Дипломний проект - Розробка системи електропостачання заводу автомобільної техніки у Запорізькій області

Зміст
Вступ
1. Технічні умови проектування
1.1. Коротка характеристика підприємства
1.2. Характеристика електроприймачів
1.3. Характеристика джерела живлення.
2. Розрахунок електричних навантажень
2.1. Методика розрахунку
2.2. Розрахунок електричних навантажень електроприймачів напругою 0,38 кВ
2.3. Розрахунок електричних навантажень електроприймачів напругою 10 кВ
2.4. Визначення максимальних навантажень по підприємству
2.5. Визначення центру і даних картограми електричних навантажень
3. Розрахунок параметрів зовнішнього електропостачання
3.1. Вибір напруги і схеми живлення
3.2. Визначення кількості і потужності трансформаторів ГПП
3.3. Вибір живильних ліній.
3.4. Вибір місця розташування і конструкції ГПП
4. Розрахунок параметрів внутрішнього електропостачання
4.1. Вибір напруги розподільної мережі
4.2. Вибір числа, потужності і місця розташування цехових підстанцій
4.3. Визначення потужності, типів і місцеположення компенсуючих пристроїв.
4.4. Вибір кабелів мережі напругою 10 кВ.
5. Розрахунок струмів короткого замикання.
6. Вибір електрообладнання
6.1. Загальні вимоги щодо вибору.
6.2. Вибір вимикачів на напругу 10 кВ.
6.3. Вибір вимикачів і роз'єднувачів на напругу 110 кВ
6.4. Вибір трансформаторів струму.
6.5. Вибір трансформаторів напруги.
6.6. Вибір вимикачів навантаження напругою 10 кВ.
6.7. Вибір захисних апаратів на напругу до 1000 В
7. Електропостачання ділянки ковальського цеху
7.1. Коротка характеристика ділянки
7.2. Характеристика електроприймачів
7.3. Характеристика джерела живлення
7.4. Розрахунок електричних навантажень освітлювальних установок
7.5. Розрахунок електричних навантажень силових електроприймачів
7.6. Визначення максимальних навантажень по ділянці
7.7. Вибір схеми електропостачання ділянки.
7.8. Вибір перерізу проводів і жил кабелів
7.9. Розрахунок струмів короткого замикання
7.10. Вибір захисту електричної мережі і перевірка мережі на захищеність
8. Релейний захист і автоматика
8.1. Загальні положення
8.2. Захист окремих елементів системи електропостачання
8.3. Розрахунок токового захисту кабельної лінії і цехового трансформатора ТМЗ-1600/10, що живить УКЕ
8.4. Характеристика схеми захисту.
9. Забезпечення якості електроенергії в електричній мережі заводу
9.1. Корекція сталих відхилень напруги
9.2. Оцінка коливань напруги
9.3. Оцінка несинусоїдальності напруги
9.4. Установка повздовжньо – ємнісної компенсації
10. Охорона праці та техніка безпеки
11. Економічна частина
11.1. Розрахунок загальної суми інвестиційних витрат, яка необхідна для реалізації проекту
11.2. Розрахунок загальної суми річних експлуатаційних витрат
11.3. Розрахунок прибутку від впровадження системи електропостачання
11.4. Визначення результатів, що очікуються, в якості яких виступають чисті грошові потоки
11.5. Розрахунок оціночних показників
12. Цивільна оборона
Перелік використовуваних джерел

Генеральний план розміщення цехів заводу наведено на листі 1. На генплані зображено номера та потужності цехових ТП, марки кабельних ліній 10 кВ, значення та діаграми активних навантажень силових електроприймачів 0,38, 10 кВ та освітлення кожного цеху. Основними електроприймачами є: різні металообробні верстати, крани і тельфери, транспортери, зварювальне устаткування, вентилятори, дугові й індукційні плавильні печі, ковальсько-пресове устаткування, насоси, приводом яких є асинхронні двигуни напругою 10 кВ, компресори, привід яких здійснюється від синхронних двигунів напругою 10 кВ. Усі приймачі електроенергії живляться трифазним змінним струмом частотою 50Гц.
По надійності електропостачання ЕП відносяться до ІІ і ІІІ категорій. Виняток складають електроустаткування сталеливарного, чавуноливарного цехів, компресорної і насосної станцій, що відноситься до І категорії.
В електричній частині проекту виконано розрахунок електричних навантажень методом коефіцієнтів використання максимуму, як по окремим цехам так і в цілому по підприємству Рм.=84587кВт; Qм.=80639 кВАр. В ковальському цеху підрахунок навантажень виконували за методом упорядкованих діаграм. На основі цього розрахунку побудована картограма навантажень. Визначено центр навантажень, виконано вибір схеми та обладнання електропостачання заводу. Передбачено спорудження двохтрансформаторної ГПП напругою 110/10-10 кВ. ГПП з центру навантажень зміщена в бік джерела живлення. План-розріз ГПП 110/10 кВ зображено на листі 2.
Джерелом живлення ГПП є районна підстанція, що знаходиться на балансі «Запоріжжяобленерго» і розташована на відстані 6 км від заводу. Траса від РТП до підприємства проходить як по відкритій місцевості (4,4 км), так і в забудованій міській смузі (1,5 км). Тому для подачі електроенергії в проекті передбачається спорудження повітряної лінії (ПЛ) АС-150 довжиною 4,4 км із кабельною вставкою АШвУ довжиною 1,5 км. З огляду на наявність на підприємстві ЕП І категорії, передбачено дві одноколової лінії напругою 110 кВ на залізобетонних опорах.
На ГПП побудовано ВРП 110 кВ та ЗРПр 10 кВ. У ЗРП знаходяться трансформатори власних потреб ТВП.
Також виконано розрахунок і вибір електрообладнання внутрішнього електропостачання та схеми розподільчої мережі.
Схема внутрішнього електропостачання заводу наведена на листі 3. Тут вказано типи основних електроприймачів, конденсаторних установок, силових трансформаторів. Розподільча мережа напругою 10 кВ виконана кабелями марки ААШвУ (алюмінієві жили, алюмінієва оболонка, в полівінілхлоридному шланзі, з паперовою ізоляцією з підвищеною температурою нагрівання).
Обрано 5 РП-10кВ, 32 ТП-10/0,4кВ: 4 - двохтрансформаторні ТП; 28 – одно трансформаторні ТП.
Для комутації та захисту силових трансформаторів прийнято вимикачі навантаження і запобіжники.
Вибір трансформаторів виконано одночасно з вибором конденсаторів на напругу 0,38 кВ. З метою уникнення плати за реактивну енергію, яка здійснюється згідно «Методики обчислення плати за перетікання реактивної електроенергії…» підприємство зацікавлене в нульовому рівні споживання реактивної потужності на шинах 10 кВ ГПП. Це досягнуто встановленням регульованих конденсаторних установок на шинах 0,4 кВ цехових ТП-10/0,4 кВ та на шинах 10 кВ РП та ГПП.
В електричній частині виконано розрахунок струмів КЗ, виконано вибір електричних апаратів.
У повному об’ємі виконано розрахунок електропостачання дільниці ковальського цеху. План розташування устаткування дільниці ковальського цеху наведено на листі 4.
Розраховані навантаження по окремих вузлах методом упорядкованих діаграм. Цех живиться від ТП-27. Розподільча мережа виконана за змішаною схемою. Живлення силових ЕП здійснюємо за радіальною схемою, інших – за магістральною схемою. Живлення силових пунктів від ТП виконуємо кабелями, прокладеними в каналах у підлозі. Для силових електроприймачів вибрано кабель ААШвУ, для живлення щитів освітлення - кабель АВВГ (гнучкі алювієві жили з полівінілхлоридною ізоляцією та світло-термо-стійкою ПВХ оболонкою).
В розділі «Релейний захист» приведена характеристика захисту електродвигунів до і вище 1000 В, електропічних і конденсаторних установок, шин і силових трансформаторів ГПП. Виконано розрахунок захисту кабельної лінії і цехового трансформатора ТМ3-1000/10. Схема цього захисту наведена на листі 5, де вказано параметри захисту та карта селективності суміжних захистів – електронного реле АЛ-3 захисту КЛ, запобіжників ПКТ захисту трансформатора ТП та автоматичного вимикача Э-16 захисту лінії 0,38 кВ.
Оскільки на заводі планується створення ділянки для контактного електричного зварювання з установками УКЕ, то детальна розробка проекту присвячена забезпеченню якості електроенергії, що наведено на листі 6. При відносно малих значеннях електричних навантажень по нагріву УКЕ створюють великі пікові навантаження і, тим самим, коливання напруги, що може негативно позначатися як на роботі самих електричних установок, так і на роботі інших споживачів електроенергії, що живляться від тих же РП заводу або ТП-10/0,4 кВ цеху.
Окрім УКЕ на підприємстві є споживачі, що впливають на якість електроенергії: дугові сталеплавильні печі (ДСП), що живляться від РП2 через пічні трансформатори типу ЭТМПК – 3200/10, а також високовольтні асинхронні (АД) і синхронні (СД) двигуни, що живляться від РП5 і РП4 відповідно. Специфічним споживачем є також індукційні печі ІЧТ, що живляться від РП3 через пічні трансформатори ЭТМЧ 2000/10.
Розраховано діапазони відхилень напруги в нормальному, післяаварійному та регульованому режимі роботи. Проведена оцінка зниження напруги при пусках АД, коливань напруги, обумовлених ДСП, АД і СД та зниження напруги при роботі установки поздовжньої ємнісної компенсації УПК.
Були визначені розрахункові навантаження і втрати напруги в електричних мережах, що живлять УКЕ заводу. Обрані елементи цехової мережі з УКЕ.
Електрична мережа, обрана для живлення УКЕ, відповідає умовам допустимої втрати напруги. Цього вдалося досягнути низьким завантаженням живлячого трансформатора (кз=328,3/1600=0,205). Такий режим роботи трансформатора ТМЗ–1600/10 є неекономічним.
Економічним засобом підвищення коефіцієнта завантаження трансформатора до оптимального значення 0,9 та можливості живлення від даного трансформатора інших електроприймачів, включаючи освітлювальні установки, є застосування централізованих УПК на стороні 10 кВ трансформатора.
Розраховані та вибрані елементи УПК. Захист від перенапруг на конденсаторах при к.з. за УПК здійснюється за допомогою розрядника FV. При його спрацюванні через реле максимального струму КА и проміжне реле КL вмикається вимикач навантаження QF, шунтуючий БК.
Захист від виникнення ферорезонансних явищ, виникаючих за рахунок наявності вищих гармонік напруги та насичення трансформатора при піках навантаження, досягається підбором шунтуючого опору R2.
Захист від внутрішніх пошкоджень конденсаторів С при пробої секції здійснюється за допомогою внутрішніх індивідуальних запобіжників.
Розрядження конденсаторів при відключені УПК від мережі здійснюється шляхом включення трансформатора напруги TV1, який служить одночасно для контрольних вимірювань. Проаналізовано умови безпечної праці на заводі, необхідні організаційно-технічні заходи для забезпечення на заводі безпечних умов праці. Визначено небезпечні і шкідливі фактори при експлуатації установок повздовжньої компенсації напругою 10 кВ. Розроблені питання безпеки експлуатації цих установок. Розраховано параметри спільного заземлення разом для ТП-10/0,4 кВ цеху та УПК.
Оскільки приміщення підстанції відноситься до категорії виробництва В та до пожеже небезпечної зони П-I (є займисті рідини з температурою спалаху вище 61 0С – конденсаторне масло, ізоляція, ізоляція кабелів), то в проекті розроблені заходи пожежної безпеки для ТП з УПК.
Зроблено оцінку ефективності проекту системи електропостачання заводу автомобільної техніки: розрахований чистий приведений дохід – 8046,21 тис. грн. Це означає, що реальна (дисконтована) віддача від впровадження проекту системи електропостачання на цю величину перевищує інвестиційні вкладення, що становлять з урахуванням ПДВ 18111,26 тис. грн. Індекс доходності складає 1,44. Тобто віддача від впровадження проекту в 1,44 рази перевищує інвестиційні вкладання.
Реальний (дисконтований) період повернення інвестицій – складає 3,46 року. При швидкій реалізації проекту, коли фактори часу майже не впливають на знецінення грошових потоків, що очікуються, цей термін може скоротитися до 1,86 року. Це дає змогу зробити висновок про доцільність реалізації проекту.
Обґрунтовано організаційні питання вимог цивільної оборони на підприємстві.