕВРО-4, с содержанием серы менее 50 ppm и обеспечить его поставки не только на российский рынок, но и на экспорт.

Выполнен ряд энергосберегающих мероприятий, на 10 технологических объектах введены электронные распределенные системы управления. Введены в эксплуатацию реконструированные объекты общезаводского хозяйства производственного и непроизводственного назначения.

Сегодня ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез"- крепко стоящее на ногах предприятие, имеющее все шансы стать гигантом нефтепереработки европейского уровня. Грандиозные планы продиктованы самой жизнью. Залог их воплощения - значительный производственный резерв, действующая программа инвестиционного развития и высокий кадровый потенциал.

"ЛУКОЙЛ" - социально ориентированная компания, главное богатство которой - люди. Поэтому наряду с программой технического развития в ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" разработана и долговременная программа социального развития, обеспечивающая благоприятные условия работы, отдыха, медицинского обслуживания и пенсионного обеспечения сотрудников, социальную защиту ветеранов труда.

Структурная схема развития предприятия показана на рисунке 1.1. Блок-схема технологических процессов показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 - Структурная схема развития предприятия

Рисунок 1.2 - Блок-схема технологических процессов

1.2 Состав и характеристика потребителей электроэнергии

В состав завода производства моторных топлив входят следующие производственные цеха:

1.Цех атмосферно-вакуумная трубчатка (первичная переработка - ректификация нефти и мазута);

2.Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой;

3. Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора;

4. Цех предварительной гидроочистки для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000;

5. Цех гидроочистки вакуумного газойля;

6. Цех изомеризации;

7. Цех каталитического крекинга;

8. Цех висбрегинга гудронов;

9. Цех оборотного водоснабжения;

10. Центральный пункт управления;

11. Компрессорная.

План расположения цехов приведен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - План завода производства моторных топлив

Цех атмосферно-вакуумная трубчатка (первичная переработка - ректификация нефти и мазута)

Прямая перегонка представляет собой физический процесс, основанный на том, что углеводороды, составляющие нефть, кипят при различных температурах. На практике перегонку (или, как говорят специалисты, разгонку), проводят в нескольких колоннах. Обычно их пять. На первой колонне выделяется легкая бензиновая фракция, во второй керосиновая и дизельные фракции. Легкая, нестабильная бензиновая фракция конденсируется в специальном холодильнике-конденсаторе и уже в жидком виде отправляется в стабилизационную колонну, откуда стабильная, широкая бензиновая фракция направляется в колонну для разделения на узкие фракции с последующим использованием их на вторичных процессах. Остатки атмосферной перегонки нефти направляют для извлечения более тяжелых масляных фракций в вакуумную колонну. Прямая перегонка при 50--175° С дает наиболее легкие фракции -- бензин, при 175--300° С -- керосины и при 300 -- 400° С -- дизельное топливо. Высокая температура (375 -- 500° С) и давление (10--25 атм) способствуют паро-газообразованию сложной смеси легких и тяжелых, преимущественно предельных углеводородов, оксида углерода, сероводорода.

Основными электроприемниками цеха являются низковольтные насосы перекачки фракций перегонки нефти и вентиляторы для охлаждения продуктов перегонки, напряжение питания 380В. Площадь цеха 6480 м². Мощность электроприемников цеха 6100кВт.

Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой

Каталитический риформинг предназначен для повышения октанового числа прямогонных бензиновых фракций путём химического превращения углеводородов, входящих в их состав, до 92-100 пунктов. Процесс ведётся в присутствии алюмо-платино-рениевого катализатора. Повышение октанового числа происходит за счёт увеличения доли ароматических углеводородов. Научные основы процесса разработаны нашим соотечественником - выдающимся русским химиком Н.Д.Зелинским в начале ХХвека. Выход высокооктанового компонента составляет 85-90% на исходное сырьё. В качестве побочного продукта образуется водород, который используется на других установках НПЗ, которые будут описаны ниже. Мощность установок риформинга составляет 600 тыс. тонн в год по сырью. Оптимальным сырьём является тяжёлая бензиновая фракция с интервалами кипения 85-180°С. Сырьё подвергается предварительной гидроочистке - удалению сернистых и азотистых соединений, даже в незначительных количествах необратимо отравляющих катализатор риформинга. Процесс осуществляется при температуре 500-530°С и давлении 18-35 атм.

Основными электроприемниками цеха являются низковольтные насосы перекачки легких фракций перегонки нефти и вентиляторы для охлаждения продуктов перегонки, напряжение питания 380В. Мощность электроприемников составляет 2200кВт. Площадь цеха 6480м².

Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора

На установке каталитического крекинга с постоянной регенерацией катализатора которые эффективнее технологически (возможно получения компонента с октановым числом 98-100), однако, стоимость их строительства выше.При регенерации осуществляется выжиг образующегося в ходе эксплуатации катализатора кокса с поверхности катализатора с последующим восстановлением водородом и ряд других технологических операций. На установках с непрерывной регенерацией катализатор движется по реакторам, расположенным друг над другом, затем подаётся на блок регенерации, после чего возвращается в процесс. Каталитический риформинг используется также в целях производства ароматических углеводородов - сырья для нефтехимической промышленности. Процесс осуществляется при температуре 500-530°С и давлении 2-3 атм.

Основными электроприемниками цеха низковольтные насосы перекачки фракций и вентиляторы для охлаждения продуктов перегонки, напряжение питания 380В. Нагрузка составляет 7300кВт. Площадь цеха 5760м².

Цех предварительной гидроочисткой для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000

Задача процесса - очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых и азотсодержащих соединений. На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также гидрирование олефинов. Мощность установок составляет 2000 тыс. тонн в год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок риформинга. Сырьё смешивается с водородсодержащим газом (далее - ВСГ) концентрацией 85-95% об., поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи до 280-340°C, в зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. В таких условиях происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В процессе за счет термического разложения образуется незначительное (1,5-2%) количество низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6-8% дизельной фракции. Продуктовая смесь отводится из реактора, отделяется в сепараторе от избыточного ВСГ, который возвращается на циркуляционный компрессор. Далее отделяются углеводородные газы, и продукт поступает в ректификационную колонну, с низа которой откачивается гидрогенизат - очищенная фракция. Содержание серы, например, в очищенной дизельной фракции, может снизиться с 1,0% до 0,005-0,03%. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство серы, или серной кислоты.

Основными электроприемниками цеха являются насосы подающие сырье на данную установку и вентиляторы, охлаждающие конечный продукт. Напряжение питания 380В. Нагрузка цеха 6300кВт. Площадь цеха 7344м².

Цех гидроочистки вакуумного газойля

Установка гидроочистки вакуумного газойля, предназначена для предварительного гидрогенизационного облагораживания сырья каталитического крекинга с целью снижения содержания сернистых, азотистых, кислородсодержащих, металлорганических соединений и полициклической ароматики с одновременным снижением его коксуемости, а также очистки газов моноэтаноламином от сероводорода.

Процесс гидроочистки сырья каталитического крекинга осуществляется по традиционной для всех гидроочисток технологии и включает:

- реакторный блок, где осуществляется процесс гидроочистки и отделение гидрогенизата от циркулирующего водородсодержащего и углеводородных газов;

- отделение ректификации (стабилизации) гидрогенизата, где происходит последующее разделение гидрогенизата на бензин, дизельное топливо и гидроочищенный вакуумный дистиллят;

- блок печей, включающий печи для нагрева газосмесевой смеси перед входом в реакторы и нестабильного гидрогенизата для последующего разделения в атмосферной колонне;

- блок моноэтаноламиновой очистки газов, где очистке от сероводорода подвергается циркуляционный водородсодержащий газ, сухой газ каталитического крекинга, жирный газ висбрекинга, пропан-пропиленовая фракция и углеводородный газ Секции 100;

- блок защелачивания бутан-бутиленовой фракции, где при неработающем реакторном блоке колонна очистки углеводородного газа висбрекинга используется в схеме очистки бутан-бутиленовой фракции щелочью.

Основными электроприемниками цеха являются компрессоры подающие сырье на данную установку и вентиляторы, охлаждающие конечный продукт. Напряжение питания 380В. Нагрузка цеха 2550кВт. Площадь цеха 3456м².

Цех изомеризации

Изомеризация также применяется для повышения октанового числа легких бензиновых фракций. Сырьём изомеризации являются легкие бензиновые фракции с концом кипения 62°С или 85°C. Повышение октанового числа достигается за счёт увеличения доли изопарафинов. Процесс осуществляется в одном реакторе при температуре, в зависимости от применяемой технологии, от 160 до 380°C и давлении до 35 атм.

Основными электроприемниками цеха являются компрессоры в качестве электропривода которых установлены высоковольтные взрывозащищенные электродвигатели AMD, а так же низковольтные насосы перекачки реактивного топлива и вентиляторы, охлаждающие это топливо. Напряжение питания 10 и 0,4кВ. Нагрузка цеха: 0,4кВ - 6800кВт, 10кВ - 1260кВ. Площадь цеха 7920м².

Цех каталитического крекинга

Каталитический крекинг - важнейший процесс нефтепереработки, существенно влияющий на эффективность НПЗ в целом. Сущность процесса заключается в разложении углеводородов, входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под воздействием температуры в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора. Целевой продукт установки КК - высокооктановый компонент бензина с октановым числом 90 пунктов и более, его выход составляет от 50 до 65% в зависимости от используемого сырья, применяемой технологии и режима. Ключевым участком установки является реакторно-регенераторный блок. В состав блока входит печь нагрева сырья, реактор, в котором непосредственно происходят реакции крекинга, и регенератор катализатора. Назначение регенератора - выжиг кокса, образующегося в ходе крекинга и осаждающегося на поверхности катализатора. Реактор, регенератор и узел ввода сырья связаны трубопроводами (линиями пневмотранспорта), по которым циркулирует катализатор. Схема циркуляции катализатора показана на рисунке 1.4

Рисунок 1.4-Схема реакторно-регенераторного блока установки каталитического крекинга

Сырьё с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу. Продукты крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который отводится из нижней части сепаратора и самотёком поступает в регенератор, в котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса. После этого восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья. Давление в реакторно-регенераторном блоке близко к атмосферному. Общая высота реакторно-регенераторного блока составляет от 30 до 55 м, диаметры сепаратора и регенератора - 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн. тонн. Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на ректификацию.

Основными электроприемниками цеха являются компрессоры и насосы, которые подают сырье для более глубокой его переработки в колоннах, а также вентиляторы, которые охлаждают конечный продукт (высокооктановый бензин). Нагрузка цеха составляет 9560кВт. Напряжение питания 380В. Площадь цеха 8316м².

Цех висбрекинга гудронов

При переработке нефтяных остатков - полугудронов и гудронов - целевым продуктом обычно является котельное топливо, получаемое в результате снижения вязкости исходного остатка. Такой процесс неглубокого разложения сырья называется легким крекингом или висбрекингом. Установка висбрекинга использует тяжелый остаток от процесса вакуумной перегонки, часть которого подвергается в ней термическому крекингу. Продукт можно снова разделить на фракции, что приводит к уменьшению объема остатка. После этого к остатку добавляют для разбавления дистилятный нефтепродукт, чтобы остаток висбрекинга стал пригодным к применению в качестве остаточного (котельного) топлива. В качестве разбавителя можно брать тяжелый крекинг-газойль, рециркулирующий газойль или погон, полученный на этой же установке. Висбрекинг напоминает термический крекинг, но отличается от последнего по интенсивности. Оборудование в этом случае проще, и весь процесс дешевле.

Основными электроприемниками цеха являются насосы, которые подают гудрон для более глубокой его переработки в печах, а также вентиляторы, которые охлаждают конечный продукт (высокооктановый бензин). Нагрузка цеха 5650кВт. Напряжение питания 380В. Площадь цеха 6480м².

Цех оборотного водоснабжения

В данном цехе происходит очистка и охлаждение оборотной воды поступающей из цехов переработки нефти, в которых технологический процесс происходит с большим выделением тепла.

Электроприемниками цеха являются насосы, в качестве электропривода которых установлены электродвигатели типа HXR, обеспечивающие циркуляцию воды по заводу. Напряжение питания 10кВ. Суммарная мощность насосов составляет 2520кВт, а так же низковольтные вентиляторы, охлаждающие оборотную воду. Нагрузка 0,4 кВ составляет 300 кВт. Напряжение питания 380В. Площадь цеха 1080м².

Центральный пункт управления

В данном цехе производится оперативное управление технологическими процессами переработки нефти. Основная нагрузка это освещение и системы кондиционирования.Напряжение питания - однофазное переменное 220В и трёхфазное переменное 380 В.Нагрузка 780кВт. Площадь 2160м².

Компрессорная

В данном цехе производится компримирование газов образуемых в процессе переработки нефти и последующее сжигание этих газов на специальных факельных хозяйствах. Напряжение питания 380В. Нагрузка цеха 800кВт. Площадь 2700м².

Надежность электроснабжения цехов предприятия зависит от последствий, которые могут возникнуть вследствие перебоев электроснабжения.

С точки зрения бесперебойности электроснабжения, потребителей можно разделить на три категории бесперебойности электроснабжения [1]:

I категория: перерыв в электроснабжении может повлечь за собой, опасность для здоровья и жизни людей или значительный ущерб, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции или длительным нарушением технологического процесса.

II категория: перерыв в электроснабжении связан с массовым недовыпуском продукции, простоем рабочих механизмов.

III категория: потребители электроэнергии, не относящиеся к I и II категории

Категория бесперебойности цехов приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1-Категории бесперебойности электроснабжения цехов

№ цеха	Наименование цеха	Категория
1	Цех атмосферно-вакуумная трубчатка (первичная переработка - ректификация нефти и мазута);	I, II
2	Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой	II
3	Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора	I, II
4	Цех предварительной гидроочисткой для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000	I, II
5	Цех гидроочистки вакуумного газойля	I, II
6	Цех изомеризации	I, II
7	Цех каталитического крекинга	I, II
8	Цех висбрекинга гудронов	I, II
9	Цех оборотного водоснабжения	I, II
10	Центральный пункт управления	I, II
11	Компрессорная	I, II

2. Расчет электрических нагрузок 0,4 кВ

Промышленные предприятия потребляют около двух третей вырабатываемой в стране энергии. Основными элементами систем электроснабжения промышленных предприятий являются электрические сети, а также различные трансформаторные и преобразовательные подстанции. Выбор этих элементов производится по расчетным электрическим нагрузкам. Занижение расчетных нагрузок приведет к перегревам элементов систем электроснабжения и ускоренному их износу, завышение расчетных нагрузок проводит к излишним капиталовложениям и затратам на системы электроснабжения. Из сказанного выше ясно, какое важное значение имеет разработка и внедрение в практику проектирования систем электроснабжения научно обоснованных и достаточно точных методов расчета электрических нагрузок.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической статистики и теории вероятности.

Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимо от технологического процесса, средней мощности (мощности, затраченной в течение наиболее загруженной смены) и максимальной расчетной мощности участка, цеха, завода.

В качестве основного метода определения расчетных силовых нагрузок используем метод упорядоченных диаграмм, позволяющий по номинальной мощности и характеристике электроприемников определить расчетный максимум нагрузки. Данным методом произведем расчет электрических нагрузок цеха каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора.

Разбиваем все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников определим активную нагрузку по формулам:

	(2.1)
	(2.2)

где n - число электроприёмников в группе;

К - число групп электроприемников;

К_и.i - коэффициент использования электроприемников;

Р_{ном i}- номинальная мощность электроприемников i-ой группы;

tgц_i - коэффициент мощности электроприемников.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Расчёт средней нагрузки за максимально загруженную смену

№ поз	Наименование оборудования	Номинальная мощность PНОМ, кВт	Кол-во шт.	Ки, о.е.		Средняя нагрузка
						Pсм, кВт	Qсм, кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Насос сырьевой	200	8	0,8		1280	793,6
2	Аммиачный компрессор	200	6	0,75		900	675
3	Насос загрузки реактора гидроочистки	160	4	0,7		448	336
4	Насос меркаптана	160	6	0,75		720	446,4
5	Насос нейтрализатора	132	4	0,75		396	297
6	Насос подачи хлорорганики	110	8	0,8		704	436,48
7	Вентилятор охлаждающий гидрогенизата	90	6	0,6		324	243
8	Аппарат воздушного охлаждениябензина	37	12	0,7		310,8	233,1
9	Вентилятор вытяжной	22	4	0,75		66	49,5
10	Вентилятор приточный	15	6	0,8		72	54
11	Насос продуктового сепаратора платформинга	55	5	0,7		231	143,22
12	Освещение цеха	55		0,85		46,75	15,43
Итого:	7300				5460,05	3698,86

Находим групповой коэффициент использования:

	(2.3)

где n - число всех электроприёмников.

Эффективное число электроприёмников:

	(2.4)

Принимаем

так как n_эф>10, то коэффициент максимума:

	(2.5)

Расчётные максимумы активной и реактивной нагрузки:

	(2.6)
	(2.7)

Полная расчётная нагрузка:

	(2.8)

При отсутствии данных о количестве электроприемников допускается определять нагрузку по методу коэффициента спроса [2]. Метод коэффициента спроса наиболее прост, широко распространен. Он заключается в использовании выражения:

	(2.9)

По известной (задаваемой) величине Р_у и значениям К_с определяем расчетные нагрузки цехов:

	(2.10)
	(2.11)

где - средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки цеха.

Пример расчета нагрузок цеха атмосферно-вакуумная трубчатка:

кВт;

кВАр;

кВА.

Результаты расчета нагрузок цехов сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Результат расчета нагрузки 0,4 кВ

№ цеха	Наименование цеха	Pу, кВт		Kc	Pр.ц, кВт	Qр.ц, квар	Sр.ц, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Цех атмосферно-вакуумная трубчатка	6100		0,55	3355	2952,40	4469,08
2	Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой	2200		0,50	1100	825	1375
4	Цех предварительной гидроочисткой для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000	6300		0,55	3465	2252,25	4132,66
5	Цех гидроочистки вакуумного газойля	2550		0,60	1530	1560,60	2185,49
6	Цех изомеризации	6800		0,50	3400	2550	4250
7	Цех каталитического крекинга	9560		0,55	5258	3575,44	6358,49
8	Цех висбрекинга гудронов	5650		0,65	3672,5	2276,95	4321,08
9	Цех оборотного водоснабжения	300		0,60	180	183,60	257,12
10	Центральный пункт управления	780		0,45	351	358,02	501,38
11	Компрессорная	800		0,68	544	364,48	654,81

3. Выбор цеховых трансформаторных подстанций

3.1 Выбор числа и мощности цеховых ТП

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. При выборе мощности трансформаторов в цехах, желательно, чтобы на предприятии было не более двух габаритов трансформаторов, так как при большом количестве разных по мощности трансформаторов возникают большие сложности с их заменой в аварийных режимах.

Определяется оптимальная мощность цеховых трансформаторов S_{т. опт.} в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки S_уд:

	(3.1)

где - площадь цеха, м².

При < 0,2 кВА/м² S_{т. опт} = 1000 кВ·А.

При = 0,2 ч 0,3 кВА/м² S_{т. опт} = 1600 кВ·А.

При > 0,3 кВА/м² S_{т. опт} = 2500 кВ·А.

Количество трансформаторов в цехах определяется по выражению:

	(3.2)

где - коэффициент загрузки трансформаторов, который принимается в следующих пределах:

- = 0,650,7 для двухтрансформаторных подстанций при наличии электроприемников первой и второй категории;

- = 0,750,85 для двухтрансформаторных подстанций при наличии электроприемников второй и третьей категории;

- = 0,90,95 для однотрансформаторных подстанций.

Определенное по (3.2) число трансформаторов округляется до ближайшего целого числа в меньшую сторону, если дробная часть n_тi меньше 0,5, и в большую сторону, если дробная часть больше 0,5.

Производим расчёт мощности трансформаторов для цеха атмосферно-вакуумная трубчатка:

Характеристики цеха атмосферно-вакуумная трубчатка:

Полная расчетная мощность	Sp, кВ•А	4469,08
Площадь цеха	Fц, м2	6480

Удельная плотность нагрузки, согласно (3.1) составляет:

.

Оптимальная мощность цехового трансформатора составляет при этом:

Цех имеет в своем составе потребителей I и II категории бесперебойности электроснабжения, следовательно, принимаем коэффициент загрузки трансформаторов для двухтрансформаторных подстанций K_з.т. = 0,7.

Количество трансформаторов в цеху, согласно (3.2) равно:

Округляем полученное значение до 3.

Фактический коэффициент загрузки трансформаторов составляет при этом:

Ввиду того, что некоторые цеха имеют малую суммарную мощность, объединим эти цеха в группы.

Результаты расчета сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Расчет числа и мощности цеховых ТП

Наименование цеха	Категория бесперебойности электроснабжения	Spi, кВА	Fц, м2	Sуд, кВА/м2	Sопт, кВА	Kз.т., о.е.	nт, шт.	Kз.ф., о.е.
Цех атмосферно-вакуумная трубчатка	I, II	4469,08	6480	0,69	2500	0,7	3	0,89
Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой	II	1375	6480	0,21	1600	0,7	2	0,43
Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора	I, II	6936,13	5760	1,20	2500	0,7	4	0,72
Цех предварительной гидроочисткой для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000	I, II	4132,66	7344	0,56	2500	0,7	2	0,83
Цех гидроочистки вакуумного газойля	I, II	2185,49	3456	0,63	2500	0,7	2	0,44
Цех изомеризации	I, II	4250	7920	0,54	2500	0,7	2	0,85
Цех каталитического крекинга	I, II	6358,49	8316	0,76	2500	0,7	4	0,64
Цех висбрекинга гудронов	I, II	4321,08	6480	0,67	2500	0,7	2	0,86
Цех оборотного водоснабжения	I, II	257,12	5940	0,24	1600	0,7	1	0,88
Центральный пункт управления	I, II	501,38
Компрессорная	I, II	654,81

Поскольку основная часть потребителей на предприятии имеет первую и вторую категории бесперебойности электроснабжения, при которых потребитель должен получать электроэнергию от двух независимых источников питания, а также ввиду превышения фактического коэффициента загрузки трансформаторов допустимых норм для потребителей существующих категорий бесперебойности электроснабжения, увеличиваем количество трансформаторов, уменьшая при этом их мощность таким образом, чтобы коэффициенты загрузки трансформаторов соответствовали нормируемым значениям. С учетом вышесказанного, получаем мощности цеховых трансформаторов, используемых на предприятии.

Произведем повторно выбор мощностей и количества трансформаторов в соответствии с требуемым коэффициентом загрузки, используя при этом выражение:

,	(3.3)

где S_{ном. т i} - номинальная мощность выбранного трансформатора.

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Мощности трансформаторов цеховых ТП

№ КТП и цеха	Наименование цеха	Категория по бесперебойности электроснабжения	Sр.ц, кВА	Fц, м2	Sуд,	SрУ, кВА	Sном. т кВА	nт, шт	Kз.ф.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
КТП №1, №2	1	Цех атмосферно-вакуумная трубчатка	I, II	4469,08	6480	0,69	4469,08	1600	4	0,69
КТП №3	2	Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с периодической регенерацией катализатора и предварительной гидроочисткой	I, II	1375	6480	0,21	1375	1000	2	0,69
КТП №4,№5, №6,№7	3	Цех каталитического риформинга на высокооктановый компонент бензина с постоянной регенерацией катализатора	I, II	6936,13	5760	1,20	6936,13	1600	8	0,54
КТП №8, №9	4	Цех предварительной гидроочисткой для получения летних сортов дизельного топлива ЛЧ-24-2000	I, II	4132,66	7344	0,56	4132,66	1600	4	0,65
КТП №10	5	Цех гидроочистки вакуумного газойля	I, II	2185,49	3456	0,63	2185,49	1600	2	0,68
КТП №11, №12	6	Цех изомеризации	I, II	4250	7920	0,54	4250	1600	4	0,66
КТП №13, №14, №15	7	Цех каталитического крекинга	I, II	6358,49	8316	0,76	6358,49	1600	6	0,66
КТП №16, №17	8	Цех висбрекинга гудронов	I, II	4321,08	6480	0,67	4321,08	1600	4	0,68
КТП №18	9	Цех оборотного водоснабжения	I, II	257,12	5940	0,24	1405,93	1000	2	0,7
	10	Центральный пункт управления	I, II	501,38
	11	Компрессорная	I, II	654,81

Таким образом, для электроснабжения потребителей завода производства моторных топлив применяем силовые трансформаторы 1000 кВА и 1600 кВА.

Все КТП комплектуются двухобмоточными трехфазными силовыми трансформаторами серии ТМЗ [15]. Технические данные приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Технические данные трансфоматоров

Тип	Sном,кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	uк, %	ДPх, кВт	ДPк, кВт	Ток х. х., %
ТМЗ-1000/10	1000	10	0,4	5,5	1,55	10,8	1,5
ТМЗ-1600/10	1600	10	0,4	6,0	2,05	16,5	1,0

3.2 Компенсации реактивной мощности на стороне 0,4кВ

Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлемой частью задачи проектирования электроснабжения промышленного предприятия.

Компенсация реактивной мощности одновременно с улучшением качества электроэнергии в сетях промышленных предприятий является одним из основных способов сокращения потерь электроэнергии. Передача реактивной мощности вызывает дополнительные затраты на увеличение сечения проводников сетей и мощностей трансформаторов, создаёт дополнительные потери электроэнергии.

Таким образом, большое значение имеет компенсация реактивных нагрузок и повышения коэффициента мощности в системах электроснабжения предприятия. Под компенсацией подразумевается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которой повышается пропускная способность сетей и трансформаторов, а также уменьшаются потери электроэнергии.

В сети 0,4 кВ при числе цеховых трансформаторов более трех суммарная расчетная мощность конденсаторных батарей определяется по выражениям:

,	(3.4)

где - мощность батарей по первому критерию;

- мощность батарей по второму критерию.

Первый критерий определяет, выгодно ли сократить число трансформаторов за счет увеличения степени компенсации реактивной мощности.

Второй критерий определяет, выгодно ли увеличить мощность конденсаторных батарей для снижения потерь энергии в сети 6-10 кВ и трансформаторах.

По первому критерию минимальное число трансформаторов (при их числе больше трех) необходимое для питания расчетной нагрузки, определяется по выражению:

	(3.5)

где Дn - добавка до ближайшего целого числа.

Выражение (3.5) предполагает полную компенсацию реактивной мощности, однако при этом может получиться большая мощность Q_нк1,поэтому определяется экономически оптимальное число трансформаторов n_{т.э i}:

	(3.6)

где m - дополнительное число трансформаторов, зависящее от значения удельных затрат на передачу Q с учетом постоянных составляющих капитальных затрат З^*:

	(3.7)

где з_нк, з_вк, з_тп - усредненные приведенные затраты на конденсаторные установки напряжением до и выше 1000 В и трансформаторные подстанции соответственно. При отсутствии точных данных по з_нк, з_вк и з_тп значение m можно определить из справочных данных.

По выбранному количеству трансформаторов n_{т.э i} вычисляют наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000В:

	(3.8)

Тогда мощность конденсаторов по первому критерию будет равна:

	(3.9)

Если Q_нк1 ? 0, то по первому критерию установка компенсирующих устройств не требуется, и следует принимать Q_нк1 = 0.

Дополнительная мощность конденсаторных батарей по второму критерию определяется по выражению:

	(3.10)

где г - расчетный коэффициент, значение которого зависит от показателей K₁, K₂ и схемы питания цеховых подстанций определяемых по справочникам.

Если при расчете по (3.10) Q_нк2?0, то следует принять Q_нк2=0.

После определения Q_нк находится мощность конденсаторов, которую надо установить в сети 0,4 кВ одного трансформатора Q'_нк по выражению:

	(3.11)

После провед...