Введение

Изучение дисциплины «Электрические сети и энергосистемы» преследует цель дать системное представление об электроэнергетических системах в целом и о процессах, происходящих в них. Нужно хорошо представлять себе длинный и сложный путь, который преодолевает электроэнергия от источников ее генерации (электростанций) до ее потребителей (электропотребителей), которые чаще всего подключены к шинам 6, 10 и 25 кВ понижающих подстанций. На этом пути приходиться решать множество технико-экономических проблем, обеспечивая необходимую надежность работы потребителей при надлежащем качестве электроэнергии. Только получив системное представление о принципах рационального и качественного электроснабжения, можно с уверенностью говорить о полноценном инженерном образовании специалиста.

Электроэнергетическая система (ЭСС) представляет собой совокупность электрических станций и электрических сетей, связанных общностью режима работы и непрерывностью процесса производства и распределения электрической энергии, а также единством диспетчерского управления.

Электроэнергетику в целом и различные системы электроснабжения отдельных ее частей и объектов следует рассматривать в трех основных аспектах – техническом, экономическом, экологическом. Эти ракурсы проектирования и эксплуатации тесно взаимодействуют друг с другом, обеспечивая качественное производство и жизнедеятельность в целом.

В рамках настоящего пособия ограничимся рассмотрением лишь двух аспектов проектирования – техническом и экономическом, применительно к построению системы электроснабжения предприятия с потребителями первой, второй и третьей категории.

Т е х н и ч е с к и й а с п е к т характеризуется необходимостью бесперебойно обеспечивать потребителей электроэнергией при высоком ее качестве, прежде всего – с соблюдением нормируемых уровней напряжения у различного вида электроприемников.

Э к о н о м и ч е с к и й а с п е к т заключается в том, что инвестиции (капитальные вложения) в строительство различных электроэнергетических объектов и сооружений должны отвечать максимальной рентабельности (максимально возможному индексу доходности инвестиций, то есть максимальному соотношению рублей суммарного дохода за период службы оборудования на один рубль инвестиций). В случае государственных инвестиций, которые и рассматриваются далее в пособии, вопрос обстоит так: создание новых объектов и реконструкция имеющихся ведется согласно государственному плану, но из возможных вариантов строительства (таких вариантов всегда бывает несколько и даже очень много) нужно выбирать для реализации наиболее экономичные. Критерии же экономической эффективности при этом принципиально те же, что и при инвестициях Бизнеса. Отличие в том, что при государственных инвестициях нужно доказывать эффективность не инвестиций в целом в тот или иной вариант, а лишь эффективность удорожания при парных сравнениях вариантов строительства.

Только при внимательном отношении к экономичности принимаемых технических решений можно на практике проводить стратегию энергосбережения и энергоэффективности, которая провозглашена в стране. Речь идет о снижении в ближайшее десятилетие расхода органического топлива примерно на 40% за счет энергосберегающей стратегии. Альтернативы этому нет. К этому обязывает то, что существующий парк электростанций сильно изношен и нет возможности быстро его воспроизводить.

Курсовое и дипломное проектирование по дисциплины «Электрические сети и системы» (в последнем случае оно может сопровождать работы по специальности 190401 «Электроснабжение железных дорог»), отражает все этапы реального проектирования с учетом отводимого времени по учебному плану. Настоящие методические указания (МУ) составлены непосредственно для выполнения курсовой работы по дисциплине «Электрические сети и системы», но могут быть использованы и при выполнении контрольных работ, и при выполнении отдельных разделов работ дипломных. В МУ содержаться соответствующие указания по сокращению или расширению круга вопросов проектирования, а зависимости от масштаба выполняемой работы.

Методы проектирования системы электроснабжения основываются на требованиях Правил устройства электроустановок (ПУЭ, [1]), действующих строительных нормах и правилах (СНиП 174-90, 184-85) и др. нормативных документах.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по специальности 190401 «Электроснабжение железных дорог», а также для слушателей курсов повышения квалификации и инженерно-технических работников, связанных с проектированием и эксплуатацией различных систем электроснабжения предприятий.

Материал учебного пособия изложен в следующей последовательности.

1. Задание

2. Исходные данные

3. Правила оформления работы

4. Основные разделы пояснительной записки

5. Методические указания по выполнению отдельных разделов работы

6. Справочные данные по силовому оборудованию и его стоимостные показатели на 2011 год.

В.1 ЗАДАНИЕ

Задание по выбору силового оборудования системы внешнего электроснабжения предприятия определяется (промышленного предприятия или железнодорожного узла) определяется двумя вариантами схемы подключения предприятия к энергосистеме. При выполнении курсовой или контрольной работы принимается схема электроснабжения рис. З1.

Рис.З1. Схема внешнего электроснабжения предприятия с воздушной

линией напряжением 35 кВ

Поскольку предприятие содержит объекты первой и второй категорий, то в его центр питания (ЦП) должен иметь два трансформатора, работающих в ре-жиме горячего резерва. В равной мере это относится и к районной подстанции с трехобмоточными трансформаторами 110/35/6-10 кВ.

Надлежит выбрать мощность трансформаторов в ЦП и на районной подстанции, поскольку последняя проектируется одновременно с системой электроснабжения предприятия. Предварительно необходимо рассчитать суммарную мощность компенсирующих устройств (КУ) на предприятии.

Расчет сечения воздушной линии (ВЛ) 35 кВ производится после указанного выбора силового оборудования на самом предприятии.

При выполнении определенных разделов дипломной работы следует использовать схему электроснабжения предприятия рис. З2.

Рис. З.2. Схема внешнего электроснабжения предприятия в 2-х вариантах номинального напряжения воздушной линии

Здесь дополнительно к произведенным расчетам по схеме рис. З1 следует рассчитать сечение ВЛ напряжением 110 КВ.

На заключительном этапе работы проводится экономическое сравнение двух технически равноценных варианта электроснабжения:

● установка в сети предприятия КУ, ранее выбранному согласно заданию, или отказ от этой установки (курсовая работа);

● строительство ВЛ напряжением 110 или 35 кВ (дипломное проектирование).

В.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вся исходная информация содержится в таблицах 1 и 2, наряду со схемами сети рис. З1 и З2. Соответствующие данные и показатели выбирают по двум последним цифрам номера зачетной книжки студента.

Таблица 1. Технические показатели

	Последняя цифра зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Номинальная мощность предприятия, МВт	7.8	8.8	9.5	10.6	12.8	14.7	16.8	17.2	18.6	19.0
Натуральный tgφ	1.0	0.97	0.96	0.92	0.90	0.88	0.85	0.82	0.80	0.78
Средний коэффициент спроса Кс	0.31	0.28	0.35	0.37	0.26	0.32	0.25	0.34	0.27	0.25
Заданный tgφэ	0.36	0.32	0.30	0.28	0.26	0.24	0.22	0.20	0.18	0.16
Мощность районной нагрузки Sр, МВА	10.0	12.2	12.8	13.2	13.6	14.4	15.3	16.5	18.4	18.8
Длина ВЛ-35, км	10	11	12	13	14	15	16	17	18	20

Таблица 2. Экономические показатели

	Предпоследняя цифра зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Уд. стоимость КУ, руб./квар	450	480	520	540	570	600	620	650	700	730
Стоимость выключателя, т. руб.	200	200	230	230	250	250	260	280	300	300
Норма дисконта, %	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
Коэффициент kку эффективности КРМ	2	2.5	2.5	2.5	3.0	3.0	3.6	3.6	3.6	3.8