Основы проектирования СЭС ПП и города.

В целом система электроснабжения должна удовлетворять следующим требованиям:- обеспечивать потребителей электроэнергией надлежащего качества (по напряжению и частоте) и в достаточном количестве;- обеспечивать требуемую надежность электроснабжения;- быть экономичной при сооружении и в эксплуатации; быть безопасной и удобной в эксплуатации;- обладать необходимой гибкостью, обеспечивать возможность развития объекта без существенной перестройки и удорожания СЭС;- обеспечивать производство электромонтажных работ при ее сооружении промышленными методами.Проектной документацией для промышленных предприятий ПП (или города) предусматриваются силовые распределительные сети на напряжение ~ 380\220 В, а так же сети освещения на напряжение ~ 220 В.Силовые распределительные сети до электроустановок промышленных предприятий и внутриплощадочных сетей города выполняются,как правило, трех и пяти жильным кабелем с медными жилами открыто по кабельным лоткам. Места соединений и ответвлений проводов кабелей не должны испытывать механических усилий. В местах соединений и ответвлений жилы кабелей должны иметь изоляцию, равноценную изоляции целых жил этих кабелей.2.3 Выбор сечений кабельных линий, шинопроводов и воздушных линий электропередачВ электрических сетях ПП и города для внутренних помещений при напряжении до 1 кВ сечение проводов и кабелей выбирают по длительно допустимым токам Iдоп. каб..Тип и марка проводника выбирается в зависимости от характеристик среды в производственном помещении и способа прокладки. Окончательный выбор сечения проводов и кабелей напряжением до 1 кВ осуществляется только после выбора защитных аппаратов, т.к. выбранное по условию нагрева сечение токоведущих частей необходимо проверять на соответствие защитам по условию:где INp – номинальный ток расцепителя аппарата, А;kpr – коэффициент защиты, определяемый по справочным таблицам,.Для расчета кабелей цехов машиностроительных, металлургических производств и машинных залов электростанций коэффициент защиты kpr может быть принят равным единице.Выбор сечения по нагреву:,где - активная мощность нагрузки; - коэффициент мощности нагрузки;- фазное напряжение сети.Частично выделяемое тепло идет на повышение температуры проводника, а остальное выделяется в окружающую среду. Выделение тепла в окружающую среду за счет излучения проводников ничтожен из-за сравнительно маленьких перепадов температур в зоне нагрева. Таким образом, отвод тепла идет за счет конвекции. Расчет нагрева по потерям энергии (мощности) в проводниках, как правило сводится к расчёту тока, ограничивающегося допустимым значением температуры шин и проводников. Помимо этого, должны быть ещё известны условия охлаждения и температура окружающей среды.Для окончательного выбора сечения проводника недостаточно сравнить конструкции токопроводов по расходу материалов, расчетному активному сопротивлению и технологии изготовления (например: огнестойкие, негорючие). Электрические потери определяются с учетом явления поверхностного эффекта. В электроустановках для всех значений напряжений жесткие шины окрашивают цветными красками (эмалированными), что облегчает работу обслуживающего персонала и предотвращает коррозию. Покрытие эмалью также влияет на нагрузочную способность токопроводов.При высоких токовых нагрузках для каждой фазы используют несколько полос, собранных в общий пакет и укрепленных совместно на опорах сизоляторами. Расстояние между полосами в пакете,как правило принимается равным толщине полосы, что обеспечивает защиту от перегрева.3 Выбор номинального напряжения внешнего электроснабженияЭкономичность СЭС промышленного объекта в значительной степени зависит от выбора номинальных напряжений. Принятыми в проекте напряжениями систем электроснабжения (внешнего и внутреннего) определяются размеры капитальных вложений, потери электроэнергии, расход цветных металлов, годовые издержки эксплуатации и другие технические, эксплуатационные и экономические показатели.3.1 Выбор номинального напряжения внутризаводского электроснабжения. Выбор номинального напряжения цехового электроснабженияВ распределительных и питающих сетях внутризаводских промышленных небольших и средних предприятий применяются номинальные напряжения 6 и 10 кВ. Как правило, более экономичнее, применение напряжения 10 кВ. Напряжение 6 кВ используется при преобладании на проектируемом промышленном предприятии ПП с напряжением 6 кВ. В ряде случаев электроснабжение электроприемников (ЭП) с напряжением 6 кВ осуществляется по питающим линиям напряжением 10 кВ с последующей трансформацией на 6 кВ непосредственно для данных ЭП.Высокое напряжение 660 В как внутризаводское целесообразно применять на таких промышленных предприятиях, в которых по условиям расположения технологического цехового оборудования и окружающей среды нельзя (согласно нормативным расстояниям) или затруднительно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к питаемым ими ЭП. Кроме того, такое напряжение целесообразно на предприятиях с большой удельной мощностью электрических нагрузок, концентрацией мощностей и с большим числом электродвигателей в диапазоне мощностей 200 - 600 кВт. Наиболее целесообразно для СЭС ПП и города использовать сочетание напряжения 660 В с первичным напряжением 10 кВ.3.3Выбор номинальных напряжений в СЭС городаПри выборе напряжения должны учитываться местные особенности рассматриваемого района электроснабжения: характеристики источников питания, их размещение по территории района, плотность нагрузки, конструктивные особенности отдельных элементов, системы электроснабжения и т. д. В зависимости от этого при построении системы может возникнуть необходимость применения нескольких ступеней напряжения. Часто напряжение для конкретных систем устанавливается однозначно, так как оно диктуется напряжением существующих источников питания. С выбором напряжения непосредственно связаны вопросы определения схемы и параметров отдельных элементов электроснабжения. Например, оптимальное число подстанций в системе, как отмечалось, зависит от соотношения напряжений 27 электроснабжающей и распределительной сетей, а также их конструктивного выполнения. В результате выбор напряжений, по существу, связан с решением общей проблемы рационального построения системы электроснабжения. Наиболее простой представляется классическая задача определения наивыгоднейшего напряжения ЛЭП при передаче заданной мощности в зависимости от длины линии. При заданной мощности дальность передачи энергии в зависимости от напряжения может прежде всего лимитироваться техническими условиями, в частности допустимой потерей напряжения. В результате выбор оптимального напряжения согласно рассматриваемой методике производится следующим образом: 1. Для заданных значений передаваемой мощности и дальности передачи по специальным номограммам определяют предположительно стандартное напряжение передачи. 2. Выбирают ближайшее большее и меньшее стандартные напряжения. 3. Пользуясь укрупненными технико-экономическими показателями, определяют затраты для напряжений передачи соответственно. 4. Рассчитывают значение оптимального напряжения по известным формулам. При рассмотрении системы электроснабжения с одним напряжением и выборе рационального пути ее осуществления возникает вопрос о предельной дальности передачи энергии заданного напряжения. В условиях городов такая постановка вопроса особенно уместна для напряжений б—10 кВ. При этом следует различать передачу энергии от электрических станций и передачу от подстанций энергосистемы.4. Условия сопоставимости вариантов инвестированияПри применении традиционных методов и показателей для оценки сравнительной эффективности инвестирования рассматриваемые варианты должны отвечать определенным условиям сопоставимости либо, если эти условия не соответствуют технической сути проектов, варианты инвестирования должны быть приведены в сопоставимый вид. Таких условий насчитывается в пределах десятка, одни из них совершенно обязательные, другие желательны, хоть и не столь важны. Рассмотрим эти условия.Первое условие. Одинаковый производственный эффект (у потребителя).При любом варианте проектного решения потребитель должен получить одно и то же количество продукции.Второе условие. Оптимальность сравниваемых вариантов. Сравниваемые проектные варианты должны иметь примерно одинаковый современный технический уровень.4.1 Оценка эффективности инвестицийДовольно распространенными являются технико-экономические расчеты эффективности реконструкции производств с устаревшей техникой. При этом рассчитываются варианты: 1) старое производство, не требующее новых капиталовложений и имеющее сложившиеся, достаточно высокие текущие затраты (издержки производства); 2) обновленное, реконструированное производство, на модернизацию которого потребовались некоторые инвестиции, но которое обеспечит существенно более низкие годовые издержки. Подобное сравнение некорректно, поскольку сравнивается разнокачественная техника.Для приведения таких вариантов в сопоставимый вид с соблюдением условия оптимальности необходимо предусмотреть для старого производства единовременные (капитальные) затраты по крайней мере на масштабный капитальный ремонт с элементами модернизации оборудования, который подчас дороже нового строительства либо, если решение о реконструкции принято по причинам значительного физического и морального износа старого оборудования, правильнее рассматривать разные варианты такой реконструкции с использованием разных видов новой техники.4.2 Учет изменения во времени приведенных затратСтоимостная сопоставимость сравниваемых вариантов. Техноэкономическая оценка и сравнение различных вариантов инвестирования должны производиться в сопоставимых ценах.Соблюдение этого условия особенно важно сегодня при использовании в расчетах стоимостных показателей разных лет, на которые достаточно мощное влияние оказали кризисные явления в нашей экономике, инфляционные процессы и затем деноминация рубля. Так, в народном хозяйстве, начиная с 1992 г., в связи с инфляцией производилась неоднократная переоценка основных фондов.4.3 Технико-экономическое сравнение схем электроснабжения с разной степенью надежностиТехнико-экономическими показателями подстанции называют ряд величин, характеризующих ее техническое совершенство, стоимость сооружения, эксплуатационные расходы и эффективность использования оборудования.Экономичность варианта энергоснабжения должна оцениваться по величине приведенных затрат З, определяемых с учетом капиталовложений К и эксплуатационных расходов (издержек производства) И.Если после ввода объекта в эксплуатацию ежегодные издержки производства (эксплуатационные расходы) остаются примерно постоянными в течение всего периода эксплуатации, то годовые приведенные затраты З, можно определить по формуле:З = И + К, гдеИ – годовые эксплуатационные расходы, (руб./год.).К – капиталовложения (руб.).Годовые эксплуатационные (инвестиционные) расходы на трансформаторной подстанции рассчитываются по следующим статьям:- амортизационные отчисления- расходы на содержание обслуживающего персонала - расходы на текущий ремонт - общестанционные и прочие расходы- стоимость годовых потерь электроэнергии.5Конструктив выполнения ТП горсетиРП 10(6)- 20 кВ выполняется в виде отдельно стоящих зданий; целесообразно показанное здесь конструктивное совмещение РП с ТП.Линии электрических сетей до 20 кВ в городах, как правило, должны выполнятся кабельными. При зданиях до четырёх этажей возможно применение воздушных линий. Кабельные линии 10(6)– 20 кВдолжны а основном прокладываться в земле с сечением токоведущих жил не менее 35 ммІ. Конструкции вводных распределительных устройств (ВРУ) 0,380 кВ в жилые и общественные здания представляют собой индустриально изготовляемые стальные распределительные шкафы, устанавливаемые в электрических помещениях жилых и общественных зданиях (в полуподвальных помещениях, встраиваются в первый этаж и т.п.).В системах электроснабжения промышленных предприятий мощность силовых трансформаторов должна обеспечить в нормальных условиях питание всех приемников. Надежность электроснабжения предприятиядостигается за счет установки на подстанции двух трансформаторов. Приаварии одного трансформатора, другой будет покрывать всю мощность потребителей 1-ой и 2-ой категории с учетом перегрузочной способности трансформатора.Проектные решения должны обеспечивать нормируемые показатели качества электроэнергии, которые, удовлетворяя требованиям технологического процесса ПП и города, обеспечивают допустимый уровень электромагнитных помех, вносимых электроприемникамиПП и города в сети энергосистемы, в соответствии с ГОСТ 32144.Для определения необходимого объема резервирования и пропускной способности систем электроснабжения совпадение плановоготехнического ремонта устройств электрооборудования при аварии в системе электроснабжения ПП и города, или возникновения двух аварий одновременно в системе электроснабжения следует учитывать только в случаях питания электроустановок особой группы.Для присоединения ПП к системе внешнего электроснабжения, в соответствии с ТУ Заказчика или энергоснабжающей организации, могут быть использованы гибкие магистральные токопроводы.Рис. 2 -Конструктив ТП с двумя трансформаторамиЛитература"Правила устройства электроустановок изд. 6" (ПУЭ издание шестое Изд. М., "Госэнергонадзор", 1999 г. с действующими главами ПУЭ 7 издания).Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Д.Г. Барыбина и др. М: Энергоатомиздат, 1990Справочник по проектированию электрических сетей и систем / под ред. И.М. Шапиро,С.С. Рокотяна. М: Энергоатомиздат 1985 г.В.К. Грунин, С.Г. Диев, В.В. Карпов, В.Ф. Небускин, В.К. Федоров, А.В. Щекочихин Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий, 2001 г.Постановление от 16 февраля 2008 г. N 87 о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию.ГОСТ Р 21.101-2020. Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации, М.: «Стандартинформ», 2020.СП 76.13330.2016. Электротехнические устройства. М.: «Стандартинформ», 2017ГОСТ 21.613-2014. СПДС. Правила выполнения рабочей документации силового электрооборудования - М.: «Стандартинформ», 2015.ГОСТ 21.210-2014. Условные графические изображения электрооборудования и проводок на планах, М.: «Стандартинформ», 2019.