Развитие энергетики в России и за рубежом.

Н. контр.

Проверил

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Листов

Лит.

ЧМК

3-ЭПП-А

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Мардашов

Зайцева Н.А.

Электроснабжение электросталеплавильно-го отделения ЭСПЦ-2

Т. контр.

Утв.

Зайцева Н.А.

Н.А Н.Н.АН.А.

Выполнил

Лист

Содержание

Введение 3

1 Общая часть 4

1.1 Технологический процесс и характеристика потребителей 4

1.2 Выбор схемы электроснабжения 5

2 Специальная часть 7

2.1 Расчет нагрузок методом упорядоченных диаграмм 7

2.2 Расчет компенсирующих устройств 8

2.3 Расчет и выбор сетей напряжением до 1000В 9

2.4 Расчет и выбор автоматических выключателей 10

2.5 Расчет и выбор двух вариантов силовых трансформаторов 12

2.6 Расчет сечение питающих линий 14

2.7 Расчет токов к/з в точке к1 16

2.8 Расчет токов к/з на шинах 0,4кВ 17

2.9 Выбор шин 0,4кВ 18

2.10 Выбор высоковольтных аппаратов по точкам к/з 19

2.11 Расчет релейной защиты силового трансформатора 20

2.12 Расчет заземляющего устройства 23

Литература

Приложение А «Электрическая схема сети 0.4 кВ»

Приложение В Задание на курсовой проект

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Введение

Развитие энергетики в России и за рубежом.

Россия располагает значительным потенциалом для увеличения экспорта энергоресурсов.

Такое мнение высказал министр энергетики РФ Игорь Юсуфов, выступая 21 мая в Москве на конференции по инвестициям с участием представителей крупных инвестиционных компаний. Министр подчеркнул, что «Россия наряду с США, Канадой и Великобританией в состоянии сформировать фундамент цивилизованного развития мировых энергетических рынков, защищенных от колебаний цен и поведения отдельных государств-производителей энергоресурсов, не считающихся с интересами мирового сообщества.

По мнению Юсупова, важнейшее направление, на котором необходимо сосредоточить усилия – это обеспечение устойчивой и надежной мировой системы экспорта энергоресурсов, основанной на стабильности поставок и цен. Он напомнил, что Россия является крупнейшим производителем и экспортером энергоресурсов, располагающим 35% мировых запасов газа, 12% запасов нефти и 16% запасов угля.

Что касается собственно инвестиций, то, по прогнозам Минэнерго РФ, к 2005г. В российскую энергетику может быть инвестировано около 30-40 млрд. долл. Как сообщил РБК представитель министерства, основной объем инвестиций будет приходиться на нефтегазовый сектор, в частности, на проекты по соглашениям о разделе продукции (СРП), а также на реформирование электроэнергетики и угольную промышленность. Как отметил представитель Минэнерго, по мнению руководства министерства, поскольку на данный на данный момент достаток в иностранных инвестициях в российскую энергетику, в России должны быть обеспечены равные условия для иностранных и российских недропользователей, не считая проектов, разрабатываемых на условиях СРП.

В Минэнерго РФ подчеркнули, что для иностранных инвесторов существенным ограничением в инвестировании средств в Россию могут стать лишь возможности экспорта продукции, в связи, с чем необходимо также вложение средств и в транспортировку энергоносителей. В министерстве также считают, что несмотря на то, что цены на нефть внутри России гораздо ниже мировых, правительство не намерено немедленно предпринимать меры по выравниванию этих цен, в отличие от цен на газ, которые будут расти.

Также по прогнозу Минэнерго РФ, добыча нефти в России в 2002г. Составит около 360 млн. тонн и газа – около 600 млрд. кубометров. В 2002г. На экспорт планируется направить 160 млн. тонн нефти и около 180 млрд. кубометров газа. Выработка электроэнергии в РФ в 2002г. Превысит 900 млрд. кВт ч., а добыча угля – 270 млн. тонн.

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

1 Общая часть

1.1 Технологический процесс

Завалка шихты в печь грейферной бадьёй объёмом 77м³ . После окончания

Завалки и перепуска электродов портал со сводом возвращается в рабочее состояние, свод спускается на корпус, уплотняющая муфта надвигается на сводовой потрубок, электрододержатели идут вниз и включают дуги. Через

3-5 минут после включения дуг газокислородные горелки перемещают в рабочее положение и подают газ и кислород. Горелки работают в течении 15-20 минут.

При работе горелок через определённые интервалы изменяют направление факелов за счёт поворота горелки и меняют её положение по высоте. В процессе плавления в окислительный период для оборудования пенистова шлака периодически через 5-10 минут, в печь присаживают известь , руду или агломерат и кокс. После окончания плавления начинают продувку кислородом, продувку ведут в течение 10-15 минут.

После достижения заданного сплава и металл выпускается из электропечи в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе, оборудованный тензодатчиками.

Для выпуска стали электропечи предварительно наклоняют на угол 5 и открывают затвор.

По мере слива металла печь наклоняют на угол 15. После достижения заданной массы металла в ковше электропечи возвращают в исходное положение. При этом в печи остаётся часть металла и практически весь шлак. После окончания выпуска раскрываются ворота укрытия, сталевоз с ковшом выталкивается в разливочный пролёт.

При необходимости дальнейшей доводки металла, ковш переставляют на другой сталевоз и подают к установке вакуумирования стали. На электропечи после возврата её в исходное положение огнеупорной засыпкой и электропечь готова к следующей плавки.

1.2 Характеристика потребителей

Основными электроприёмниками проектируемой подстанции являются:

Дымососы, электронагреватели, вентиляторы. Которые относятся к первой категории по надёжности и бесперебойности питания. В таблице 1 приведён список наименования узлов питания.

Таблица 1 Электроснабжение участка ЭСПЦ-2

Наименование

Питания и групп электроприёмников

Количество преемников

Pн

Коэффициент пользования

cos φ /tg φ

Подстанция Т-4а

трансформатор 1Т

Дымососы

200

0,9

0,9/0.46

Вентиляторы

1:55

0,6

0,8/0,46

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Продолжение таблицы 1

Станки, молот,

стенды, весы

2:29

0,12

0,5/1,73

Сварочные

трансформаторы

0,2

0,5/1,73

Освещение

0,95

0,95/0,32

Электронагреватели

3:30

0,6

0,98/0,19

Сатуратор

0,2

0,4/2,3

Тележки, лебедки

7,5

0,1

0,6/1,33

Кран-балка

0,05

0,5/1,73

Насосы

0,8

0,8/0,75

Итого на магистраль М-4а

Освещение общее

0,95

0,95/0,32

1.3 Выбор схемы электроснабжения

Схема электроснабжения 0,4кВ выбрана радиальная схема.

Радиальная схема характерна тем, что от источника питания отходят линии запитывающие крупные электроприёмники или пункты питания, от которых в свою очередь самостоятельные линии запитывающие более мелкие электроприёмники, но несет дополнительные расходы на сооружение пунктов питания и проводниковый материал.

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

2 Специальная часть

2.1 Расчёт нагрузок методом упорядоченных диаграмм

ШР1

Номинальная суммарная мощность при ,кВт

где n-количество приёмников

Активная среднесменная мощность за наиболее загруженную

смену Pср, кВт

Реактивная среднесменная мощность за наиболее загруженную

смену Qср , кВАр

где tgφ-коэффициент мощности

Эффективное число электроприёмников nэф рассчитывается по второму способу

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

если n>4, модуль сборки m>3; Ku cp>0,2; тогда:

целое число

Активная максимальная мощность группы электроприемников с различными режимами работы Рmax, кВт

Реактивная максимальная мощность группы электроприемников с различными режимами работы Qmax, кВАр.

Если , то

а если , то

Полная максимальная мощность группы электроприемников с различными режимами работы Smax, кВА

Расчетный ток по пункту питания Ip, А

Итого по ТП

Итого по ТП с компенсацией

2.2 Расчет компенсирующих устройств ,кВАp

где Рср - мощность по подстанции

tgφ1 - расчетное значение коэффициента мощности по подстанции

tgφ2 – нормируемое значение коэффициента мощности по предприятиям России (0,329)

n – количество компенсирующих устройств, где количество зависит от числа силовых трансформаторов и питающих линий.

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Выбрал компенсирующее устройство марки

УКЧ-0,38-100 УЗ

Реактивная среднесменная мощность после компенсации Qcр.к, кВАр

Максимальная реактивная мощность после компенсации Qmax.k кВАр

Полная максимальная мощность после компенсации Smax, кВА

Расчетный ток после компенсации Ip.k., A

Проверка коэффициента мощности

2.3 Расчет электрических сетей U до 1000 В

ШР1

Расчетный ток линии Ip, A

Условие выбора

где - ток допустимый

- расчетный ток линии

Питание веду тремя кабелями, сечением

Активное и индуктивное сопротивление кабеля rОм

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Проверка выбранного сечения по потерям напряжения , B

Марка выбранного проводника 3АВРГ()

ШР2

Расчетный ток линии Ip, A

Условие выбора

Активное и индуктивное сопротивление кабеля rОм

Проверка выбранного сечения по потерям напряжения ,B

Марка выбранного проводника 8АВРГ()

2.4 Выбор автоматических выключателей

ЩСУ-1

Расчетный ток по пункту питания Ip, A

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Ток наибольшего электроприёмника в пункте питания Ip, A

где - мощность одного самого крупного электроприемника в пункте питания, кВт

- коэффициент мощности самого крупного электроприемника в пункте питания

Ток пусковой Iпуск, A

Ток пиковый Iпик, А

где - коэффициент мощности самого крупного электроприемника в пункте питания

Условия выбора автоматических выключателей

где - номинальный ток выключателя, А

- номинальный ток электромагнитного расцепителя, А

номинальный ток теплового расцепителя, А

Выбираю марку выключателя А3730ФУЗ

ЩСУ-2

Расчетный ток по пункту питания Ip, A

Ток наибольшего электроприёмника в пункте питания Ip, A

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Ток пусковой Iпуск, A

Ток пиковый Iпик, А

где - коэффициент мощности самого крупного электроприемника в пункте питания

Условия выбора автоматических выключателей

где - номинальный ток выключателя, А

- номинальный ток электромагнитного расцепителя, А

Выбираю марку выключателя Э-25

2.5 Выбор силового трансформатора

Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме

Аварийный режим

Тип

Количество

мощность

U обмотки

Потери активной мощности

Uк.з%

Iх.х%

цена

ВН

НН

Рх.х

Рк.з

ТМ

1000

0,4

2,1

7,6

5,5

76560

ТСЗ

1000

0,4

11,2

5,5

1,5

306900

ТМ

Приведенные потери реактивной мощности х.х. трансформатора

где - ток холостого хода, в %

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Приведенные потери реактивной мощности к.з. трансформатора

где - напряжение короткого замыкания, %

Приведенные потери активной мощности х.х. трансформатора

где - коэффициент понижения потерь или экономический эквивалент, равен 0,004

Приведенные потери активной мощности к.з. трансформатора

Полные приведенные потери активной мощности

Стоимость амортизационных отчислений руб.

где f – коэффициент амортизации, равен 0,063

K – стоимость трансформатора, руб.

Стоимость потерь руб.

где С – стоимость 1кВт/ч на предприятии С=0,64

T – число часов работы предприятия в год T=8000

Затраты по подстанции З руб.

ТСЗ

Приведенные потери реактивной мощности х.х. трансформатора

где - ток холостого хода, в %

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Приведенные потери реактивной мощности к.з. трансформатора

где - напряжение короткого замыкания, %

Приведенные потери активной мощности х.х. трансформатора

где - коэффициент понижения потерь или экономический эквивалент, равен 0,004

Приведенные потери активной мощности к.з. трансформатора

Полные приведенные потери активной мощности

Стоимость амортизационных отчислений

где f – коэффициент амортизации, равен 0,063

K – стоимость трансформатора, руб.

Стоимость потерь

где С – стоимость 1кВт/ч на предприятии С=0,64

T – число часов работы предприятия в год T=8000

Затраты по подстанции З руб.

Выбираю маслонаполненный трансформатор ТМ-1000, как более экономичный с меньшими потерями.

2.6 Расчет сечения питающей линии

Сети напряжением выше 1000 В выбирается по экономической плотности тока, а проверяется по потерям напряжения и на термостойкость.

Расчетный ток линии

где - полная максимальная мощность с учетом компенсации, кВА

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

- номинальное напряжение с высокой стороны трансформатора, кВ

Экономически целесообразное сечение

где экономическая плотность тока

Экономически целесообразное сечение – это при котором будут наименьшие затраты и наименьшие потери.

По полученному значению смотрим ближайшее стандартное.

Условие выбора

Активное и индуктивное сопротивление кабеля rОм

где - активное погонное сопротивление, Ом

- длина провода, м

- индуктивное погонное сопротивление, Ом

Проверка выбранного сечения по потерям напряжения

Выбираю марку кабеля ААШВ()

Проверка выбранного сечения на термостойкость

где -это наименьшее сечение которое выдержит нагрев токами к.з. в течение заданного времени без повреждений.

2.7 Расчет токов к.з. в точке К-1

Базисный ток

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

где - базисная мощность принимается любое число удобное для расчетов кратное 10,100,1000…, мВА

- базисное напряжение принимается, напряжение на шинах подстанции, В

Относительно базисное сопротивление системы

Относительно базисное сопротивление линии

Полное результирующее сопротивление

Ток к.з. в точке 1

Мгновенное значение ударного тока

где - ударный коэффициент

Мощность к.з в точки к-1, мВА

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Ток к.з. в установившемся режиме

Проверка кабеля на термостойкость

2.8 Выбор шин 0,4 кВ

Условие выбора

Выбираю шины 100-10

Момент сопротивление шин,

Проверка шин на электродинамическую стойкость, мПа

где - расстояние между изоляторами в пролете, м

- расстояние между осями соседних фаз, м

- мгновенное значение ударного тока в точке к-2, А

Проверка шин на термическую стойкость

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Шина проходит по электродинамическому и термическому току к.з.

2.9 Расчет токов к.з на шинах 0,4 кВ

За базисное напряжение принимают 0,4 кВ

За базисную мощность на низкой стороне трансформатора принимают мощность отключения высоковольтного выключателя

Сопротивление системы

Относительное базисное сопротивление трансформатора

то тогда

Полное результирующее сопротивление

Ток к.з во второй точке

Мгновенное значение ударного тока

2.10 Выбор высоковольтных аппаратов по точкам короткого замыкания

Выбираю ячейку КРУ - КМ1 , которая комплектуется выключателями

ВМПЭ-10 и трансформаторами тока ТОЛ-10.

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

Выбор высоковольтных выключателей

Выключатели выбираются по току и напряжению, проверяются на электродинамическую, термическую стойкость и отключающую способность. Данные расчёта и справки заносятся в таблицы сравнения.

ВМПЭ-10-630-31,5

Расчётные данные

Табличные данные

Выключатель проходит на электродинамическую, термическую стойкость и отключающую способность.

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по току и напряжению, проверяются на электродинамическую и термическую стойкость

ТОЛ-10

Расчётные данные

Табличные данные

Трансформатор тока проходит на электродинамическую и термическую стойкость.

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

2.11. Расчет релейной защиты силовых трансформаторов

Сопротивление трансформатора Хтр. Ом

Сопротивление системы Хс. Ом

Ток трехфазного короткого замыкания на шинах 6кВ ,А

Ток трехфазного короткого замыкания на шинах 0.4кВ но приведенный к стороне высокого напряжения ,А

Ток однофазного короткого замыкания на шинах 0.4кВ А

где Uф - фазное напряжение и равно 220 В

Zтр – полное сопротивление прямой последовательности трансформатора

Zотр – полное сопротивление нулевой последовательности трансформатора

Ток однофазного короткого замыкания на шинах 0.4кВ но приведенный к стороне высокого напряжения ,А

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.6А.00.00.ПЗ

Номинальный ток силового трансформатора .А

Коэффициент трансформации трансформатора тока

Ток срабатывания максимальной токовой защиты

где Кн =1.1 – коэффициент надежности

Ксз =2.5 – коэффициент самозапуска нагрузки

Кв =0.8 – коэффициент возврата

1.4 – коэффициент учитывающий нагрузку в режиме автоматического ввода резерва

Ток срабатывания реле

Выбираю реле типа РТ-40/20 с диапазоном тока уставки 5-10А последовательное соединение катушек

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Ток в реле при двухфазном коротком замыкании за трансформатором

Коэффициент чувствительности при двухфазном коротком замыкании за трансформатором

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

так как Кч больше 2 защита чувствительна к двух и трехфазным коротким замыканиям

Ток короткого замыкания при однофазном коротком замыкании за трансформатором

Коэффициент чувствительности при однофазном коротком замыкании за трансформатором для максимальной токовой защиты по схеме полной звезды

максимальная токовая защита не чувствительна к короткому замыканию за трансформатором. Поэтому устанавливаем защиту нулевой последовательности на отключение с низкой стороны трансформатора

Ток срабатывания защиты нулевой последовательности

где Км- коэффициент кратности приделано допустимого тока через нейтрал трансформатора по отношению к Iном.т.=0.25 при соединении обмоток звезда /звезда

Котc=1.15-1.25

Кв=0.8

Устанавливаем реле типа РТ-81/1 с током срабатывания 5 А

Ток в реле

Коэффициент чувствительности защиты нулевой последовательности

Защита нулевой последовательности чувствительна к к.з. за трансформатором

Ток срабатывания токовой отсечки

где Кн=1.2-1.3 – коэффициент надежности

Ток срабатывания реле отсечки

Защита построена по схеме неполной звезды с двумя реле типа РТ-40

Выбираем реле типа РТ-40/50 с диапазоном тока уставки 25-50 А при поролельном соединении катушек

Коэффициент чувствительности токовой отсечки

Защита чувствительна

Для масленых трансформаторов устанавливается газовое реле , которое в зависимости от повреждения подает сигнал либо на сигнал либо на сигнал и отключение трансформатора

Выбираю газовое реле типа РГ-43

Лист

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

КП.1806.06.00.00.ПЗ

2.12 Расчет заземляющего устройства подстанции

Подстанция U 10/0,4 кВ сторона 6кВ изолирована, а сторона 0,4кВ глухо заземлена. Грунт в месте сооружения подстанции глина влажная. В качестве заземлителя пруток.

Сопротивление заземляющего устройства, Ом