Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл

КAБIНEТ МIНICТPIВ УКPAЇНИ

НAЦIOНAЛЬНИЙ УНIВEPCИТEТ БIOPECУPCIВ

I ПPИPOДOКOPИCТУВAННЯ УКPAЇНИ

НAВЧAЛЬНO-НAУКOВИЙ IНCТИТУТ EНEPГEТИКИ I AВТOМAТИКИ

ФAКУЛЬТEТ EНEPГEТИКИ I AВТOМAТИКИ

 

В.о. зaвiдyвaчa кaфeдpи

eлeктpoпocтaчaння iм_.пpoф_. В_.М_.Cинькoвa

 

к._.т.н., доцент ________________О.В.Гай

 

"____"__________________2011 p_.

 

 

ЗAВДAННЯ

дo викoнaння мaгicтepcькoї poбoти

cтyдeнтy Рябчуку Олександру Івановичу

 

Cпeцiaльнicть 8.091901 «Eнepгeтикa ciльcькoгocпoдapcькoгo виpoбництвa»

Пpoгpaмa Eлeктpичнi cиcтeми i мepeжi

Cпpямyвaння виpoбничe

 

 

Тeмa poбoти: «Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл.»

 

Зaтвepджeнa нaкaзoм peктopa НУБiП Укpaїни вiд 2011            № ____ "З"

Тepмiн пoдaння зaвepшeнoї poбoти нa кaфeдpy       2011. 03. 10           

                                                                                                                        ( piк,  мicяць, чиcлo)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Виxiднi дaнi дo poбoти:

1. Характеристика споживачів машинобудівного заводу.
2. Генплан машинобудівного заводу.
3. Параметри мережі живлення в зоні розташування заводу.

_.

Пepeлiк питaнь, щo пiдлягaють  дocлiджeнню:

(назви розділів)

1..

2..

3..

4.. _.

 

 

Нayкoвий кepiвник мaгicтepcькoї poбoти, к.т.н., доцент _______________ А.О.Омельчук,

                                                                                                                     (пiдпиc)

 

Зaвдaння пpийняв дo викoнaння                     _______________О.І.Рябчук

                                                                                                                        (пiдпиc)

 

Дaтa oтpимaння зaвдaння

 

"____" __________________2011 p_.

 

 

 

КAБIНEТ МIНICТPIВ УКPAЇНИ

НAЦIOНAЛЬНИЙ УНIВEPCИТEТ БIOPECУPCIВ

I ПPИPOДOКOPИCТУВAННЯ УКPAЇНИ

НAВЧAЛЬНO-НAУКOВИЙ IНCТИТУТ EНEPГEТИКИ I AВТOМAТИКИ

ФAКУЛЬТEТ EНEPГEТИКИ I AВТOМAТИКИ

 

УДК 631.371:621.311   

 ДOПУCКAЄТЬCЯ ДO ЗAXИCТУ

 

В.о. зaвiдyвaча кaфeдpи

eлeктpoпocтaчaння iм_.пpoф_. В_.М_.Cинькoвa

 

  к.т.н., доцент_______________О.В.Гай

 

"____"__________________2011 p_.

 

 

МAГICТEPCЬКA POБOТA

нa тeмy

 

«Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл.»

 

 

 

Cпeцiaльнicть  8.091901 «Eнepгeтикa ciльcькoгocпoдapcькoгo виpoбництвa»

Пpoгpaмa Eлeктpичнi cиcтeми i мepeжi

Cпpямyвaння виpoбничe

 

 

 

 

Викoнaв                                                     _____________О.І.Рябчук

                                                                                                                          (пiдпиc)

 

Нayкoвий керівник, к.т.н., доцент          _____________А.О.Омельчук

                                                                              (пiдпиc)

 

Нopмoкoнтpoль                                        ______________А.В. Петренко

                                                                              (пiдпиc)

 

 

 

 

КИЇВ-2011

 

МAГICТEPCЬКA POБOТA

 

12_.01_.01 – МP_.                            ПЗ

 

РЯБЧУКА ОЛЕКСАНДРА ІВАНОВИЧА

 

 

 

2011 p_.

 

Зміст

Вступ

1 Умови проектування

1.1 Коротка характеристика проектованого об'єкта

1.2  Характеристика  електроприймачів

1.3 Характеристика  джерел живлення

2 Визначення розрахункових електричних навантажень

2.1 Визначення  максимальних електричних навантажень  силових електроприймачів

2.2 Розрахунок  освітлювальних навантажень по  об'єктах і території заводу

2.3 Визначення  сумарного максимального навантаження

3 Розрахунок  параметрів трансформаторної підстанції 

3.1 Вибір напруги  електропостачання споживачів

3.2 Вибір параметрів  ліній електропередачі

3.3 Вибір кількості  і потужності трансформаторів  ТП 110/10-10 кВ

4 Розрахунок струмів короткого замикання

4.1 Розрахунок  струмів короткого замикання  у вузлах системи                              електропостачання

4.2 Розрахунок  струмів короткого замикання на шинах 0,4 кВ

4.3 Розрахунок  струму однофазного короткого  замикання на лінії 110 кВ, що  живить ГПП

5 Вибір струмоведучих частин і апаратів

5.1 Вибір роз'єднувачів  на напругу 110 кВ

5.2 Вибір вимикачів  напругою 110 кВ

5.3 Вибір шин  напругою 10 кВ

5.4 Вибір трансформаторів  напруги напругою 10 кВ

5.5 Вибір трансформаторів  струму на напругу 10 кВ

5.6 Вибір ізоляторів  на напругу 10 кВ

6 Релейний захист і автоматизація

6.1 Вимоги до  релейного захисту

6.2 Захист силових  трансформаторів ТП 110/10 кВ

6.3 Захист збірних шин напругою 110 і 10 кВ ТПП

6.4 Захист кабельних  ліній напругою 10 кВ

6.5 Захист високовольтних  двигунів напругою 10 кВ

6.6 Автоматичне  включення резервного живлення (АВР)

6.7Автоматичне  повторне включення (АПВ)

7 Регулювання напруги на ТП 110/10 кВ

7.1 Обгрунтування алгоритму роботи регулятора напруги типу РПН

7.2 Технічне забезпечення регулювання напруги на ТП 110/10 кВ

8 Економічна частина

9 Охорона праці

Висновки

Перелік використаних джерел

Вступ

В умовах ринкової економіки для  подолання економічної кризи в Україні гостро стоїть задача випуску товарів, що могли б бути конкурентноздатними з аналогічними товарами західних держав, про завоювання внутрішнього , а також  зовнішнього ринку. А тому що основною галуззю виробництва України була і є машинобудівна,  то в даному проекті розглянуто електропостачання такого машинобудівного підприємства.

Для підвищення ефективності функціонування підприємства, економії електроенергії і матеріалів необхідне  вирішення, на стадії проектування наступних питань:

• вибір оптимального  живлення системи електропостачання;
• визначення доцільної потужності силових трансформаторів;
• вибір напруги в системі електропостачання;
• вибір оптимальних параметрів повітряних і кабельних ліній;
• підвищення якості електроенергії;
• підвищення надійності системи в цілому.

Даний дипломний проект передбачає визначення електричних навантажень  машинобудівного підприємства, розрахунок електричного освітлення, цехових навантажень, вибір електротехнічного устаткування, компенсація реактивної потужності і забезпечення якості електроенергії. Також розглянуті питання економічного порівняння варіантів електропостачання, розрахунку вартості електричної енергії,  релейного захисту й автоматики, на прикладі захисту силового кабелю 10 кВ, питання АСКЕ і САПР, монтажу й експлуатації, а також охорони праці.

Багато високорозвинених країн  в економічних відносинах приблизно 30% потреби в електроенергії забезпечують за рахунок її економії. Заходи щодо економії електроенергії зазвичай більш  ефективні, ніж нарощування відповідних обсягів її виробництва. Для підвищенні ефективності споживання енергії на виробництві і зниження негативного впливу на навколишнє середовище, необхідне застосування поновлюваних джерел енергії. У спеціальній частині дипломної роботи розглянуто застосування сонячних колекторів для потреб виробництва і розроблена методика проведення лабораторної роботи для ознайомлення студентів з даним типом установок.

Дипломний проект складається з  пояснювальної записки (182 аркушів  комп'ютерного тексту) і робочих креслень (7 аркушів).

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

1.1  Коротка характеристика проектованого об'єкта

Дане проектоване машинобудівне  підприємство призначене для випуску  відцентрових насосів, вентиляторів, запірної і регулюючої арматури.

Структура заводу приведена в таблиці 1.1

Таблиця 1.1 - Структура машинобудівного заводу

№ корпуса	Цехи і ділянки	Площа, м2
1	2	3
1	Ливарний цех ковкого  чавуна. Складальний цех №1. Ремонтно-механічний цех. Фарбувальний цех. Складально-зварювальний цех №1.	55700
2	Заготівельно-пресувальний цех. Складально-зварювальна ділянка. Фарбувальний цех №2. Склад металу. Ділянка прокатних відходів. Вуглекислотна. Цех ріжучих апаратівх зборки.	32245
3	Механічний цех №3. Ділянка пружин. Ділянка зборки. Склад рукавів, запчастин. Відділ консервування, упакування. Склад комплектуючих виробів.	11895
4	Механічний цех. Складальний  цех №2. Фарбувальний цех №3. Цех  товарів народного споживання. . Допоміжна служба.	4224
5	Автоматний цех. Ділянка  холодного викочування. Побутові приміщення.	4536
6	Термічний цех. Ділянка  ремонту сталевого лиття. Відділення регенерації маси.	5775
7	Інструментальний цех. Гальванічне відділення. Компресорна  №2	7055
8	Станція знезалізування	250
9	Станція знесолення.	500
10	КВС, зарядна електрокарів. Побутові приміщення.	2700
11	Компресорна №1	990
12	Інженерно-лабораторний корпус	1275
13	Головний складальний  конвеєр насосів	2625
14	Цех механізації. Відділ готування. Їдальня на 100 місць.	6400
15	Цех холодного видавлювання. Гальванічний цех.	5966
16	Котельня  №2	2280
18	Котельня  №1	1125

 

 

Продовження табл.1.1

1	2	3
19	Насосна	216
17 21 22 23 24	Допоміжні спорудження:  склади, ремонтно-будівельне відділення, стоянка електрокарів, медичний пункт, склад устаткування	5900 2730 1750 1280 2950

 

Територія заводу займає площу 371893 м²

При компонуванні генплану враховувалося:

- рельєф місцевості;

- зв'язок між цехами;

- прокладка трансформаторних комунікацій;

- перспектива розвитку заводу.

Проектований завод розташований у Київській області, на території  енергетичного виробничого об'єднання "Київобленерго".

Режим роботи - двозмінний, при 16 годинному  робочому дні і п'ятиденному тижні.

Річний робочий час Тр = 4000 год/рік.

Річне число годин використання максимуму активного навантаження Тм.а.=3300 год/рік.

В усіх виробничих приміщеннях середовище нормальне, крім фарбувальних цехів у корпусах №1, 2, 3:

• ділянки переробки лакофарбових матеріалів - середовище вибухонебезпечне, класу В-1а;
• приміщення зарядки акумуляторів зарядної станції - середовище вибухонебезпечне класу В-1б
• склади мастил , мазуту- середовище пожаронебезпечне класу П-11а.

 

При розробці СЕП враховувалося, що всі підстанції заводу будуть телемеханізовані, і будуть працювати без чергового персоналу. Керування для об'єктів водопостачання - вузлова автоматизація насосних агрегатів з виносом інформації на диспетчерський пункт.

 

1.2 Характеристика електроприймачів

 

На підприємстві маються споживачі I, II і III категорії.

 

 У сумарному навантаженні  це складає: I категорія -8%; II категорія  -12%; III -категорія-80%.

Напруга силових електроприймачів складає:

• 10 кВ - асинхронні АД-15-57 (Рн = 500 кВт;5 шт.) і синхронні двигуни

СДК 16-44 (Рн=1600кВт; 3 шт.);

• 0,4 кВ - все інше силове устаткування;
• 0,22кВ - освітлення.

 

1.3 Характеристика джерел живлення

Живлення заводу можна здійснити від районної підстанції (РПС) 220/110/10 кВ, що знаходиться на відстані 8 км від території заводу.

Системою задані:

 

- потужність короткого замикання на вторинній стороні РПС Sкз =3040 МВА;

 

- значення економічної реактивної потужності, споживаної від системи Q_Э1=21,5 МВАр;

 

- реактивна потужність, споживана від енергосистеми в режимі мінімальних навантажень

Q_Э2=5,4 МВАр;

- вартість електроенергії при  двухставочному тарифі:

α= 17,39 грн/кВт;

β= 16,45 коп/кВт×год.

 

2.  Визначення розрахункових електричних навантажень.

 

2.1. Визначення максимальних електричних навантажень силових електроприймачів.

Розрахунок  максимальних   електричних   навантажень   робиться   в   наступній послідовності :

а) обчислюємо Р_см і Q_см по формулах:

де   Р_cм і Q_см - відповідно активне і реактивне середнє навантаження за найбільш завантажену зміну, кВт, кВАр;

К_иi - коефіцієнт використання;

Р_нi - номінальна потужність кожного i-го ЕП, кВт.

б) визначаємо величини групового коефіцієнта використання:

де  - сума номінальних потужністей всіх ЕП, кВт.

в) обчислюємо значення ефективного числа ЕП – n_э по формулі:

г) по імовірностним  таблицям  знаходимо величину Км:

д) визначаємо Рм._с. і Q_м.с. по формулах:

Таблиця 2.1

Розрахунок силових електричних навантажень по об'єктах заводу

Найменування  об'єкта	Рн, кВт		Ки		Рсм, кВт		cosj		Qсм, кВАр		nэ		км		Рм.с., кВт		Qм.с., кВАр
ЕП  із змінним графіком електронавантаження
Корпус №1		12968		0,38		4928		0,7		5076		193		1,04		5125		5076
Корпус №2		13788		0,54		7446		0,63		9159		260		1,03		7669		9159
Корпус №3		4698		0,59		2772		0,64		3326		240		1,04		2883		3326
Корпус №4		2475		0,35		866		0,71		849		280		1,02		883		849
Корпус №5		2661		0,26		687		0,69		728		172		1,075		738		728
Корпус №6		4470		0,64		2861		0,78		2289		143		1,04		2975		2289
Корпус №7		6601		0,47		3103		0,94 0,36		1117		24		1,18		3662		1117
НВ споживачі		4101		-		-		-		-		-		-		1799		247
ВВ двигуни		2500		-		-		-		-		-		-		1863		870
Станція знезалізування		640		0,7		448		0,69		475		200		1,04		466		475
Станція знесолення		1256		0,5		628		0,79		477		140		1,06		666		477
Корпус №10		1385		0,53		734		0,74   0,91		668		68		1,08		793		668
Компресорна №1		4800		0,68		3276		0,91		-1376		21		1,02		3342		-1376
Інженерно- лабораторний корпус		410		0,45		185		0		-		35		1,18		218		-
Корпус № 13		971		0,39		379		0,52		269		235		1,06		402		269
Корпус № 14		3900		0,57		2223		0,8		1645		125		1,06		2356		1645
Корпус №15		3152		0,64		2017		0.69		2118		200		1,04		2098		2118

 

Продовження таблиці 2.1

Найменування  об'єкта		Рн, кВт	Ки	Рсм, кВт	cosj	Qсм, кВАр	nэ	км	Рм.с., кВт	Qм.с., кВАр
Котельня №2		2290	0,72	1649	0,69 1,05	1732	185	1,04	1715	1732
НВ споживачі		1290	-	-	-	-	-	-	845	1100
ВВ двигуни		1000	-	-	-	-	-	-	870	632
Допоміжні спорудження		3244	0,52	1687	0,71 0,98	1653	135	1,06	1788	1652
Разом:		69280	0,52	35892	0,77	30229	200	1,053	37783	30229
ЕП  із практично постійним графіком електронавантаження
Котельня №1	1028		0,72	740	0,72 0,96	710	-	1	740	710
Насосна	2572		0.18	467	0,73 0,94	440	-	1	467	440
Разом:	3600		-	1207	-	1150	-	1	1207	1150

 

2.2 Розрахунок освітлювальних

Розрахунок  освітлювальних навантажень робимо по формулі:

де   - номінальне освітлювальне навантаження, кВт;

к_с - коефіцієнт попиту;

- кут зсуву фаз освітлювального  навантаження ( для ламп ДРЛ і для ламп накалювання ).

При цьому величина Рн._о. знаходиться по питомому освітлювальному навантаженню Р_о.у., що приймається по таблицях :

де   F - освітлена  площа, м².

 

Номінальні  освітлювальні навантаження всіх інших  цехів визначаємо по Р_о.у..

Одинична потужність лампи:

де   N - число  світильників,

Результати  розрахунку максимальних освітлювальних навантажень представлені в табл. 2.2

2.3 Визначення сумарного максимального навантаження

По кожнім об'єкті максимальне навантаження визначається по формулі:

;

Для визначення остаточних величин максимальних навантажень враховуємо втрати потужності в трансформаторах, що розраховуються по формулах:

;

,

де   Sp - розрахункова повна потужність без її втрат, кВА.

Величина  знаходиться по формулі:

.

Тоді по кожному  об'єкту:

 

;

.

Результати  розрахунку сумарних розрахункових  навантажень зведені в табл. 2.2

При підрахунку електричного навантаження по підприємству додатково враховуємо коефіцієнт участі в максимумі навантаження (по галузевим даним приймається =0,95).

 

Таблиця 2.2 - Визначення максимальних електричних навантажень  по підприємству

Найменування об'єкта	Рм.с. кВт	Qм.с. кВАр		Рм.о. кВт		Qм.о. кВАр	P'м кВт	Q'м кВАр	S'м кВА	DРт, кВт		ΔQт кВАр	рm кВт	qм кВАр
Корпус №1	5125	5076		793,6		261,9	5919	5338	7970	159,4		797	6078	6135
Корпус №2	7669	9159		502,6		165,8	8172	9325	12399	248		1240	8420	10565
Корпус №3	2883	3326		169		55,8	3052	3382	4556	91,1		455,6	3143	3838
Корпус №4	883	849		59,9		19,8	942,9	868,8	1282	25,6		128,2	968,5	997
Корпус №5	738	728		64,6		21,3	802,6	749,3	1118	22,4		111,8	829	885.1
Корпус №6	2975	2289		82,7		27,3	3058	2316	3836	76,7		383,6	3134	2700
Корпус №7	3662	1117		100,7		33,2	3763	1150	3935	78,7		393,5	3841	1544
Станція знезалізування	466	475		3		-	469	475	667,5	13,4		66,8	482,4	541,8
Станція знесолення	666	477		5		-	671	477	823,3	16,5		82,3	687,5	559,3
Корпус №10	793	668		39		12,8	832	680,8	1075	21,5		107,5	853,5	788.3
Компресорна №1	3342	1376		10		-	3352	-1376	3623	72,5		362,3	3424	-1014
Інженерно- лабораторний корпус	218	-		24,4		7,7	242,4	7,7	242,5	4,9		24,3	247.3	3
Корпус №13	402	269		37		12,3	439	281,3	521,4	10,4		52,1	449,4	333,4
Корпус №14	2356	1645		91,2		30,1	2447	1675	2965	59,3		296,5	2506	1972
Корпус № 15	2098	2118	84,6		27,9		2183	2146	3061	61,2	306,1		2244	2452
Котельня №2	1715	1732	23		-		1738	1732	2454	49,1	245,4		1787	1977
Допоміжні споруди	1788	1652	15		4,95		1803	1657	2449	49	244,9		1852	1902
Котельня №1	740	710	11		-		751	710	1034	20,7	103,4		771,7	813,4

Продовження таблиці 2.2

Насосна	467	440	3	-	470	440	644,4	12,9	64,4	482,9	504,4
Територія	-	-	74,4	24,5	74,4	24,5	78,3	1,5	7,8	75,9	32,3
Разом:	38990	31379	2194	705,4	41184	32084	52206	1044	5221	40117	35440

Сумарна повна  потужність s_ms no підприємству визначається як:

де

 кВт;

 кВАр.

 За умовами  проектування (п 1.3.) навантаження  субабонента дорівнює:

; .

З врахуванням  цього сумарне навантаження дорівнює:

;

;

2.4. Вибір потужності компенсуючих пристроїв. Уточнення розрахункових навантажень по заводу

Зробимо коректування максимальних електричних навантажень  з обліком договірної реактивної потужності (п. 1.3), споживаної від енергосистеми.

Потужність  компенсуючих пристроїв   , визначаємо по формулі:

де   - сумарне розрахункове реактивне навантаження підприємства, кВАр.

.

Потужність  нерегульованих КП визначається по формулі:

   ,                                     

де  визначалося аналогічно величині для режиму мінімальних навантажень;

- задана в п. 1.3.

.

Потужність регульованих КП:

 .

Тому, як розрахункові навантаження по підприємству з урахуванням компенсації реактивної потужності приймаємо: