ЭСН и ОЭ подстанция автоматизированного цеха

Введение

 

В 2008-2009 гг. Минэнерго  РФ проводило разработку Энергетической стратегии России на период до 2030 г., одобренную Правительством РФ в августе 2009 г. Раздел электроэнергетики в Энергетической стратегии разрабатывался Энергетическим институтом им. Г.М. Кржижановского и ИСЭМ СО РАН с привлечением других организаций и ряда специалистов отрасли. Ниже изложены основные положения развития электроэнергетики России, вытекающие из проведенной работы. В выполнении работы участвовали также сотрудники ИСЭМ СО РАН: д.э.н. Кононов Ю.Д., д.т.н. Клер А.М., д.т.н. Санеев Б.Г., д.т.н. Соколов А.Д., к.т.н. Ха-наева В.Н., к.т.н. Усов И.Ю., к.т.н. Ханаев В.В., д.т.н. Ковалев Г.Ф., к.т.н. Лебедева Л.М., Осак А.Б. и др.

 Проблемы отрасли в России:

• нарастание процесса старения энергетического оборудования. Доля устаревшего оборудования составляет свыше 40%.

• наличие дефицита генерирующих и сетевых мощностей в ряде регионов страны.

• усложнение проблемы обеспечения надежности энергосистем и утяжеление ус-ловий регулирования переменной части суточных графиков нагрузки.

• большая зависимость электроэнергетики от природного газа.

• резкое сокращение научно-технического и строительного потенциала отрасли.

Развитие основной электрической  сети ЕЭС России до 2030 г. должно происходить, главным образом, путем усиления сети переменного тока. Применение передач постоянного тока возможно для транспорта электроэнергии на дальние расстояния, а также для экспорта электроэнергии.

Усиление основной электрической  сети переменного тока высших напряжений в ЕЭС России должно выполняться на напряжениях 220(330)-500(750) кВ. Использование напряжения 1150 кВ может быть оправдано лишь для транзитных электропередач и требует специальных обоснований.

Сеть 750 кВ переменного тока будет развиваться в европейской части России для усиления межсистемных связей ОЭС Северо-запада с ОЭС Центра, выдачи мощности АЭС и возможного усиления электрических связей с Белоруссией и Украиной.

Линии электропередачи 500 кВ переменного тока нужны для усиления основных сетей в ОЭС Юга, Центра, Средней Волги, Урала, Сибири и Востока, а также для развития межсистемных связей между ними.

Сеть 330 кВ переменного тока продолжит выполнять системообразующие функции ряде энергосистем европейской части России (ОЭС Юга, Северо-запада, Центра, Калининградской энергосистеме) и обеспечивать выдачу мощности электростанций.

Электропередачи 220 кВ в большинстве  энергосистем будут выполнять распределительные функции, и выдавать мощность электростанций для снабжения близлежащих потребителей. Они также могут использоваться для объединения изолированных энергорайонов Республики Саха (Якутия) и связи их с ОЭС Сибири, усиления связей в Архангельской энергосистеме, энергосистеме Республики Коми, и в изолированных энергосистемах Сибири и Дальнего Востока.

В системах транспорта и распределения  электроэнергии в перспективе найдут применение новые прогрессивные технологии. «Идеальный» проводник будет иметь проводимость высокочистой меди, вес алюминия, прочность и продолжительность срока службы усиленной стали.

Широко будут использоваться управляемые устройства (управляемые шунтирующие реакторы, тиристорные статические компенсаторы, продольная емкостная компенсация, объединенные регуляторы перетопка мощности, фазоповоротные устройства, СТАТКОМЫ; устройства асинхронной связи – передачи и вставки постоянного тока, электромеханические преобразователи; накопители электрической энергии) и новые высокоэффективные системы управления электрическими сетями. Будут использоваться сверхпроводниковые устройства, в первую очередь кабели, накопители, токоограничивающие устройства.

Проведенные исследования по развитию транзита Восток - Запад выявили относительно высокую стоимость увеличения пропускной способности электрических связей, соизмеримую со стоимостью строительства электростанций. При анализе совместной выдачи мощности от электростанций Западной (Тюменской энергосистемы) и Восточной Сибири на Урал и в европейские регионы России выявлены существенные зависимости двух потоков мощности друг от друга. Такая зависимость обуславливает необходимость подробного учета всех основных связей в транзите Сибирь – европейская часть России и совместного рассмотрения перспектив развития электроэнергетики регионов Восточной и Западной Сибири, Урала и европейской части страны.

Курсовой проект состоит  из пояснительной записки, в которой содержится: общая часть, характеристика объекта проектирования, категории потребителей электроснабжения, ведомость электрических нагрузок,  специальная часть,  расчет электрических нагрузок «методом коэффициента использования», компенсация реактивной мощности, расчет и выбор силового трансформатора, выбор типа КТП, расчет ЦЭН и выбор схемы электроснабжения, расчет и выбор сечения токоведущих частей, выбор оборудования ниже 1000 В, расчет токов короткого замыкания, выбор высоковольтного электрооборудования, охрана труда, меры безопасности при обслуживании оборудования КТП.

Графическая часть представлена на двух листах план эл. оборудования и  схема электроснабжения.

 

 

 

 

 

   1.     Общая часть

1.1.   Характеристика объекта проектирования

 

Механический цех серийного  производства (МЦСП) предназначен для  серийного выпуска продукции для завода тяжелого машиностроения.

Он является вспомогательным  звеном в цепи промышленного производства завода.

Цех имеет станочное  отделение, производственные, вспомогательные, бытовые и служебные помещения. ЭСН осуществляется от ГПП напряжением 6 и 10 кВ, расположенной на территории завода на расстоянии 1,2 км от цеха. От энергосистемы до ГПП – 12 км.

Количество рабочих смен – 2. Потребители цеха относятся к 1, 2 и 3 категориям надежности ЭСН.

Грунт в районе цеха –  глина с температурой +10С. Каркас здания смонтирован из блоков-секций длиной 4 м каждый.

Размеры цеха A * B * H = 48 * 32 * 8 м.

Все вспомогательные помещения двухэтажные высотой  3,7 м.

Перечень ЭО цеха дан  в таблице 1

Пожароопасной зоной  называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращается горючие (сгораемой) вещества. Пожарная категория В – производства, связанные с применением жидкостей с температурой вспышки паров выше 61 C; Горючих пылей или волокон, нижний предел волокон, нижний предел воспламенения которых более 65 г/см3; веществ, способных гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или одно с другим; твердых, сгораемых веществ и материалов. К этой категории относят большинство промышленных производств.                                            

Взрывоопасной считается зоны в помещении в  пределах до 5м по горизонтали и  вертикале от технологического оборудования (аппаратов), из которого возможно выделение горячих газов или паров ЛВЖ при условии, если объем взрывоопасных смеси равен 5% или более свободного помещения.  Взрывоопасные зоны согласно  ПУЭ подразделяется на следующие классы. Зоны класса В-IIа – зоны. распложенные в помещениях, в которых опасные состояния, характеризующие класс В-II, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

 

 

 

 

 

1.2 Категории потребителей  электроснабжения

Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) все потребители  электроэнергии  делятся на три категории. 
   К первой категории относятся ответственные потребители. Их снабжение электроэнергией производится от двух независимых источников питания. При исчезновении напряжения на одном из источников производится автоматическое переключение на питание нагрузки от второго источника. Независимыми источниками могут быть распределительные устройства двух электростанций или не связанных друг с другом подстанций. Переключение производится автоматическими выключателями резерва (АВР). При срабатывании этих механических (а иногда и тиристорных) переключателей, время отсутствия напряжения (период, в течение которого нагрузка остается без электропитания) составляет 10-3000 мс. 
   Из первой категории выделяется группа особо ответственных потребителей. Их электропитание производится от трех независимых источников. В качестве третьего источника допускается использовать дизельный генератор или аккумуляторные батареи. 
   Ко второй категории относятся менее ответственные потребители. Их электроснабжение должно производится от двух независимых источников питания. Но для этой категории потребителей допустим более длительный разрыв электропитания, достаточный для переключения вручную оперативным персоналом или выездной аварийной бригадой. 
   Все остальные потребители относятся к третьей категории. Их электроснабжение может осуществляться от одного источника питания, при условии, что перерывы электроснабжения не превышают одних суток. В это время включается и ремонт или замена вышедшего из строя оборудования. 
   К потребителям первой категории относятся федеральные и региональные органы власти, большие старые банки, больницы, начиная с областных, некоторые предприятия с непрерывным циклом производства, крупные узлы связи и т.д. 
   Ко второй категории потребителей относятся больницы и узлы связи, крупные предприятия и др.

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Ведомость электрических  нагрузок

Ведомость потребителей механического цеха представлена в таблице 1

 

Таблица 1 Перечень ЭО подстанции  механического цеха серийного производства

№ на плане	Наименование ЭО подстанций	Рэп, кВт	Примечание
1…3	Карусельный фрезерный  станок	12
4, 5	Станок заточный	2,8	1-фазные
6, 7	Станок наждачный	1,2	1-фазные
8	Вентилятор приточный	25
9	Вентилятор натяжной	23
10	Продольно-строгальный  станок	54
11, 12	Плоскошлифовальный станок	42
13…15	Продольно-фрезерный  станок	20,5
16…18	Резьбонарезной станок	8
19, 20	Токарно-револьверный станок	17
21…28	Полуавтомат фрезерный	12,5
29, 30	Зубофрезерный станок	27
31…34	Полуавтомат зубофрезерный	10,2
35	Кран мостовой	27 кВ*А	ПВ = 60 % cos = 0,92