Электроснабжение насосной станции. 5

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

Иркутский государственный  технический университет

 

 

Кафедра электроснабжения и электротехники

 

 

 

Допускаю к защите

Руководитель ____________________

________________________________

 

 

 

 

 

Электроснабжение насосной станции

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

                                     курсового проекта по дисциплине

Электроснабжение промышленных предприятий 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы      ________________________    Андронов А.П.

 

 

 

 

Курсовой проект защищен

с оценкой  _____________

 

 

Иркутск 2006

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………………3               

2. Организация производства и краткие сведения о технологии

производства…………………………………………………………………….4

3. Перспективы развития промышленного предприятия……………………  5

4. Расчет электрических нагрузок ……………………………………………..6

5. Определение центра электрических нагрузок……………………………...12

6. Выбор цеховых ТП …………………………………………………….…….14

7. Выбор и расчет сечений кабелей 0,4 кВ …………………………………....16

8. Выбор сечения кабеля напряжением 10 кВ ……………………………...…18

9. Выбор и расчет компенсирующих устройств……………………………….20

10. Расчет токов К.З ………………………………………...…………………..21

11.Выбор электрооборудования………………………………………………..31

12Рассчет защитного заземления………………………………………………39

13.Список используемой литературы ……………………………………..…..41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

1.1  Местонахождение и структура предприятия

 

Строительство ОАО «Саянскхимпласт» было начато в 1968 году. Для проживания работников предприятия и строительных организаций в 15км от промплощадки построен новый город – Саянск, в котором проживает 49 тысяч человек.

Размещение ОАО «Саянскхимпласт» в данном регионе обусловлено  благоприятным сочетанием следующих факторов:

  • практически неограниченные запасы поваренной соли, расположенные прямо на промплощадке;
  • исключительные топливно-энергетические возможности региона;
  • непосредственная близость промплощадки к Восточно-Сибирской железной дороге;
  • возможность поставки сырья (этилена) от Ангарской нефтехимической компании (по трубопроводу).

В последние годы в  регионе обнаружены промышленные   запасы нефти и газа. Ведутся работы по освоению Ковыктинского газоконденсатного  месторождения. Перспективной программой развития предусматривается газификация «Саянскхимпласта» и использование природного газа в качестве углеводородного сырья.

В состав ОАО «Саянскхимпласта»  входят:

  • производство хлора и каустической соды методом электролиза поваренной соли мощностью 80 тыс. т/год по каустику. Введено в эксплуатацию в1979 году. В 2000 году мощность увеличена до 120 тыс.т.
  • производство винилхлорида из хлора и этилена по сбалансированному методу мощностью 270 тыс. т. в год. Введено в эксплуатацию в 1982.
  • производство   суспензионного поливинилхлорида мощностью 250 тыс.т/год. Введено в эксплуатацию в 1983 году.
  • Производство товаров народного потребления, производящее выпуск таких видов продукции как : покрытия для пола (линолеумы и плитки), трубы и детали к ним (водопроводные, канализационные, для электропроводок), стройматериалы- (профильно- погонажные изделия различного назначения), пластикаты (для изготовления изоляции кабелей и проводов), пенопласты эластичные (для изготовление амортизаторов, виброзащитных устройств, прокладок, обуви). Производство создано в период 1991-1999 гг.  за счет собственных средств.

Предприятие продолжает работу по строительству новых установок  по переработке ПВХ в готовые  изделия, прежде всего строительной тематики.

 

 

 

 

1.2 Организация производства и краткие сведения о технологии

производства

 

Все  производства построены с использованием технологий и оборудования, поставленных ведущими фирмами Германии, Италии, Франции, Японии.

В планах развития предприятия  ставятся задачи по увеличению объёмов выпуска продукции и по расширению её ассортимента. С этой целью разработана программа стратегического развития предприятия, основанная на новых экологически чистых – энергосберегающих технологиях и касающаяся всех звеньев в цепи производства продукции.

 

Каустическую соду называют «хлебом промышленности». Ее используют почти все отрасли промышленности. По объемам потребления каустической соды судят об уровне развития экономики государства. Это важнейший макроэкономический показатель. В 2000 году доля ОАО «Саянскхимпласт» в общем объеме производства России достигла 7,0%. Продукт поставляется предприятиям, расположенным на территории от Дальнего Востока до Урала.  Так на производстве хлора планируется переход на диафрагменный   метод с применением оборудования японского производства.

 

Объемы производства поливинилхлоридной смолы (ПВХ) в мире по тоннажу уступают только полиэтилену. Это самая универсальная из пластмасс, которая перерабатывается в готовые изделия всеми известными методами. Универсальность ПВХ позволяет использовать его во многих изделиях вместо цветных и черных металлов, древесины, кожи, стекла, резины и многих других видов сырья.

Изделия из ПВХ широко применяются в строительстве, медицине, легкой пищевой и электротехнической промышленности, сельском хозяйстве, автомобилестроении, авиастроении и т.д.

По своим производственным мощностям (250 тыс. т. ПВХ в год) ОАО «Саянскхимпласт» входит в число 20 самых крупных предприятий в мире (всего их 235). Технологический процесс на ОАО «Саянскхимпласт» ведется на оборудовании уникальной единичной мощности, которое не имеет аналогов в мире. Предприятие обеспечивает выработку до 40% ПВХ в России и реализует свою продукцию на всей территории страны.

В 1996 – 1999 гг. промышленность России перерабатывала в изделия  всего 98 – 173 тыс. т ПВХ в год. Такой  рынок слишком мал для мощностей ОАО «Саянскхимпласт». Поэтому предприятие было вынуждено до 80% произведенного ПВХ реализовать на внешнем рынке, преимущественно в Китае. Качество продукции соответствует самым жестким требованиям мировых стандартов и ПВХ под торговой маркой «СИБВИНИЛ» пользуется хорошим спросом.

 

 

1.3 Перспективы развития промышленного предприятия

 

В настоящее время  ведутся масштабные работы по модернизации действующих производств и внедрению ресурсосберегающих технологических процессов.

С приходом малого газа с месторождения в Зиминском районе планируется перевод питания печей пиролиза производства винилхлорида на газовое топливо, а с приходом Ковыктинского газа и постройкой газоразделительного производства- отказ от этилена поставляемого из Ангарска и переход на собственное сырьё.  

Производство ПВХ также  претерпевает серьёзные изменения:

Отделение полимеризации и сушки полностью переводится на новую систему автоматического управления фирмы Сименс. В отделении полимеризации внедряются новые технологии, позволяющие значительно увеличить пробег реакторов между чистками и как следствие увеличить выход продукта на тех же производственных мощностях.

Отделение сушки ПВХ претерпевает более радикальные изменения:

На смену центрифугам  старого поколения пришли новые, которые являются не только более мощными в полтора раза по производительности, но и обеспечивающими более качественный отжим продукта. Кроме всего прочего данные центрифуги оборудованы электроприводом частотным преобразователем, что позволяет экономить электроэнергию за счёт возможности гибко подстраивать параметры электропривода в зависимости от выхода продукта. Значительное увеличение мощности отделения сушки планируется также за счёт установки дополнительной - четвёртой нитки сушки.

В отделении затарки  и отгрузки для увеличения отгрузки потребителю продукции в мелкой таре производится подготовка к монтажу новой упаковочной линии производства Германии. 

На производстве товаров  народного потребления закончена пуско-наладка Итальянской линии по производству различного вида профилей: стеновые панели, плинтуса, профиль для окон, монтажные короба и т.д.

 

Всё это лишь малая  доля того, что планируется осуществить  в ближайшее время на ОАО «Саянскхимпласт».

 

На ОАО «Саянскхимпласт» действует перспективная экологическая программа, обеспеченная необходимыми ресурсами. В районе расположения предприятия, нормируемые показатели выбросов в атмосферу и сброса сточных вод не превышает предельно-допустимых концентраций.

 

 

 

 

1.4 Анализ системы электроснабжения  предприятия

 

Так как ОАО «Саянскхимпласт» является потребителем первой категории, перерыв электроснабжения может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, то электроснабжение предприятия осуществляется от двух независимых источников: Новозиминская ТЭЦ и Новозиминская подстанция. При проектировании подвод электроэнергии планировался через кабельные линии по эстокаде, но позже было принято решение использовать экспериментальный кабель марки АПвПс 350. От главных понизительных подстанций питание завода производится по кабельным линиям. Со стороны ГПП-1 производится питание напряжением 10,5 кВ (питание цехов по производству хлора и каустика), а со стороны ГПП-2 – 10,5 и 6,3 кВ (питание цехов по производству ПВХ и ВХ).

 

 

2. Расчет электрических нагрузок

 

Наименование  узлов питания и групп электроприемников 

Колич. электроприемн.

cos F

РНОМ, кВт

UНОМ, кВ

1. Вихревой насос  (ВН-1)

2

0,83

1,5

0,4

2. Приводной  насос (ПН-1)

2

0,73

0,75

0,4

3. Приточная  вентиляция (П-1)

2

0,83

2,2

0,4

4. Вытяжная вентиляция (В-1)

1

0,73

0,75

0,4

5. Приточная  вентиляция (П-1)

2

0,83

2,2

0,4

6. Вытяжная вентиляция (В-1)

1

0,73

0,75

0,4

7. Приводной  насос (НП-1)

3

0,73

0,75

0,4

8. Электромешалка (М-1)

2

0,83

3

0,4

9.Электрозадвижки

4

0,83

3,3

0,4

Насосная 707

1

-

4087

6/0,4

709, 709А

2

-

284,4

0,4


 

 

 

Определение нагрузок является первым этапом проектирования любой  системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приёмниками, группой приёмников в цехе, цехом и заводом в целом.

 

 

  Нагрузка РУ-0.4кВ

 

Пример расчета электрических  нагрузок ЩСУ-1:

1. Определяем средние  нагрузки для каждой группы  электроприемников.

Приводной насос:

 

 

Вихревой насос:  

 

Приточная вентиляция:

Вытяжная вентиляция:

2. Определяем суммарные  нагрузки для всех электроприемников

 

 

 

 

3. Определим средний коэффициент использования

 

где

4. Определим отношение  мощностей в группе

     

где Рн1max  – максимальная мощность одного двигателя, кВт

       Рн1min – минимальная мощность одного двигателя, кВт.

5. Определим эффективное  число электроприемников.

Т.к. m<3, то nэф = nд = 4 

6. Определим максимальную  мощность электроприемников

 – коэффициент максимума активной (реактивной) мощности, принимаемой по таблице [Л-13, стр. 90, табл.2.3], в зависимости от значения kИ и эффективного числа электроприемников  nэф.

 

 

 

 

7. Определим максимальный  расчетный ток

 

8. Расчет электронагрузок ЩСУ – 2,РП-1, РП-2, ЩАО, ЩРО аналогичен расчету электронагрузок ЩСУ – 1.Согласно ПУЭ предусмотренное аварийное освещение должно составлять не менее 10% от общего.

 

 

Нагрузка  РУ-10кВ

В корпусе 707 используется  4 электронасоса кВт каждый, работающих на напряжение 10 кВ.

Составляем  таблицу, в которую заносим все нагрузки и со стороны ВН и со стороны НН.

 

 

№ п/п

Наименование узлов питания и групп электроприёмников

n

Установленная мощность, приведенная к ПВ=100%

m

КИ

cosφ/tgφ

Средняя нагрузка за наиболее загруженную смену

nэф

kmax

Максимальная  нагрузка

Imax, А

Рmax, кВт

Qmax, кВар

Smax, кВА

Одного Рн, кВт

Общая Рн, кВт

Рсм, кВт

Qсм, кВар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

ЩСУ-1/I

1.1

Приводной насос  (ПН-1)

2

0,75

1,5

    

0,73/0,94

1,05

0,99

            

1.2

Вихревой насос   (ВН-1)

2

1,5

3

    

0,83/0,67

2,1

1,41

            

1.3

Приточная вентиляция (П-1)

2

2,2

4,4

    

0,83/0,67

3,08

2,06

            

1.4

Вытяжная вентиляция (В-1)

1

0,75

0,75

    

0,73/0,94

0,53

0,5

            

1.5

Всего по ЩСУ-1

    

9,65

<3

0,7

  

5,76

4,96

4

1,29

7,43

5,46

9,22

14

2

ЩСУ-1/II

2.1

Приводной насос (ПН-2)

3

0,75

2,25

    

0,73/0,94

1,67

1,12

            

2.2

Приточная вентиляция (П-2)

2

2,2

4,4

    

0,83/0,67

3,08

2,06

            

2.3

Вытяжная вентиляция (В-2)

1

0,75

0,75

    

0,73/0,94

0,53

0,5

            

2.5

Электрозадвижки

4

3,3

13,2

    

0,83/0,67

9,77

6,54

            

2.6

Электромешалка 

2

3

6

    

0,83/0,67

4,44

2,97

            

2.7

Всего по ЩСУ-2

    

26,6

>3

0,74

  

19,49

13,19

7

1,21

23,58

14,51

27,67

42,04

3

РП-1 корпус 709

-

-

142,2

    

0,85/0,62

142,2

88,16

    

142,2

88,16

167,31

254,5




Таблица

 

 

 

 

Таблица 1 (продолжение)

                         

4

РП-2 корпус 709А

-

-

142,2

    

0,85/0,62

142,2

88,16

    

142,2

88,16

167,31

254,5

5

ЩАО

    

2,76

    

0,98/0,33

0,68

0,22

    

0,68

0,22

0,7

1,06

6

ЩРО

    

19,72

    

0,98/0,33

6,8

2,25

    

6,8

2,25

7,16

10,9

7

Всего по РУ-0.4 кВ

            

317,1

196,94

    

322,89

198,76

379,37

577

8

РУ-10 кВ

4

1000

4000

-

0,8

0,8/-0,75

3200

-2475,8

    

3200

-2475,8

4045,9

233,87

9

Общая нагрузка

   

4343,13

      

3517,1

-2278,9

    

3522,9

-2277,1

4425,3

810,9


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   2.3 Определение центра электрических  нагрузок

Для построения рациональной системы электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий важное значение имеет размещение ТП. Подстанции должны быть максимально приближены к центрам подключенных к ним нагрузок (ЦЭН). Это обеспечивает наилучшее технико-экономические показатели СЭС по расходу электроэнергии и дефицитных проводниковых материалов, то есть минимум приведенных затрат.

На генплане указываются  расчетные мощности цехов и всего  предприятия.

Для того, чтобы найти  наиболее выгодный вариант расположения понижающей ПС составляют картограмму нагрузок. Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генплане предприятия площади, ограниченные кругами, которые в выбранном масштабе соответствуют расчетным нагрузкам цехов.

Центр каждого круга  должен совпадать с центром нагрузок этого цеха. Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электроэнергии. Они проводятся произвольно. Нахождение ЦЭН предприятия необходимо для определения местонахождения ГПП. Координаты ЦЭН:

         

   

где – нагрузка i-го цеха [таб.1]

 – координаты i-го цеха

Определим радиусы кругов, которые соответствуют расчетным  нагрузкам цехов.

 

где – мощность i-цеха

      m – масштаб  для определения площади круга.

Примем m=1:7 кВт/м2

 

 

Таблица

 

№ п/п

Номер подстанции и объекта

Координаты

X (м)

Y (м)

 

1

 

Корпус 707

 

65,4

 

16,5


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Выбор  цеховых ТП

Правильный  выбор числа и мощности трансформаторов  на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения.

При проектировании цеховых подстанций необходимо учитывать  требования резервирования мощности трансформаторов.

При выборе числа  и мощности трансформаторов рекомендуется:

  1. Применять трансформаторы мощностью более 1000кВА.
  2. Стремиться к возможно большей однотипности трансформаторов цеховых подстанций.
  3. Выбирать при двухтрансформаторных подстанциях мощность каждого трансформатора с таким расчетом, чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести всю нагрузку потребителей 2-й категорий. Для этого номинальная мощность трансформаторов двухтрансформаторной подстанции принимается равной 70% от общей расчетной нагрузки цеха. Тогда при выходе из строя одного из трансформаторов, второй на время ликвидации аварии оказывается загруженным не более чем на 140%, что допустимо в аварийных условиях.

Мощность цеховых  трансформаторов с большей точностью  можно определить по средней потребляемой мощности  Рсм за наиболее загруженную смену, а не по максимальной расчетной нагрузке.

Рассчитываемый  объект является потребителем 2 категории, т.е. перерыв электроприемников объекта, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: недоотпуск продукции и простой рабочего персонала.

Определяем  расчетную мощность трансформаторов:

 

Где – номинальная активная мощность за наиболее загруженную смену (из  таблицы № 1);

       – номинальная реактивная мощность за наиболее загруженную смену (из  таблицы № 1);

Определяем мощность трансформатора:

 

Для установки  в КТП принимаем двухобмоточный трансформатор типа

ТМ-400/10.

Т – трехфазный, СЗ – естественное воздушное охлаждение при защищенном исполнении.

Проверяем трансформатор:

1. В нормальном режиме  при работе двух трансформаторов:

Где – полная мощность, потребляемая объектом;

       – количество трансформаторов;

       – номинальная мощность трансформатора.

2. В после  аварийном режиме при работе  одного трансформатора:

Так как все  равенства выполняются, то к установке  принимаем трансформатор ТМ-320/10. Установка трансформатора большей мощности будет не целесообразна, т.к. принимаемый трансформатор имеет запас по мощности

Выбор трансформаторов цеховых подстанций сводим в таблицу.

                                                                                                                   Таблица

Место

установки

Количество

и тип трансформатора

Sном

 кВА

Напряжение

обмотки, кВ

Потери

(кВт)

Uкз

%

Iкз%

КТП

2

ТМ-320/10

320

10

0,4

1,3

5,4

5,5

3


 

 

 

 

 

 

2.6. Выбор  и расчет сечений кабелей 0,4 кВ

Основным расчетом при выборе проводников является расчет сети по нагреву. Сначала выбираем марку проводника. В зависимости от характеристики среды помещения, его конфигурации и способа прокладки сети. Затем переходят к выбору сечения проводников по условию допустимых длительных токов. Для выбора сечения проводника по условию нагрева токами нагрузки сравниваются расчетный максимальный Iр и допустимый Iдоп токи для проводника принятой марки и условий его прокладки.

При этом должно соблюдаться соотношение: 

Для вихревого  насоса ВН-1 выбираем марку кабеля АВВГ, т.к. он прокладывается в лотках открыто по стене в, и согласно ПУЭ берем кабель с алюминиевыми жилами:

АВВГ (3х2,5 +1х2,5) 

Проверяем кабель : 

Кабель выбран правильно.

Остальные кабели на напряжение 0,4кВ производим аналогично и сводим в таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица.  Выбор проводников U до 1000 В

Наименование  механизма

Рн, кВт

Iн,

А

Iмах, А

Кабель

Iдоп.каб, А

1

2

3

4

5

6

Приводной насос  (ПН-1)

0,75

2,17

9,77

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Вихревой насос   (ВН-1)

1,5

3,57

14,5

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Приточная вентиляция (П-1)

2,2

5,02

30,12

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Вытяжная вентиляция (В-1)

0,75

2,17

9,77

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Приводной насос (ПН-2)

0,75

2,17

9,77

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Приточная вентиляция (П-2)

2,2

5,02

30,12

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Вытяжная вентиляция (В-2)

0,75

2,17

9,77

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Электрозадвижка

3,3

6,6

39,9

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

Электромешалка 

3,0

6,53

39,2

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

РП-1 корпус 709

142,2

254,5

  

АВВГ-1 кВ (3x150+1x50)

270

РП-2 корпус 709А

142,2

254,5

  

АВВГ-1 кВ (3x150+1x50)

270

ЩСУ-1

9,65

14

  

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

ЩСУ-2

26,6

42

  

АВВГ-1 кВ (3x25+1x16)

72

ЩАО

2,76

1,06

  

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19

ЩРО

19,72

10,9

  

АВВГ-1 кВ (4x2,5)

19


 

Выбор сечения кабеля напряжением 10 кВ.

Потери энергии  при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которая в свою очередь определяется сечением провода: чем больше сечение провода, тем меньше потери. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии.

Снижение затрат на сооружение электрических сетей  промышленных предприятий в значительной степени зависит от выбора экономически целесообразного сечения, определяемого по экономической плотности тока Iэк (А/мм²).

Правилами устройства электроустановок регламентируется значение Iэк., принятое на основе технико-экономических  расчетов с учетом стоимости потерь электроэнергии в строительной части линии, экономии цветных металлов и других факторов.

Для прокладки принимаем кабель ААШВУ:

А – алюминиевая  жила с бумажной маслоканифольной и  не стекающей массой изоляции;

А – алюминиевая  оболочка;

ШВ – шланг виниловый, наружный покров – хлоридный.

Способ прокладки  принимаем в земле, т.к. этот способ является наиболее экономичным.

Достоинство прокладки  в земле:

  1. Низкие капитальные затраты по сравнению с другими способами прокладки.
  2. Высокое использование по нагреву.
  3. Простота прокладки.

Недостатки  при прокладке в земле:

  1. Кабель находится постоянно во влажной среде.
  2. Затруднение отыскания места повреждения.

Рассчитываем  кабель от РП до СД

Определяем  максимальный ток, протекающий по кабелю

 

где  Smax – максимальная полная мощность, потребляемая объектом (табл.№ 1);

Определяем  экономическое сечение кабеля:

 

где Imax – максимальный ток, протекаемый по выбираемому кабелю;

       Iэк   -  экономическая плотность тока; принимаем Iэк= 1,2, т.к. Tmax > 5000 часов

выбираем кабель 3 ААШВУ 10кВ (3х185) Iдоп=235 А.

Дополнительные коэффициенты, учитывающие прокладку в земле по вводам, т.к. данные таблицы учитывают коэффициенты при прокладке в земле.

Определяем максимальный ток, протекающий по линии в после  аварийном режиме при выходе из строя  одной линии.

 

где Smax – максимальная полная мощность, потребляемая объектом (кВА);

       n – число линий;

       Uн – номинальное напряжение.

Условия нагрева  в после аварийном режиме

– выполняется