Расчет электрических нагрузок 6 кВ подстанции

Введение

 

Распределительные устройства служат для приема электрической энергии, по одному или нескольким вводам, и дальнейшего ее распределения по различным направлениям и потребителям.

Электроэнергия от районных энергосистем поступает на распределительное устройство предприятия (РУ) по кабельным или воздушным линиям (ВЛ) напряжением 6-10-35-110-220-500 кВ и выше. РУ состоит из аппаратов включения вводных и отходящих линий (разъединители, выключатели), сборных шин, аппаратов защиты от ненормальных и аварийных режимов работы и измерительных приборов с необходимыми для подключения измерительными трансформаторами тока и напряжения.

4

Характеристика объекта

В настоящее время источниками электроснабжения комбината является узловая районная подстанция (УРП) 500/220/110 кВ «Новокузнецкая», «Южнокузбасская» ГРЭС (ЮК ГРЭС) системы «Кузбассэнерго», а также теплоэлектроцентраль  (Центральная ТЭЦ).

Подстанция  «Новокузнецкая», на которой в настоящее время установлены два автотрансформатора 500/220 кВ мощностью 801 МВА каждый, расположена на расстоянии 25 км от границы комбината. Подстанция на напряжение 500 кВ связана с «Беловской» ГРЭС (БГРЭС), на напряжение 220 кВ с главной понизительной подстанцией (ГПП КМК-1), ОП-9 и подстанцией «Северный Маганак».

ТЭЦ имеет в своем составе семь генераторов суммарной установленной мощностью 120 МВА и располагаемой мощностью 56 МВА, подключенные к главным распределительным устройствам 6 кВ (ГРУ-6 кВ). ТЭЦ связана с энергосистемой по воздушной линии 110 кВ (ВЛ-110 кВ), через трансформаторы 110/6 кВ.

Снабжение электроприемников комбината с суммарной максимальной мощностью 366 МВт осуществляется с шин генераторного напряжения 6 кВ ТЭЦ, а также от системы «Кузбассэнерго» через ОП-9 и ГПП КМК-1. К ГПП КМК-1 подключены воздушной линией: ОП-2, ОП-3, ОП-4, ОП-5, ОП-6.

Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства.

Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии.

5

Выделение тепла в электропечах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, вводить в печь большие количества легирующих добавок.

Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке относительно легко поддаются контролю и регулированию, что очень важно при автоматизации производства.

Электропечь лучше других приспособлена для переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления.

Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим полом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пола и стен заключена в металлический кожух.

Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

Шихтовые материалы загружают на пол печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет горения электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

 

6

С точки зрения надежности электроснабжения ДСП являются потребителями второй категории (допускают перерыв в подаче энергии не более 30 мин).

ЭСПЦ-2 введен в эксплуатацию в 1981 г. Проектная мощность его составила 500 тыс. тонн стали в год.

Выплавка стали осуществляется в двух 110-тонных дуговых электропечах ДСП-110-И7. Питание печей осуществляется от сети 6 кВ и 35 кВ через печные трансформаторы мощностью 80 МВА и 95 МВА на печи №1 и на печи №2 соответственно. После завершения процесса плавки металл разливают в слитки и на МНЛЗ.

Цех состоит из двух отделений: электропечного и отделения непрерывной разливки стали. Электропечное отделение состоит из трех основных пролетов: шихтового, электропечного и разливочного. Отделение непрерывной разливки стали состоит из 4 основных пролетов: раздаточного, непрерывной разливки стали, замедленного охлаждения заготовок и отгрузочного.

В цехе имеется большая система мостовых и литейных кранов, осуществляющих работы по загрузке печей, отгрузке слитков и т.п.

Шихтовые материалы подвозятся железнодорожным транспортом.

Площадка подстанции располагается на землях города Новокузнецка и представляет собой ровную поверхность, слабо наклоненную с северо-запада на юго-восток.

Площадка подстанции, общей площадью 50×85 м, находится рядом с ЭСПЦ №2, в полутора километрах от автодороги Новокузнецк – Ильинка.

С южной стороны площадки зарезервирован участок шириной 20 м для возможного расширения подстанции. Эта территория не подлежит застройке и может быть временно использована для хозяйственных нужд.

Вертикальная планировка решена с учетом геологических условий. Рельеф площадки спокойный с общим повышением в северо-западном направлении при разности отметок порядка 3-5 м.

 

7

Характеризуется залеганием на глубине от 1,6 до 2,9 м коренных пород, представленных темно-серыми, выветренными, трещиноватыми песчаниками с нормативным давлением 8 кг/см². Песчаники повсеместно перекрываются тяжелыми темно-бурыми суглинками полутвердой консистенции. Грунтовая вода отсутствует. Глубина промерзания при температуре минус 38 2,4 метра. Сейсмичность 7 баллов. Скоростной напор ветра 35 кг/м².

Инженерные сети запроектированы в увязке с общим решением генерального плана и располагаются в основном вдоль проездов.

Распределительные подстанции необходимы для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении без его трансформации.

 РП-61 предусматривается для питания электроприемников 6 кВI очереди электропечного отделения и блока очистных сооружений. Основными приемниками являются трансформаторные подстанции 6/0,4 кВ, асинхронные двигатели насосных станций, а также КВПП для питания электропотребителей напряжением 220 В.

Схема распределительного устройства принята двухсекционной с одинарной системой шин. Расположение ячеек РП-61 – двухрядное.

Питание РП-61 осуществляется с шин подстанции ОП-6 кабельными линиями по тоннелю. Схемы распределения энергии на напряжении 6 кВ по трансформаторным подстанциям принята радиальной.

 

 

8

Рисунок 1 - схема электроснабжения РП 61

 

 

9

Пожарная безопасность

1.1 Возникновение пожара в кабинетах возможно при:

- нарушении правил эксплуатации электрооборудования;

- нарушении изоляции электропроводки;

- хранении и использовании горюче-смазочных материалов и легковоспламеняющихся жидкостей;

- курении и использовании открытого огня на рабочих местах.

1.2Меры, предупреждающие возникновение пожара:

1.2.1 Запрещается курить на рабочем месте.

1.2.2 Необходимо выполнять меры предосторожности при пользовании предметами бытовой химии.

1.3Средства пожаротушения и правила пользования ими:

1.3.1Для ликвидации пожара здание оснащено следующими средствами пожаротушения и пожарным инвентарем:

- внутренними пожарными кранами;

- ящиками с песком и совками;

- огнетушителями ОП- 5, ОП- 10.

1.3.2 Кабинеты оборудованы датчиками пожарной сигнализации, выведенной на пульт администратору.

1.3.3 Средства пожаротушения должны находиться в постоянной готовности:

- пожарные рукава должны быть исправными, сухими, аккуратно скатанными, пожарные стволы – исправными и присоединенными к пожарному рукаву, на кране должен быть вентиль;

- головки пожарного рукава и пожарного ствола должны быть обеспечены резиновыми прокладками;

- ящик внутреннего пожарного крана должен иметь защитное стекло или сетку, опломбирован, пронумерован с указанием телефона вызова пожарной части.

 

21

1.3.4 Вода является наиболее распространенным и легкодоступным средством пожаротушения. Во время тушения пожара вода, покрывая поверхность горящих веществ тонкой водяной пленкой, препятствует подводу кислорода к горящей поверхности, снижает температуру поверхности, в результате чего прекращается горение и предотвращается возможность последующего воспламенения. Механическое действие струи воды заключается в сбивании пламени с горящей поверхности.

Тушение пожаров распыленной водой во всех случаях происходит быстрее и с меньшим расходом воды, чем тушение компактной струей.

Запрещается тушить водой:

- вещества, вступающие с ней в реакцию;

- легковоспламеняющиеся жидкости (бензин, керосин), смазочные масла и др. не смешивающиеся с водой вещества. Эти вещества всплывают на поверхность и продолжают гореть. Вода лишь способствует распространению пламени;

- электрооборудование и электроустановки под напряжением.

1.3.5 Ящик с песком должен быть исправным и укомплектован лопатой или совком. Песок в ящиках следует регулярно проверять и при увлажнении или комковании просушивать и просеивать. Песок обычно применяют там, где возможен разлив небольшого количества горючих и легковоспламеняющихся жидкостей (керосина, ацетона).

22

Список используемой литературы

1.Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов.

2.Правила работы с персоналом в организациях электроэнергетики Российской Федерации. Госстрой России.

3.Справочник по электроснабжению предприятий под ред. Федорова А.А. - М.: Энергоатомиздат, 1987.2001. - 320 с.

4.ПУЭ-7 Правила устройства электроустановок 2009 г.

5.Правила устройства электроустановок: 7е изд., перераб. И дополн. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 776 c.

 

 

35

Введение

 

Распределительные устройства служат для приема электрической энергии, по одному или нескольким вводам, и дальнейшего ее распределения по различным направлениям и потребителям.

Электроэнергия от районных энергосистем поступает на распределительное устройство предприятия (РУ) по кабельным или воздушным линиям (ВЛ) напряжением 6-10-35-110-220-500 кВ и выше. РУ состоит из аппаратов включения вводных и отходящих линий (разъединители, выключатели), сборных шин, аппаратов защиты от ненормальных и аварийных режимов работы и измерительных приборов с необходимыми для подключения измерительными трансформаторами тока и напряжения.

4

Характеристика объекта

В настоящее время источниками электроснабжения комбината является узловая районная подстанция (УРП) 500/220/110 кВ «Новокузнецкая», «Южнокузбасская» ГРЭС (ЮК ГРЭС) системы «Кузбассэнерго», а также теплоэлектроцентраль  (Центральная ТЭЦ).

Подстанция  «Новокузнецкая», на которой в настоящее время установлены два автотрансформатора 500/220 кВ мощностью 801 МВА каждый, расположена на расстоянии 25 км от границы комбината. Подстанция на напряжение 500 кВ связана с «Беловской» ГРЭС (БГРЭС), на напряжение 220 кВ с главной понизительной подстанцией (ГПП КМК-1), ОП-9 и подстанцией «Северный Маганак».

ТЭЦ имеет в своем составе семь генераторов суммарной установленной мощностью 120 МВА и располагаемой мощностью 56 МВА, подключенные к главным распределительным устройствам 6 кВ (ГРУ-6 кВ). ТЭЦ связана с энергосистемой по воздушной линии 110 кВ (ВЛ-110 кВ), через трансформаторы 110/6 кВ.

Снабжение электроприемников комбината с суммарной максимальной мощностью 366 МВт осуществляется с шин генераторного напряжения 6 кВ ТЭЦ, а также от системы «Кузбассэнерго» через ОП-9 и ГПП КМК-1. К ГПП КМК-1 подключены воздушной линией: ОП-2, ОП-3, ОП-4, ОП-5, ОП-6.

Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства.

Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии.

5

Выделение тепла в электропечах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, вводить в печь большие количества легирующих добавок.

Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке относительно легко поддаются контролю и регулированию, что очень важно при автоматизации производства.

Электропечь лучше других приспособлена для переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления.

Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим полом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пола и стен заключена в металлический кожух.

Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

Шихтовые материалы загружают на пол печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет горения электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

 

6

С точки зрения надежности электроснабжения ДСП являются потребителями второй категории (допускают перерыв в подаче энергии не более 30 мин).

ЭСПЦ-2 введен в эксплуатацию в 1981 г. Проектная мощность его составила 500 тыс. тонн стали в год.

Выплавка стали осуществляется в двух 110-тонных дуговых электропечах ДСП-110-И7. Питание печей осуществляется от сети 6 кВ и 35 кВ через печные трансформаторы мощностью 80 МВА и 95 МВА на печи №1 и на печи №2 соответственно. После завершения процесса плавки металл разливают в слитки и на МНЛЗ.

Цех состоит из двух отделений: электропечного и отделения непрерывной разливки стали. Электропечное отделение состоит из трех основных пролетов: шихтового, электропечного и разливочного. Отделение непрерывной разливки стали состоит из 4 основных пролетов: раздаточного, непрерывной разливки стали, замедленного охлаждения заготовок и отгрузочного.

В цехе имеется большая система мостовых и литейных кранов, осуществляющих работы по загрузке печей, отгрузке слитков и т.п.

Шихтовые материалы подвозятся железнодорожным транспортом.

Площадка подстанции располагается на землях города Новокузнецка и представляет собой ровную поверхность, слабо наклоненную с северо-запада на юго-восток.

Площадка подстанции, общей площадью 50×85 м, находится рядом с ЭСПЦ №2, в полутора километрах от автодороги Новокузнецк – Ильинка.

С южной стороны площадки зарезервирован участок шириной 20 м для возможного расширения подстанции. Эта территория не подлежит застройке и может быть временно использована для хозяйственных нужд.

Вертикальная планировка решена с учетом геологических условий. Рельеф площадки спокойный с общим повышением в северо-западном направлении при разности отметок порядка 3-5 м.

 

7

Характеризуется залеганием на глубине от 1,6 до 2,9 м коренных пород, представленных темно-серыми, выветренными, трещиноватыми песчаниками с нормативным давлением 8 кг/см². Песчаники повсеместно перекрываются тяжелыми темно-бурыми суглинками полутвердой консистенции. Грунтовая вода отсутствует. Глубина промерзания при температуре минус 38 2,4 метра. Сейсмичность 7 баллов. Скоростной напор ветра 35 кг/м².

Инженерные сети запроектированы в увязке с общим решением генерального плана и располагаются в основном вдоль проездов.

Распределительные подстанции необходимы для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении без его трансформации.

 РП-61 предусматривается для питания электроприемников 6 кВI очереди электропечного отделения и блока очистных сооружений. Основными приемниками являются трансформаторные подстанции 6/0,4 кВ, асинхронные двигатели насосных станций, а также КВПП для питания электропотребителей напряжением 220 В.

Схема распределительного устройства принята двухсекционной с одинарной системой шин. Расположение ячеек РП-61 – двухрядное.

Питание РП-61 осуществляется с шин подстанции ОП-6 кабельными линиями по тоннелю. Схемы распределения энергии на напряжении 6 кВ по трансформаторным подстанциям принята радиальной.

 

 

8

Рисунок 1 - схема электроснабжения РП 61

 

 

9

Расчет электрических нагрузок 6 кВ подстанции

Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

Электрическая нагрузка – величина, характеризующая потребление мощности отдельными приемниками или потребителями электроэнергии.

Приемник – индивидуальное устройство (электродвигатель, электрическая печь, электрическая лампа и т. п.), потребляющая электрическую энергию.

Потребитель – совокупность приемников цеха (корпуса) или предприятия в целом, объединенных в группы по следующим основным признакам:

– напряжению, роду тока, частоте тока;

– требуемой степени безопасности питания и степени резервирования;

– по технологическим связям и режимам работы;

– по территориальному размещению и стабильности расположения электрооборудования;

– схеме электроснабжения.

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность, реактивная мощность и ток. 

 

10

Номинальная (или установленная) мощность приемников электроэнергии является достаточно достоверной исходной величиной для расчета электрических нагрузок. Длительно допустимая по нагреву суммарная мощность всех приемников групп дает первую, самую грубую оценку возможного верхнего предела значений расчетной групповой нагрузки. При этом номинальная мощность приемников всегда приводится к длительному режиму их работы.

Номинальная мощность одного приемника электроэнергии – это мощность, обозначенная на заводской табличке или в паспорте двигателя, силового или специального трансформатора, либо на колбе или цоколе источника света.

Под номинальной реактивной мощностью одного приемника понимается реактивная мощность, потребляемая им из сети (знак ″плюс″) или отдаваемая в сеть (знак ″минус″) при активной номинальной мощности и номинальном напряжении.

Под активной номинальной мощностью одного приемника понимается потребляемая им из сети мощность в киловаттах при номинальном напряжении.

Для групп приемников длительного режима работы с практически постоянным графиком нагрузок (коэффициент использования К_И ³0,94 и коэффициент заполнения графика нагрузки по активной мощности за наиболее загруженную смену К_ЗГ³ 0, коэффициент максимума может быть принят равным единице, а расчетная нагрузка группы таких приемников – равной средней за наиболее загруженную смену, то есть:

,                                                  (1)

,                                                (2)

 

Активная средняя мощность за наиболее загруженную смену  какой-либо группы силовых приемников с одинаковым режимом работы определяется путем умножения суммарной номинальной мощности группы рабочих приемников ,

 

 

11

приведенной для приемников повторно-кратковременного режима работы к ПВ=100%, на их групповой коэффициент использования :

 

,                                                    (3)

 

где    – активная средняя мощность за наиболее загруженную смену,

    кВт;                                                                                                                                                                    

– активная номинальная мощность, кВт;

 – коэффициент использования.

Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену  для какой-либо группы силовых приемников одинакового режима работы определяется:

– путем умножения суммарной номинальной реактивной мощности группы рабочих приемников , приведенной для приемников ПКР к

ПВ=100%, на их групповой коэффициент использования :

 

,                                                (4)

где  – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену, кВАр;

 – номинальная суммарная реактивная мощность, кВАр;

− путем умножения активной средней мощности  этой группы на , соответствующий групповому коэффициенту мощности :

 

,                                                (5)

 

 

12

Полная расчетная нагрузка  определяется по формуле:

 

,                         (6)

где  – активная расчетная нагрузка, кВт;

 – реактивная расчетная нагрузка, кВАр.

Расчет нагрузок распределительной подстанции осуществляем по данным, полученным, в результате прохождения преддипломной практики.

13