РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И РАСЧЕТ АППАРАТУРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЦЕХА

В данной статье будет рассмотрена схема электроснабжения и расчет аппаратуры в цеху Карбамид-4 на участке №2 на предприятии ОАО «ГродноАзот».

ОАО «Гродно Азот» - это одно из крупнейших предприятий в Гродно. Оно выпускает различные виды продукции, основными из которых являются:

- топливо биодизельное;

- аммиак жидкий технический;

- карбамид;

- жидкие азотные удобрения;

- сульфат аммония кристаллический;

- капролактам;

- метанол технический;

- двуокись углерода жидкая.

Значительное внимание на предприятии уделяют поддержанию высокого уровня качества производимой продукции. С этой целью на ОАО "Гродно Азот" был проведен инспекционный аудит системы менеджмента качества производства аммиака, метанола, азотных удобрений, капролактама, гидроксиламинсульфата, двуокиси углерода, жидкости для очистки стекол автомобилей.

Цех Карбамид-4 производит карбамид четвертой степени для получения гранулированного карбамида, который предназначен для использования в промышленности в качестве сырья при изготовлении смол, клеев и т.п., для использования в сельском хозяйстве в качестве минерального азотного удобрения, в животноводстве - в качестве кормовой добавки.

Сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых электроприемников, расположенных за пре­делами цеха на территории предприятия. Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ являются составной ча­стью системы электроснабжения промышленного предприятия и осуществляют непосредственное питание большинства электроприемников. Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением трансформаторных подстанций, электроприемников и вводов питания, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения.

По своей структуре схемы внутрицеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

На участке №2 цеха Карбамид-4 применена радиальная схема электроснабжения т.к. она будет наиболее предпочтительнее.

Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов, кабелей и токопроводящих частей электрооборудования каждый участок элек­трической сети должен быть снабжен защитным аппаратом, обеспе­чивающим отключение аварийного участка при непредвиденном уве­личении токовой нагрузки сверх длительно допустимой.

К пусковой аппаратуре относятся магнитные пускатели. Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления в электрических цепях, для пуска, остановки и реверсирования электродвигателей и другой аппаратуры. Выбор пускателя производим по условию:

где:

I_н.э. – ток нагревательного элемента теплового реле, А;

I_н – номинальный ток электродвигателя, А.

По справочной литературе выбираем магнитный пускатель ПМЛ 521002 с тепловым реле РТЛ 206104.

Автоматический выключатель служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения. Выбор автоматических выключателей производим по условию:

где:

I_на – номинальный ток автоматического выключателя, А;

I_нр – номинальный ток расцепителя, А;

I_н – номинальный ток электродвигателя, А.

Далее необходимо произвести проверку на невозможность срабатывания выключателя во время пуска по формуле:

где:

I_ср – ток срабатывания автоматического выключателя, А;

I_кр – кратковременный ток, А.

Выбираем автоматический выключатель ВА51-31 100/80.

При протекании по про­воднику (провод, кабель) электрического тока происходит его нагрев. Нагрев изменяет физические свойства проводника.

Сечение проводов и кабелей выбирают по длительному допус­тимому току. Выбор производится по одному из двух условий (по наибольшему условию),

где:

I_р – расчетный ток, А;

К_п – поправочный коэффициент, учитывает условия прокладки проводов и кабелей. В данном случае он будет равен 0,85.

К_з – коэффициент защитной аппаратуры, то есть отношение длительно допустимого тока к току срабатывания защитной аппаратуры.

I_з – ток срабатывания защитной аппаратуры, А.

По наибольшему условию производим выбор сечения провода.

Для питания используем пятижильные алюминиевые провода с поливинилхлоридной изоляцией марки АПВ5.

По справочной литературе выбираем сечение S.

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий, имеет боль­шое народнохозяйственное значение и является частью общей про­блемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Основными электроприемниками реактивной мощности на предприятии являются асинхронные двигатели (60 %), трансформаторы (25 %) и газоразрядные лампы и линии электропередач (15 %).

Существуют два пути снижения реактивных нагрузок:

- снижение реактивной мощности без применения средств компенсации;

- установка специальных компенсирующих устройств.

Для компенсации реактивной мощности в проектируемом цеху будем применять комплектную конденсаторную установку (ККУ).

Мощность установки определяется по формуле:

где:

Q_ку – расчетная реактивная мощность конденсаторной установки, квар;

P_р –расчетная максимальная нагрузка по участку, кВт;

tgj₁ – коэффициент реактивной мощности до компенсации;

tgj₂ – коэффициент реактивной мощности после компенсации.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на потре­бительских подстанциях 6-10/0,4 кВ определяется величиной и ха­рактером электрических нагрузок, требуемой надежностью электро­снабжения, территориальным размещением нагрузок и т.д.

Так как приемники электрической энергии на участке №2 цеха Карбамид-4 относятся к I категории по бесперебойности электроснабжения, то необходимо установить два трансформатора.

Проведем расчет мощности трансформатора на комплектной трансфоматорной подстанции (КТП). Мощность трансформатора выбирается по условию:

где:

К_з – коэффициент загрузки;

S_р – расчетная мощность трансформатора, кВА;

S_ст – стандартное, табличное, значение мощности, кВА;

N – количество трансформаторов.

Коэффициент загрузки К_з принимает стандартные значения в зависимости от категории по бесперебойности электроснабжения участка, для которого проектируется комплектная трансформаторная подстанция (для I-й категории 0,65 - 0,7; для  II-й - 0,7 - 0,8; для  III-й - 0,9 - 1).

Значение расчетной мощности трансформатора S_р находим по формуле:

где: 

Р_р – расчетная максимальная активная нагрузка по участку, кВт;

Q_р - расчетная максимальная реактивная мощность по участку, квар;

Q_ку – мощность ККУ, квар. В данном случае она не учитывается.

Р_ро – мощность освещения, кВТ.

При установке на комплектной трансформаторной подстанции двух трансформаторов необходимо произвести проверку на перегрузку, то есть при поломке одного из трансформаторов другой должен обеспечивать электроснабжение с допустимой перегрузкой на 140 %.

Проверка осуществляется по условию:

По справочной литературе выбираем стандартную комплектную трансформаторную подстанцию: КТП-250/6/0,4 с двумя трансформаторами ТМЗ-250/6/0,4 со шкафом высокого напряжения типа ШВВ-3 и шкафами низкого напряжения типа ШЛ-а.

Выбор комплектной конденсаторной установки производится по условию:

Токи короткого замыкания могут вызвать целый ряд разнообразных последствий: механические и термические повреждения электрооборудования; возгорания в электроустановках; падение уровня напряжения в сети, ведущее к снижению вращающего момента электродвигателей, их торможению; выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанции и частей электрической системы; электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.д., поэтому нужно произвести расчет токов короткого замыкания.

При передаче и распределении электрической энергии напряже­нием выше 1кВ требуется производить включение и отключение электрических цепей или их переключение под нагрузкой. Эти опе­рации выполняются с помощью выключателей и разъединителей.

Условие выбора вакуумного выключателя:

U_н ≥ U_p                                                                  (11)

I_н ≥ I_p                                                                  (12)

I_откл ≥ I_к                                                                            (13)

i_уmax ≥ i_у                                                                           (14)

где:

I_p – расчетный ток, А;

I_к – ток короткого замыкания, кА; 

i_у – ударный ток, кА.

По таким же условиям произведен выбор разъединителей.

В данной статье была спроектирована система электроснабжения участка №2 цеха Карбамид-4 на ОАО «ГродноАзот». При проектировании системы была выбрана радиальная схема электроснабжения питания с двумя трансформаторами ТМЗ-250/6/0,4. Участок был отнесен к I категории надежности электроснабжения. Распределение электроэнергии по участку осуществляется по радиальной схеме по линиям из кабелей АПВ5. На высокой стороне были выбраны высоковольтные вакуумные выключатели, разъединители, а на низкой стороне – автоматические выключатели и пускатели.

Список литературы:

1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. М.: ИП РадиоСофт, 2010. - 384 с.
2. Киреева Э.А., Орлов В.В., Старкова Л.Н. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. Москва. Энергетик, 2003 – 120с.