Выбор числа и мощности трансформаторов

При выборе числа трансформаторов на подстанции следует учитывать указания седьмого издания ПУЭ о необходимости питания нагрузок первой и второй категории от двух независимых источников.

При выборе мощности трансформаторов следует учитывать указания ПУЭ о целесообразности отключения в послеаварийном режиме электроприемников третьей категории и о допустимости и целесообразности послеаварийной и систематической перегрузки трансформаторов.

В соответствии с ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов» допускается следующая перегрузка трансформаторов:

а) распределительных (до 2,5 МВ·А включительно):

- послеаварийная – 80 %;

- систематическая (для однотрансформаторных подстанций) – 50 %;

б) средней мощности (свыше 2,5 МВ·А до 100 МВ·А включительно):

- послеаварийная – 50 %;

- систематическая (для однотрансформаторных подстанций) – 50 %;

в) большой мощности (свыше 100 МВ·А):

- послеаварийная – 30 %;

- систематическая (для однотрансформаторных подстанций) – 30 %.

Рекомендации ГОСТ 14209-97 о допустимой перегрузке распределительных трансформаторов отражены также в главе 4.3 РД 34.20.185-94.

 

Расчет токов короткого замыкания, выбор аппаратов и

Токоведущих частей распределительных устройств

Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования производится в соответствии с Руководящими указаниями по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования (РД 153-34.0-20.527- 98), а также с действующими ГОСТ на расчеты токов короткого замыкания (КЗ) в сетях до и выше 1 кВ.

При расчете токов КЗ необходимо руководствоваться следующим:

- расчет токов КЗ в сетях до 1 кВ нужно выполнять всегда в именованных единицах;

- расчет токов КЗ при одной ступени напряжения в схеме также следует выполнить в именованных единицах;

- при наличии в схеме нескольких (двух и более) ступеней напряжения расчеты токов КЗ могут быть выполнены как в именованных, так и в относительных базисных единицах; при этом следует учитывать, что применение относительных базисных единиц упрощает расчеты, производимые вручную.

При выборе электрооборудования следует пользоваться современными каталогами отечественных и зарубежных фирм-изготовителей.

Вопросы релейной защиты и автоматики

 

В рассматриваемом разделе, прежде всего должны быть выбраны виды устанавливаемых защит. Выбор должен быть выполнен в соответствии с требованиями ПУЭ со ссылками на конкретные параграфы.

Далее должен быть произведен расчет параметров срабатывания защит, в том числе проверка их чувствительности. В случае необходимости, когда выдержка времени максимальной токовой защиты зависит от величины протекающего тока, следует проводить согласование защит. С учетом того, как задана зависимость времени от тока, согласование должно быть выполнено графически или аналитически.

Выполняя расчеты, следует учитывать применяемую элементную базу релейной защиты и автоматики. Как правило, необходимо ориентироваться на современную цифровую (микропроцессорную) базу. При этом следует руководствоваться «Общими техническими требованиями к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики». Применение релейно-контактных схем должно быть специально обосновано.

В электроустановках до 1 кВ, там, где это требуется действующими нормами, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Следует также обратить внимание на указания ПУЭ о необходимости в ряде случаев применения защиты от перегрузки.

Основным видом противоаварийной автоматики в системах электроснабжения является автоматический ввод резервного питания (АВР), область применения которого установлена ПУЭ.

 

Специальная часть

 

Специальная часть посвящена авторским научно-исследовательским и научно-методическим изысканиям. Эта часть позволяет оценить научную подготовку автора к профессиональной деятельности.

Сооружение и эксплуатация СЭС всегда связано со значительными материальными и денежными затратами. В связи с этим важным элементом любого дипломного проекта по электроснабжению является выбор варианта технического решения, требующего минимума затрат.

Исследования, связанные с выбором варианта схемного решения, параметров и элементов СЭС, оценкой надежности и т. п. должны выполняться в логической связи и последовательности с техническими расчетами.

При разработке дипломного проекта могут возникать следующие задачи, решаемые на исследовательской основе:

- выбор источника питания. Задача возникает в тех случаях, когда имеется несколько источников. Она характерна для темы № 5;

- выбор напряжения питания. Задача возникает в тех случаях, когда на одном или нескольких источниках имеются разные напряжения. Эта задача может представлять интерес для тем № 1…5, 7;

- выбор схем распределения электроэнергии на территории объекта. Задача представляет интерес для тех же тем, что и в предыдущем случае;

- выбор мощности трансформаторов и низковольтных компенсирующих устройств. Задача может представлять интерес для цехов небольшой мощности (до 1,5 … 2 МВ·А) при низком значении коэффициента мощности нагрузки;

- выбор стратегии установки и ввода в эксплуатацию трансформаторов двух смежных мощностей на ГПП или ПГВ (подстанции глубокого ввода). Задача актуальна в тех случаях, когда известны темпы роста электрической нагрузки подстанции в течение расчетного периода;

- определение экономической целесообразности и степени эффективности использования установленных на предприятии синхронных двигателей для компенсации реактивной мощности. Задача связана с тем, что у некоторых синхронных двигателей дополнительные потери активной мощности, вызванные генерацией реактивной мощности, весьма велики;

- выбор напряжения и варианта схемы распределительной сети (6 или 10 кВ). Задача может возникать в тех случаях, когда напряжение приводных двигателей равно 6 кВ;

- выбор конструкции и способа прокладки линий электрической сети. Эта задача, как правило, возникает при проектировании электроснабжения энергоемких предприятий;

- выбор оборудования разных фирм-изготовителей, заявляющих различные показатели надежности, эргономичности, энергоэффективности, сервисного обслуживания и класса IP;

- определение диапазонов значений нормы дисконта, при которых тот или иной вариант становится предпочтительным;

- исследование энергоэффективности возможных мероприятий по снижению потерь энергии в электрических сетях.

Данный перечень не является исчерпывающим. В реальных проектах могут возникать и другие задачи, решение которых требует проведения исследования проектных решений.

В первом разделе специальной главы должно быть рассмотрено состояние вопроса по литературным источникам, определены спорные (конфликтные) указания в нормативно-справочной литературе или отсутствие таковых для конкретного случая, рассматриваемого в проекте, а также определяются направления исследования.

Во втором разделе приводятся необходимые математические расчеты, принимается проектное решение и при необходимости выполняется его технико-экономическое обоснование.

Специальная часть дипломного проекта заканчивается выводами.

Исследуемые варианты проектных решений должны быть сопоставимы в энергетическом и техническом отношении. В общем случае эти решения должны быть сопоставимы:

- по надежности электроснабжения;

- качеству электрической энергии;

- удобству, простоте и безопасности монтажа и эксплуатации;

- возможности роста нагрузок и электропотребления в течение расчетного периода;

- обеспечению самозапуска электродвигателей ответственных механизмов;

- обеспечению баланса реактивной мощности в узлах нагрузки;

- организации электроремонта;

- степени защиты изоляции от промышленного загрязнения;

- соответствию требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Приведенный список в конкретных случаях может быть сокращен или дополнен с учетом местных условий.

Условие сопоставимости вариантов по надежности означает, что все рассматриваемые варианты должны обеспечивать надежность электроснабжения не ниже требуемой ПУЭ в зависимости от категории электроприемников потребителя.

Сопоставимость вариантов по качеству электроэнергии означает, что во всех сравниваемых вариантах показатели, характеризующие качество электроэнергии, не должны выходить за пределы допустимых значений, установленных ГОСТ 13109-97.

При возникновении необходимости в учете значений показателей надежности и качества электроэнергии должны быть определены ожидаемые ущербы от перерывов электроснабжения и понижения качества электроэнергии соответственно. При этом должны использоваться положения Гражданского кодекса РФ о договорных отношениях хозяйствующих субъектов.

Сопоставимость вариантов с точки зрения удобства, простоты и безопасности монтажа и эксплуатации означает принятие таких инженерных решений, которые обеспечивали бы практически равные условия их соответствия указанным требованиям.

Так как любая система электроснабжения является системой длительного действия, а электрические нагрузки и электропотребление с течением времени растут, то все сравниваемые варианты должны обеспечивать возможность такого роста в течение некоторого периода без реконструкции. К последней могут быть отнесены работы по замене опор и проводов воздушных линий, прокладка дополнительных кабельных линий или замена кабелей, увеличение числа ячеек РУ с прокладкой присоединяемых линий, реконструкция цеховых сетей, замена трансформаторов ГПП (ПГВ) трансформаторами большей мощности и т. д. Если рассматриваемые варианты отличаются по этому признаку, то затраты на реконструкцию по сравниваемым вариантам должны быть отражены в денежных потоках, характеризующих каждый из вариантов.

Если на предприятии имеются электродвигатели, самозапуск которых должен быть обеспечен, то это предъявляет дополнительные требования к минимально допустимым мощностям источников питания и трансформаторов ГПП и ПГВ. Этим требованиям должны удовлетворять все сопоставляемые варианты.

Все рассматриваемые варианты должны обеспечивать баланс реактивной мощности в узлах нагрузки. Это означает, что суммарная мощность источников реактивной мощности (включая питающие сети) во всех вариантах должна быть равна реактивной нагрузке.

Сопоставимость вариантов по организации электроремонта обеспечивается в тех случаях, когда организация ремонтов и технического обслуживания оборудования во всех вариантах предполагается одинаковой.

В тех случаях, когда, например, исследуется оборудование различных предприятий-изготовителей, обеспечивающих разный уровень сервисного обслуживания, варианты должны быть приведены к сопоставимому виду путем учета этого различия в затратах.

Требования сопоставимости вариантов по степени защиты изоляции от промышленных загрязнений относятся к тем предприятиям, территория которых полностью или частично находится в зоне таких загрязнений, а также к тем, которые сами являются их источниками.

Последнее из приведенных выше условий сопоставимости, касающееся выполнения требований ПУЭ, является наиболее общим. Необходимость и возможность отступлений от ПУЭ (например связанная с появлением новой техники) должна в каждом конкретном случае обосновываться в специальном разделе проекта.

При экономическом сравнении вариантов должны учитываться только те элементы, которыми варианты отличаются друг от друга.

Как правило, для экономического сравнения вариантов следует использовать либо приведенные затраты, либо срок окупаемости.

В тех случаях, когда затраты меняются по годам расчетного периода, следует применять для сравнения вариантов суммарные дисконтированные затраты за весь расчетный период. Такая ситуация характерна, например, для случая изменения нагрузки объекта по годам.

В приведенных затратах следует учитывать капитальные вложения, издержки на техническое обслуживание и ремонты, амортизационные отчисления и издержки на оплату потерь энергии. При этом значение нормы дисконта (коэффициента приведения) можно принять равной 0,08…0,12. Значения ежегодных издержек на техническое обслуживание, ремонты и амортизацию принято выражать в долях (процентах) от капитальных вложений. Такой подход к определению перечисленных составляющих ежегодных издержек пригоден для решения всех задач сравнения вариантов, кроме выбора оборудования разных фирм-изготовителей. В связи с этим при решении задач сравнения схем и напряжений во всех вариантах следует ориентироваться на оборудование одних и тех же фирм.

При расчетах по суммарным дисконтированным затратам в случае определения коммерческой эффективности варианта следует учитывать затраты по годам их совершения.

Учитываются следующие составляющие: капитальные вложения, налог на добавленную стоимость, издержки на текущий ремонт и обслуживание, издержки на капитальный ремонт, налог на имущество, издержки на оплату потерь электроэнергии. Амортизационные отчисления в этом случае не учитываются – вместо них учитываются капитальные затраты, совершаемые в год замены изношенного оборудования. И в приведенных, и в дисконтированных затратах стоимость потерь энергии определяется по средней цене электроэнергии за расчетный период времени (обычно за год). Цена электроэнергии формируется по каскадному принципу, согласно которому к цене электроэнергии (мощности) на оптовом рынке добавляются тарифы на передачу электроэнергии и мощности по сетям ФСК, МРСК и РСК соответственно.

В некоторых случаях в дипломном проекте (работе) необходимо выполнить расчет надежности.

В проекте могут определяться параметр потока отказов, коэффициент аварийного простоя и вероятность отказа системы электроснабжения, а также вероятность безотказной работы системы электроснабжения потребителя. Количество и продолжительность нарушений электроснабжения необходимо определять для проведения сравнения вариантов с учетом ущерба от перерывов питания. Вероятность отказов или безотказной работы определяется во всех остальных случаях.

 

Молниезащита и заземление

При решении вопросов молниезащиты следует ориентироваться на действующую Инструкцию по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, утвержденную приказом № 280 от 30.06.2003 Минэнерго России.

Заземления электроустановок следует выполнять в соответствии с требованиями гл. 1.7 ПУЭ к величине сопротивления заземляющих устройств и их конструктивному выполнению.

 

Вопросы безопасности жизнедеятельности

Примерная структура данного раздела такова:

- выявляются и анализируются вредные и опасные производственные факторы, влияющие на персонал, эксплуатирующий систему электроснабжения проектируемого объекта;

- разрабатывается комплекс мер по защите персонала от действия выявленных факторов;

- разрабатывается система противопожарной защиты объекта.

При разработке комплекса мер по защите персонала следует помнить, что основным инженерным решением в сетях выше 1 000 В является защитное заземление, а в электроустановках до 1 000 В с глухозаземленной нейтралью – защитное заземление. Кроме того, в установках до 1 000 В в случаях, предусмотренных ПУЭ, должно применяться защитное автоматическое отключение питания.

В тех случаях, когда расчет защитного заземления не выполнен в специальном разделе, его необходимо произвести в данной главе.

Противопожарные мероприятия, разрабатываемые в проекте, должны соответствовать действующим Указаниям по проектированию противопожарных мероприятий, систем пожаротушения и обнаружения пожара на энергетических объектах.