Расчёт и проектирование трансформаторной подстанции 10/0,4

      СОДЕРЖАНИЕ 

      Введение

1 Пояснительная часть

1.1 Обоснование  темы дипломного проекта………………………………

1.2 Описание  работы схемы питания распределительной подстанции ТП-21...…………………………………………………………………….....

1.3 Составление  графика ППР для оборудования распределительной подстанции ПРШ…………………………………………………………….

1.4 Охрана труда  и электробезопасность…………………………………..

1.5 Мероприятия  по охране окружающей среды………………………….

2 Расчетная часть

2.1 Разработка  однолинейной схемы электроснабжения  объекта………

2.2 Расчет силовой  цепи объекта и обоснование  выбора силового оборудования………………………………………………………………...

2.3 Расчет осветительной  установки……………………………………….

2.4 Расчет заземляющего  устройства………………………………………

3 Экономическая часть

Вывод……………………………………………………………………………….

Литература и  нормативно-техническая документация………………………….. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ 

      Основой экономики всех индустриальных стран  мира является электроэнергетика. 20 век  стал периодом интенсивного развития этой отрасли промышленности.

      Энергетика  — область науки и отрасль  промышленности, занимающаяся получением, передачей, преобразованием и рациональным использованием энергии, — в первую очередь определяет состояние экономики любой страны. Во второй половине XX в. в условиях научно-технической революции проблема энергообеспечения стала одной из важнейших.

      С первых дней Советской власти электрификация нашей страны стала рассматриваться  как важнейшее государственное  дело. В 1920 г. на VIII Всероссийском съезде Советов был принят первый Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО), разработанный по инициативе и под руководством В. И. Ленина.[1,380]. План предусматривал строительство 30 новых районных электростанций общей мощностью 1750 МВТ в течение 10-15 лет. С тех пор прошло много лет. Энергетика Советского Союза быстро развивалась. Если в первые годы своего существования Советская Россия по выработке электроэнергии занимала одно из последних мест в мире, то к 1980 годам Советский союз уступал только США.

      Таблица 1 – Развитие энергетики в Советской России [1,4] 

      Первая  в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в нашей стране в 1954 г. в городе Обнинске. Сейчас в СССР действуют уже много мощных атомных электростанций — Белоярская, Кольская, Ленинградская, Нововоронежская и др. Значение атомной энергии в энергетике страны будет все возрастать.

      Планировалось довести в 1990 г. производство электроэнергии в нашей стране до 1840—1880 млрд. кВт*ч, в том числе на атомных электростанциях  до 390 млрд. кВт*ч (это составляет 20% от всей вырабатываемой энергии).[2,380].

        Развитие энергетики неизбежно сказывается на развитии промышленности в нашей стране. Отдельно существовавшие заводы объединяются, создаются министерства, занимающиеся руководством в той или иной отрасли. Так появилось министерство пищевой промышленности, нефтяной, лёгкой, автомобильной, лесообрабатывающей и т.д. Немаловажным звеном будет и резиновая промышленность.

        В РФ из-за большого числа  автомобильного транспорта возникает  постоянная потребность в автомобильной  резине хорошего качества.  В  России автопокрышки производят  несколько шинных заводов. Среди них Омский шинный завод, который в настоящее переименован в ОАО «Омскшина».

        Омский шинный завод был построен  в начале сороковых годов прошлого  столетия. В истории завода чётко  прослеживается три этапа: первый  – с 1942 по 1964 гг. – период становления и развития в военные и послевоенные годы; второй – с 1964 по 1993 гг. – время расширения производства, достижения высоких экономических показателей и развития социальной сферы, закончившееся периодом спада производства; третий с 1993г. по настоящее время – сложный период приватизаций перестройки производства, завоевания утраченных позиций.

        Третье тысячелетие открывает  новый этап развития ОАО «Омскшина», подготовленный героическим трудом  предшествующих поколений шинников, - время освоения прогрессивных технологий производства, выхода на новый качественный уровень, повышения конкурентоспособности продукции.

        Ниже приведены некоторые даты  из истории развития завода:

        1938 год.

        Подписаны первые документы о  строительстве Омского шинного завода. Приказом народного комиссара машиностроения организованно управление строительством Омского шинного завода в г. Омске с непосредственным подчинением «Главрезине».

        1939 год.

        Строительство Омского шинного  поручено тресту «Омскпромстрой»,  введены в эксплуатацию первый заводской корпус: ремонтно-механический цех, здания распределительной подстанции.

        1942 год.

        Введены в эксплуатацию главный  корпус, центральная лаборатория,  водо-насосная станция. Установлено,  обкатано и оборудовано основное  технологическое оборудование. Установлены четыре паровоза взамен котельной.

        1949 год.

        Завод впервые поставил сельскохозяйственные  шины на экспорт в ГДР и  Польшу.

        1979 год.

        Отраслевое министерство приняло  решение о создании производственного  объединения «Омскшина», в состав которого, кроме головного завода, войдут заводы немассовых размеров шин.

        1992 год

        В результате приватизации государственного  предприятия ПО «Омскшина» создаётся  АООТ «Омскшина»

        2000 год.

        ОАО «Омскшина» получило сертификат, подтверждающий, что система качества предприятия распространяется на шины пневматические для грузовых автомобилей и прицепов, автобусов, троллейбусов, легковых автомобилей, автобусов особо малой вместимости, шины пневматические для строительных, дорожных, подьёмно-транспортных и рудничных машин, сельскохозяйственные, шины для мотоциклов и велосипедов, резинокордные оболочки, шины с губчатой камерой и шины массивные, соответствуют требованиям стандартов: ISO 9001:1994 и ГОСТ Р ISO 9001 – 96, DIN EN ISO 9001:1994.

      Шинный завод  на данный момент одно из крупнейших предприятий в городе Омске. В производство постоянно внедряется новое и передовое оборудование, не остаются незамеченными замечания и предложения рационализаторов.

      Так по данным [3,6] на промышленность приходится более 70 % потребления электроэнергии, которая должна расходоваться рационально и экономно на каждом предприятии, участке, установке. Поэтому правильное построение систем распределения электроэнергии, обеспечивающее высокую надежность электроснабжения имеет большое значение. Как показал длительный опыт эксплуатации энергетических систем, имеет целесообразность соединения отдельных энергетических систем между собой, так как это облегчает задачу резервирования мощностей и повышает общий технологический уровень эксплуатации. Этот вопрос и будет рассмотрен в данном дипломном проекте – улучшение системы электроснабжения цехов ОАО «Омскшина».

      1 Пояснительная часть 

      1.1 Обоснование темы дипломного  проекта 

        Завод ОАО «Омскшина» производит  большое количество покрышек за счёт огромного числа цехов и участков. Для того что бы обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии завод питают две главные понизительные подстанции, которые  непосредственного снабжают электричеством цеха и участки.  Практически в каждом цеху есть своя трансформаторная подстанция, которая уже  запитывает  оборудование завода.

        Завод «Омскшина»  работает с 1938 года, его оборудование по мере возможности менялось. В ходе научно-технического прогресса стало возможным проводить реконструкцию и модернизацию оборудования предприятия с целью повысить эффективность производства. Появилось новое оборудование, более экономичное, с высоким КПД, компактное, удобное в обращении; появились новые материалы, практически весь технологический процесс автоматизирован. 

       В данном дипломном проекте  рассмотрен вопрос реконструкции  подстанции ТП – 21; 10/0,4 кВ . Решение  этого вопроса заключается в  том, чтобы после реконструкции  подстанция имела наилучшие технико-экономические  показатели, то есть при минимальных затратах денежных средств, оборудования и материалов она обеспечивала требуемую надежность электроснабжения и качество электроэнергии. Кроме того, при проектировании задача по электроснабжению решается комплексно, с учетом перспективы развития потребителей.

       Данная реконструкция подстанции  позволяет повысить надежность  электроснабжения и качество  электроэнергии у потребителей, а так же снизить потери  электроэнергии и как следствие затраты на эксплуатацию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.1 Описание работы схемы питания распределительной подстанции ТП-21.

     Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения  электроэнергии и состоящую из трансформаторов  или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП). Трансформаторную подстанцию называют комплектной - КТП (КПП) - при поставке трансформаторов (преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в виде полностью подготовленном для сборки. Подстанции могут быть комплектными или сборными.

      Подстанция  ТП-21 предназначена для электроснабжения цеха производства радиальных шин (ПРШ), а также других потребителей.

      Подстанция  с двумя трансформаторами, которые  подключены на свои секции. Каждая секция состоит из вводного шкафа, отходящих  шкафов и между секциями - секционный шкаф.

      Питание трансформаторов осуществляется по кабельной трассе от главной понизительной подстанции ГПП-21 10кВ типа ААБ 10 (3х150).

      С шины ГПП-21 напряжение подается на комплектное  распределительное устройство (КРУ) на выкатной тележке с маломасляным выключателем ВМПЭ – 10/1000.

      Маломасляные выключатели  получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Самое широкое применение имеют выключатели 6 – 10 кВ подвесного типа (ВМП). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера [3,193].

      Транзит электроэнегии от ГПП-21 до ТП-21 осуществляется по эстакаде, где проложен трехжильный кабель ААБ – 10 (3х150). Жилы кабеля алюминиевые в бумажной изоляции. Оболочка кабеля из алюминия, бронированная лентами [5,23].

      На  ТП-21 стоят маломасляные выключатели  ВМГ – 10, отделенные с двух сторон разъединителями РВ – 10/600 с замыкающими  ножами. К двум секциям подстанции подключены два трансформатора ТМГ-1600/10, а также отходящие линии на другие подстанции (ТП-22, ТП-23, ТП-25, ТП-31).

      Трансформаторы  ТМГ-1600/10 понижают напряжение до уровня 0,4кВ.

      Трансформаторы  ТМГ очень надежны в работе.

      Технические данные:

      - Трансформаторы выпускаются с номинальным напряжением первичной обмотки (обмотки высшего напряжения) до 10кВ включительно. Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформатора (обмоток низшего напряжения), схемы и группы соединения обмоток в соответствии с действующими стандартами или техническими условиями.

      - Регулирование напряжения осуществляется  переключением без возбуждения  (ПБВ).

        Для регулирования напряжения  трансформаторы снабжаются высоковольтными  переключателями, позволяющими регулировать  напряжение ступенями по 2,5% на величину 2х2,5% от номинального значения при отключенном от сети трансформаторе со стороны НН и ВН. Переключатель присоединен к обмотке высшего напряжения.

      - Уровни потерь в трансформаторе, ток холостого хода, напряжение короткого замыкания соответствует паспортным данным, габаритные размеры и масса трансформатора указываются в приложении паспорта.   

      Назначение:

      - Трансформаторы пригодны для  внутренней и наружной установки  и могут работать в следующих  условиях:

      а) высота над уровнем моря до 1000м;

      б) температура окружающей воздуха  от минус  С до плюс С, предназначены для работы в условиях умеренного климата (исполнение «У» по ГОСТ 15150-69); от минус С до плюс С для трансформаторов исполнения «Хл» (исполнение для холодного климата); от минус С до плюс С для трансформаторов тропического исполнения (Т);

      в) относительная влажность воздуха не более 80% при С для трансформаторов исполнения «У» и «Хл» и не более 98% при С для трансформаторов исполнения «Т».

      - Трансформаторы предназначены для  работы в следующих условиях:

      а) во взрывоопасной и агрессивной среде (содержащей газы, испарения, пыль повышенной концентрации и др.);

      б) при вибрации и тряске;

      в) при частых включениях со стороны  питания (более 10раз в сутки систематически).

      - Буквенное обозначение типа трансформатора  в порядке следования содержит следующие данные:

      а) число фаз (для трехфазных – Т);

      б) вид охлаждения (для естественного  масляного – М);

      в) вид защиты масла: герметичный.

        После буквенного обозначения  цифрами указываются номинальная  мощность, климатическое исполнение, категория размещения.

      С трансформаторов напряжение 0,4 кВ проходит через автоматические выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1000 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок, снижения и исчезновения напряжения, изменения направления тока, гашения магнитного поля мощных генераторов в аварийных условиях и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и по времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.

     Автоматические  выключатели подразделяются на: установочные и универсальные. Установочные автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и могут устанавливаться в общедоступных местах, универсальные не имеют такого корпуса и предназначены для установки в распределительных устройствах; быстродействующие и небыстродействующие. Быстродействие обеспечивается самим принципом действия (поляризованный электромагнитный или индукционно-динамический принцип и др.), а также условиями для быстрого гашения электрической дуги, подобно процессам в токоограничивающих автоматах; автоматы обратного тока, срабатывающие только при изменении направления тока в защищаемой цепи (поляризованные автоматы отключают цепь только при нарастании тока в прямом направлении, неполяризованные - при любом направлении тока). Далее ток течёт чере трансформатор тока. Трансформатор тока (ТА) служит для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения с целью ее последующей обработки. При этом одновременно ТА служит для изоляции первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого напряжения, имеющей потенциал земли. Информация на вторичной стороне используется как для целей измерения мощности при помощи амперметра, ваттметра, качества энергии, так и для системы релейной защиты. Поэтому ТА, как правило, имеют две вторичные обмотки: одну для измерения, другую для защиты. Вторичный ток ТА имеет нормированные значения: 5 или 1 А. Первичная цепь трансформатора тока постоянно включена в цепь высокого напряжения и является первым элементом (датчиком контроля тока) системы релейной защиты. От точности передачи информации зависит четкость и быстрота ликвидации аварии.

     Одной из важнейших характеристик ТА является его точность, определяемая погрешностями  измерения вторичного тока, соответствующая  информации о первичном токе. Класс  точности определяется по наибольшей допустимой погрешности ТА при номинальном первичном токе, выраженном в процентах. Установлено 6 классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10% соответствующих 100--120% номинального тока и в режиме КЗ.

     Трансформаторы  тока отличаются от силовых трансформаторов  следующими особенностями: работают в условиях близких к короткому замыканию (амперметр является нагрузкой измерительной обмотки ТА); ток во вторичной цепи не зависит от значения и характера нагрузки (источник тока), а определяется значением и характером изменения первичного тока. В противоположность этому в силовых трансформаторах первичный ток определяется мощностью, потребляемой во вторичной цепи.

Амперметры  для измерения электрического тока устанавливают на всех трансформаторах  и линиях, питающих приемники электроэнергии или их группы. Амперметры устанавливают в одной фазе. Три амперметра предусматривают только в тех цепях, где возможна несимметрия нагрузки фаз приемников (освещение, сварочные посты, конденсаторные батареи). Амперметры включают непосредственно в сеть или через трансформаторы тока. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           1.3 Составление графика ППР для оборудования раcпределительной            подстанции ТП - 21 

      Важнейшим условием правильной эксплуатации электрического и электромеханического оборудования является своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов и периодических профилактических испытаний.

      Наряду  с повседневным уходом и осмотром оборудования в соответствии с системой ППР через определенные промежутки времени проводят плановые профилактические осмотры, проверки (испытания) и различные виды ремонта. С помощью системы ППР оборудование поддерживается в работоспособном состоянии, частично предотвращаются случаи его отказа. При плановых ремонтах в результате модернизации оборудования улучшают его технические параметры.

      При планировании и организации ремонтов следует иметь в виду, что электрическое и электромеханическое оборудование может иметь ремонтопригодную и неремонтопригодную конструкцию. В последнем случае вместо ремонта оборудования осуществляют его замену.

      По  объему ремонты делятся на текущие, средние и капитальные. К текущим относятся ремонты, проводимые во время эксплуатации оборудования для гарантированного обеспечения его работоспособности и состоящие в замене и восстановлении его отдельных частей и в их регулировке. Текущий ремонт проводится на месте установки оборудования с его остановкой и отключением. При среднем ремонте проводится полная или частичная разборка оборудования, ремонт и замена изношенных деталей и узлов, восстановление качества изоляции. В этом случае достигается восстановление основных технических показателей работы оборудования. При капитальном ремонте проводится полная разборка оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая обмотки, при этом достигается полное (или близкое к нему) восстановление ресурса оборудования. В настоящее время в основном используют два вида ремонта: текущий и капитальный, хотя для отдельных видов оборудования предусмотрен и средний ремонт.

      По  назначению ремонты делятся на восстановительный, реконструкцию и модернизацию. Восстановительный ремонт осуществляется без изменения конструкции отдельных узлов и всего устройства в целом. Технические характеристики оборудования остаются неизменными. При реконструкции возможны изменения конструкции отдельных узлов и замена отдельных материалов, из которых они изготовлены, при практически неизменных технических характеристиках оборудования. При модернизации благодаря замене и усовершенствованию существующих узлов и применяемых материалов предполагается существенно улучшить технические характеристики оборудования, приблизив их к характеристикам нового современного оборудования.

      По  методу проведения ремонты делятся  на принудительный и послеосмотровый. Принудительный метод применяется в основном для ответственного оборудования. Суть его состоит в том, что через определенные промежутки времени электрическое и электромеханическое оборудование в обязательном порядке подвергают капитальному ремонту, также через определенные промежутки времени проводят текущие и средние ремонты в соответствии с длительностью ремонтного цикла и его структурой. При этом ресурс оборудования между ремонтами полностью не используется, и в ремонт может попасть исправное оборудование. Поэтому данный вид ремонта является наиболее дорогим.

      При послеосмотровом методе ремонта  электрическое и электромеханическое оборудование подлежит капитальному ремонту только после осмотра и профилактических испытаний во время очередной ревизии или текущего ремонта. Ресурс оборудования используется при этом методе ремонта полностью, поэтому стоимость ремонтов меньше. Однако из-за возможности внеочередного незапланированного ремонта усложняется процесс его проведения и может увеличиться его длительность. С принудительного на послеосмотровый метод ремонта можно переводить оборудование массового применения, не отнесенное к основному и имеющее достаточный обменный парк. [5,15].

      Для составления графика ППР для  оборудования трансформаторной подстанции воспользуемся таблицей П 7.2 [5,291].

      Техническое обслуживание включает регулярные осмотры  электрического и электромеханического оборудования и технические мероприятия в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, проводимые по специальному графику и программе. В состав ТО входят также ремонты оборудования, различающиеся по своему объему. Поскольку ТО за исключением внешних осмотров проводится на неработающем оборудовании при снятом напряжении, то графики ТО должны быть согласованы с графиками работы основного технологического оборудования.

      Электрическое и электромеханическое оборудование по своему функциональному назначению делится на основное и вспомогательное. К основному относится оборудование, без которого невозможно проведение нормального технологического процесса по выпуску продукции. К вспомогательному относится электрическое и электромеханическое оборудование, служащее для улучшения условий труда и повышения его производительности, а также для соблюдения экологических или иных нормативов производства. Его отказ нe приводит к перерывам в основном технологическом процессе.

      ППР осуществляется в соответствие с  годовым планом-графиком, который  распределяет ремонт и техническое  обслуживание электрооборудования  в годовом цикле с учетом множества  факторов для достижения оптимума.

      Плановая  продолжительность работы между  двумя капитальными ремонтами и  текущими ремонтами определяется по формулам (1.3.1) и (1.3.2) соответственно. 

      Т_пл = Т_табл*β_кβ_рβ_иβ_оβ_с                    (1.3.1)

      t_пл = t_табл*β_кβ_рβ_иβ´_оβ_с,                    (1.3.2) 

      где β_i – коэффициенты, учитывающие реальный характер нагрузки электрических машин.

      Из [5,291] находим табличную продолжительность  работы между двумя капитальными ремонтами и текущими ремонтами (таблица 1.3.1). 

      Таблица 1.3.1 – Продолжительность работы между двумя капитальными и текущими ремонтами для оборудования ТП.