Шпаргалка по "Энергосиловое оборудование"

  • применением повышенных напряжений в питающих и распределительных сетях и приближением источников питания к электроприемникам;

  •  уменьшением реактивного сопротивления  элементов схемы от источников питания до электроприемников с резкопеременной нагрузкой;

  •   включением на параллельную работу вторичных  обмоток трансформаторов, питающих резко переменную нагрузку;

  •  применением глубоких вводов напряжением 35 кВ и выше для питания крупных  дуговых электропечей, преобразовательных установок большой мощности и т. д. или питания таких электроприемников от отдельных линий непосредственно от энергосистемы, ГПП или ПГВ;

  • применением симметрирующих устройств, фильтров высших гармоник, быстродействующих синхронных компенсаторов для выравнивания графиков электрических нагрузок. 

     5 Уровни электроснабжения  промышленных предприятий 

     Деление системы электроснабжения по напряжению до 1 кВ и выше традиционно в соответствии с электроэнергетикой. Однако такое деление не учитывает, что система электроснабжения электрики до 1 кВ и выше также многоступенчата, иерархична. Например, проектирование и эксплуатация РП 10 кВ и ГПП различаются, и вопросы, решаемые при проектировании ГПП и для границы раздела с энергосистемой, разные. Многоуровневость нужно учитывать при расчете электрических нагрузок, регулировании электропотребления и электросбережения, компенсации реактивной мощности, оптимизации потерь в сетях и т. д.

     При расширении промышленного предприятия  развивается и его электрическое хозяйство. Как техническая система оно рассматривается в качестве объекта проектирования, планирования, управления, обеспечения функционирования.

     Теоретически  и практически следует различать  следующие уровни (ступени) системы электроснабжения (см. рис. 1.1):

     -  первый уровень (1УР) — отдельный электроприемник — аппарат, механизм, установка, агрегат (станок) с многодвигательным приводом или другой группой электроприемников, связанных технологически или территориально и образующих единое изделие с определенной (документально обозначенной заводом-изготовителем) паспортной мощностью; питание по одной линии (отдельным приемником электрической энергии может быть трансформатор, преобразователь, преобразующие электроэнергию в электроэнергию же, но с другими параметрами по напряжению, роду тока, частоте, и питающие, обычно блочно, специфические электроприемники или их группы);

     —  второй уровень (2УР) — щиты распределительные и распределительные пункты напряжением до 1 кВ переменного и до 1,5 кВ постоянного тока, щиты управления и щиты станций управления, шкафы силовые, вводно-распределительные устройства, установки ячейкового типа, шинные выводы, сборки, магистрали;

     —  третий уровень (ЗУР) — щит низкого напряжения трансформаторной подстанции 10(6)/0,4 кВ или сам трансформатор (при рассмотрении следующего уровня — загрузка трансформатора с учетом потерь в нем);

     —  четвертый уровень (4УР) — шины распределительной подстанции РП 10(6) кВ (при рассмотрении следующего уровня — загрузка РП в целом);

     —  пятый уровень (5УР) — шины главной понизительной подстанции, подстанции глубокого ввода, опорной подстанции района;

     —  шестой уровень (6УР) — граница раздела предприятия и энергоснабжающей организации (заявляемый (договорной), присоединяемый, лимитируемый, контролируемый и отчетный уровень).

     Указанное количество уровней, если рассматривать  систему электроснабжения предприятия в целом, можно считать минимальным. Близкие (подобные) схемы и подход можно применить к системе обслуживания и ремонта электрооборудования, к другим системам электрики, связанным с созданием и управлением электрического хозяйства. 

     6 Схемы присоединения  к энергосистеме и выбор питающих напряжений 

     Принятие  технических решений по электроснабжению начинается с утвержденного технологического задания на строительство завода (объекта) определенного состава; на организацию производства, например жести; на строительство цеха, например эмальпосуды, или отделения, например термообработки. По этим данным оценивают параметры электропотребления, опираясь, в частности, на комплексный метод расчета электрических нагрузок, и готовят материалы для получения технических условий. Одновременно собирают сведения, которые включают: 1) особенности энергосистемы и вероятных мест технологического присоединения к сетям электроснабжающей организации (соображения о 6УР); 2) данные по объектам-аналогам и месту строительства. Определяющие на начальном этапе параметры — значение расчетного максимума нагрузки Р_р = Р_тах и число часов использования максимума, связанных с электропотреблением А = Р_тах Т_тах.

     Предварительные параметры электропотребления дают основание идентифицировать предприятие по электрической нагрузке и сформулировать предложения по 6УР. Для мини-предприятий 2 ∩ 6УР, электроснабжение которых осуществляется на напряжении до 1 кВ, выбор напряжения производится в исключительных случаях, как и для мелких предприятий 3 ∩ 6УР, для электроснабжения которых необходима установка одного или нескольких трансформаторов на напряжении 10 (6) кВ.

     Напряжение 2УР для мини-потребителей принимается, как и для всех других близлежащих потребителей: оно может быть наиболее распространенным (380/220 В), устаревшим и ликвидируемым (220/127 В), считающимся перспективным (660/380 В), редким (500 В) или каким-либо вообще нестандартным. Это же относится к электроснабжению мелких предприятий, для которых выбор высокого напряжения трансформатора определяется напряжением 6, 10, 20 кВ ближайшим (питающим) РП. При сдаче под ключ мелких и мини-предприятий, в частности инофирмами (это же относится к отделениям и участкам средних и крупных предприятий), возможна установка оборудования с различным напряжением. Это требует установки переходных трансформаторов для обеспечения питания отдельных приемников или их групп, порождает трудности организации ремонта.

     Предложения (проектные проработки) по 6УР для  средних (для которых необходимо формирование 4УР и возможен выход на оптовый рынок) и крупных 5УР и 6УР предприятий зависят от особенностей субъектов электроэнергетики, к которым подключено предприятие. Напряжение 660 В целесообразно использовать для предприятий с большой удельной плотностью электрических нагрузок при необходимости по технологическим условиям отдаления подстанции ЗУР и наличии большого количества двигателей в диапазоне свыше 100 до 630 кВт.

     Основные  параметры, определяющие конструктивное выполнение элементов и построение высоковольтной сети 35—220 кВ, следующие:

     —  для линий электропередачи: номинальное  напряжение, направление (откуда и куда осуществляется транзит электроэнергии) и протяженность, количество цепей, сечение провода;

     —  для подстанций: сочетание номинальных  напряжений, количество и мощность трансформаторов, схема присоединения к сети высшего уровня и компенсация реактивной мощности.

    Также в предварительных расчетах напряжения системы внешнего электроснабжения следует ориентироваться на оптимальный уровень короткого замыкания, который для сети 110 кВ не должен превышать 31 кА, а для сети 220 (330) кВ – 40 кА.

     Различают два принципиальных случая подключения предприятия к энергосистеме: к подстанции (или главному распределительному устройству ТЭЦ на генераторное напряжение) и к ЛЭП. Присоединение к подстанции осуществляется через выключатель Q по одной из схем на рис. 2. Наиболее распространены схемы 1 и 2. При трех и более системах (секциях) шин возможно более надежное электроснабжение потребителя: выключатель Q после его оперативного отключения через разъединитель присоединяется к необходимой секции. При наличии обходной системы шин (схема 5) потребитель при отключении Q может питаться через обходной выключатель Q1, предназначенный для внутристанционных переключений.

    Присоединение предприятия к ЛЭП определяется конфигурацией (топологией) электрической сети, зависящей от географических условий, плотности и распределения электрических нагрузок. Возможные основные типы присоединений изображены на рис. 3. Радиальную одинарную или двойную линию можно, сделав кольцо, подключить к тому же источнику питания ИП. Возможны узловые схемы, в которых ИП больше двух  и линий больше трех, и многоконтурные схемы с несколькими узловыми точками. 

     7 Картограммы электрических  нагрузок промышленных предприятий 

     Картограмма представляет собой размещенные  на генеральном плане кругов, площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Аналогично на плане цеха можно разместить нагрузки отделений, участков, крупных электроприемников. Каждому цеху, отдельному зданию, сооружению соответствует окружность, центр которой совмещают с центром нагрузок цеха, т. е. с символической точкой потребления ими электроэнергии. Поэтому расположение главной понизительной или распределительной подстанции вблизи питаемых ими нагрузок позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность как сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей.

     Картограмма электрических нагрузок дает возможность проектировщику наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия. Она состоит из окружностей, причем площадь круга πr², ограниченная каждой из этих окружностей, с учетом принятого масштаба т равна расчетной нагрузке Р_т соответствующего цеха, что определяет радиус окружности: 

     Каждый  круг может быть разделен на секторы, соответствующие силовой нагрузке, нагрузке на технологические процессы (электроплавка, сварка, нагрев и др.) и осветительной нагрузке. Иногда на картограмме разделяют на- грузки до и выше 1 кВ. Все это дает представление о структуре нагрузок. Цеха, которые должны быть построены во вторую очередь, или нагрузки цехов, связанных с расширением производства, графически изображают различно (цветом, пунктиром).

     Аналогичен  подход к построению картограмм реактивных нагрузок и построению их центра. Реактивные нагрузки могут питаться от конденсаторных установок, которые располагаются в местах потребления реактивной мощности, а также от синхронных компенсаторов и синхронных электродвигателей. В связи с этим для отыскания оптимальных условий и мест установки источников реактивной мощности нужно находить отдельно центры потребления реактивной мощности предприятия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8 Выбор места расположения и числа питающих подстанций 

     При решении вопроса о размещении источника питания (ИП) и определении  их мощностей возможны три случая: 1) местоположение определено условиями  генплана или требованиями технологов; 2) местоположение можно варьировать в ограниченных пределах, но известны нагрузки, которые предполагается питать от каждого ИП; 3) не известны число ИП, распределение нагрузок по отдельным ИП. Для некоторых ИП на местоположение накладываются ограничения. Это наиболее общий случай, отвечающий реальной практике и характерный для всех уровней системы электроснабжения. В первом случае задача сводится к распределению нагрузок по отдельным источникам питания и к определению мощностей ИП.

     Во  втором случае задача может быть решена методом линейного программирования, если ограничения на размещение ИП могут быть заданы в виде системы линейных неравенств. В случае нелинейных ограничений используется линейно-кусочная аппроксимация. Требуется найти такие х и у, при которых обеспечивался бы минимум суммарных приведенных затрат с соблюдением ограничений. Минимизация функции цели является задачей отыскания минимума суммы модулей линейных функций, которая может быть сведена к задаче линейного программирования, например симплексным методом.

     Центр электрических нагрузок определяется как некоторая постоянная точка на генеральном плане промышленного предприятия. В действительности центр смещается, что объясняется: изменениями потребляемой мощности отдельным приемником, цехом и предприятием в целом в соответствии с графиком нагрузки (на стадии проектирования график известен приближенно, а на стадии эксплуатации постоянно меняется); изменениями сменности и других социально-экономических и экологических условий; развитием предприятия. В связи с этим центр электрических нагрузок описывает во времени на генеральном плане промышленного предприятия фигуру сложной формы.