Энергообеспечение предприятия (на примере АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС») - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ….…. 3

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».….….…. 6

1.1. Схема электрических соединений….….…. 6

1.2. Анализ электрических нагрузок.….….….… 13

1.3. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов….….….…. 16

1.4. Оценка оптимальности месторасположения подстанции.….…. 25

2. ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».… 34

2.1. Расчет токов короткого замыкания.….….…. 34

2.2. Выбор воздушной линии 110 кВ и кабелей 6 кВ.….….…. 40

2.3. Выбор коммутационных аппаратов….….…. 43

2.4. Релейная защита трансформатора….….….…. 46

2.5. Расчет заземляющего устройства….….…. 57

2.6. Молниезащита подстанции… 62

ЗАКЛЮЧЕНИЕ….….… 65

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ….….… 68

ПРИЛОЖЕНИЯ.….…. 72

Введение (выдержка)

Предприятие АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» находится в городе Санкт-Петербург. Основной вид деятельности компании-это производство радиолокационной, радионавигационной аппаратуры и радиоаппаратуры дистанционного управления.

Предприятие АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» получает питание от подстанции «Металлострой». Подстанция получает питание по двум воздушным линиям 110 кВ Металлострой-правая; Металлострой-левая.

На подстанции «Металлострой» установлены два двухобмоточных трансформатора типа CGE-15000/110 (Т1, Т2), мощность каждого трансформатора 15 МВА.

Шины 6 кВ (I сш. 6 кВ, II сш. 6 кВ) получают питание по ячейке №5 «ввод Т-1» и ячейке №15 «ввод Т-2» соответственно.

На подстанции для питания собственных нужд установлены два трансформатора (ТСН №1-ТМ 40/6/0,23 кВ и ТСН №2-ТМ 63/6/0,23 кВ). ТСН-1 питается от ввода 6 кВ Т1, а ТСН-2 питается от ввода 6 кВ Т2.

Для отделения силовых цепей от измерительных используются трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. На подстанции используются трансформаторы тока типа ТЛМ-10 на вводах 6 кВ и секционном выключателе 1500/5, на отходящих фидерах 400/5, 300/5; 200/5. На каждой секции шин низкого напряжения установлены трансформаторы напряжения ТН-6 кВ №1,2 типа НАМИ-6. Для защиты изоляции обмоток трансформаторов от внутренних перенапряжений со стороны 110 кВ и 6 кВ установлены вентильные разрядники типа РВС-110 и РВП-6.

Актуальность работы обусловлена длительным сроком эксплуатации и изменением электрических нагрузок предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС», что создает необходимость проведения проверочного расчета системы электроснабжения с целью ее модернизации для обеспечения надежного и качественного электроснабжения, соответствующего современным требованиям и стандартам.

Объектом исследования является система электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».

Предметом исследования выступает работа основного электрооборудования система электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».

Целью настоящей работы является проверочный расчет и выбор основного электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

-проанализировать техническую литературу по теме выпускной квалификационной работы;

-ознакомиться с принципами проектирования основного электрооборудования системы электроснабжения;

-провести анализ работы электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС»;

-выявить возможность присоединения дополнительных потребителей;

-на основании заданных значений максимальных нагрузок и состава потребителей по категориям надёжности электроснабжения произвести расчет основных технико-эксплуатационных показателей основного электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС»;

-по результатам проверочного расчета произвести выбор основного электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС».

Практическая значимость работы заключается в повышении надёжности электроснабжения потребителей, а также в возможном применении результатов работы на других аналогичных подстанциях, так как данный проект выполнен по реальным данным и актуальной практической тематике.

Тема выпускной квалификационной работы «Энергообеспечение предприятия (на примере АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС»)» разработана в полной степени, так как проведенные расчеты и на их основании сделанные выводы полностью раскрывают данную тему.

При решении задач выпускной квалификационной работы использованы литературные труды таких известных специалистов в области проектирования и обслуживания систем электроснабжения как, Алиев И. И., Большам Я.М., Кудрин Б. И., Немировский А.Е., Рябкова Е.Я., Файбисович Д. Л., Фризен, В.Э., Шеховцов В. П. внесших существенный вклад в развитие и изучение режимов работы и эксплуатации систем электроснабжения.

Работа состоит из введения, двух глав практической и практико-ориентированной с разделением на параграфы, заключения, списка использованных источников и приложений. В работе использовано 24 таблицы, 4 рисунка, 40 используемых источников. Общее количество страниц работы 74.

Основная часть (выдержка)

1. Характеристика системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС»

1.1. Схема электрических соединений

Предприятие АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» находится в городе Санкт-Петербург. Основной вид деятельности компании-производство радиолокационной, радионавигационной аппаратуры и радиоаппаратуры дистанционного управления. Общее количество направлений деятельности-10.

Предприятие АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» получает питание от подстанции (ПС) «Металлострой».

Подстанция 110/6 кВ «Металлострой» питается по двухцепной воздушной линии (ВЛ) 110 кВ. Основные данные ВЛ приводятся в табл. 1 .

Таблица 1

Основные данные провода ВЛ подстанции 110/6 кВ «Металлострой»

Марка провода Длительно

допустимый ток нагрузки, А Активное

сопротивление, Ом/км Реактивное

сопротивление, Ом/км Длина

провода,

км

ВЛ «Металлострой-левая»

2АС-185 510 0,17 0,377 3,27

ВЛ «Металлострой-правая»

2АС-120 380 0,27 0,4 4,11

На подстанции «Металлострой» установлены два двухобмоточных трансформатора типа CGE-15000/110 (Т1, Т2), мощность каждого трансформатора 15 МВА. Паспортные данные трансформаторов приводятся в табл. 2 .

Таблица 2

Паспортные данные трансформаторов

№ тр-ра Sном, МВА ΔPкз, кВт Uкз, % ΔPхх, кВт Iхх, %

Т-1 15 61,3 10,32 16,3 0,68

Т-2 15 62,6 10,36 15,5 0,67

На вводах 110 кВ установлены разъединители наружной установки типа РНД(З)-110/600УI. Они предназначены для включения и отключения обесточенных участков цепи, находящихся под напряжением (либо со снятым напряжением).

Разъединители выпускаются климатическим исполнением У категории 1 при этом:

-температура окружающего воздуха от +400С до -450С;

-скорость ветра не более 40 м/с;

-высота установки над уровнем моря не более 1000 м.

Основные технические параметры приводятся в табл. 3 .

Таблица 3

Технические данные разъединителя

Наименование параметров Значение

Номинальное напряжение, кВ 110

Номинальный ток, А 600

Частота, Гц 50

Амплитуда предельного сквозного тока КЗ, кА 80

Предельный ток термической устойчивости, кА 31,5Отделители устанавливаются на вводах 110 кВ, на трансформаторных подстанциях без выключателей на стороне высокого напряжения и предназначены для работы на открытом воздухе в сетях на номинальное напряжение 110 кВ переменного тока частоты 50 Гц.

Отделители наружной установки типа ОДЗ-110М/630УI предназначены для автоматического отключения поврежденного участка линии (после искусственного включения короткозамыкателя) в период времени между отключением выключателя на питающем конце линии и его повторном включением (АПВ).

Отделители с приводами обеспечивают автоматическое отключение и ручное включение. На ПС-110 кВ предусмотрено дистанционное отключение отделителей со щита управления.

Заключение (выдержка)

В ходе работы над выпускной квалификационной работой были решены следующие задачи:

-проанализирована техническая литература по теме выпускной квалификационной работы;

-определены принципы построения систем электроснабжения;

-проведен анализ работы электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС», согласно действующим нагрузкам;

-произведен выбор основного электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС»;

-определена возможность присоединения дополнительных потребителей к подстанции «Металлострой».

-по рассчитанным значениям максимальных электрических нагрузок и состава потребителей по категориям надёжности электроснабжения произведен расчет основных технико-эксплуатационных показателей силовых трансформаторов.

Шины 6 кВ (I сш. 6 кВ, II сш. 6 кВ) получают питание по ячейке №5 «ввод Т-1» и ячейке №15 «ввод Т-2» соответственно.

По суточным ведомостям определена полная расчетная мощность подстанции, а также расчетный ток на стороне 110 кВ и 6 кВ.

По данным расчета электрических нагрузок произведен выбор силовых трансформаторов. Рассматривались два варианта: первый вариант-реально установленных двух трансформаторов мощностью 15000 кВ и установку трех трансформаторов мощностью 6300 кВ. Расчет показал, что по техническим характеристикам оба варианта подходят к установке. Экономический расчет показал, что целесообразней установка двух реально установленных трансформаторов типа CGE-15000/110 экономический эффект при этом составит 2310,108 тысяч рублей.

Для определения оптимального месторасположения подстанции построена картограмма электрических нагрузок, которая показала, что подстанция не совпадает с центрами активных и реактивных электрических нагрузок, это объясняется географическими особенностями местности.

Для выбора основного электрооборудования системы электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» произведен расчет токов короткого замыкания, для этого по схеме нормального режима работы подстанции составлена расчетная схема и схема замещения для расчета токов короткого замыкания.

По экономической плотности тока произведен выбор питающей линии электропередач 110 кВ (выбран провод марки АС-185 и АС-120), а также выбор кабелей распределительной сети 6 кВ подстанции «Металлострой». Расчет показал, что необходимо заменить кабели ячеек: КТП 86, ВНИПТИ РАПСА, на кабели большего сечения.

На основании расчета электрических нагрузок и токов короткого замыкания произведен выбор:

-разъединителей типа РНДЗ-110, короткозамыкателей типа КЗ-110 и отделителей типа ОД-110 на стороне 110 кВ;

-вакуумных выключателей типа ВВ/TEL-10 и ВК-10 на стороне 6 кВ;

-предохранителей для наружной установки типа ПК-6.

Предлагается заменить устаревшие короткозамыкатели и отделители на современные элегазовые колонковые выключатели типа ВГТ-110.

Для защиты силовых трансформаторов рассчитана дифференциальная защита для реле РНТ-565. Максимальная токовая защита выполняется на реле типа РТ-40.

Заземление подстанции «Металлострой» выполнено вертикальными и горизонтальными электродами. В качестве вертикальных электродов применяется стальной прут длиной l=3 м, диаметром d=16 мм в количестве 64 шт., в качестве горизонтального электрода применяется стальная полоса 40х5 мм. Заземляющее устройство выполнено по контуру подстанции на глубине 0,7 метра. Для защиты оборудования подстанции «Металлострой» от ударов молнии установлены четыре одиночных стержневых молниеотвода высотой 17 м, а также вентильные разрядники типа РВС-110 и РВП-6.

Спроектированная система электроснабжения предприятия АО «СЕВЕРНЫЙ ПРЕСС» отвечает нормам основных нормативных документов по экономичности, надёжности, электробезопасности и качеству электроэнергии.

Литература

Нормативные правовые акты

1. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 N 261-ФЗ.

2. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. № 321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики».

Учебники, монографии, диссертация, статьи

3. Алиев И.И. Электрические аппараты: учебное пособие для сред. проф. образования / И.И. Алиев, М.Б. Абрамов - М.: РадиоСофт, 2020. - 214 с.

4. Большам Я.М. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей [Текст] / Я.М. Большам, В.И. Крупович, М.Л. Самовер. – М.: Энергия, 2020. – 696 с.

5. Ерошенко С.А. Расчет токов коротких замыканий в энергосистемах / С.А. Ерошенко, А.О. Егоров, М.Д. Сенюк, М.Р. Загидулин, К.А. Зиновьев, А.И. Хальясмаа: учебное пособие – М.: Урал. ун-та, 2021. - 104 с.

6. Ершов А.М. Системы электроснабжения Ч.1. Основы электроснабжения: курс лекций / – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. – 245 с.

7. Ершов А.М. Релейная защита в системах электроснабжения напряжением 0,38-110 кВ: учебное пособие - М.: Инфра-Инженерия, 2022. - 608 с.

8. Ершов А.М. Системы электроснабжения. Ч.2: Электрические нагрузки. Компенсация реактивной мощности: курс лекций / – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. – 230 с.

9. Зуев Э.Н. Технико-экономические основы проектирования электрических сетей [Текст] / Э.Н. Зуев. – М.: Энергоатомиздат, 2020. – 72 с.

10. Извеков Е.А. Проектирование систем электроснабжения / Е.А. Извеков, И.В. Лакомов, В.В. Картавцев. Курсовое проектирование: учебное пособие - М.: Лань, 2022. - 152 с.

11. Карякин, Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок [Текст] / Р.Н. Карякин. – М.: Энергосервис, 2020. – 374 с.

12. Киреева Э. А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий: учебное пособие - М.: Кнорус, 2022. - 368 с.

13. Кудрин Б. И. Электроснабжение [Текст] / Б. И. Кудрин, М. Г. Ошурков, Б. В. Жилин – М.: Феникс, 2020. – 382 с.

14. Куксин А.В. Электроснабжение промышленных предприятий: учебное пособие - М.: Инфра-Инженерия, 2023. - 156 с.

15. Малафеев С.И. Надежность электроснабжения: учебное пособие - М.: Лань, 2023. - 368 с.

16. Миронов Ю.М. Электрооборудование и электроснабжение электротехнологических установок / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова: учебное пособие - М.: ИНФРА-М, 2022. - 470 с.

17. Немировский А.Е. Электрооборудование электрических сетей, станций и подстанций / А.Е. Немировский, Л.Ю. Крепышева, И. Ю. Сергиевская - М.: Инфра-Инженерия, 2022. - 174 с.

18. Ополева Г.Н. Электроснабжение промышленных предприятий и городов: учебное пособие - М.: Форум, 2021. - 416 с.

19. Полуянович Н.К. Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт систем электроснабжения промышленных предприятий – М.: Лань, 2022. - 396 с.

20. Рябкова, Е.Я. Заземление в установках высокого напряжения [Текст] / Е.Я. Рябкова. – М.: Энергия, 2020. – 224 с.

21. Сазыкин В.Г. Расчет электрических нагрузок в системах электроснабжения АПК: метод. указания / В.Г. Сазыкин, А.Г. Кудряков. – Краснодар: КубГАУ, 2020. – 54 с.

22. Файбисович Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2020.

23. Фризен, В.Э. Расчет и выбор электрооборудования низковольтных распределительных сетей промышленных предприятий: учебное пособие / В.Э. Фризен, С.Л. Назаров. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2023. - 180 с.

24. Шеховцов В. П. Осветительные установки промышленных и гражданских объектов: В.П. Шеховцов учебное пособие.3-е изд. - М.: ФОРУМ, 2020. - 453 с.

25. Щербаков Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление в строительстве: учебное пособие / Е.Ф. Щербаков, А.Л. Дубов, Д.С. Александров - М.: Лань, 2023. - 512 с.

Интернет-ресурсы

26. Энергетика и промышленность России – информационный портал [Электронный ресурс]. – URL: http://www.eprussia.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

27. Сайт Министерства Энергетики РФ [Электронный ресурс]. – URL: http://www.minenergo.gov.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

28. Сайт ФГБУ Российское энергетическое агентство Министерства Энергетики РФ [Электронный ресурс]. – URL: http://rosenergo.gov.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

29. Сайт «Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.fsk-ees.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

30. Нормативная документация, статьи, программы, книги, проекты, чертежи и многое другое, по всем разделам энергетики [Электронный ресурс]. – URL: http://glavnyenergetyk.narod.ru/index.htm (по состоянию на 05.02.2025).

31. Сайт второй генерирующей компании оптового рынка электроэнергии [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ogk2.ru (по состоянию на 05.02.2025).

32. Энергетика: оборудование, документация [Электронный ресурс]. – URL: http://forca.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

33. Обзор компаний, занимающихся производством релейной защиты и автоматики [Электронный ресурс]. – URL: http://kruobzor.ru/index.php/companies/proizvoditeli-relejnoj-zashchity (по состоянию на 05.02.2025).

34. Сайт Некоммерческого партнерства «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.srzau-np.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

35. Системный оператор Единой энергетической системы [Электронный ресурс]. – URL: http://so-ups.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

36. Сайт, посвященный инновациям в энергетике [Электронный ресурс]. – URL: http://www.chekltd.com/ (по состоянию на 05.02.2025).

37. Энергетический инжиниринг [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ntc-retec.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

38. Портал потребителей электроэнергии [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energo-consultant.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

39. Сайт «Школа для электрика» [Электронный ресурс]. – URL: http://electricalschool.info/maschiny/ (по состоянию на 05.02.2025).

40. Информация в сфере энергетики [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energosoft.info/ (по состоянию на 05.02.2025).