1. Структура электрических систем и сетей (определение электрические сети, системы, система электроснабжения промышленного предприятия, трансформаторная подстанция, цеховая трансформаторная подстанция, подстанция глубокого ввода).

Электрическая система, представляя электрическую часть энергетической системы, объединяет и связывает линиями электропередачи генераторы электрических станций, повысительные, понизительные и преобразовательные подстанции и приемники электроэнергии (ЭП).

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения ЭЭ, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и работающая на определенной территории. Электрическая сеть предприятия, объединяя понизительные и преобразовательные подстанции, распределительные пункты (РП), электроприемники и ЛЭП, является продолжением электрической системы.По правилам устройства электроустановок потребителем электроэнергии называется электроприемник или их группа, объединенные технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории.

Приемником электроэнергии (ЭП) называют устройство (аппарат, агрегат, механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются по виду энергии, в который данный электроприемник преобразует электроэнергию, а именно: электродвигатели приводов машин и механизмов, электротермические, электрохимические и электросиловые установки, установки электроосвещения, установки электростатического и электромагнитного поля и др.

Трансформаторная подстанция – эл установка, предназначенная для преобразования ЭЭ одного напряжения в ЭЭ другого напряжения с помощью трансформаторов.

1.ГПП – главная понизительная подстанция. Это подстанция, которая преобразует электроэнергию напряжением 35 – 220 кВ в электроэнергию напряжением 6 – 10 кВ.

2. КТП – комплектная трансформаторная подстанция. Это подстанция, которая преобразует электроэнергию напряжением 6 – 10 кВ в напряжение 0,23 – 0,4 кВ. Эта подстанция поставляется в полностью или частично собранном виде.

Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения электроэнергии и преобразования ее в другие виды энергии. Электроустановка - комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры электроустановок: электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция, конденсаторная батарея и др.

Система электроснабжения промышленного предприятия - часть энергосистемы и в энергетическом плане более простая (более низкие напряжения, меньшая мощность и протяженность линий, отсутствие замкнутых контуров и др.) и более сложная в плане использования и преобразования электроэнергии в технологических целях промышленного производства. Электроприемники как электрическая часть технологических агрегатов входят неотъемлемыми элементами в систему ЭСПП и во многом определяют работу этой системы и ее параметры.Прием, преобразование и передача электроэнергии происходит на подстанции (ТП) - электроустановке, состоящей из трансформаторов или иных преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.Распределение поступающей электроэнергии без трансформации или ее преобразования выполняется на РП, который может совмещаться с подстанцией, обслуживающей примыкающих к ней потребителейИсточниками питания предприятия могут быть: РУ генераторного напряжения электростанции или РУ вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы или подстанции 35-220 кВ промпредприятия.

Под источником питания подразумеваются: подстанции энергосистемы, расположенные в непосредственной близости от предприятия; его узловая распределительная подстанция; главная понизительная подстанция; собственная ТЭЦ.

Глубоким вводом называется система электроснабжения с приближением высшего напряжения (35-220 кВ) к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов. Подстанции глубокого ввода (ПГВ) размещаются на территории предприятия рядом с наиболее крупными объектами потребления электроэнергии и получают питание от энергосистемы УРП, ГПП или ТЭЦ предприятия.

Цеховой ТП называется подстанция, преобразующая электроэнергию на пониженном напряжении (до 1000 В) и непосредственно питающая ЭП одного или нескольких прилегающих цехов либо части большого цеха.

Сокращения:

РУ - распределительное устройство;

РП - распределительный пункт;

ТП (КТП) – трансформаторная (комплектная) подстанция;

УРП - узловая распределительная подстанция;

ГПП - головная распределительная подстанция;

ПГВ - подстанция глубоких вводов;

ЛЭП - линия электропередачи.

ЭСПП – электроснабжение промышленных предприятий;

ТЭЦ – теплоэлектроцентраль.

2. Основные требования к системам электроснабжения промышленных предприятий

Системой электроснабжения называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.

•Разнообразие форм применения – в виде переменного однофазного и трехфазного тока при различных частотах и напряжениях, для чего кроме трансформаторов применяются преобразовательные установки;

• Большое разнообразие технологических процессов, характера производственных помещений, видов и конструкций приемников ЭЭ и т.д.;

• Относительная быстрота протекания переходных процессов (тысячные доли секунды) связанных с короткими замыканиями, включениями и отключениями, изменениями нагрузки, нарушениями устойчивости в системе;

• Динамичность технологического процесса, связанная с непрерывным введением новых технологий, нового оборудования, переналадкой производства. Это требует высокой гибкости системы ЭСПП.

Основная задача электроснабжения - бесперебойное обеспечение потребителей электроэнергией в нужном объеме и требуемого качества.

Основные требования:

• безопасность обслуживания и эксплуатации;

• надежность;

• качество электроэнергии, удовлетворяющее требованиям ГОСТ;

• экономичность;

• возможность частых перестроек технологии производства и развития предприятия;

• сведение к допустимым нормам или исключение вредного влияния на окружающую среду.

Все эти требования должны обеспечиваться при проектировании и эксплуатации систем ЭСПП.

3.Основные положения технико-экономических расчетов в электроснабжении.

При проектировании оптимальных параметров СЭПП необходимо проанализировать несколько вариантов. Оптимальный вариант определяется на основании технико-экономических расчетов (ТЭР).

Составляются варианты схем электроснабжения с различными напряжениями, мощностями трансформаторов и т.д. Сравниваемые варианты должны отвечать требованиям ПУЭ и др. нормативных документов и быть близкими по техническому уровню.

Методика ТЭР состоит в определении приведенных затрат З, причем вариант с наименьшими затратами является оптимальным. При продолжительности строительства не более 1 года приведенные затраты определяются по формуле:

З=р_нК + С (2.1)

где р_н = 0,12-0,15 - нормативный коэффициент эффективности;

К - единовременные капвложения по варианту ЭС;

С - годовые издержки эксплуатации;

С = С_р + С_р.с.+ С_м + С_э (2.2)

С_р - отчисления на аммортизацию;

С_р.с. - стоимость рабочей силы для обслуживания и текущего ремонта системы ЭС;

С_м - стоимость материалов;

С_э - стоимость потерь ЭЭ.

В целях упрощения расчетов, величины К и С определяются только для элементов систем ЭС, изменяющихся в сравниваемых вариантах.

Т_м=1/р_н = 8-6,7 лет - нормативный срок окупаемости.

Если строительство продолжается в течении Т_с лет, то в (2.1) вместо К подставляются приведенные к последнему году величины капвложений:

К_пр=К_t (1+р_н.п.)^Тс-t, (2.3)

где К_t - капвложения в t-м году;

1+р_н.п. = 1.08 - постоянный коэффициент приведения.

Приведенные капвложения отражают ущерб народному хозяйству из-за длительного срока строительства, при котором капвложения за предыдущие годы не дают соответствующей отдачи. Величины капвложений определяются по упрощенным показателям стоимости элементов ЭС систем, приводимых в справочниках.

В системах ЭСПП, как правило, все объекты сооружаются в сроки, значительно меньше, чем 1 год, следовательно, прибегать к расчетам по более сложным формулам (2.3) приходится только в редких случаях, обычно достаточно формулы (2.1).

Электроэнергия на предприятии рассматривается как одна из компонент производственного процесса, наряду с сырьем, материалами, трудозатратами, и входит в себестоимость выпускаемой продукции. При этом доля энергозатрат в себестоимости продукции зависит от отрасли промышленности: в машиностроении на их долю приходятся 2-3 % себестоимости продукции, в энергоемких производствах (электролиз, электрометаллургия и др.) - 20-35 %. В то же время перерывы в электроснабжении могут привести к значительному ущербу и даже человеческим жертвам. Стоимость электрической части предприятия составляет до 7 % от суммы капитальных вложений в предприятие. Оптимизация затрат на электрическую часть предприятия на стадии проектирования приводит к их уменьшению на доли процентов, в абсолютном же измерении речь идет об экономии значительных средств.