Проектирование системы электроснабжения гидроучастка дизельного топлива
Характеристика потребителей электроэнергии гидроучастка. Определение электрических нагрузок. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности. Разработка схемы электроснабжения установки и расчет распределительной сети напряжением.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.07.2017 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Краткое описание технологического процесса
- 2. Характеристика потребителей электроэнергии гидроучастка
- 3. Определение электрических нагрузок
- 4. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности
- 5. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок
- 6. Разработка схемы электроснабжения установки и расчет распределительной сети напряжением выше 1 кВ
- 7. Расчет токов короткого замыкания
- 8. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП
- 9. Релейная защита и автоматика элемента системы электроснабжения
- 10. Электрические измерения, учет и экономия электроэнергии
- 11. Технико-экономические расчеты
- 12. Охрана труда
- 13. Источник бесперебойного питания (ИБП)
- Список использованных источников
Введение
Системы электроснабжения промышленных предприятий, представляющие собой совокупность электроустановок, предназначены для обеспечения электроэнергией промышленных потребителей. Они оказывают значительное влияние на работу разнообразных электроприемников и, в конечном счете, на производственный процесс в целом. Потребители электроэнергии имеют свои специфические особенности, чем и обусловлены определенные требования к их электроснабжению - надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов.
Целью дипломного проекта является проектирование системы электроснабжения гидроучастка дизельного топлива.
Проектируемое производство получает питание от ГПП, которая имеет два независимых источника: от ТЭС мощностью 400 МВт и системы по воздушным линиям напряжением 110 кВ. Потребители основного производства по категории надёжности относятся к I и II категориям. Окружающая среда на территории гидроучастка в основном относится к категориям взрыво - и пожароопасности В1-а, В1-г и П-I.
При проектировании будет рассчитываться нагрузка гидроучастка, выбор силовых трансформаторов, для питания нагрузки ниже 1 кВ, расчет компенсации реактивной мощности, в качестве источников реактивной мощности планируется использовать батареи низковольтных конденсаторов БНК, дополнительная же установка БНК не предусматривается так как рассматривается отдельный участок предприятия. При проектировании будут рассматриваться два варианта схем электроснабжения, и выбираться наиболее выгодный из них по таким критериям как: надежность схемы, приведенные затраты и т.д. После того как определится окончательный вариант схемы электроснабжения гидроучастка, будет производиться выбор электрических аппаратов, токоведущих частей и т.д. Немаловажное место будет уделено технико-экономическим расчетам и охране труда на гидроучастке.
электроснабжение электроэнергия гидроучасток нагрузка
1. Краткое описание технологического процесса
Во многих странах мира нефтеперерабатывающая промышленность стоит перед решением проблем, связанных с введением более строгих спецификаций на моторные топлива и с изменением спроса на них. Особенно быстро в разных странах меняются спецификации на бензин и дизельное топливо, вынуждая нефтепереработчиков инвестировать средства в строительство новых или в реконструкцию действующих установок.
С 1.01.05 г. в странах ЕС действуют нормы по выбросам вредных веществ для автомобильной техники Евро 4, регламентирующие содержание серы в дизельном топливе не более 50 ррm. К 2010 году планируется весь дизельный транспорт перевести на топливо с ультра низким содержанием серы 10 ррm.
Установка предназначена для гидроочистки дизельного топлива, технологическая схема которой приведена на рисунке 1.1, включает реакторный блок, состоящий из печи и одного реактора, системы стабилизации гидроочищенного продукта, удаления сероводорода из циркуляционного газа, а также промывки от сероводорода дистиллята. Процесс проводится в стационарном слое алюмокобальтмолибденового катализатора.
Сырьё, подаваемое насосом 1, смешивается с водородсодержащим газом, нагнетаемым компрессором 16. После нагрева в теплообменниках 6 и 4 и в змеевике трубчатой печи 2 смесь при температуре 380-425°С поступает в реактор 3. Разность температур на входе в реактор и выходе из него не должна превышать 10°С. Продукты реакции охлаждаются в теплообменниках 4, 5 и 6 до 160°С, нагревая одновременно сырьевую смесь, а также сырьё для стабилизационной колонны. Дальнейшее охлаждение газопродуктовой смеси осуществляется в аппарате воздушного охлаждения 7, а доохлаждение (примерно до 38°С) - в водяном холодильнике 8.
Нестабильный гидрогенизат отделяется от циркуляционного газа в сепараторе высокого давления 9. Из сепаратора гидрогенизат выводится снизу, проходит теплообменник 10, где нагревается примерно до 240°С, а затем теплообменник 5 и поступает в стабилизационную колонну 11.
На некоторых установках проводится высокотемпературная сепарация газопродуктовой смеси. В этом случае смесь разделяется при температуре 210-230°С в горячем сепараторе высокого давления; уходящая из сепаратора жидкость поступает в стабилизационную колонну, а газы и пары в аппарат воздушного охлаждения. Образовавшийся конденсат отделяется от газов в холодном сепараторе и направляется также в стабилизационную колонну.
Циркуляционный водородсодержащий газ после очистки в абсорбере 18 от сероводорода водным раствором моноэтаноламина возвращается компрессором 16 в систему.
В низ колонны 11 вводится водяной пар. Пары бензина, газ и водяной пар по выходе из колонны при температуре около 135°С поступают в аппарат воздушного охлаждения 12, и газожидкостная смесь разделяется далее в сепараторе 13. Бензин из сепаратора 13 насосом 15 подается на верх колонны 11 в качестве орошения, а балансовое его количество выводится с установки. Углеводородные газы очищаются от сероводорода в абсорбере 22.
Гидроочищенный продукт, уходящий с низа колонны 11, охлаждается последовательно в теплообменнике 10, аппарате воздушного охлаждения 14 и с температурой 50°С выводится с установки.
На установке имеется система для регенерации катализатора (выжиг кокса) газовоздушной смесью при давлении 2-4 МПа и температуре 400-550°С. После регенерации катализатор прокаливается при 150°С и 2 МПа газовоздушной смесью, а затем система продувается инертным газом.
Цифрами на схеме обозначены:
1,15, 19,21 - насосы; 2 - трубчатая печь; 3 - реактор; 4-6,10 - теплообменники; 7,12,14 - аппараты воздушного охлаждения; 8 - водяной холодильник; 9,13,17,20 - сепараторы; 11 - стабилизационная колонна; 16 - центробезный компрессор; 18,22 - абсорберы.
Рис. 1.1 Технологическая схема установки гидроочистки дизельного топлива
2. Характеристика потребителей электроэнергии гидроучастка
Электроустановки каждого потребителя электроэнергии имеют свои характерные особенности и показатели, которые определяют условия их электроснабжения:
1) номинальная (установленная) мощность - главный показатель потребителя электроэнергии. Для двигателя - это мощность, указанная в паспорте и выраженная в кВт, для синхронного двигателя - это полная мощность в кВ·А. Для приемников с повторно-кратковременным режимом работы принимается мощность, приведенная к длительному режиму. На проектируемой установке номинальная мощность находится в пределах от 0,55 кВт до 2000 кВт;
2) род тока. Электроснабжение электроприемников установки осуществляется в основном переменным трехфазным током. Постоянный ток используется для питания цепей релейной защиты и автоматики;
3) напряжение. Напряжение электроприемников установки принято:
~10 кВ - для силовых трансформаторов ТП и высоковольтных электродвигателей;
~400 В - для электродвигателей технологических механизмов;
~400/230 В - для электрического освещения;
~230/24 В - для светильников переносного (ремонтного) освещения;
±230 В - для питания цепей оперативного тока;
4) частота тока. Стандартной частотой тока для нашей энергосистемы является частота 50 Гц. В рассматриваемом проекте все электроприемники работают с частотой 50 Гц, за исключением электродвигателей, рабочий механизм которых, в соответствии с технологическим процессом, требует изменения частоты вращения. Такие электродвигатели подключаются через преобразователи частоты;
5) режим работы:
продолжительный режим работы (S1). На рассматриваемой установке в этом режиме работают вентиляторы, насосы и т. д;
повторно-кратковременный режим работы (S2). На рассматриваемой установке в этом режиме работают нагревательные установки, насосы подачи воды;
кратковременный режим работы (S3). На рассматриваемой установке в этом режиме работают электроприводные задвижки;
6) степень бесперебойности электроснабжения. Согласно [1] в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники делятся на три категории:
электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания с устройством автоматического включения резерва. Перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания. К электроприемникам первой категории на проектируемой установке относятся сырьевые насосы, насосы для подачи уплотняющей жидкости к сальникам, насосы для создания вакуума в аппаратуре, насосы оборотной системы водоснабжения, насосы противопожарного водоснабжения, вентиляторы приточной и вытяжной вентиляции, насосы промышленной канализации, установки электрического аварийного освещения, электроприемники помещения операторной, электроприводные задвижки;
электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Электроприемники второй категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв их электроснабжения может быть допущен на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. К электроприемникам второй категории на проектируемой установке относятся циркуляционные и питательные насосы блоков утилизации дымовых газов, вентиляторы воздушного охлаждения;
электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения первой и второй категории. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента электроснабжения, не превышают одних суток. К электроприемникам третьей категории на проектируемой установке относятся насосы откачки некондиционного нефтепродукта из дренажной емкости, электроприемники бытового помещения.
Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, перерыв в электроснабжении которых может сопровождаться взрывами, пожаром, порчей основного технологического оборудования.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, осуществляется технологическое резервирование путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, действующих при нарушении электроснабжения.
Электрические осветительные установки представляют собой однофазную нагрузку, распределенную по фазам. Из-за незначительной мощности их в электрической сети достигается достаточно равномерная нагрузка по фазам с несимметрией не превышающей 5%.
В таблице 2.1 и 2.2 показан состав электроприемнтков на 0,4 кВ и 10кВ
3. Определение электрических нагрузок
Электрические нагрузки промышленных объектов определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, трансформаторных подстанций (ТП), питающих и распределительных сетей. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки - к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы электроприемников. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.
Определение силовых электрических нагрузок будем осуществлять методом расчетной нагрузки.
По данному методу расчетная активная силовая нагрузка цеха определяется по выражению:
, (3.1)
где Кр - коэффициент расчетной нагрузки;
Киi - коэффициент использования группы однородных электроприемников;
Рномi - мощность группы однородных электроприемников, кВт;
N - число групп электроприемников.
, (3.2)
где nэ - эффективное число электроприемников;
Ки - групповой коэффициент использования;
То - постоянная времени нагрева (учтена в таблице).
принимается по [2, таблица П7]
Эффективное число электроприемников можно определить по выражению:
(3.3)
где - номинальная мощность самого мощного электроприемника, кВт.
Средневзвешенный коэффициент использования можно определить по выражению:
. (3.4)
Расчетная реактивная силовая нагрузка цеха определяется по выражению:
, (3.5)
где tgцi - среднее значение коэффициента реактивной мощности i-той группы электроприемников.
Расчёт нагрузки освещения выполним методом коэффициента спроса.
Таким образом, используя метод коэффициента спроса, расчётная активная нагрузка освещения вычисляется по формуле:
(3.6)
где Кс - коэффициент спроса на освещение;
ру - удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м2;
F - площадь цеха, м2.
Так как ру дается в справочниках при освещенности 100 лк и КПД светильника 100%, надо произвести пересчет по выражению:
(3.7)
где Е - освещенность, лк;
kз. факт - фактический коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации светового прибора. Принимается по [3, таблица 2.1];
з - КПД светильника;
kз. табл - табличный коэффициент запаса.
Расчетная реактивная нагрузка освещения цеха определяется по выражению:
, (3.8)
где tgцо - значение коэффициента реактивной мощности освещения.
Расчетную активную мощность цеха можно определить по выражению:
. (3.9)
Расчетную реактивную мощность цеха можно определить по выражению:
. (3.10)
Полная расчетная мощность цеха определяется по выражению
(3.11)
Расчетный ток нагрузки цеха найдем по выражению:
(3.12)
Высоковольтная нагрузка рассчитывается без коэффициента расчетной нагрузки:
, (3.13)
, (3.14)
Исходные данные электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1 кВ сведены в таблицу 3.1.
Для каждой группы электроприемников определяем коэффициент использования и средний коэффициент мощности, полученные данные заносим в таблицу 3.1.
Определяем расчетные силовые нагрузки и нагрузки освещения для каждого из цехов. Так как расчет нагрузок аналогичен для всех цехов, приведем пример расчета нагрузок компрессорной.
Таблица 3.1 - Исходные данные электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1кВ в целом по гидроучастку дизельного топлива
|
Номер и название цеха |
Руст, кВт |
Оборудование |
Количество ЭП |
Р, кВт |
Pном. max, кВт |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Операторная |
35 |
Нагревательные приборы |
10 |
15 |
3 |
0,5 |
1 |
0 |
|
|
Вентиляция |
3 |
10 |
0,8 |
0,8 |
0,75 |
||||
|
Оргтехника |
10 |
10 |
0,4 |
0,7 |
1,02 |
||||
|
Компрессорная |
30 |
Вентиляция |
6 |
10 |
2 |
0,8 |
0,8 |
0,75 |
|
|
Задвижки |
18 |
20 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Водяная насосная |
270 |
Насосы |
16 |
250 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Вентиляция |
3 |
10 |
0,8 |
0,8 |
0,75 |
||||
|
Оргтехника |
10 |
10 |
0,5 |
0,7 |
1,02 |
||||
|
Постамент №1 |
535 |
Холодильники отпарной колонны |
7 |
100 |
110 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Насосы |
7 |
370 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Задвижки |
12 |
5 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Компрессоры |
8 |
60 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
||||
|
Постамент №2 |
575 |
Насосы |
3 |
400 |
132 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Задвижки |
12 |
5 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Холодильник конденсатор |
5 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Холодильник гидроочищенного топлива |
3 |
50 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Компрессоры |
7 |
65 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
||||
|
Постамент №3 |
551 |
Насосы |
12 |
350 |
110 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Холодильник-конденсатор колонны стабилизации |
2 |
70 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Задвижки |
4 |
6 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Компрессоры |
11 |
125 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
||||
|
Постамент №4 |
420 |
Холодильник гидроочищенного топлива |
7 |
105 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Насосы |
6 |
250 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Задвижки |
12 |
5 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Компрессоры |
4 |
60 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
||||
|
Постамент №5 |
405 |
Холодильник гидроочищенного топлива |
3 |
90 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Насосы |
6 |
250 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
||||
|
Задвижки |
12 |
5 |
0,05 |
0,6 |
1,33 |
||||
|
Компрессоры |
4 |
60 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
||||
|
Дренажная емкость |
140 |
Насосы |
4 |
140 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Емкость промывочной воды |
140 |
Насосы |
4 |
140 |
55 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
Таблица 3.2 - Исходные данные электрических нагрузок электроприемников напряжением выше 1кВ в целом по гидроучастку дизельного топлива (без резерва)
|
Номер и название цеха |
Руст, кВт |
Оборудование |
Количество ЭП |
||||
|
Компрессорная |
10200 |
Компрессоры |
6 |
0,7 |
0,75 |
0,88 |
|
|
Постамент №1 |
1150 |
Насосы |
1 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Постамент №2 |
630 |
Насосы |
2 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Постамент №3 |
1465 |
Насосы |
2 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Постамент №4 |
1150 |
Насосы |
1 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
|
|
Постамент №5 |
1395 |
Насосы |
4 |
0,8 |
0,9 |
0,48 |
По выражению (3.4) определяем :
По выражению (3.3) определяем эффективное число электроприемников:
Принимаем По найденным значениям и по [2, таблица П7] находим значение :
По выражению (3.1) определяем расчетную активную силовую нагрузку цеха:
По выражению (3.5) определяем расчетную реактивную силовую нагрузку:
Расчёт нагрузки освещения определяем по удельной установленной мощности освещения на единицу производственной площади.
Производственная площадь компрессорной, согласно чертежу и в соответствии с масштабом, будет равна:
Нормируемая освещённость для данного типа помещений определяется по [4, таблица П1.1] и равна:
Помещение компрессорной относится к взрывоопасной зоне класса В-1г. В соответствии с [1] принимаем светильники с ртутной лампой ДРЛ типа РСП 11Ex, имеющие маркировку взрывозащиты 1ExdIIBT4, для которых характерна КСС типа Д-2, КПД светильника
Высоковольтная нагрузка раcсчитывается следующим образом:
Результаты расчета нагрузок для остальных цехов заносим в таблицы 3.3, 3.4, 3.5
Таблица 3.3 Результаты расчета силовой нагрузки
|
№ цеха |
Название цеха |
Ки |
nэ |
Кр |
Ррс, |
Qрс, |
|
|
кВт |
квар |
||||||
|
1 |
Операторная |
0,56 |
23,33 |
0,88 |
17,16 |
8,87 |
|
|
2 |
Компрессорная |
0,30 |
30,00 |
0,75 |
6,75 |
5,50 |
|
|
3 |
Водяная насосная |
0,78 |
9,82 |
0,90 |
189,45 |
95,24 |
|
|
4 |
Постамент №1 |
0,78 |
9,73 |
0,90 |
376,43 |
197,53 |
|
|
5 |
Постамент №2 |
0,78 |
8,71 |
0,91 |
409,27 |
214,88 |
|
|
6 |
Постамент №3 |
0,77 |
10,02 |
0,90 |
381,42 |
216,27 |
|
|
7 |
Постамент №4 |
0,78 |
15,27 |
0,90 |
293,63 |
157,43 |
|
|
8 |
Постамент №5 |
0,78 |
14,73 |
0,90 |
282,83 |
152, 20 |
|
|
9 |
Дренажная емкость |
0,80 |
5,09 |
0,93 |
104,16 |
50,45 |
|
|
10 |
Емкость промывочной воды |
0,80 |
5,09 |
0,93 |
104,16 |
50,45 |
Таблица 3.4 Результаты расчета нагрузки освещения
|
№ цеха |
Ен, |
Кс |
F, |
Тип КСС |
Тип |
Высота подвеса, м |
з, |
tgцо |
ру. таб, |
ру, |
Рро, |
Qро, |
|
|
лк |
м2 |
светильника |
% |
Вт/м2 |
Вт/м2 |
кВт |
квар |
||||||
|
1 |
300 |
0,85 |
400 |
Д |
ЛСП02-2Ч40-01-03 |
4 |
0,75 |
0,43 |
2,6 |
10,40 |
38,90 |
31,93 |
|
|
2 |
150 |
0,95 |
8750 |
Д |
РСП11Ex |
5 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
8,36 |
69,47 |
120,18 |
|
|
3 |
150 |
0,85 |
1500 |
Д |
РСП11Ex |
5 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
8,36 |
19,50 |
37,53 |
|
|
4 |
10 |
0,85 |
13500 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
6,39 |
11,06 |
|
|
5 |
10 |
0,85 |
17550 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
8,31 |
14,38 |
|
|
6 |
10 |
0,85 |
17550 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
8,31 |
14,38 |
|
|
7 |
10 |
0,85 |
17550 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
8,31 |
14,38 |
|
|
8 |
10 |
0,85 |
17550 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
8,31 |
14,38 |
|
|
9 |
10 |
0,85 |
1350 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
0,64 |
1,11 |
|
|
10 |
10 |
0,85 |
2250 |
Д |
РСП11Ex |
6 |
0,70 |
1,73 |
3,9 |
0,56 |
1,07 |
1,84 |
Таблица 3.5 Результаты расчета нагрузок
|
№ цеха |
Название цеха |
Ррс, |
Qрс, |
Рро, |
Qро, |
Рр, |
Qр, |
Sр, |
|
|
кВт |
квар |
кВт |
квар |
кВт |
квар |
кВ•А |
|||
|
1 |
Операторная |
17,16 |
8,87 |
38,90 |
31,93 |
56,06 |
40,80 |
69,33 |
|
|
2 |
Компрессорная |
6,75 |
5,50 |
69,47 |
120,18 |
76,22 |
125,68 |
146,99 |
|
|
3 |
Водяная насосная |
189,45 |
95,24 |
19,50 |
37,53 |
208,95 |
132,77 |
247,56 |
|
|
4 |
Постамент №1 |
376,43 |
197,53 |
6,39 |
11,06 |
382,82 |
208,59 |
435,96 |
|
|
5 |
Постамент №2 |
409,27 |
214,88 |
8,31 |
14,38 |
417,58 |
229,25 |
476,38 |
|
|
6 |
Постамент №3 |
381,42 |
216,27 |
8,31 |
14,38 |
389,73 |
230,65 |
452,87 |
|
|
7 |
Постамент №4 |
293,63 |
157,43 |
8,31 |
14,38 |
301,94 |
171,81 |
347,39 |
|
|
8 |
Постамент №5 |
282,83 |
152, 20 |
8,31 |
14,38 |
291,14 |
166,58 |
335,42 |
|
|
9 |
Дренажная емкость |
104,16 |
50,45 |
0,64 |
1,11 |
104,80 |
51,55 |
116,79 |
|
|
10 |
Емкость промывочной воды |
104,16 |
50,45 |
1,07 |
1,84 |
105,23 |
52,29 |
117,50 |
Таблица 3.6 Результаты расчета высоковольтной нагрузки
|
№ цеха |
Название цеха |
Ррс, кВт |
Qрс, квар |
Sр, кВ•А |
|
|
4 |
Постамент №1 |
920,00 |
445,58 |
1022,22 |
|
|
5 |
Постамент №2 |
504,00 |
244,10 |
560,00 |
|
|
6 |
Постамент №3 |
1172,00 |
567,63 |
1302,22 |
|
|
7 |
Постамент №4 |
920,00 |
445,58 |
1022,22 |
|
|
8 |
Постамент №5 |
1116,00 |
540,50 |
1240,00 |
4. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности
В качестве источников реактивной мощности на данном предприятии планируем использовать в первую очередь батареи низковольтных конденсаторов (БНК) напряжением до 1 кВ. Не учитывается реактивная мощность, которую можно получать из энергосистемы, так как производится электроснабжение отдельного участка предприятия.
Расчёт компенсации реактивной мощности выполняем в несколько этапов. Первоначально предприятие, состоящее из отдельных зданий, разбиваем на несколько технологически концентрированных групп цеховых трансформаторов одинаковой единичной мощности. В пределах каждой группы все трансформаторы должны иметь одинаковый коэффициент загрузки и один вид компенсирующих устройств. Предварительно необходимо определить расчетные нагрузки трансформаторов, учитывая предельные возможности передачи мощности по линиям до 1кВ.
Для каждой группы трансформаторов принимаем единичную номинальную мощность и коэффициент загрузки, после чего определяем минимальное число трансформаторов. Затем производим расчёт установленной мощности батарей низковольтных конденсаторов в сетях до 1кВ каждого цехового трансформатора, а также для предприятия в целом. После этого уточняем активную и реактивную нагрузки предприятия с учетом потерь мощности в трансформаторах.
Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела гидроучастка и энергосистемы не производится.
Расчетные нагрузки цехов до 1кВ с учетом освещения представлены в таблице 3.5
Объединим отдельные цеха в группы:
Произведем расчет электрической нагрузки для группы объединённых цехов №1,№2,№6,№7, №8.
Коэффициент использования равен:
Эффективное число электроприемников:
По найденным значениям и по [2] в таблице П2 находим значение коэффициента расчетной нагрузки: 0,85
Расчетные нагрузки для объединенных цехов вычисляется следующим образом:
Аналогичный расчет проводится для остальных цехов. Результаты пересчета нагрузок с учетом объединения цехов отображены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 Расчетная нагрузка объединённых цехов
|
№ цеха |
Рр, кВт |
Qр, квар |
Sр, кВ•А |
|
|
1+2+6+7+8 |
1062,18 |
706,73 |
1275,81 |
|
|
3+4+5+9+10 |
1208,15 |
668,84 |
1380,94 |
Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число, необходимое для питания расчётной активной нагрузки, по выражению:
, (4.1)
где Pр - расчетная нагрузка, кВт;
Sт - мощность трансформатора кВА;
вт - коэффициент загрузки трансформатора.
Рассмотрим расчет числа трансформаторов на первой группе цехов. По формуле (4.1):
Принимаем число трансформаторов равным 2.
Для установки выбираем трансформаторы ТМГ11-1000/10-У1 параметры которых приведены в таблице 4.3
Результаты остальных расчетов сведем в таблицу 4.2 Технические характеристики трансформаторов для ТП приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.2 - Выбор трансформаторов
|
№ цеха |
Рр, кВт |
Qр, квар |
Sр, кВ•А |
вТ |
SТ, кВ•А |
NТmin |
NТ |
|
|
1+2+6+7+8 |
1062,18 |
706,73 |
1275,81 |
0,70 |
1000,00 |
1,73 |
2,00 |
|
|
3+4+5+9+10 |
1208,15 |
668,84 |
1380,94 |
0,70 |
1000,00 |
1,73 |
2,00 |
Таблица 4.3 - Технические характеристики трансформаторов
|
Тип трансформатора |
, кВ•А |
, кВт |
, кВт |
, % |
, % |
|
|
ТМГ11-1000/10-У1 |
1000 |
1,4 |
10,8 |
5,5 |
0,5 |
Передача по электрическим сетям реактивной мощности снижает пропускную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения.
Существует много способов для снижения потребляемой реактивной мощности (установка высоковольтных синхронных двигателей, конденсаторные установки и т.д.). На данном предприятии для снижения потребляемой реактивной мощности предусмотрим установку батарей низковольтных конденсаторов (БНК).
Наибольшее значение реактивной мощности, которую можно передать через масляный трансформатор в сеть до 1кВ:
, (4.2)
где 1,1 - учитывает допустимую систематическую перегрузку трансформатора.
Суммарная мощность БНК:
, (4.3)
где
Qр - расчётная реактивная нагрузка до 1 кВ, рассматриваемой группы, квар.
Если Qнк1 0, то её следует принять равной 0.
Мощность БНК, приходящаяся на один трансформатор:
. (4.4)
Расчет мощности БНК покажем на примере для группы цехов 1,2,6,7,8. Наибольшее значение реактивной мощности, которую можно передать через трансформатор ТМГ11-1000/10 в сеть до 1кВ по (7.2):
квар.
Суммарная мощность БНК по (7.3):
квар,
Выполняется условие Qнк1 0, поэтому устанвка БНК для первой группы цехов не предусматривается
Для остальных цехов выбор БНК аналогичен и сведен в таблицу 4.4.
Таблица 4.4 - Выбор БНК
|
№ цеха |
Qрн, квар |
Ррн, кВт |
SТ, кВ•А |
NТ |
Qт, квар |
Qнк1, квар |
Qнк1, квар |
Тип батарей |
Суммарная мощность БНК с учетом NТ, |
|
|
1+2+6+7+8 |
706,7 |
1062,2 |
1000 |
2 |
1115,1 |
-408,34 |
-204,17 |
--- |
0 |
|
|
3+4+5+9+10 |
668,8 |
1208,2 |
1000 |
2 |
954,97 |
-286,13 |
-143,06 |
--- |
0 |
Определение дополнительной установки БНК не производится, так как дипломный проект предусматривает электроснабжение отдельного участка предприятия.
Потери активной мощности в трансформаторе:
(4.5)
где ДРх - потери холостого хода, кВт;
ДРкз - потери короткого замыкания, кВт;
Sp - полная расчетная мощность с учетом низковольтных батарей, кВА.
. (4.6)
Потери реактивной мощности:
, (4.7)
где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВА;
Iх - ток холостого хода, %;
Uк - напряжение короткого замыкания, %.
Приведем пример расчета для группы цехов 1,2,6,7,8. По (4.5) - (4.7):
,
,
.
Для ТП результаты расчета приведены в таблице 4.5.
Таблица 4.5 - Результаты расчета потерь в трансформаторах
|
№ цеха |
Ррн, кВт |
Qрн, квар |
Qнк1, квар |
Sрн, кВА |
NТ |
SТ, кВА |
вт |
?Pт, кВт |
?Qт, квар |
|
|
1+2+6+7+8 |
1062,2 |
706,73 |
0 |
1275,8 |
2 |
1000 |
0,64 |
5,00 |
54,76 |
|
|
3+4+5+9+10 |
1208,2 |
668,84 |
0 |
1380,9 |
2 |
1000 |
0,69 |
5,37 |
62,44 |
5. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок
При определении мест установки ТП, РП, ГПП, ПГВ и компенсирующих устройств реактивной мощности необходимо иметь информацию о величине распределения электрических нагрузок по территории промышленного объекта. С этой целью строят картограмму электрических нагрузок для предприятия или его структурного подразделения. Картограмма нагрузок размещается на плане предприятия в виде окружностей, площади которых в определенном масштабе отображают величины электрических нагрузок.
Как правило, строится картограмма активных нагрузок. При этом для каждого i-ого цеха расчетная активная нагрузка может быть представлена как
, (5.1)
где - расчетные активные силовая и осветительная нагрузки i-ого цеха.
Для каждого цеха радиус круга находится из условия равенства активной мощности нагрузки площади круга:
(5.2)
где m - принятый масштаб картограммы, кВт/мм2.
Из формулы (5.2) радиус круга:
(5.3)
Каждый круг разделяется на секторы, соответствующие осветительной и силовой нагрузкам. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах вычисляется по формуле:
. (5.4)
Угол сектора силовой нагрузки в градусах вычисляется по формуле:
(5.5)
Величины осветительной и силовой нагрузок указываются на картограмме.
Условный центр электрических нагрузок находят для определения места размещения РП. Для этого предварительно на план предприятия, состоящего из п цехов, наносится декартова система координат и определяются координаты X и Y каждой нагрузки Рр. После этого искомые координаты электрических нагрузок предприятия определяют по следующим формулам:
(5.6)
(5.7)
Расположение заводского РП выбирается на генплане предприятия по возможности смещенным от ЦЭН в сторону ИП так, чтобы не было обратных потоков по линиям 6-10 кВ.
Приведем пример расчета для операторной гидроучастка
Принимаем минимальный радиус для цеха №1 мм с соответствующей минимальной расчетной нагрузкой
кВт.
Пользуясь формулой (5.3) вычислим масштаб картограммы
кВт/мм2.
По формулам (3.4) и (3.5) определяем углы нагрузок:
.
Производим такие же расчеты для остальных цехов и результаты сводим в таблицу 5.1 В таблице также представлены центры электрических нагрузок цехов, определенные по генплану завода.
Таблица
|
№ цеха |
Ррс, |
Рро, |
Рр, |
X, мм |
Y, мм |
Х•Рр |
Y•Рр |
||||
|
кВт |
кВт |
кВт |
мм |
град |
град |
||||||
|
1 |
17,16 |
38,90 |
56,06 |
4 |
249,80 |
110, 20 |
548,10 |
94,60 |
30724,29 |
5302,90 |
|
|
2 |
6,75 |
69,47 |
7216,22 |
48 |
3,47 |
356,53 |
336,34 |
59,63 |
2427103,01 |
430303,12 |
|
|
3 |
189,45 |
19,50 |
208,95 |
8 |
33,59 |
326,41 |
78,70 |
59,60 |
16444,00 |
12453,14 |
|
|
4 |
376,43 |
6,39 |
1302,82 |
20 |
1,77 |
358,23 |
59,40 |
324,50 |
77387,40 |
422764,51 |
|
|
5 |
409,27 |
8,31 |
921,58 |
17 |
3,25 |
356,75 |
170,30 |
339,50 |
156945,70 |
312877,66 |
|
|
6 |
381,42 |
8,31 |
1561,73 |
22 |
1,92 |
358,08 |
263,70 |
339,50 |
411828,51 |
530207,74 |
|
|
7 |
293,63 |
8,31 |
1221,94 |
20 |
2,45 |
357,55 |
355,70 |
339,50 |
434642,70 |
414847,33 |
|
|
8 |
282,83 |
8,31 |
1407,14 |
21 |
2,13 |
357,87 |
489,50 |
339,50 |
688793,16 |
477722,73 |
|
|
9 |
104,16 |
0,64 |
104,80 |
6 |
2, 20 |
357,80 |
104,40 |
195,10 |
10941,05 |
20446,35 |
|
|
10 |
104,16 |
1,07 |
105,23 |
6 |
3,65 |
356,35 |
162,80 |
195,10 |
17130,72 |
20529,50 |
Суммарная величина произведения Х•Рр равна 4271940,55
Суммарная величина произведения Y•Рр равна 2647454,98
Суммарная величина расчетной нагрузки (с учетом низковольтной нагрузки, освещения и высоковольтной нагрузки) равна 14106,45
Координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) предприятия определяем по формулам (5.6) и (5.7):
мм;
мм.
Картограмму электрических нагрузок представлена на генплане предприятия. Там же изображен ЦЭН с соответствующими координатами. Разместим РП в операторной, сместив его от центра электрических нагрузок в сторону источника питания.
6. Разработка схемы электроснабжения установки и расчет распределительной сети напряжением выше 1 кВ
Внешнее электроснабжение предприятия осуществляется на напряжении 110 кВ от ПС 110/10 кВ энергосистемы. Длина питающей линии от подстанции до РП1 установки равна 2,9 км, длина питающей линии до РП2 равна 3,3 км. На подстанции установлены два трансформатора типа ТРДН с единичной номинальной мощностью 25 МВ·А.
Для приема и распределения электроэнергии на напряжении 10 кВ на установке предусматриваются распределительные пункты. Распределительные пункты выполняются комплектными, типа КСО. В данном проекте выбраны ячейки КСО-204 с вакуумными выключателями ВВ/TEL. Ячейки КСО-204 унифицированы и независимо от схем электрических соединений главных цепей имеют аналогичную конструкцию основных узлов и одинаковые габаритные и установочные размеры. В системе электроснабжения предусмотрим раздельную работу линий и трансформаторов, так как при этом снижаются токи короткого замыкания, упрощаются схемы коммутации и релейной защиты. Схема должна обеспечивать глубокое секционирование всех звеньев от источника питания до шин низшего напряжения трансформаторных подстанций, что значительно повышает надежность электроснабжения.
Из-за сложного и взрывоопасного технологического процесса технологами предъявляются высокие требования к надежности электроснабжения. Распределительная сеть напряжением 10 кВ выполняется по радиальной схеме с применением двух РП. Для всех РП и ТП предусматривается питание по двум радиальным линиям, каждая из которых работает раздельно на свою секцию. При отключении одной из секций ее нагрузка автоматически переводится на другую.
Выполнение питающей линии от ГПП до РП1 и РП2 предусматриваем кабелем марки АПвПу - кабели с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из негорючего полимерного материала. Кабели прокладываем в земле.
Распределительная сеть напряжением 10 кВ выполняется в соответствии с ПУЭ кабелями марки ААШвУ - кабели с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, шланговым покрытием из ПВХ пластиката (Шв), для прокладки в воздухе. Кабели прокладываются на кабельных эстакадах вдоль зданий и проездов с учетом наименьшего расхода кабеля. Внутри зданий кабельные линии прокладываются непосредственно по конструкциям зданий (открыто, в коробах или трубах).
Для выбора схемы электроснабжения намечаем 2 возможных варианта схемы, из которых на основе технико-экономических расчетов и критериев надежности электроснабжения выбираем один, имеющий наименьшие приведенные затраты Зi.
Нагрузки с учётом потерь и компенсации реактивной мощности были рассчитаны ранее. Данные для компоновки схемы электроснабжения представим в таблице 6.1-6.6
Таблица 6.1 - Нагрузки трансформаторных подстанций
|
№ цеха |
NТ |
SТ, кВА |
вт |
№ ТП |
Рр, кВт |
Qр, квар |
Sр, кВА |
|
|
1,2,6,7,8 |
2 |
1000 |
0,64 |
1 |
1062,2 |
706,7 |
1275,81 |
|
|
3,4,5,9,10 |
2 |
1000 |
0,69 |
2 |
1208,2 |
668,8 |
1380,94 |
Таблица 6.2 - Высоковольтная нагрузка
|
№ цеха |
Наименование потребителя |
Рр, кВт |
Qр, квар |
Sр, кВА |
|
|
2 |
Компрессоры |
7140,00 |
6296,89 |
9520,00 |
|
|
4 |
Насосы |
920,00 |
445,58 |
1022,22 |
|
|
5 |
Насосы |
504,00 |
244,10 |
560,00 |
|
|
6 |
Насосы |
1172,00 |
567,63 |
1302,22 |
|
|
7 |
Насосы |
920,00 |
445,58 |
1022,22 |
|
|
8 |
Насосы |
1116,00 |
540,50 |
1240,00 |
Составляем два варианта схем...
Подобные документы
Определение электрических нагрузок предприятия. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности. Разработка схемы электроснабжения предприятия и расчет распределительной сети напряжением выше 1 кВ. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 21.11.2016Определение осветительной нагрузки цехов, расчетных силовых нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности. Определение потерь мощности и электроэнергии. Выбор параметров схемы сети электроснабжения.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.06.2015Определение электрических нагрузок, выбор цеховых трансформаторов и компенсации реактивной мощности. Выбор условного центра электрических нагрузок предприятия, разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 1 кВ. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [304,6 K], добавлен 23.03.2013Разработка системы электроснабжения агропромышленного предприятия. Расчет электрических нагрузок, их центра. Определение числа и мощности трансформаторов. Проектирование распределительной сети предприятия. Проблемы компенсации реактивной мощности.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.01.2016Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии. Особенности выбора электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов. Определение электрических нагрузок. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности.
дипломная работа [883,1 K], добавлен 19.03.2013Проектирование электроснабжения сборочного цеха. Схема цеховой сети и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности и выбор мощности цеховых трансформаторов. Установка силовых распределительных пунктов. Подбор сечения проводов и кабелей.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.09.2010Характеристика предприятия и источников электроснабжения. Определение расчетных электрических нагрузок цеха; числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях. Компенсация реактивной мощности. Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.06.2012Характеристика потребителей и определения категории. Расчет электрических нагрузок. Выбор схемы электроснабжения. Расчет и выбор трансформаторов. Компенсация реактивной мощности. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и расчет электрических сетей.
курсовая работа [537,7 K], добавлен 02.04.2011Характеристика цеха и потребителей электроэнергии. Определение нагрузок и категории электроснабжения. Расчёт нагрузок, компенсации реактивной мощности. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов. Выбор распределительных сетей высокого напряжения.
курсовая работа [308,4 K], добавлен 21.02.2014Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов. Определение электрических нагрузок. Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети. Релейная защита и автоматика.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 16.04.2012Краткая характеристика металлопрокатного цеха, расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор схемы цеховой сети, числа и мощности цеховых трансформаторов. Определение напряжения внутризаводского электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.04.2012Характеристика потребителей электроэнергии и определение величины питающего напряжения. Выбор электродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры. Расчет электрических нагрузок, компенсация реактивной мощности, создание однолинейной схемы электроснабжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.01.2010Расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Разработка системы внутризаводского электроснабжения. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей. Выбор измерительных трансформаторов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.09.2009Расчет электрических нагрузок цехов, определение центра электрических нагрузок. Выбор местоположения главной распределительной подстанции. Расчет мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на низкой стороне.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.11.2010Характеристика потребителей электроэнергии. Расчет индивидуальных цеховых нагрузок. Обоснование схемы электроснабжения цеха. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств. Расчет сети высокого напряжения и сечения проводников.
курсовая работа [209,0 K], добавлен 27.11.2013Характеристика среды производственных помещений и потребителей электроэнергии. Расчет электрических нагрузок, выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Проектирование системы внешнего и внутреннего электроснабжения, компенсация реактивной мощности.
дипломная работа [456,6 K], добавлен 26.09.2011Расчет электрических нагрузок методом расчетного коэффициента. Выбор числа и мощностей цеховых трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности. Подбор сечения жил кабелей цеховой сети по нагреву длительным расчетным током предохранителей.
курсовая работа [605,5 K], добавлен 30.03.2014Характеристика потребителей электроэнергии и определение категорий электроснабжения. Выбор варианта схемы электроснабжения и обоснования выбора рода тока и напряжения. Расчет электрических нагрузок, осветительных сетей и мощности трансформаторов.
курсовая работа [72,3 K], добавлен 15.07.2013Характеристика потребителей (термический цех) системы электроснабжения. Расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор мощности, числа и типа цеховых трансформаторов. Проверка коммутационной и защитной аппаратуры. Токи короткого замыкания.
курсовая работа [812,5 K], добавлен 19.01.2015Проектирование системы электроснабжения ремонтного предприятия. Характеристика и режим работы объекта. Расчет силовых электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов на главной понизительной подстанции. Расчет баланса реактивной мощности.
курсовая работа [888,1 K], добавлен 25.01.2014
