Релейная защита трансформатора ГПП

Страницы:   1   2   3

---

Содержание

Введение

1.Характеристика предприятия, его технологического процесса и потребителей электроэнергии

1.1.Структура предприятия и технические характеристики

1.2.Описание цеха по производству суммарных ксилолов

1.3.Описание цеха каталитического риформинга с предварительной гидроочисткой и экстракцией ароматических углеводородов (установка ЛГ-35-8/300Б)

1.4.Описание цеха по производству орто- и пара-ксилолов

2.Расчетная часть

2.1.Расчет электрических нагрузок

2.2.Компенсация реактивной мощности

2.3.Построение картограммы и определение теоретического центра электрических нагрузок

3.Выбор схемы внешнего электроснабжения

3.1.Расчет 1-го варианта схемы внешнего электроснабжения

3.1.1.Выбор и проверка линий

3.1.2.Технико-экономические обоснование проектных решений

3.1.3.Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей ГПП

3.2.Расчет 2го варианта схемы внешнего электроснабжения

3.2.1.Выбор и проверка линии питания ГПП

3.2.2.Технико-экономические обоснование проектных решений

3.2.3.Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей ГПП

4.Выбор схемы внутреннего электроснабжения

4.1.Технико-экономическое обоснование проектных решений

4.2.Выбор мощности цеховых трансформаторов

5.Расчёт токов короткого замыкания

5.1.Расчётная схема и схема замещения цепей КЗ

5.1.1.Базисные условия

6.Выбор оборудования

7. Релейная защита и автоматика

7.1. Расчёт токов КЗ

7.2. Выбор типов релейной защиты

7.2.1. Расчёт релейных защит

7.2.2.Расчёт МТЗ

7.2.3.Выбор автоматики

Заключение

Перечень литературы

 

Введение

 

система электроснабжения промышленных предприятий создаётся для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии.

Важной особенностью систем электроснабжения является невозможность создания запасов основного используемого продукта — электроэнергии. Вся полученная электроэнергия немедленно потребляется. При непредвиденных колебаниях нагрузок необходима точная и немедленная реализация системы управления, компенсирующая возникший дефицит.

от надежного и бесперебойного электроснабжения зависит работа промышленного предприятия. Для эффективного функционирования предприятия, схема электроснабжения должна обеспечивать должный уровень надежности и безопасности.

По структуре или принципу работы, характеру установленного оборудования система электроснабжения предполагает применение автоматизации, что позволяет повысить уровень надежности и безопасности работы системы и обслуживания соответственно.

При разработке современных систем электроснабжения широко используются ЭВМ, которые позволяют более детально провести анализ работы системы в различных режимах и выбрать наиболее экономичный вариант.

Требуемый уровень надежности и безопасности схемы электроснабжения обеспечивается строгим соблюдением при выборе оборудования и элементов защиты норм и правил, изложенных в ПУЭ, сНиПах и ГосТах.

Объектом проектирования является система электроснабжения завода ООО «Киришинефтеоргсинтез».

Предприятие состоит из трех установок и административно-бытового комплекса, каждая установка представляет собой либо конечное или промежуточное звено в технологической цепочке производства продукции.

Доставка сырья и отправка готовой продукции осуществляется по трубопроводу, железнодорожным и автомобильным транспортом.

Работа промышленного предприятия связана с потреблением электроэнергии и за год в среднем происходит 5 внезапных снижений напряжения, что приводит к перебоям работы электрооборудования и даже к остановке предприятия. Основной задачей проектирования электроснабжения является введение резервного фидера (отдельной питающей линии) с Киришской государственной районной электростанции для бесперебойной работы предприятия.

Для создания условий по бесперебойному электроснабжению, питание осуществляется воздушной линией электропередач напряжением 110 кВ отдаленной на 2 км от ГПП.

Внутризаводское распределение электроэнергии осуществляется на напряжении 6 кВ. Основными потребителями электроэнергии являются электропотребители на напряжении 0,4 кВ промышленной частоты.

Электроснабжение этих приемников осуществляется от трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ.

 

1. Характеристика предприятия, его технологического процесса и потребителей электроэнергии

1.1. Структура предприятия и технические характеристики

 

Промышленное предприятие находится на Северо-Западе России, климат области атлантико-континентальный, средняя температура зимой -8…-11⁰С и летом +16…+18⁰С, относительная влажность 90%. Количество осадков за год 600-700 мм.

Предприятия предназначено для получения суммарных ксилолов, бензола и толуола, орто- и пара-ксилолов и сырья для установки по выделению суммарных ксилолов.

На промышленном предприятии есть потребители электроэнергии 1,2 и 3 категории надежности электроснабжения. Основные потребители 1 группы являются технологические установки, где перерыв электроснабжения может привести к порче продукции и дорогостоящего оборудования. К потребителям 2 и 3 категории относится электроприёмники административно бытового корпуса.

Установленные мощности цехов предоставлены в таблице 1, а ситуационный план предприятия на рисунке 1. Предприятие состоит из трех технологических установок и ремонтной группы:

• установка по производству суммарных ксилолов.
• установка каталитического риформинга с предварительной гидроочисткой и экстракцией ароматических углеводородов (установка ЛГ-35-8/300Б).
• установка по производству орто- и пара-ксилолов.
• Административно бытовой комплекс.

В состав объектов установок входят:

• наружная аппаратура установки (печи, колонны, теплообменники, конденсаторы-холодильники, холодильники, емкости);
• операторная, венткамеры, компрессорная, насосная, сепараторы;

 

• вспомогательные системы;
• сырьевой и продуктовый резервуарный парк.

Режим работы предприятия – круглосуточный, 24 час/сут, 365 дней/год, 8760 час/год.

На предприятии для повышения безопасности эксплуатации электроустановок применяется система с изолированной нейтралью — TN-S.

Класс и зоны помещений установок предприятия В-1, В-1г/2, В-1б; IIА Т3, остальные помещения предприятия – нормальная зона.

Таблица 1 – Установленные мощности цехов

 

1.2. Описание цеха по производству суммарных ксилолов

 

Предназначен для получения из широкой бензиновой фракции узкой фракции, которая поступает на установку каталитического риформинга, а также для получения из ароматизированного стабильного катализата установок риформинга суммарных ксилолов путем ректификации.

Исходное сырье:

• Сырье блока вторичной ректификации — фракция прямогонного бензина 85-180⁰С, поступающая с блоков вторичной перегонки установок цеха № 1 ЗГПН: ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АТ.
• Сырье блока выделения суммарных ксилолов — катализат фракции 105-127⁰С, поступающий с установки цеха № 5 ЗГПН: ЛЧ-35-11/600 или с установки цеха № 4 ЗГПН: Л-35-11/600.

Изготавливаемая продукция:

• ксилол нефтяной,
• высшая ароматика и доксилольная фракция (компонент автобензина),

В производстве применяются: газ инертный, технический азот, углеводородный или водородсодержащий газы.

Схема технологического процесса включает две основные стадии:

а) ректификацию широкой бензиновой фракции 85-180⁰С с получением более узких бензиновых фракций

б) ректификацию стабильного катализата с выделением суммарных ксилолов.

 

1.3. Описание цеха каталитического риформинга с предварительной гидроочисткой и экстракцией ароматических углеводородов (установка ЛГ-35-8/300Б)

 

Предназначена для производства бензола и толуола методом каталитического риформирования прямогонного бензина и экстракцией ароматических углеводородов триэтиленгликолем (ТЭГ).

Исходное сырье: узкая фракция прямогонного бензина 62-105⁰С, фракция ароматизированная легкая с установки орто-пара-ксилолов, доксилольная фракция, катализат фракции 62-105⁰С с установок 35/11.

Изготавливаемая продукция:

• бензол нефтяной и толуол нефтяной для синтеза высшего сорта; используется для органического синтеза и поставляется на экспорт,
• рафинат, поставляется на экспорт, используется в качестве компонента автобензина и сырья для установки изоселектоформинга, при выводе нефраса используется для промывки деталей и снятия консервирующих покрытий,
• ксилолы суммарные, используется в качестве сырья установки орто-пара-ксилолов или в качестве компонента автобензина,
• побочные продукты (головка стабилизации, газ углеводородный сухой, газ водородсодержащий)

В производстве применяются:

• катализатор гидроочистки ГО-86 (в состав входят молибден, кобальт) – в реакторе Р-1 для подготовки сырья риформинга,
• катализатор риформинга ПР-51 (в состав входят платина, рений) – на блоке риформинга,
• катализатор гидрирования АП-10 (в состав входят алюминий, платина)– в реакторе Р-5 для селективного гидрирования непредельных углеводородов,
• цеолиты общего назначения, формованные со связующим NаХ или NаА – в качестве адсорбента влаги в башнях К-5,6.
• цеолит А-90МОА для осушки ВСГ и очистки от хлора.
• газ инертный в баллонах

 

1.4. Описание цеха по производству орто- и пара-ксилолов

 

Предназначена для производства орто- и пара-ксилолов из смеси изомеров ксилолов и этилбензола.

Исходное сырье: ксилол нефтяной (целевая фракция установки выделения суммарных ксилолов), ксилолы суммарные с установки ЛГ-35-8/300Б.

Изготавливаемая продукция:

• пара-ксилол (п-ксилол) нефтяной высшей очистки, используется при изготовлении терефталевой кислоты, искусственного волокна, пленки,
• орто-ксилол (о-ксилол) нефтяной высшего сорта, используется при производстве фталевого ангидрида, пластификаторов, растворителей, лаков, смолы,
• фракции ароматизированные — легкая и тяжелая, используются в качестве компонентов автобензинов.

В производстве применяются:

— катализатор ИК-78, содержащий платину, окись кремния и др. металлы, применяется в процессе изомеризации

— цеолиты общего назначения, формованные со связующим NаХ

— газ водородосодержащий, раствор аммиака водный, газ инертный, этилен и фракция пропановая (применяется в качестве хладоагента), толуол (используется для промывки осадка п-ксилола)

 

2. Расчетная часть

2.1. Расчет электрических нагрузок

 

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По назначению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, также определяются потери мощности и электроэнергии. Необходимо правильно оценить нагрузки, так как от неё зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надёжность работы электрооборудования.

Для расчета электрической нагрузки отдельных цехов будем использовать метод коэффициента использования, т.к он наиболее подходит для расчета электрических нагрузок отдельных электроприемников — [1].

рр=Ku∙руст

Qр=рр∙tgφ

где К_u – коэффициент использования электропотребителей цеха — [2,3].

Р_уст – суммарная установленная мощность цеха, кВт;

tgφ = Q_р/р_р – коэффициент реактивной мощности.

Цех №1: р_р=0,7·3152=2206,4 кВт,

Q_р=2206,4·0,62=1368 квар.

Цех №2: р_р=0,7·3050=2135 кВт,

Q_р=2135·0,75=1601,3 квар.

Цех №3: р_р=0,7·1405=983,5 кВт,

Q_р=983,5·0,75=738 квар.

Цех №4: р_р=0,3·300=90 кВт,

Q_р=90·0,5=45 квар.

Цех №5: р_р=0,09·61=5,5 кВт,

Q_р=5,5·0,5=2,8 квар.

Расчетная электрическая высоковольтная нагрузка:

Р_р=0,7·9782=6847,4 кВт;

Q_р=6847,4·0,75=5135,5 квар;

Sр=√(6847^2+5135,5^2 )=8559 кВА.

Расчетная активная осветительная нагрузка цеха рассчитывается по выражению — [ 1 ]:

Р(р.о.)=k(и.о.)∙Р(уд.о.)∙F∙10^(-3)

где k_и.о. – коэффициент использования освещения, — [1].

Р_уд.о. – удельная мощность освещения, Вт/м², — [1].

F – площадь цеха, м².

Цех №1: Р_р.о.=0,85·18·1000·10^-3=15,3 кВт,

Цех №2: Р_р.о.=0,85·18·810·10^-3=12,4 кВт,

Цех №3: Р_р.о.=0,85·18·925·10^-3=14,2 кВт,

Цех №4: Р_р.о.=0,9·18·500·10^-3=8,1 кВт,

Цех №5: Р_р.о.=0,9·16·150·10^-3=2,2 кВт.

Так как освещение выполнено люминесцентными лампами, то необходимо определить реактивную мощность.

Реактивная осветительная мощность, квар:

Q(р.о)=Р(р.о)∙tgφ0,

где tgφ₀ – коэффициент реактивной мощности, — [1].

Цех №1: Q_р.о.=0,85·0,57=0,484 квар,

Цех №2: Q_р.о.=0,85·0,57=0,484 квар,

Цех №3: Q_р.о.=0,85·0,57=0,484 квар,

Цех №1: Q_р.о.=0,9·0,57=0,513 квар,

Цех №1: Q_р.о.=0,9·0,57=0,513 квар.

Площадь цехов F (необходимая для расчета освещения) берется из ситуационного плана. Удельная мощность освещения принимается в пределах от 10 до 20 Вт/м², для внешнего освещения 0,2 Вт/м². Коэффициент использования освещения для внешнего освещения принимается равным 1.

Результаты расчетов нагрузок сводятся в таблицы 2 и 3.

Таблица 2 – Расчеты низковольтной электрической нагрузки предприятия

 

Таблица 3 – Расчетные высоковольтные нагрузки предприятия

 

Суммарная расчетная нагрузка по предприятию:

РрΣ=Крм∙(Ррн+Ррв )+∆РТ+Р(р.о),

QрΣ=Крм (Qрн+Qрв )+∆QТ+Q(р.о),

где К_рм – коэффициент разновременности максимума, принимается равным 0,9;

Р_рн, Q_рн – расчетная активная (реактивная) низковольтная электрическая нагрузка предприятия, кВт (квар);

Р_рв, Q_рв – расчетная активная (реактивная) высоковольтная электрическая нагрузка предприятия, кВт (квар);

∆Р_Т, ∆Q_Т – потери активной (реактивной) мощности в трансформаторах цеховых трансформаторных подстанций (ТП);

Р_ро, Q_ро – расчетная активная (реактивная) осветительная нагрузка предприятия, кВт (квар).

Так как не хватает расчетных значений ∆Р_Т и ∆Q_Т для решения суммарных расчетных нагрузок по предприятию, необходимо рассчитать суммарные потери в трансформаторах.

Поскольку цеховые ТП еще не выбраны, ориентировочно активная и реактивная мощность потерь в трансформаторах ТП определяется по формулам — [1].

∆РТ=0,02·Sр.н. ,

∆QТ=0,1·Sр.н. ,

где S_р.н. – полная расчетная мощность низковольтной нагрузки, кВА.

∆Р_Т=0,02·6646,5=132,93 кВт;

∆Q_Т=0,1·6646,5=664,65 квар.

Расчет полной мощности нагрузки:

5472,6+13937)+132,93+52,2=17654 кВт;

Q_р=0,9·(3758,3+10453)+664,65+2,478=13457,3 квар.

 

2.2. Компенсация реактивной мощности

 

Необходимую суммарную мощность устройств, которые компенсируют потребленную реактивную мощность, определяют по формуле — [2].

Q_ку = Q_н1 – Q_экон ,

где Q_экон – экономически обоснованное значение реактивной мощности, которое может передаваться предприятию из энергосистемы в часы ее максимума нагрузки;

Q_н1 – суммарная реактивная нагрузка предприятия в часы максимума нагрузки энергосистемы, квар.

Qку=12515,3-4413,5=8102 квар,

Значение Q_н1 определяется по формуле:

Значение Q_н1 определяется по формуле:

Qн1=К_н1∙Q_рΣ,

где К_н1 – коэффициент расхождения максимума нагрузки предприятия с максимумом в энергосистеме — [3].

Qн1=0,93∙13457,3=12515,3 квар,

Величину Q_экон определяем по формуле:

Qэкон=tgφ∙РрΣ,

Где tgφ – коэффициент реактивной мощности который принимается равным 0,25 — [2].

Q_экон=0,25∙17654=4413,5 квар.

Возможная нерегулируемая часть мощности компенсирующих устройств рассчитывается по часам минимума активной нагрузки энергосистемы (22⁰⁰-7⁰⁰):

Qку^(нер)=Q(р min)=2,478 квар [таб.2]

где Q _{р min} – реактивная нагрузка предприятия во время минимума активной нагрузки, квар.

Необходимая регулируемая часть мощности компенсирующих устройств рассчитывается по формуле:

Qку^(рег)=Qку-Qку^(нер).

Q_ку^(рег)=8102-2,478=8100 квар.

Далее принима.n ближайшую стандартную мощность ККУ, Q_ККУ (необходимо учесть, что нужно устанавливать две ККУ – по одной на каждую секцию шин 6-10кВ).

Суммарная реактивная мощность после компенсации будет равна:

Q^`рΣ=QрΣ-QККУ

Q^рΣ=13457,3-8100=5357,3 квар.

Полная расчетная мощность предприятия с учетом компенсации:

SрΣ=√(р_рΣ^2+Q_рΣ^(`2) )=√(17654^2+5357,3^2 )=18449кВА

---

Страницы:   1   2   3