Электроснабжение и технический учет электроэнергии цеха ЦГФУ ООО «Тобольск-Нефтехим»

Предусмотрена автоматизированная система  управления технологическим процессом (АСУ ТП) с применением ЭВМ. В объем АСУ ТП входит также автоматическая система защиты, выполняющая логические операции по безопасному останову технологического процесса в аварийной ситуации.

Предусмотрена телефонная и громкоговорящая  связь между операторной ГФ-3 и  наружной установкой ГФ-1.

1.3. Основное технологическое и силовое  оборудование

 

Основным технологическим  оборудованием  в производстве являются:

• насосы,  необходимые  для перекачивания продуктов (углеводороды, циркуляционная вода) технологических процессов;
• колонные агрегаты предназначенные для разделения газа;
• факельная установка, необходимая для сжигания углеводородов (факельная установка предназначена для аварийных режимов);
• аппараты воздушного охлаждения предназначенные для охлаждения готовых продуктов;
• теплообменники, предназначенные для нагрева сырья;
• емкости, предназначенные для сбора готовых продуктов;
• задвижки, режимы работы которых строго определяется требованиями технологического процесса.

Основными электроприемниками установки  являются электродвигатели насосов  и агрегатов воздушного охлаждения (АВО).

 

1.4. Характеристика производственных  помещений

 

Цех газоразделения по характеру сырья, получаемых продуктов относится  к категории  взрывопожароопасных  производств. Категорию цеха определяют продукты, относящиеся к сжиженным углеводородным газам и легковоспламеняющимся жидкостям с низкой температурой вспышки и высокой упругостью паров. К ним относятся: этан, пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, гексан.

Опасными местами в цехе являются:

• открытая насосная; метанольная установка;
• отметка 14.400 м, где расположены аппараты воздушного охлаждения, отметка 7.200м;
• крыша РОУ, СПК, где возможен выброс пара после срабатывания ППК;
• хроматографическая, помещение РОУ, помещение РП и аккумуляторная;
• места, находящиеся ниже уровня земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

         2.1. Электрооборудование,  применяемое на производстве

 

Система электроснабжения связана  с технологической системой через  электроприёмники (ЭП). Из всего применяемого  электрооборудования  можно выделить укрупненно основную массу ЭП. К ним относятся:

- силовые общепромышленные установки - электродвигатели насосов, вентиляторов, подъемно-транспортных устройств и т.п.;

- электрические осветительные  установки;

- электрооборудование ГФ-3;

- электрооборудование КИПиА и  АСУ ТП.

В цехе ЦГФУ имеются электроприемники первой категории и особой группы первой категории. Согласно ПУЭ, электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых  взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения  особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника  питания для особой группы электроприемников  первой категории и качестве второго  независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции и электростанции энергосистемы, агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи.

 Электроприемники  особой  группы  первой  категории  обеспечивают безопасный останов производства.

 

2.2. Расчет мощности электрических  нагрузок

 

  Электрические нагрузки систем электроснабжения определяют для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, мощности и места подключения компенсирующих устройств, выбора и проверки токоведущих элементов по условию допустимого нагрева, расчета потерь, колебания напряжения и выбора защиты.

Для начала расчетов определим максимальную расчетную нагрузку. Под максимальной нагрузкой понимают, наибольшее значение нагрузки элементов системы электроснабжения, усредненное на интервале времени, за которое температура этих элементов достигает установившегося значения. Для графиков, длительность цикла которых не превосходит трех постоянных времени нагрева элемента сети, расчетная нагрузка может быть принята равной эффективной, т.е. среднеквадратичной нагрузке.

Определяя максимальную  нагрузку производства, необходимо определить нагрузки электроприемников  цеха, участков, предполагая отсутствие источников реактивной мощности  в системе электроснабжения. Результаты расчета электрических нагрузок используются как исходные данные для выбора числа и мощности силовых трансформаторов с одновременным определением мощности и мест подключения компенсирующих устройств.

Далее, необходимо рассчитывать электрические нагрузки всей сети электроснабжения с учетом мощности и места подключения компенсирующих устройств в системе электроснабжения.

Для низковольтного оборудования расчетная максимальная нагрузка определяется  по методу упорядоченных диаграмм. По этому методу, для группы электроприемников, максимальная расчетная мощность определяется из выражения:

                                                                  ,                        (2.1)                     

где К_ма – коэффициент максимума;

Р_н – номинальная мощность группы электроприемников (ЭП);

К_иа – коэффициент использования активной мощности.

Коэффициент использования активной мощности можно  определить по следующей формуле:

                                             ,                                      (2.2)

где р_нi – номинальная мощность отдельных ЭП группы,

Р_н определяется как сумма номинальных мощностей, за исключением резервных;

К_ма является функцией двух переменных – n_э и К_иа и определяется по графикам или таблицам;

n_э – эффективное количество электроприемников, которое определяется по формуле:

, (2.3)

Для электроприёмников длительного  режима работы, практически с постоянным графиком нагрузки коэффициент максимума К_ма принимается равным единице. Расчетная максимальная мощность для этих потребителей рассчитывается по следующей формуле:

, (2.4)

К таким потребителям можно отнести  электродвигатели насосов, дутьевых вентиляторов и т.п.

Далее определяется расчетная реактивная и полная мощности по выражениям:

, (2.5)

, (2.6)

Рассчитаем нагрузки для цеха ЦГФУ. Исходными данными являются значения Р_н, cos j, h для электроприемников.

Все электроприемники цеха можно разделить на три группы:

Электроприемники, работающие в длительном режиме:

Для двигателей номинальная мощность (Рн) измеряется в кВт и показывает развиваемую мощность на его валу. Мощность, потребляемая электродвигателем из электрической сети, называется присоединенной и определяется из выражения   

                                                     Р_пр = Р_н / η_н                                                    (2.7)

Далее определяется полная и реактивная мощности

 

                                                    S_н = Р_пр/cos φ                                           (2.8)

 

Технические данные и результаты расчета  приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Таблица расчета нагрузок электроприемников работающих в  длительном режиме

Номер позиции	Кол-во, шт	Рн, кВт	cos j	КПД , %	Рпр, кВт	S, кВA
Н-1/1,3,4	3	132,0	0,9	91	435,2	483,5
Н-1/2	1	75,0	0,6	93	80,6	134,4
Н-2	1	132,0	0,9	91	145,1	161,2
Н-3	3	160,0	0,91	93,8	511,7	562,3
Н-5	2	45,0	0,8	91	98,9	123,6
Н-6/1,2	1	14,0	0,8	91	15,4	19,2
Н-6/3	1	18,5	0,8	91	20,3	25,4
Н-7	2	160,0	0,91	93,8	170,6	187,5
Н-8/2	1	45,0	0,8	91	49,5	61,8
Н-9/1	1	75,0	0,8	91	82,4	103,0
Н-9/2	1	250,0	0,91	92	271,7	298,6
Н-10	2	40,0	0,8	91	87,9	109,9
Н-12/1,2	2	160,0	0,91	93,8	341,2	374,9
Н-13	1	160,0	0,91	93,8	170,5	187,5
Н-15	1	13,0	0,8	91	14,3	17,9
Н-16/1,2	2	132,0	0,9	91	290,1	322,3
Н-18	1	13,0	0,8	91	14,3	17,9
Н-19	1	132,0	0,9	91	145,1	161,2
Н-20	1	3,0	0,8	91	3,3	4,1
Н-30	1	22,0	0,8	91	24,2	30,2
Н-31	1	18,5	0,8	91	20,3	25,4
Т-23	1	75,0	0,72	90,6	82,8	115,0
К-1  Т-2	8	75,0	0,72	90,6	662,3	919,8
К-2  Т-6	4	75,0	0,72	90,6	331,1	459,9
К-3  Т-9	6	75,0	0,72	90,6	496,7	689,9
К-4  Т-13	1	75,0	0,72	90,6	82,8	115,0
К-5  Т-17	5	75,0	0,72	90,6	413,9	574,9
К-6  Т-20	3	75,0	0,72	90,6	248,3	344,9
Итого	55				5481	6818,6

 

Q_н = 4056,1 квар

Определим расчетную нагрузку группы электроприемников работающих в  длительном режиме. Для этой группы К_ма=1,  К_и=0,87:

Р_р = 1 *  0,87 * 5481 = 4768,5 кВт

Q_р = 1 *  0,87 *  4056,1 = 3528,8 квар

S_р = 1 *  0,87 *  6818,6 = 5932,2 кВА

Электроприемники,  работающие в  кратковременном режиме

 P_н »208 кВт

Определим расчетную нагрузку электроприемников  работающих в кратковременном режиме. Для этой группы К_и=0,4, К_ма определяем из таблицы. К_ма=1,99,  cos φ = 0,85

P_p=0.4 1.99 208=165,6 кВт

Sр= 165,6 / 0,85 =194,8 кВА

                                       Qр= 102,6 квар

3. Освещение P_н»219 кВт.

Определим расчетную мощность осветительной  нагрузки. Для освещения К_иа=0,85; cos φ = 0.85.

P_p=0.85*219=186 кВт

Sр=186/0,85=219 кВА

                                             Qр=115,6 квар

Полученные данные сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Группа электроприемников	Рн, кВт	Ки	Рр	cosφ	Qр,квар	Sр, кВА
ЭП,работающие в длит.  режиме	5481	0,87	4768,5	0,8	3528,8	5932,2
ЭП, работающие в кратковрем.  режиме	208	0,4	165,6	0,85	102,6	194,8
Освещение	219	0,85	186	0,85	115,6	219
ИТОГО:	5908		5120		3747	6346

 

Мощность  ГФ-3 складывается из мощности АСУТП, освещения и 5-и вентиляционных камер.

Таблица 2.3.

Расчет потребляемой мощности ГФ-3

Группа электроприемников	Pн, кВт	Ки	Pр, кВт	cos j	Qр, квар	Sр, кВА
1) АСУТП	80	0,37	30	0,8	22,5	38
2) Освещение	60	0.85	51	0,85	31,6	60
3) Венткамеры	166	0,4	67	0,8	50,3	84
Итого			148		105	182

Результаты расчетных нагрузок отделений, с учетом сделанных допущений, сведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4.

Группы электроприемников	Рн,  кВт	Рр, кВт	Qр,квар	Sр,кВА
ГФ-1	5908	5120	3747	6346
ГФ-3	306	148	105	182
ИТОГО:	6214	5268	3852	6528

 

 

2.3. Выбор системы питания

 

ЦГФУ является одним из основных цехов Тобольского Нефтехимического комбината, на территории которого уже  существует система питания от гибкого  токопровода. Токопровод, в свою очередь, получает электроэнергию от двух независимых  источников питания. Этими источниками служат Тобольская ТЭЦ и подстанция «Иртыш». Обе цепи токопровода разделены секционированным переключающим пунктом. Каждая половина одной цепи токопровода может быть запитана, как от ТЭЦ, так и от подстанции «Иртыш» (через ГПП-3). Структурная схема представлена на рис.1.

 

 

 

Рис.2.1. Структурная схема питания.

ЦРП- центральный распределительный  пункт; СПП- секционированный переключательный пункт; ГПП- главная понизительная  подстанция

 

 Расположение цеха позволяет осуществить получение электроэнергии от существующего токопровода, так как находится в непосредственной близости от ЦРП-2. ЦРП-2 представляет собой распределительное устройство 10 кВ с четырьмя секционированными системами сборных шин. Для уменьшения токов короткого замыкания на каждой секции стоит вводной реактор. ЦРП-2 оборудован ячейками КРУ-2-10.

3. выбор основного  электрооборудования.

3.1. Общие положения

 

Согласно  ПУЭ электрические аппараты  выбирают по  справочным данным, исходя из условий нормального режима работы  электроустановки с учетом  влияния окружающей  среды.  Выбирая электрический аппараты, необходимо стремиться к тому,  чтобы  на подстанциях, в распределительных устройствах использовалось  новое  и однотипное оборудование, что упрощает его эксплуатацию. Типы и число аппаратов определяют по главной схеме  подстанции и  распределительного устройства.  Электрические аппараты  выбирают по  роду  установки (наружная или внутренняя), конструктивному исполнению, номинальному напряжению и номинальному току. сравнивая параметры, указанные в  каталоге, с требующимися  для  проектируемой электроустановки.