Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия

Расчетная мощность каждого трансформатора определяется по выражению:где 1 - коэффициент допустимой перегрузки сухого трансформатора.Принимаем к установке два сухих трансформатора ТС-63/10-У2.Определим максимально возможный ток в цепи ТСН на стороне 10 кВ:Таблица 2.16 – Выбор предохранителя для в цепи питания ТСННаименование и тип электрооборудованияУсловия выбораРасчетные данныеТехническиепараметрыПроверка условия12345ПКТ101-10-5-31,5 У310 кВ = 10 кВВ качестве схемы питания собственных нужд принимаем схему с одной секционированной автоматическим выключателем системой шин 2.8.7 Выбор типов релейных защит и автоматикиВыбор типов релейной защиты, установленной на подстанции, осуществляется в объеме выбора защит силового трансформатора и защит на стороне 10 кВРелейная защита на вводных выключателяхНа вводных выключателях необходимо устанавливать следующие виды защит [3,п 9.17.1]:Максимальная токовая защита комбинированным пуском по напряжению.Дуговая защита.Таблица 2.17 Измерительные приборы и места их установки Все приборы выбраны по [17];3. ОХРАНА ТРУДА3.1 Влияние действия электрического тока на организм человекаНа основании влияния электрического тока на организм человека и степени опасности, которую он представляет для последнего все электроустановки принято подразделять на следующие группы: напряжением до 1000 В включительно и напряжением выше 1000 В. Те электроустановки, которые работают под напряжением величиной более 1000 В подлежат обслуживанию персонала, имеющего специальную подготовку для работы на данных электроустановках. Данные специалисты должны четко понимать степень опасности при воздействии высокого напряжения на организм человека.В случае воздействия тока на организм человека может возникать как повреждение и поражение различных внутренних органов человека, так и внешних. В первом случае говорят о возникновении электрического удара. А во втором – о электротравме. Наибольшую опасность для человека представляют собой действие электрического тока, воздействующего на главные и органы, и системы человека, обеспечивающие его жизнедеятельность: нервной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма с тяжелым исходом. Конечный результат и его тяжесть при воздействии электричества на организм человека зависят от электрических параметров воздействующего тока, силы тока, напряжения электрической сети, а также от продолжительности воздействия. Человек не имеет возможности, органов чувств для обнаружения высокого напряжения. Это требует проявления высокой степени осторожности, а также строгое выполнение правит ТБ, в случае обращения с оборудованием или установками, которые могут оказаться под воздействием электрического тока.Для человека вызывает опасность уже ток, имеющий величину порядка 0,01 А в случае если он прикладывается к правой и левой рукам человека. Данный ток может вызывать непроизвольную судорогу мышц, в том числе и сердца. При воздействии тока силой порядка 0,05 А возможно возникновение паралича дыхательного центра, а также появление фибрилляция сердца. Воздействие тока величиной более 0,1 А в большинстве случаев приводит к смерти человека.Очевидно, что сила тока напрямую зависит как от приложенного напряжения, так и от общего сопротивления цепи. В этом случае одним из участков данной цепи становится тело человека. Сопротивление последнего варьируется в пределах 0,5 – 100 кОм в зависимости от внешних условий и состояния человека. Определено, что уровень напряжения менее 12 В безопасен для человека.3.2 Охрана труда электромонтера по ремонту и обслуживанию электрооборудованияОхрана труда при эксплуатации электроустановокВ зависимости от должности работников в организации инструктажи по охране труда, пожарной и электробезопасности проводятся в соответствии с внутренними правилами и законами. Существуют следующие виды инструктажей: вводный, по ходу работы, повторяющийся, разовый, целевой.Лица, не соблюдающие вышеуказанные инструкции, к работам с электроустановками не допускаются. Технические специалисты должны быть оснащены средствами индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с отраслевыми стандартами и видом работы. [45, 46]При обслуживании и ремонте оборудования применяются следующие предохранительные устройства:коллективные и индивидуальные меры защиты от электрических полей высокой напряженности (диэлектрические провода или ручки должны быть ограничены кольцами или стопорами);Средства индивидуальной защиты (СИЗ) по государственным стандартам (голова, глаза и лицо, руки, органы дыхания, защита от падения с высоты).Согласно запросу, по приказу Министерства труда и социальной защитыРоссийской Федерации от 15 декабря 2020 года N 903н [48] установлены обязательные условия для работников, допущенных к работам в электроустановках. Давайте посмотрим на некоторые из них:Работник должен быть обучен методам и приемам работы в электроустановках;Работник должен пройти обучение в медицинском центре.Персонал должен быть обучен способам освобождения пострадавшего от воздействия электрического тока.При осмотре электроустановок согласно таблице следует соблюдать допустимые расстояния до токоведущих частей электроустановок. [50]Таблица 3.1 – допустимые расстояния до токоведущих частей электроустановок, находящихся под напряжением.Вышеперечисленные требования являются лишь частью того, что требуется при работе с электроустановками. Качество предприятия должно учитывать вышеуказанные вредные производственные факторы, влияющие на работников. При выполнении любых работ персонал должен следовать внутренним стандартам предприятия, которые должны регулировать безопасность жизнедеятельности, новейшим законам, государственным стандартам, а также другим нормативным документам.4. ТЕХНКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТАВ этом разделе определяются общие инвестиции в электрическую систему компании; затраты на электрооборудование, кабельные линии; полезная энергия, общая энергия, потребляемая в течение одного года.Также определяется относительная величина потерь электроэнергии, средневзвешенная энергоэффективность и затраты на транспортировку электроэнергии по распределительной сети.Все приведенные выше расчеты необходимы для установления эффективности капитальных вложений. Найдем суммарные капиталовложения: (4.1)где ККЛ – капиталовложения в кабельные линии по [17],КЦТП – капиталовложения в цеховые трансформаторные подстанции по [15],ККУ – капиталовложения в низковольтные компенсирующие устройства по [19],ККРУ.ГПП – капиталовложения в комплектное распределительное устройство 10 кВ на ГПП по [15],КРП – капиталовложения в распределительные пункты по [15].Таблица 4.1 - Результаты по расчетам капиталовложений в элементы проекта с учетом затрат на подключение цеха 11 ОборудованиеСтоимость 1 шт. или 1 м, рубКоличество, шт.или длина, мСуммарная стоимость, руб.Кабельные линии 0,4 кВ марки АПвБбШв95 мм2326609198534120 мм239120078200Кабельные линии 10 кВ марки АПвБбШв16 мм2655603640025 мм2886405632035 мм2992802772050 мм21333003990070 мм218221038220120 мм245512054600185 мм2635605384175240 мм27065.860402420095 мм211816049984035 мм29916015840Примечание: принимаем среднюю стоимость прокладки в размере 20% от стоимости кабелей.ИТОГО:5453949ИТОГО с учетом монтажа (прокладки)6544739Цеховые трансформаторные подстанцииКТП 163034840062090400КТП 11000515600105156000КТП 1160068900021378000Примечание: стоимость КТП указана с учётом стоимости трансформаторов ТМ; стоимость монтажных работ принята в размере 10% от стоимости оборудования.ИТОГО:8624400ИТОГО с учетом монтажа9486840Комплектные конденсаторные установки, 0,4 кВУКРМ - Э - А1 - 0,4 - 1016750233500УКРМ - Э - А1 - 0,4 - 4025900251800УКРМ - Э - А1 - 0,4 -6032900265800УКРМ - Э - А1 - 0,4 -12039000278000УКРМ - Э - А1 - 0,4 -150559002111800УКРМ - Э - А1 - 0,4 -160660004264000УКРМ - Э - А1 - 0,4 -3001197002239400УКРМ - Э - А1 - 0,4 -5001589002317800Комплектные конденсаторные установки, 10 кВУКРП 57-10.5-900 У32179004871600Примечание: стоимость монтажных работ принята в размере 3.5% от стоимости оборудования.ИТОГО:2033700ИТОГО с учетом монтажа2104880Распределительные пункты РП 0,4 кВ23511,92664771,5Высоковольтный распределительный пунктКРУ К-594500002900000Примечание: стоимость монтажных работ принята в размере 3.5% от стоимости оборудования.ИТОГО:1041071,52ИТОГО с учетом монтажа1077509,023Суммарные капиталовложения:19213967,32Издержки на текущий ремонт оборудования:, (4.2)где α – норма общих отчислений на текущий ремонт и обслуживание:α = 5,9 % – для силового оборудования напряжением до 150 кВ;α = 2,3 % – для КЛ;α = 0,8 % – для ВЛ.Результаты расчета издержек на текущий ремонт представлены в таблице 4.2.Таблица 4.2 – Издержки на текущий ремонт.Тип оборудованияКапиталовложения, тыс.руб.Норма амортизационных отчислений ,%Издержки на текущий ремонт , руб./годКЛ 0,4 кВ2767342,36364,88КЛ 10кВ51772152,3119075,95ЦТП94868405,9559723,56КУ 0,4 кВ11621005,968563,90КУ – 10 кВ8716005,951424,40РП-10кВ9000005.9396711000,00РП64771,525,98323,22Суммарные издержки:397524475,91Расходы на возмещение (компенсацию) ежегодных потерь электроэнергии в СЭСзавода:,(тыс.руб./год), (4.2) где ставка тарифа на электроэнергию (по заданию):;потери электроэнергии, :,(кВтч/год), (4.3)где - потери мощности в элементах сети (по расчёту установившегося режима в ПК «Энергия»), (кВт);время использования максимума потерь, (ч /год) [из расчёта п.2.4.2];Тр =8760 ч - время работы трансформаторов в году; - суммарные потери холостого хода в трансформаторах. (кВтч/год);.Расходы на обслуживание элементов СЭС завода:Общие эксплуатационные расходы:.Энергетические показатели проекта.Полезная энергия:,(кВтч/год), (4.4) где суммарная активная осветительная нагрузка, кВт; время работы осветительных установок в году, принимается 2000 ч. [2].,Полная потребляемая за год энергия:,(кВтч/год); (4.5),(кВтч/год).Относительная величина потерь электроэнергии:.Средневзвешенный КПД по передаваемой энергии:; (4.6).Максимальный КПД по мощности:,где ;-суммарные потери активной мощности по программе «Энергия».Себестоимость передачи ЭЭ:,(руб/кВтч); (4.7)(руб/кВтч)ЗАКЛЮЧЕНИЕПроведен анализ существующих и перспективных электрических нагрузок АО «ЦКБ ФОТОН», расчётные нагрузки которого составили:Силовые на Uн меньше 1кВ: Рр=8623кВт; Qр=4627,65квар;Силовые на Uн выше 1кВ: Р10=2850кВт; Q10=1464квар;Осветительные: Р0=1618,72кВт; Qо=1761,57квар;Источником питания является ПС ЭЭС с Uн=110/10 кВ, от которой получают питание существующие и вновь сооружаемые цехи.Разработана схема электроснабжения цехов, которая принята радиально- магистральной. Канализация электроэнергии по территории завода осуществляется кабельными линиями, выполненными кабелями марки ААшВ на напряжение выше 1 кВ, а для напряжения до 1 кВ – АПвБбШп. На напряжение выше 1 кВ приняты трехжильные кабели, на напряжение до 1 кВ – четырехжильные.Выполнен проект реконструкции ГПП завода. Предложены к установке два трансформатора типа ТДН-16000/110/10. Схемы РУ-110 кВ и РУ-10 кВ приняты типовыми. Выбрано оборудование: вакуумные и элегазовые выключатели, разъединители, трансформаторы тока, напряжения и собственных нужд, ошиновка, рубильники и приборы учета.Приведены расчеты режимов СЭС, анализ результатов расчета показал, что все режимные параметры находятся в допустимых пределах.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫПравила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 января 2013 г. - М. : КНОРУС, 2013. - 854 с.Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование систем электроснабжения. Методическое пособие по курсовому проектированию. Москва Форум-Инфра-М, 2014Степанов В.М. Проектирование систем электроснабжения объектов: учеб.-метод. пособие для вузов/ В.М. Степанов, В.С. Косырихин. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 372 с.: ил.Косырихин В.С. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы. учеб.-метод. пособие для вузов.Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Изд. 4-е, Москва, Высшая школа, 2010. Тула: изд-во института высокоточных систем им. В.П. Грязева, 2016 – 52 с.Липкин В.И., Князевский П.А. Электроснабжение промышленных предприятий. Изд. 3-е, Москва, Высшая школа, 2016, -84 с.Передача и распределение электроэнергии, расчеты линий электропередач и электрических сетей / В. М. Степанов, В. С. Косырихин; ТулГУ .— Тула : Изд-во ТулГУ, 2012 .— 186 с. : ил.Системы электроснабжения промышленных предприятий: учеб.-метод. пособие / В. М. Степанов, В. С. Косырихин ; ТулГУ, Ин-т высокоточных систем им. В. П. Грязева, Каф. "Электроэнергетика" .— Тула : Изд-во ТулГУ, 2013 .— 368 с. : ил.Расчёт и проектирование электропитающих систем: монография / В. М. Степанов, В. С. Косырихин; ТулГУ, Ин-т высокоточных систем им. В. П. Грязева, Каф. "Электроэнергетика" .— Туᴫа : Изд-во ТуᴫГУ, 2012 .— 351 с. : иᴫ.Электроэнергетические системы и электрические сети: учебно-методическое ᴨособие / В. М. Стеᴨанов, В. С. Косырихин; ТуᴫГУ, Ин-т высокоточ. систем им. В. П. Грязева.—Туᴫа : Изд-во ТуᴫГУ, 2013 .— 229 с.Расчёт и ᴨпроектирование электрических сетей и систем / В. М. Стеᴨанов, В. С. Косырихин; ТуᴫГУ .— Туᴫа : Изд-во ТуᴫГУ, 2014 .— 351 с. : иᴫ.Система управления производственными активами в структуре межрегиональных и региональных расᴨредеᴫитеᴫьных электросетевых компаний: учебно-методическое пособие / В. М. Стеᴨанов, В. С. Косырихин ;ТуᴫГУ — Туᴫа : Изд-во ТуᴫГУ, 2014 .— 62 с.Сибикин Ю.Д., Барэмбо К.Н., Селятенко И.Т. Эксплуатация и ремонт электрооборудования машиностроительных предприятий. Москва, Машиностроение, 2011. -115 с.ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документамПравила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 7-е, Министерство энергетики Российской Федерации, 2011Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, Изд. 4-е, 2015Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие/. – 5-е изд. -СПб.: БХВ-Петербург, 2013.Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения: справочник / под общ. ред. В. Л. Вязигина, В. Н. Горюнова, В. К. Грунина (гл. редактор). - Омск : Редакция Ом. науч. вестника, 2016. - 268 с.Озерский В.М. Расчеты электроснабжения промышленных объектов напряжением до 1000 В: Учеб. пособие /В.М. Озерский, И.М. Хусаинов, И.И. Артюхов. Саратов: СГТУ, 2010. - 74 с.Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 января 2013 г. - М. : КНОРУС, 2013. - 854 с.Производство электроэнергиии. Учебное пособие. С.С. Петрова, О.А. Васильева. 2012, - 142 с.Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для учреждений сред. проф. образования / Л.Д.Рожкова, Л.К.Карнеева. Т.В.Чиркова. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 448с.Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования : РД 153-34.0-20.527 98 / под ред. Б. Н. Неклепаева. - Введ. 1998-03-23. - М. : ЭНАС, 2002. - 152 с.СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение. Дата введения 2011-05-20 Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю.Б.Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 2013. - 472с.Справочник по проектированию электрических сетей под редакцией Д.Л. Файбисовича, М.: Изд-во НЦ ЭНАС, издание 4-е, переработанное и дополненное. 2012Cкунов, М. А. Задачи сетевого планирования и расчета экономической эффективности : учебное пособие /М. А. Плескунов. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 92 с.Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем. Курс лекций Ч.1. релейная защита электрических систем / Сост. Ю.А. Ершов, А.В. Малеев, О.П. Халезина. – Красноярск: ИПЦ СФУ, 2017. – 178 с. Беляков Ю.С. Релейная защита, автоматика и телемеханика элек-троэнергетических систем и систем электроснабжения потребителей. Краткий курс. Конспект лекций. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. – 110 с. Баранов А.М. Устройства релейной защиты трансформаторов. Научная статья V Международной молодежной конференции «Молодежь и XXI век – 2015» 26-27 февраля 2015 г. Федеральный закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ.- 2009. - № 48. - Ст. 5711.Федеральный закон от 26 марта 2003 года № 35 ФЗ «Об электроэнергетике» с последующими изменениями // Собрание законодательства РФ. – 2003. - № 13. - Ст. 1178.Рекомендации по техническому проектированию подстанции переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ СО 153-34.35.120-2006. Утверждены приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 16.06.06 № 187, приказом ОАО «Институт Энергопроект» от 03.07.06 № 18 эсп. – М.: Изд-во стандартов, 2006.Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования : РД 153-34.0-20.527 98 / под ред. Б. Н. Неклепаева. - Введ. 1998-03-23. - М. : ЭНАС, 2002. - 152 с.Эрнст А. Д. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: Учеб. пособие.—Нижневартовск: Изд-во НГГУ, 2012. —86 с.Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения: справочник / под общ. ред. В. Л. Вязигина, В. Н. Горюнова, В. К. Грунина (гл. редактор). - Омск : Редакция Ом. науч. вестника, 2006. - 268 с.Справочник по проектированию электрических сетей под редакцией Д.Л. Файбисовича, М.: Изд-во НЦ ЭНАС, издание 4-е, переработанное и дополненное. 2012Производство электроэнергиии. Учебное пособие. С.С. Петрова, О.А. Васильева. 2012Грунин, В. К. Основы электроснабжения объектов. Проектирование систем электроснабжения: конспект лекций / В. К. Грунин. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. - 68 с.Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В., «Электрооборудование электрических станций и подстанций», 5-е издание, М.: 2008.Озерский В.М. Расчеты электроснабжения промышленных объектов напряжением до 1000 В: Учеб. пособие /В.М. Озерский, И.М. Хусаинов, И.И. Артюхов. Саратов: СГТУ, 2010. - 74 с.ГОСТ 14.209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки [Электронный ресурс]. - Введ. 1985-07-01. - М.: Стандартинформ, 2009. - 38 с. - Режим доступа: http://docs.nevacert.ru/files/gost/gost_14209-1985.pdf.ГОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.Пособие по дипломному проектированию: комплекс учебно-методических материалов / Г.Я.Вагин, Е.Н.Соснина, А.М.Мамонов, Е.В.Бородина; Нижегород. Гос. техн. ун-т им. P.E.Алексеева. Нижний Новгород, 2009. – 167 с.Защитное заземление электроустановок: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / НГТУ; Сост.: Т.М.Щеголькова, Е.И.Татаров и др. Н.Новгород, 2011. – 19с.