Характеристика завода металлургического комбината

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Для передачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества существуют следующие энергосистемы: Цеховая - обеспечивающая энергоснабжение потребителей, Заводская - служат дляь электроснабжения основных цехов и вспомогательных объектов, Городские или Районные - служат для электроснабжение предприятий, сельского хозяйства, коммунальных объектов. При проектировании электроснабжения необходимо учитывать технико-экономические аспекты. При выборе напряжений питающих линий, сети и чисел трансформаторных подстанций, систем управления, защиты – должны учитывать усовершенствования технологического процесса, роста мощностей при номинальном напряжении.

Объектом исследования в представленной работе является участок механосборочного цеха. Предметом исследования – электроснабжение участка механосборочного цеха.

Характеристика завода металлургического комбината

· Генеральный план предприятия – рисунок 1.

· Ведомость электрических нагрузок.

· Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы 110/35/10 кВ, на которой установлены два трёхобмоточных трансформатора мощностью 60000кВА каждый.

· Стоимость электроэнергии – 0.8 руб/кВт∙ч;

· Расстояние от подстанции до предприятия –5 км.

Рисунок 1.Генеральный план предприятия

Таблица 1. Потребляемая мощность цехами.

2.Расчётная часть.

2.1.Определение расчётных нагрузок промышленных предприятий

Расчетная нагрузка (активная и реактивная) цеха определяется из соотношений:

Р_р = К _с⋅ Р_уст, кВт.

[Расчеты представлены в таблице 1]

Вычислим реактивную расчётную нагрузку каждого из цехов:

Qp=Р_р ⋅tgϕ

[Расчеты представлены в таблице 1]

где tgϕ определяем в зависимости от коэффициента мощности.

Cosф

Q_р1= Р_р1⋅ tgϕ₁=… квар

[Расчеты представлены в таблице 1]

Определим активную расчётную нагрузку предприятия:

= Рр₁ + Рр₂…+ Рр₁₄= 67927 кВт;

Определим реактивную расчётную нагрузку предприятия по формуле:

= Qр₁ + Qр₂ …+ Qр₁₄ = 51396 квар;

Вычислим полную нагрузку каждого цеха:

Sр1= =

[Расчеты представлены в таблице 1]

Вычислим полную нагрузку предприятия:

Sр= = 85303,05 кВА

Таблица 1.

№	Название цеха	Kc	cosφ	Pуст,кВт	Pp,кВт	Qp,кВар	S,кВА
	Цех холодной прокатки 1	0,65	0,67		10484,5	7024,615	12620,22
	Цех трансформаторной и транспортерной стали	0,74	0,76			4414,84	7296,252
	Цех горячей прокатки (6кВ)	0,75	0,67		16518,75	11067,56	19883,66
	Цех холодной прокатки 2	0,65	0,85			10795,85	16669,31
	Цех холодной прокатки (10кВ)	0,62	0,94			3467,66	5062,943
	Листоотделочный цех	0,65	0,85		1124,5	955,825	1475,839
	Трубоэлектросварный цех 1(6кВ)	0,61	0,76		5441,2	4135,312	6834,286
	Трубоэлектросварный цех 2	0,5	0,85			3276,75	5059,458
	Трубоэлектросварный цех 2(10кВ)	0,65	0,76			4357,08	7200,794
	Склад склябов	0,6	0,94			90,24	131,7545
	Купоросная	0,7	0,67			351,75	631,9439
	Центральная газозащитная станция	0,7	0,76			1021,44	1688,098
	Насосная	0,5	0,67			140,7	252,7776
	Материальный склад	0,4	0,76			12,16	20,09641
	Насосная 2	0,7	0,67			37,52	67,40735
	Мазутохранилище	0,6	0,76			159,6	263,7654
	Копмпрессорная	0,5	0,76			87,4	144,4429

2.2.Определение центра электрических нагрузок и места расположения ГПП.

Составим картограмму предприятия.

На генплан завода нанесём систему координат и определим геометрический центр нагрузки всего предприятия по формуле (2.1.). В точках с координатами х₀и y₀ следует разместить ГПП:

x₀= , y₀ =

x₀ = 257,6877

Y₀= 263,5348

[Расчеты представлены в таблице 2]

где xi, yi – координаты центра электрической нагрузки i-го цеха (i=1; 2; 3;..; n)

n – число цехов;

Рpi – расчётная нагрузка i-ого цеха, кВт.

Таблица 2.

№	Название цеха	x	y	Ppi*Xi	Ppi*Yi
	Цех холодной прокатки 1
	Цех тр-ой и транспортерной стали
	Цех горячей прокатки (6кВ)
	Цех холодной прокатки 2
	Цех холодной прокатки (10кВ)
	Листоотделочный цех			630844,5
	Трубоэлектросварный цех 1(6кВ)
	Трубоэлектросварный цех 2
	Трубоэлектросварный цех 2(10кВ)
	Склад склябов
	Купоросная
	Центральная газозащитная станция
	Насосная
	Материальный склад
	Насосная 2
	Мазутохранилище
	Копмпрессорная

2.3.Выбор схемы электроснабжения предприятия

Для осуществления надёжности электроснабжения завода, питание обеспечивается по 2-х цепной воздушной линии электропередач. Для преобразования и распределения электрической энергии на заводе устанавливается главная понизительная подстанция (ГПП). Распределительное устройство высшего напряжения ГПП представлено на Рис. 2.

Рис. 2. Схема РУ ВН ГПП

Данная схема применяется на напряжения 35-220 кВ для ответвительных и тупиковых подстанций.

2.4.Расчёт и выбор компенсирующих устройств

С целью снижения потребляемой реактивной мощности в сетях промышленного назначения устанавливают компенсирующие устройства.

Формула расчета компенсирующего устройства

Q_ку=α ∙ Р_р∙[tgφ_св - tgφ_э],

[Расчеты представлены в таблице 3]

где α = 0,9 – коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности способами, не требующими установки компенсирующих устройств;

tgφ_св - средневзвешенный тангенс угла сдвига фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности по предприятию до компенсации;

tgφ_э– коэффициент реактивной мощности энергосистемы предприятия, для промышленного предприятия tgφ_э= 0,4.

Q_общ = 21802,61 квар

Определяем полную мощность предприятия после компенсации:

Sку=

[Расчеты представлены в таблице 3]

S_общ=74096,37 кВА

Определяем коэффициент мощности после компенсации:

cosφ_э=

[Расчеты представлены в таблице 3]

cosφ_э14=0,916

Аналогично выбираем компенсирующие устройства для каждого цеха.

Таблица 3.

№	Название цеха	Qку	Sку	cosφэ
	Цех холодной прокатки 1	2547,734	11400,32	0,919667
	Цех тр-ой и транспортерной стали	1882,116	6337,126	0,916662
	Цех горячей прокатки (6кВ)	4014,056	17961,66	0,919667
	Цех холодной прокатки 2	5143,905	13901,79	0,913623
	Цех холодной прокатки (10кВ)	1792,854	4051,382	0,910553
	Листоотделочный цех	455,4225	1230,814	0,913623
	Трубоэлектросварный цех 1(6кВ)	1762,949	5935,888	0,916662
	Трубоэлектросварный цех 2	1561,275	4219,464	0,913623
	Трубоэлектросварный цех 2(10кВ)	1857,492	6254,217	0,916662
	Склад склябов	46,656	105,4304	0,910553
	Купоросная	127,575	570,8585	0,919667
	Центральная газозащитная станция	435,456	1466,19	0,916662
	Насосная	51,03	228,3434	0,919667
	Материальный склад	5,184	17,45464	0,916662
	Насосная 2	13,608	60,89157	0,919667
	Мазутохранилище	68,04	229,0922	0,916662
	Копмпрессорная	37,26	125,4552	0,916662

2.5.Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП и каждого цеха

Устанавливаем на ГПП три трансформатора, номинальная мощность каждого из них определяется по условию:

S_ном.т≥S_ку∑/1,4

S_ном.т≥60930кВА

Где S_ку∑- полная расчётная мощность предприятия.

Выбираем трансформатор мощностью 65000 кВА

Проверяем выполнение условие по перегрузке:

S_{ном.т =}80000,кВА

1,4 S_ном.т≥ S_ку∑

112000≥ 74096,37,кВА

Условие выполняется.

По справочным данным (3.2) выбираем трансформатор типа ТЭ3∙1000/10

Определяем коэффициент загрузки при нормальном и аварийном режимах работы:

Kз.н=

Kз.н = 74096,37 / (2 ∙ 160000) = 0,46,кВА

Кз.а=

Kз.а =74096,37 / 80000 = 0,926,кВА

Находим номинальную мощность каждого цеха:

S_ном.т1≥S_ку1/2 ∙ 0,7

S_ном.т1≥ 11400/2 ∙ 0,7

S_ном.т1≥ 38640

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-160/10 мощностью 160 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т≥ S_ку1

224≥130.4

S_ном.т2≥S_ку2/2 ∙ 0,7

S_ном.т2≥ 54,5/2 ∙ 0,7

S_ном.т2≥ 2217

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-2500/10 мощностью 2500 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т3≥ S_ку3

2217≥5670

S_ном.т3≥S_ку1/2 ∙ 0,7

S_ном.т3≥913,3/2 ∙ 0,7

S_ном.т3≥ 6286

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-7000/10 мощностью 7000 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т3≥ S_ку3

1400 ≥ 913,3

S_ном.т4≥S_ку4/2 ∙ 0,7

S_ном.т4≥204,2/2 ∙ 0,7

S_ном.т4≥4865

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-5000/10 мощностью 5000 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т4≥ S_ку4

350 ≥ 204,2

S_ном.т5≥S_ку5/2 ∙ 0,7

S_ном.т5≥637/2 ∙ 0,7

S_ном.т5≥1417

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-1500/10 мощностью 1500кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т5≥ S_ку5

882 ≥ 637

S_ном.т6≥S_ку6/2 ∙ 0,7

S_ном.т6≥713,8/2 ∙ 0,7

S_ном.т6≥430

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-630/10 мощностью 630 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т6≥ S_ку6

882 ≥ 713,8

S_ном.т7≥S_ку7/2 ∙ 0,7

S_ном.т7≥ 372,9/2 ∙ 0,7

S_ном.т7≥2077

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-2500/10 мощностью 2500 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т7≥ S_ку7

560 ≥ 372,9

S_ном.т8≥S_ку8/2 ∙ 0,7

S_ном.т8≥22,2/2 ∙ 0,7

S_ном.т8≥1476

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-1500/10 мощностью 1500 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т8≥ S_ку8

224≥ 22,2

S_ном.т9≥S_ку9/2 ∙ 0,7

S_ном.т9≥ 233,6/2 ∙ 0,7

S_ном.т9≥ 2188

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-2500/10 мощностью 2500 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т9≥ S_ку9

224≥223,6

S_ном.т10≥S_ку10/2 ∙ 0,7

S_ном.т10≥ 258,3/2 ∙ 0,7

S_ном.т10≥36

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-250/10 мощностью 250 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т10≥ S_ку10

350 ≥ 258,3

S_ном.т11≥S_ку11/2 ∙ 0,7

S_ном.т11≥919,4/2 ∙ 0,7

S_ном.т11≥199

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-250/10 мощностью 250 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т11≥ S_ку11

1400 ≥ 919,4

S_ном.т12≥S_ку12/2 ∙ 0,7

S_ном.т12≥ 101,1/2 ∙ 0,7

S_ном.т12≥513

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-1000/10 мощностью 1000 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т12≥ S_ку12

224≥ 101,1

S_ном.т13≥S_ку13/2 ∙ 0,7

S_ном.т13≥ 13/2 ∙ 0,7

S_ном.т13≥79

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-100/10 мощностью 100 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т13≥ S_ку13

224≥ 13

S_ном.т14≥S_ку14/2 ∙ 0,7

S_ном.т14≥ 164,7/2 ∙ 0,7

S_ном.т14≥6

Выбираем тип трансформатора ТСЗ-30/10 мощностью 30 кВА.

Проверяем выполнение условия по перегрузке:

1,4 S_ном.т≥ S_ку14

224 ≥ 21

Условие выполняется.

2.6.Выбор сечений воздушных и кабельных линий

Экономически целесообразное сечение провода или кабеля определяют из соотношения:

Fэк=

где I _p − расчетный ток линии, А; j _эк − нормированное значение экономической плотности тока, А/мм².

Расчетный ток линий ГПП определяется по формуле:

Ip=

где U _н− номинальное напряжение питающей линии; п − количество цепей; S _p−расчетная мощность,зависящая от назначения линии.

Для одноцепных КЛ 110кВ:

Ip = = = 369.12А

Для двухцепных кабелей:

Ip = = = 194,47А

Расчитает экономически целесообразное сечение:

Fэк= = 12,43 / 1,6 = 121,5 мм²

Выбираем провод марки АС-150

Для одноцепных КЛ 35кВ:

Ip = = = 388,9А

Для двухцепных кабелей:

Ip = = = 194,45А

Расчитаем экономически целесообразное сечение:

Fэк= = 194,45 / 1,6 = 121,5 мм²

Выбираем провод марки АС-150

Проверяю на нагрев:

I_доп ≥ I_расч

1336≥194,47,А

1336 ≥ 388,9,А

Условия выполняются.

2.7.Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения предприятия

Для выбора рационального напряжения внешнего электроснабжения предприятия предварительно следует рассчитать нестандартное напряжение по формулам, полученным на основе статистических данных, например по формуле Стилла:

U=4,34 , кВ,

Где l – расстояние от источника питания, км;

Р – передаваемая мощность, равная расчётной нагрузки предприятия, отнесённой к шинам ВН ГПП, МВт.

U=4,34 = 38,07

Далее по стандартной шкале выбираем два близлежащих значения номинального напряжения:

U׳_ст ≤U U״_ст,

Где U׳_сти U״_ст– стандартные значения номинального напряжения, кВ. Отдаём предпочтение варианту с более высоким напряжением

35≤38,07 110

Пример расчёта.

Рис. 7.1 Схемы для технико-экономичекого сравнения

2.8. Электрический расчёт PC

Определяю сопротивление линии электрической передачи

△Р_лэп= R_лэп

ΔP = ∙ /1000= 0.3 мВт

R_лэп = ∙r_o∙ L_лэп

Где nлэп-число параллельных линий, в моем случае равное 1для цехов и 2 для ГПП, Lлэп-растояние между цехом и ГПП, а также расстояние от подстанции до предприятия, км.

R_лэп = 1 / 1 ∙ 0,5∙ 5 = 2,5Ом

r₀₌ _,