Мартеновское производство

    Введение 
 

       Электротехническая  промышленность играет важную роль в  решении задач электрификации, технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства, механизации, автоматизации и электрификации производственных процессов.

       Объем производства электроэнергии в Украине в 2005 году, превысил  
1 трлн. кВт/ч.. Установленная электрическая мощность отдельных предприятий достигла 3 млн. кВт, а количество электрических машин на них — 100 тыс. шт.. Годовое потребление электроэнергии на ряде предприятий уже сегодня превышает 5 млрд. кВт/ч. За каждые 5 лет производство и потребление электроэнергии в мире увеличиваются примерно в два раза. Рост производительности труда, развитие энергоемких электротехнологических процессов, реализация мероприятий по охране окружающей среды, внедрение прогрессивных технологий приведут в период 1999—2010 гг. к дальнейшему повышению электровооруженности предприятий.

       В этих условиях правильная организация  труда электромонтера и грамотное ведение им эксплуатации электроустановок становятся весьма сложным и ответственным делом, так как любая ошибка эксплуатации может привести к значительным материальным ущербам, вывод из строя дорогостоящего оборудования, большим потерям продукции, нерациональному использованию электроэнергии.

       Обслуживание электроустановок промышленных предприятий осуществляют сотни тысяч электромонтеров, от квалификации которых во многом зависит надежная и бесперебойная работа электроустановок. Персонал должен знать основные требования Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ), ГОСТов и других директивных материалов, а также устройство электрических машин, трансформаторов и аппаратов, умело использовать материалы, инструмент, приспособления и оборудование, применяемые при эксплуатации электроустановок.

       Электрическая сеть участвует в поддержании  в пределах допустимых отклонений заданных уровнем напряжения в различных точках сети и на зажимах электроприемников у потребителей при разнообразных режимах потребления позволяет резервировать источники питания и обеспечивать бесперебойное электроснабжение потребителей. Для выполнения этих функций сети содержат в своем составе воздушные и кабельные линии электропередачи, различные токопроводы, трансформаторные подстанции, распределительные устройства и коммутационные пункты, установки, генерирующие реактивную мощность и средства регулирования напряжения.

       Промышленные  предприятия, как правило, получают электроэнергию от подстанций районных энергосистем и имеют свои внутренние электрические сети, являющиеся продолжением сетей энергосистем. Они обеспечивают электроснабжение цехов и технологических агрегатов, отдельных электроприемников и подразделяются на межцеховые и внутрицеховые электрические сети.

       Небольшие предприятия полу чают питание от ближайших подстанций энергосистем по одной, двум линиям 6-10 кВт и имеют простейшие внутренние сети. Ввиду большого количества таких небольших предприятий вопросы их рациональной эксплуатации являются весьма существенными.

       Наиболее  крупные предприятия обычно получают питание от одной или двух крупных подстанций при напряжении 110–500 кВ и в большинстве случаев имеют одну или две собственные тепловые электростанции. Мощность собственных электростанций на предприятиях достигает 110–150 МВт,  и обычно определяется потребностью в тепловой энергии для технологических нужд, необходимостью обеспечить бесперебойное электроснабжение наиболее ответственных потребителей (например: водо- и газоснабжение предприятия и др.), а также недостаточной мощностью энергосистемы в данном районе, наличием вторичных продуктов производства (например, газов и т.п.), которые можно использовать на электростанции как топливо.

       На  крупном предприятии имеется  по существу своя небольшая по мощности местная энергосистема, связанная с районной линией электропередачи.

       Кроме величины мощности такая местная  энергосистема крупного предприятия отличается от районной еще и тем, что входящие в ее состав сети низкого напряжения переменного и постоянного тока играют ведущую роль при решении многих вопросов электроснабжения предприятия.

       Наличие крупных, преобразовательных установок  с кремниевыми выпрямителями, значительных по величине потребителей с резко-переменной нагрузкой, большого количества электроприемников на низком напряжении, необходимость частых переключений в сетях и увязки вопросов электроснабжения с технологией производства создают свою специфику в техническом обслуживании и ремонте электрооборудования и сетей промышленных предприятий.

       Все это требует от электротехнического  персонала, занимающегося эксплуатацией электрооборудования и сетей промышленных предприятий, знаний широкого круга вопросов.

       Современное электроэнергетическое хозяйство  Украины по мощности не уступает, а  по многим показателям и превышает  электроэнергетические хозяйства развитых стран Европы.

       Топливно-энергетический комплекс Украины развивается в  условиях резкого снижения добычи топлива на территории страны - в начале тысячелетия собственные ресурсы составляют только 30 - 35% потребностей. Таким образом, снабжение нефтью и природным газом из других стран постоянно возрастает.

       Напряженный топливно-энергетический баланс требует  качественных изменений в потреблении энергии и топлива. Эти изменения связаны с необходимостью смягчить напряженность между наличием топливно-энергетических ресурсов и потребностью в них.

       В электрических сетях промышленных предприятий возможно возникновение повреждений, нарушающих нормальную работу - электроустановок (ЭУ). Наиболее распространенными и опасными видами повреждений (аварийных режимов) являются короткие замыкания; к анормальным режимам относятся перегрузки. Повреждения и анормальные режимы могут привести к аварии всей системы энергоснабжения сети или ее части, сопровождающейся определенным недоотпуском электроэнергии или разрушением основного электрооборудования. Предотвратить возникновение аварий можно путем быстрого отключения поврежденного элемента или участка сети. Для этой цели электроустановки снабжают автоматически действующими устройствами релейной защитой (РЗ), являющейся одним из видов противоаварийной автоматики. РЗ может быть предназначена для сигнализации о нарушениях в сетях. Название «релейная защита» связано с наличием в цепи электрических аппаратов, называемых реле. Реле представляет собой аппарат автоматического действия, включающий или отключающий электрические цепи защиты и управления под действием различного рода импульсов (электрических, тепловых, световых, механических) в зависимости от заданных параметров контролируемой величины, времени и др.

       Впервые реле было разработано и построено  русским ученым П.Л. Шиллингом в 1830 - 1832 гг. Реле было сконструировано в 1835г. также физиком Генри.

       Т.к. в электрической системе короткое замыкание (КЗ) в большинстве - случаев  сопровождаются повышением тока, то первыми  появились максимальные токовые  защиты (МТЗ), действующие в случаях, когда ток в защищаемом элементе превышает установленные значения. Широкое применение для защиты реле получают в начале XX века. В 1901г. появляются индукционные реле, построенных на базе индукционных измерительных механизмов, разработанных М.О. Доливо-Добровольским.

       В 1905 - 1908 гг. разрабатываются дифференциальные токовые защиты.

       С 1910 г. начинаются применяться токовые  направленные защиты, в начале XX века выпускаются дистанционные защиты.

       В 1923 - 1928 гг. делаются первые попытки использования электроники для цепей релейной защиты . Более перспективным оказалось применение полупроводников, начатое еще в 30^-е годы для выполнения реле, работающих на выпрямленном токе.

       При повреждениях в цепи (коротких замыканиях, в результате ошибочных действий персонала, глубоких понижениях напряжения и т. п.) релейной защиты выявляет поврежденный участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При анормальных режимах (недлительные перегрузки, замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью, ухудшение состояния трансформаторного масла в результате внутренних повреждений в трансформаторе, понижение уровня масла в расширителе трансформатора и т. п.) релейной защиты действует па сигнал, предупреждающий постоянный обслуживающий персонал подстанции о неисправностях в режиме работы электрооборудования. Па подстанциях без постоянного обслуживающего персонала те же защиты действуют на отключение, но обязательно с выдержкой времени.

       Основными требованиями к релейной защите являются: быстродействие, селективность, чувствительность и надежность.

       Быстродействие. Чем быстрее произойдет обнаружение  и отключение поврежденного участка, тем меньше разрушительное действие аварийного тока на электрооборудование, тем легче сохранить нормальную работу потребителей неповрежденной части ЭУ. Поэтому электрические сети должны оснащаться быстродействующей релейной защитой. Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время срабатывания 0,02 - 0,1 с.

       Селективность или избирательность. Селективностью релейной защиты называется ее способность отключать при КЗ только поврежденный участок или участок, ближайший к месту повреждения, оставляя в работе потребителей, подключенных к неповрежденному участку. Таким образом, селективность действия защиты обеспечивает надежное электроснабжение потребителей. В ряде случаев одновременное требование селективности и быстродействия приводит к усложнению релейной защиты. В этом случае следует в первую очередь обеспечивать выполнение того требования, которое в данных условиях является определяющим.

       Чувствительность. Чувствительностью релейной защиты является ее способность реагировать на самые малые изменения контролируемого параметра (как правило, тока КЗ и перегрузки) и анормальные режимы работы ЗУ. Чувствительность характеризует устойчивое срабатывание релейной защиты при КЗ в защищаемой зоне. Удовлетворение требований чувствительности в современных системах энергоснабжения сети встречает определенные затруднения, так как при передаче и распределении больших мощностей на большие расстояния токи КЗ в устройствах защиты могут стать соизмеримыми с максимальными рабочими токами сетей вследствие значительных переходных сопротивлений. Это приводит к невозможности применения простых видов защит и к необходимости переходить на сложные и дорогие защитные устройства. 

1. Общая часть

1. Определение значения расчётной мощности подстанции

       Определение расчётной мощности представляет собой  расчёт реального значения мощности нагрузки, которая получает питание  с шин низкого напряжения проектируемой подстанции. Существует понятие установленной мощности нагрузки. Это паспортные значения мощностей различных аппаратов, потребляющих электроэнергию для дальнейшего её преобразования в другие виды энергии: механическую, тепловую или световую. Данная мощность аппаратов также часто называют номинальной мощностью, так как её значение позволяет тому или иному аппарату нормально функционировать с заданной нагрузкой. В реальности большое количество различных аппаратов никогда не нагружаются на номинальную мощность, так как в этом не бывает острой необходимости. Мощность, потребляемая в рабочем режиме гораздо меньше установленной мощности. Уровень потребления зависит от типа производства, на котором установлен тот или иной аппарат. Условия использования аппаратов на разных видах производства выражаются через так называемый «коэффициент спроса», который используется в методике расчёта, носящей такое же название. Методом коэффициента спроса пользуются для оценочных расчетов максимальных нагрузок промышленных предприятий на высшем напряжении схемы электроснабжения. Метод коэффициента спроса заключается в произведении следующих расчётов:

1. определяется значение расчетной активной мощности нагрузки:

            Р_{расч i} = Р_{уст i} × К_спр.i × cos φ _i , (1.1)

где Р_{уст i}  – установленная мощность i-го электроприемника, кВт;