ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: создания экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами; внедрения микропроцессорной техники, элегазового и вакуумного электрооборудования, новых комплектных преобразовательных устройств. На проектирование электроснабжения промышленных предприятий занято огромное количество инженерно-технических работников, накопивших значительный опыт. Однако в бурный прогресс в технике и, в частности, в энергетике выдвигают все новые проблемы и вопросы, которые должны учитываться при проектировании и сооружении современных сетевых объектов.
Электроэнергетика, как отрасль промышленности страны, в результате различных видов деятельности общества получила ведущее место. Недаром уровень развития современной цивилизации определяется количеством потребляемой электрической энергии на душу населения. Так, с повышением научно-технического прогресса, электрическая энергия становится одним из основных и дешевых видов энергии.
В настоящее время наблюдается значительный рост механизации и автоматизации сельского хозяйства, значительное увеличение числа бытовых приборов, как следствие, значительный рост электрических нагрузок и потребления электроэнергии. Поэтому современная электроэнергетика должна базироваться на новой технической основе, что требует совершенствования организации и оперативного управления процессом производства и передачи электроэнергии. Вместе с тем необходимо повышать экономическую эффективность данной отрасли за счет улучшенного использования имеющегося оборудования и по возможности модернизации устаревшего. Необходимо постепенно выводить из эксплуатации изношенное и устаревшее оборудование с заменой его на современное. При строительстве новых энергообъектов необходимо применять последние достижения в области электроэнергетики. Также необходимо уделять больше внимания вопросам связанным с качеством электроэнергии и надежностью снабжения ею потребителей.
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика подстанции ПС «Костанайская» 110/35/10 АО КЕГОК
Единая электроэнергетическая система АО «KEGOK» представляет собой совокупность электрических станций, линий электропередачи и подстанций, обеспечивающих надежное и качественное энергоснабжение потребителей республики.
Подстанция напряжением 110/35/10 кВ предназначается для электроснабжения сельскохозяйственных коммунально-бытовых и промышленных нагрузок, находящихся в районе действия ВЛ 110,35 и 10 кВ от данной подстанции.
На подстанции установлены два трехфазных трансформатора 110/35/10 кВ мощностью по 10000 кВА. На напряжение 110 кВ приняты две системы сборных шин с обходной. На напряжение 35 кВ и 10 кВ принята схема с одной системой шин, состоящей из двух секций, соединенных выключателем.
На подстанции предусмотрена установка двух заземляющих катушек 35 кВ.
Обслуживание подстанции предусматривается с дежурством на дому со штатом два человека. Производство ремонтных работ - выездными бригадами централизованных служб района.
Распределительные устройства 110 кВ и 35 кВ приняты открытого типа с применением унифицированных железобетонных конструкций. Распределительное устройство 10 кВ комплектуется из шкафов заводского изготовления Куйбышевского завода. Здание ОПУ принято типовое, совмещенное со вспомогательными помещениями подстанции.
На напряжение 35 кВ предусматривается четыре ячейки отходящих линий, из них одна - резерв по месту.
По условиям релейной защиты на данной подстанции предусматривается возможность работы трансформаторов как с заземленной, так и с незаземленной нейтралью обмотки 110 кВ.
В аварийном режиме одним из установленных на подстанции трансформатором с учетом его перегрузочной способности может быть покрыта вся нагрузка подстанции.
В цепях трансформаторов и в цепи межсекционной связи предусматриваются выключатели, а в цепях отходящих линий - на 600 А.
В связи с наличием на подстанции сложной релейной защиты и установкой выключателей, управление которых не может быть обеспечено на оперативном переменном токе, предусматривается установка одной аккумуляторной батареи, состоящей из 120 элементов для оперативного тока.
1.2 Выбор и обоснование схемы электроснабжения
Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:
источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии;
распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам питания. Радиальные схемы могут применяться при соответствующем обосновании;
схемы электроснабжения должны быть выполнены по блочному принципу с учетом технологической схемы предприятия. Питание электроприемников параллельных технологических линий следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин;
все элементы электрической сети должны находиться под нагрузкой. Резервирование предусматривается в самой схеме электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между оставшимися в работе элементами схемы. При этом используется перегрузочная способность электрооборудования и, в отдельных случаях, отключение неответственных потребителей. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано;
следует применять раздельную работу элементов системы электроснабжения: линий, секций шин, токопроводов, трансформаторов. В некоторых случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, может быть допущена параллельная работа, напри мер, при питании ударных резкопеременных нагрузок, если авто матическое включение резервного питания не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания с точки зрения самопуска электродвигателей.
В схемах электроснабжения промышленных предприятий следует выделять схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. К схемам внешнего электроснабжения относят электрические сети, связывающие источники питания предприятия с пунктами приема электроэнергии. К схемам внутреннего электроснабжения относят электрические сети от пунктов приема электроэнергии до электроприемников высокого и низкого напряжения.
Схемы электроснабжения промышленных предприятий, как правило, выполняются разомкнутыми и строятся по ступенчатому принципу. Число ступеней распределения электроэнергии на предприятии определяется мощностью и расположением электрических нагрузок на территории предприятия. Обычно применяется не более двух ступеней распределения электроэнергии на одном напряжении.
При большем числе ступеней распределения ухудшаются технико-экономические показатели системы электроснабжения и усложняются условия эксплуатации. Распределение электроэнергии выполняется по радиальным, магистральным или смешанным схемам.
1.3 Выбор рода тока и величины питающего напряжения
При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение сети. Экономически целесообразно для питания завода использовать линии с переменным током, а не с постоянным, так как для питания завода постоянным током требуется дополнительное оборудование, что увеличивает затраты на производство электроэнергии. Двигатели постоянного тока на заводе не применяется, потому-то нет необходимости регулировать частоту вращения в больших пределах. Если необходимость применения постоянного тока не вызвана технико- экономическими расчетами, то для питания силового электрооборудования используется трехфазный переменный ток. При выборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприемников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства.
На выбор напряжения существенное влияние оказывает предполагаемое наличие на объекте электродвигателей напряжением выше 1 кВ (6, 10 кВ), электрических печей и других электроприемников.
Для питания цеховых ТП чаще применяется напряжение 10 кВ. При выборе напряжения для питания непосредственно электроприемников необходимо обратить внимание на следующие положения.
Номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных предприятиях для распределения электроэнергии (по ГОСТ 721--77), являются 10; 6; 0,66; 0,38; 0,22 кВ.
Применять на низшей ступени распределения электроэнергии напряжение выше 1 кВ рекомендуется только в случае, если установлено специальное, работающее при напряжении выше 1 кВ. Если двигатели необходимой мощности изготавливаются на несколько напряжений, то вопрос выбора напряжения должен быть решен путем технико-экономического сравнения вариантов.
В случае, если применение напряжения выше 1 кВ не вызвано технической необходимостью, следует рассмотреть варианты использования напряжения 380 и 660 В. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителей экономически не оправдано.
При выборе одного из двух рекомендуемых напряжений необходимо исходить из условия возможности совместного питания от трансформаторов.
С применением напряжения 660 В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышается единичная мощность применяемых трансформаторов и в результате сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения на высшей ступени распределения энергии. Недостатками напряжения 660 В являются невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприемников от общих трансформаторов, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности на напряжение 660 В, так как в настоящее время такие электродвигатели нашей промышленностью не выпускаются.
На предприятиях с преобладанием электроприемников малой мощности более выгодно использовать напряжение 380/220В (если не доказана целесообразность применения иного напряжения). Напряжение сетей постоянного тока определяется напряжением питаемых электроприемников, мощностью преобразовательных установок, удаленностью их от центра электрических нагрузок, а также условиями окружающей среды.
В задании максимальная мощность не превышает 100 кВт отсюда следует, что для питания низковольтных двигателей примем напряжение 380В от этой же сети будем питать осветительную нагрузку.
1.4 Расчет электрических нагрузок
Выбор величины рационального напряжения определяется параметрами линии электропередач и выбираем электроаппараты на трансформаторную подстанцию.
При решении задач о выборе величины рационального напряжения в общем случае следует предварительно определить величину не стандартного напряжения, при котором имеет место минимальные затраты. Зная такое напряжение можно выбрать целесообразное стандартное напряжение. Для питания крупных промышленных предприятий на первой ступени распределении электроэнергии следует применять напряжение равной 110, 220 кВ. Напряжение 35 кВ следует применять как напряжение первой ступени распределение электроэнергии средней по мощности промышленных предприятий. Напряжение 6 - 10 кВ используется как напряжение первой ступени внутри заводской распределении электроэнергии. Применение напряжения равное 6 кВ обычно обоснованно только при наличии электропотребителей, которые получают питание от сети напряжения 6 кВ.
На второй ступени распределении электроэнергии цеховых трансформаторных подстанций применяется напряжение равное 0,4/0,23 кВ
На первой ступени распределение электроэнергии средней по мощности промышленных предприятий выбираем 10 кВ так как используется напряжение первой ступени внутри заводской распределении электроэнергии. На второй ступени выбираем 0,4 кВ.
Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования. Расчётное знание электрических нагрузок представляют собой не простое суммирование установленных мощностей ЭП предприятия, и являются определением ожидаемых значений электрических нагрузок. Расчёт электрических нагрузок является основой полагающего этапа при проектировании СЭС. Расчётная максимальная мощность, потребляемая электроприемниками предприятия всегда меньше суммы номинальной мощности этих ЭП. Правильное определение расчётных значений электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеют большое народнохозяйственное значение. От этого расчёта зависит исходные данные для выбора всех элементов СЭС промышленного предприятия, а так же денежные затраты на установку, монтаж на установку и эксплуатацию выбранного электрооборудования. Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительству, перерасход проводникового материала сетей и не к оправданному увеличению мощности трансформатора. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети. К лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, а следовательно их сокращение сроку их службы.