Электроснабжение механического цеха мощностью 9630 кВт с напряжением 380/220 В

Введение

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электрических станций.

Первые электрические станции сооружались в городах для целей освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Несколько позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды, в известной степени независимо от мест нахождения потребителей электрической энергии - городов и промышленных предприятий. Передача электрической энергии к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения на большие расстояния.

В настоящее время большинство потребителей получает электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.

Необходимость в производстве электрической энергии на фабрично-заводских электростанциях обусловливается рядом причин:

а) потребностью в тепловой энергии для технологических целей и отопления и эффективностью попутного производства при этом электрической энергии;

б) необходимостью резервного питания для ответственных потребителей (второй источник питания);

в) необходимостью использования вторичных энергоресурсов;

г) большой удаленностью некоторых предприятий от энергосистем.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализацин н телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий велось в централизованном порядке в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования возникли типовые решения. В настоящее время созданы методы расчета и проектирования цеховых сетей, выбора мощности трансформаторов, методика определения электрических нагрузок, выбора напряжений, сечений проводов и жил кабелей и т.п.

Главной проблемой в ближайшем будущем явится создание рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий. Созданию таких систем способствует следующее:

. Выбор и применение рационального числа трансформаций;

. Выбор и применение рациональных, напряжений;

. Правильный выбор места размещения цеховых и главных распределительных и понизительных подстанций;

. Дальнейшее совершенствование методики электрических нагрузок;

. Рациональный выбор числа и мощности трансформаторов;

. Принципиально новая постановка для решения таких задач, как например, симметрирование электрических нагрузок;

. Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения.

1. Общие сведения о предприятии

электроэнергия мощность замыкание технологический

ОАО завод «Потенциал» был организован для проведения научно-исследовательских работ и производства по отработке конструкций и технологий изготовления электробуровой техники на базе Харьковского электромеханического завода (ХЭМЗ).

В мае 1972 г. предприятие получило право юридического лица опытно-промышленного производства ЦКТБЭ.

С 1979 г. опытное производство было реорганизовано в Опытный завод специального проектно-конструкторского бюро погружного электрооборудования. С этого периода на предприятии было налажено также серийное производство погружных электродвигателей серии ПЭД и торцовых релитовых уплотнений, мелкосерийное производство электробуровой техники. В 80-е годы завод приступил к выпуску сейсмотехники для геологоразведочных работ.

Во время экономического кризиса в 90-е годы спрос на электробуровую технику резко снизился, поэтому завод вынужден был расширить номенклатуру своей продукции, пользующуюся спросом рынка, в частности было организовано производство оборудования для магистральных газопроводов.

С 1994 г. предприятие путем приватизации преобразовано в открытое акционерное общество завод «Потенциал».

В настоящее время завод имеет возможность и выпускает всю гамму электробуровой техники, погружных электродвигателей для откачки нефти и воды, сейсмотехники. 80% изготовляемой продукции экспортируется в страны СНГ. Основными заказчиками выступают: ГК «Туркменнефть», АНК «Башнефть», ОАО «Укрнефть», АО «Альметьевский насосный завод», ОАО «Привод» г. Лысьва, ОАО «Борец» г. Москва, Кутаисский электромеханический завод, а также различные НГДУ России и Украины.

ОАО завод «Потенциал» занимается выпуском следующей продукции:

Оборудование для электробурения.

. Оборудование для бурения скважин диаметром (146-490) мм. глубиной до 7000 м. вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных на нефть, газ и др.

1.1 Электробуры - ГОСТ 15880-96, ТУ У3.10-00216852-019-98;

1.2    Редукторы - ТУ У3.10-00216852-009-96;

.3      Механизмы искривления;

.4      Токоприемники;

.5      Устройство контроля изоляции

.6      Телеметрические системы;

.7 Секции кабельные «токопровода» к электробуру типа КСТ1-ТГ;

1.8    Клапан обратный шариковый;

1.9    Регулируемый отклонитель - по техническому заданию;

. Электробуры для бурения вертикальных скважин на воду с передвижной самоходной установки диаметром до 400 мм. глубиной до 500 м. - ГОСТ15880-96 и задание заказчика.

. Электробуры для бурения скважин диаметром до 394 мм. для подземной газификации углей и дегазации пластов - ГОСТ 15880-96.

. Электробуровые комплексы для бурения скважин диаметром до 490 мм. протяженностью до 2500 м. по заданной траектории при прокладке трубопроводов и других коммуникаций под водными и иными преградами - ГОСТ 15880-96 и задание заказчика.

. Электробуровые комплексы для бурения вертикальных скважин с навеса диаметром 350, 490, 590, 649, 750 и 850 мм. глубиной до 70 м. в промышленном и гражданском строительстве - ГОСТ 15880-96 и задание заказчика.

. Электробуровые комплексы для бурения вертикальных скважин с навеса диаметром от 990 до 1540 мм. глубиной 70 м. при строительстве опор мостов - ГОСТ 15880-96 и задание заказчика.

. Электробуровые агрегаты РЭБ 1950 для бурения вертикальных скважин с навеса диаметром 1950 мм. глубиной 70 м. при строительстве опор мостов - задание заказчика.

. Четырехшпиндельные электробуры для бурения вертикальных скважин с навеса диаметром 1294, 1345, 1390, 1490, 1540, 1650 мм. глубиной до 70 м. при строительстве опор мостов.

. Шпиндель-редуктор для турбобура диаметром 190 и 240 мм. - задание заказчика.

. Наддолотный шаровой механизм искривления для турбобуров и электробуров - задание заказчика.

. Геофизические устройства ориентирования бурового инструмента для контроля забойных параметров при бурении скважин: электробурами (ГУОБИЭ); турбобурами (ГУОБИТ).

II. Оборудование для добычи нефти и воды.

. Погружные маслонаполненные электродвигатели для привода нефтяных насосов УЭЦН типа ПЭД.

. Погружные водонаполненные электродвигатели закрытого типа ПАВ.

. Торцевые релитовые уплотнения типа 2Р25, 2Р35.

III. Оборудование для геологоразведки.

. Силовые электромеханические импульсивные источники:

а) источник сейсмических колебаний импульсный на база автомобиля КРАЗ;

б) на базе трактора - «Сейсмодин С7200/15УХЛ1», «Сейсмодин С9600/15УХЛ1»;

в) инженерный - на базе легкового автоприцепа «Терра-М» - по тех. заданию заказчика.

IY. Оборудование для магистральных газопроводов.

. Устройства сужающие быстросъемные: УСБ 6,3-50 (80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 700) У1.

. Ремкомплекты для регуляторов давления газа прямого действия РД-25 (40; 50; 80; 100; 150) - 64.

Y. Прочие услуги.

1. Запасные части ко всему выпускаемому оборудованию.

. Ремонт выпускаемого оборудования.

. Ремонт газовых задвижек магистральных газопроводов.

. Бытовой погружной насос БВП - 0,28-70-220 (380).

На территории предприятия находится 2-а корпуса МС-1 и МС-2, склад.

В корпусе МС-1 размещаются следующие участки, отделения и лаборатории:

1. Лаборатория исследования электробуров;

2. Лаборатория электропривода;

3. Лаборатория испытаний систем токоподвода;

4. Машинный зал с распредустройством 6 кВ;

5. Механический участок;

6. Участок пресования;

7. Гальванический участок;

8. Термический участок;

9. Инструментальный участок;

10.Штамповочный участок;

11.Участок порезки;

12.Участок сборки сердечников статора;

13.Сушильно-пролиточный участок;

14.Участок сборки шпинделей;

15.Участок обработки валов роторов, шпинделей и токоприемников;

16.Заточный участок;

17.Отделение координатно-расточных и шлифовальных станков;

18.Участок комплектации запасных частей;

19.Маслохозяйство.

Лаборатория исследования электробуровслужит для исследования двигателей электробуров переменного и постоянного тока, а также макетных образцов двигателей электробуров.

В лаборатории оборудовано семь рабочих мест. Шесть вертикальных рабочих мест размещены на общем стенде, который состоит из металлоконструкции, кантователя испытуемых электробуров, обсадных труб и зажимного устройства. Испытание двигателя электробура в горизонтальном положении проводится на стенде, состоящем из шашечных плит, размером 18000´1500 мм. Исследуемый двигатель и нагрузочная машина крепятся к стенду специальными зажимами.

Каждое место оборудовано пультом управления испытаниями, силовым шкафом с установленными в нем контакторами, автоматами, шунтами и трансформаторами тока.

Высоковольтные рабочие места предусматривают в/в станции управления с устройством для автоматического контроля изоляции. Нагрузочные машины установлены в подвале под стендом и сочленяются с испытуемыми электробурами эластичными муфтами.

Соединение исследуемых двигателей электробуров и их нагрузочных машин с источниками питания, которые установлены в машзале, осуществляется через подключательные пункты. К подключательным пунктам подводится питание от индукционных регуляторов и генераторов постоянного и переменного тока (при частоте от 15 до 50 Гц).

Испытание на электрическую прочность изоляции проводится от передвижных пультов на 6 кВ и 3 кВ.

В лаборотории электропривода предусмотрено два рабочих места, состоящих каждое из пульта управления, силового шкафа и стенда из шашечных плит размером 12000´3000 мм. В лабораторию подаются различные регулируемые напряжения переменного и постоянного тока из машинного зала. В лаборатории установлены четыре переносных агрегата, служащие для получения регулируемого напряжения постянного тока. Также предусмотрено исследование и наладка станций управления комплектно с агрегатами для питания двигателя электробура. Работа также может производится как с отдельными станциями управления, так и в комплекте с двигателем электробура, установленным на одном из рабочих мест лаборатории исследования электробуров.

Машинный зал является общим для всех лабораторий и служит для обеспечения их регулируемыми напряжениями переменного и постоянного тока и рекуперации энергии в сеть при испытании двигателей электробуров под нагрузкой. Управление высоковольтными машинами переменного тока агрегатов и индукционными регуляторами осуществляется от РУ-6 кВ. Управление низковольтными машинами агрегатов и индукционными регуляторами осуществляется от щита переменного тока и щита станций управления индукционными регуляторами. Управление машинами постоянного тока агрегатов осуществляется от щита постоянного тока и щита возбуждения.

В корпусе МС-2 размещаются:

1.      Механический участок;

2.      Участок торцевых уплотнений;

.        Участок вакуумных печей.

2. Оценка схемы электроснабжения ОАО Завода «Потенциал»

Питание ОАО завода «Потенциал» осуществляется переменным током частотой 50 Гц на напряжении 6 кВ.

Основным источником питания предприятия является ЗРУ 6кВ ПС-330кВ «Лосево» от ячейки №36 по КЛ 6кВ состоящей из двух кабелей марки ААБ-6 - (3*185). КЛ приходит на ячейку №13 РУ-6 кВ предприятия. Вторая КЛ (резервный ввод) прокладывается от ЦРП-6 кВ корпуса №70 завода ХЭМЗ кабелем марки ААБГ-6-2 (3*70).

РУ-6 кВ предназначено для питания потребителей машзала, подстанций предприятия и испытательного стенда-буровой. Система шин РУ одинарная секционированная с помощью разъеденителя на две секции. На каждой секции предусмотрен трансформатор напряжения. Питающие кабельные линии присоединяются к разным секциям РУ-6 кВ с помощью маслянных выключателей. Все отходящие кабельные линии присоединяются к сборным шинам РУ-6 кВ также с помощью масляных выключателей.

Распределительное устройство 6 кВ размещается на площадях машзала. РУ-6 кВ комплектуется из 30 металлических камер типа КРУ2-10Э, в том числе одной секционной камеры. Все камеры устанавливаются в один ряд. Помещение РУ-6 кВ отделено от машзала съемным сетчатым ограждением. В соответствии с ПУЭ, предусматривается два выхода расположенные по торцам РУ-6кВ. Кабели 6 кВ к агрегатам машзала прокладываются по конструкциям в кабельном канале. К другим потребителям электроэнергии кабели прокладываются в пределах машзала, также по конструкциям в кабельном канале, вне пределах машзала-в борозде пола под уголком и в стальных трубах.

Электроснабжение корпусов предприятия осуществляется от 4-х КТП встроенных в корпуса по 1000 кВ×А каждая. КТП №1,2,3 размещаются в корпусе МС-1 и КТП №4- в корпусе МС-2. КТП получают питание от РУ-6 кВ и состоят из трех основных элементов: вводного устройства ВН, силового трансформатора типа ТМЗ-1000/6 и шкафа ввода НН с выходом на магистраль. Каждая КТП имеет резервирование по низкой стороне через разъединитель.

Магистрали корпусов выполняются закрытыми шинопроводами типа ШМА с номинальным током 1000 А, прокладываемыми в отверстиях ферм и по фермам. Ответвления от магистралей к распределительным пунктам и шинным сборкам выполняется проводом марки АПРТО-500 в стальных тонкостенных трубах по ферме, колонам и полу, при этом сечения ответвлений приняты не менее 10% пропускной способности защищенного участка магистрали. На ответвлениях от магистралей к РП и шинным сборкам в качестве аппаратов защиты устанавливаются ящики с автоматами.

Учет электроэнергии на предприятии предусматривается:

. Активной и реактивной на фидерах ввода.

. Активной на всех остальных фидерах.

На предприятии предусматривается компенсация реактивной мощности. Для этого установлены батареи статических конденсаторов на напряжения 6 кВ и 0,4 кВ. Батареи устанавливаются в закрытых шкафах.

В качестве защитного мероприятия принято заземление. Заземляющими проводниками являются металлические части подкрановых путей, вертикальные заземлители и сталь полосовая 40´4 мм, прокладываемая по стенам и балкам корпуса, которая присоединяется к нулю трансформаторов на п/ст.

В связи с технологией производства принята 2-я категория электроснабжения предприятия.

3. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок начинаем с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимо от его технологического процесса средней мощности: мощности, затраченной в течение наиболее загруженной смены, и максимальной расчетной мощности цеха.

3.1 Расчет номинальной мощности

В цехах промышленных предприятий установлено до 80% асинхронных двигателей, работающих в разных технологических режимах: в двигательном или повторно - кратковременном.

В двигательном режиме для значительной группы электродвигателей активная номинальная мощность рассчитывается по формуле:

 (3.1)

где -полезная активная мощность, совершающая работу, кВт;

- активная паспортная мощность электроприемника, кВт.

В повторно-кратковременном режиме (для электрических кранов, тельферов, лифтов и др. подобных электроприемников) номинальная мощность рассчитывается по формуле:

 (3.2)

где ПВ-повторное включение электроприемника, %.

ПВ принимаем равным 40%.

Результаты расчетов сводим в таблице.

Таблица 3.1 - Номинальные мощности электроприемников

Примечание: Установленная мощность при ПВ=100%

3.2  Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает количество мощности, израсходованной в период наиболее загруженной смены.

Для каждого электроприемника активная и реактивная сменные мощности рассчитываются по формулам (3.3)

Р_см=Р_ном×к_и; Q_см=Р_см×tgj (3.3)

где Р_см - активная сменная мощность;

Q_см - реактивная сменная мощность;

к_и - коэффициент использования электроприемника.

Суммарная сменная мощность рассчитывается по формулам (3.4)

Р_смå=åР_см; Q_см=åQ_см (3.4)

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.

3.3 Расчет максимальной мощности

Максимальную мощность потребляемую электроприемниками механического цеха находим по формулам (3.5)

Р_макс=к_макс×Р_см; Q_макс=1,1×Q_см (3.5)

Таблица 3.2 - Расчет электрических нагрузок

4. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности нужна для повышения коэффициента мощности. Повышение коэффициента мощности, или уменьшение потребления реактивной мощности, снижает потери мощности повышает напряжение. На данном предприятии устанавливаем статические конденсаторы.

Статические конденсаторы изготавливают из определенного числа секций, которые в зависимости от рабочего напряжения и расчетной величены реактивной мощности соединяют между собой параллельно, последовательно или параллельно-последовательно.

Компенсацию реактивной мощности электроустановок предприятия осуществляем с помощью статических конденсаторов, включаемых параллельно электроприемникам (поперечная компенсация).