Расчет системы электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Система электроснабжения - это совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии. В систему электроснабжения входят электрические станции, подстанции, линии электропередач и потребители электроэнергии. Система электроснабжения промышленного предприятия включает в себя сети высоких напряжений, распределительные сети, а иногда сети промышленных ТЭЦ. В настоящее время созданы методы расчета и проектирования электрических систем. Однако главной проблемой является создание рациональных систем, обеспечивающих экономию электрической энергии.

Каждая подстанция индивидуальна, поскольку индивидуальны исходные условия, и, следовательно, техническое решение, используемое при построении. Использование однородных элементов облегчает эксплуатацию данной подстанции.

Производство и передача электрической энергии невозможно без аппаратов высокого напряжения. Правильное проектирование обеспечивает правильное направление развития системы электроснабжения, которое заключается в наиболее экономичном и рациональном выборе аппаратов высокого напряжения, выборе места расположения подстанции, распределительных пунктов, на которых находятся аппараты высокого напряжения. Важным также является правильный расчет ЛЭП: воздушных или кабельных.

Спроектированная система электроснабжения должна обязательно удовлетворять требования учета перспективы развития промышленного предприятия, т.е., проектируя подстанцию, необходимо предусмотреть замену любого электрического оборудования.

В энергосистемах России остается на недопустимо высоком уровне повреждаемость отечественных разъединителей напряжением 110-220 кВ из-за поломок изоляционных колонн. Поломки опорно-стержневых изоляторов указанных разъединителей приводят к обесточению распределительных устройств, нарушению энергоснабжения потребителей, а также к несчастным случаям, в том числе и со смертельным исходом.

В данном проекте производится расчет электрического оборудования подстанции, эта подстанция является передаточной понижающей подстанцией для объектов, питающихся непосредственно от этой подстанции.

Поэтому целью проекта является расчет нагрузок, определение местоположения подстанции, выбор силовых трансформаторов, определение токов короткого замыкания для выбора электрооборудования подстанции, исследование опорных изоляторов, экономический расчет эффективности электроснабжения, рассмотрение условий устойчивости энергосистемы в условиях чрезвычайных ситуаций и принятие мер по технике безопасности.

Схемы электроснабжения выбираются из соображений надежности, экономичности и безопасности. Надежность определяется в зависимости от категории потребителей. Схемы электроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории, ввиду большой разветвленности электрической сети и большого количества аппаратов должны обладать в значительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной и надежностью одновременно. Это положение обеспечивается тем, что в зависимости от конкретных требований обеспечения приемников и потребителей применяются различные схемы питания [4].

Главная схема электрических соединений подстанции - это совокупность основного электрооборудования (трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции «Сокол», так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальной схемы электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и так далее. На чертеже главная схема изображается в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов установки. В условиях эксплуатации вместе с принципиальной, главной схемой применяется упрощенная оперативная схема. При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии, на которой показывают основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы) и связи между ними.

1. Основные требования к главным схемам электроустановок

При выборе схемы электроустановок должны учитываться следующие факторы:

Значение и роль подстанции для энергосистемы. Подстанция может предназначаться для питания отдельных потребителей или крупного района, для связи частей энергосистемы или различных энергосистем. Роль подстанции определяет ее схему.

Положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей. Шины высшего напряжения подстанции могут быть узловыми точками энергосистемы, осуществляя объединение на параллельную работу нескольких электростанций. В этом случае через шины происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую - транзит мощности. При выборе схем таких электроустановок в первую очередь учитывается необходимость сохранения транзита мощности. Подстанции могут быть тупиковыми, проходными, отпаечными; схемы таких подстанций будут различными даже при одном и том же числе трансформаторов.

Категория потребителей по степени надежности электроснабжения. Все потребители с точки зрения надежности электроснабжения разделяют на три категории.

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемников II категории допускается питание по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Допускается питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившего трансформатора за время не более 1 суток допускается питание от одного трансформатора.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

2. Структурная схема подстанции «Сокол»

Подстанция «Сокол» получает питание по линии 220 кВ от подстанции «Липецкая». На подстанции осуществляется понижение напряжения до 110 кВ. Потом по линиям 110 кВ электрическая энергия передается приемникам на предприятии. Для распределения энергии по линиям 110 кВ используется радиальная схема. Радиальная схема выбрана по ряду причин: приемники электроэнергии размещены в разных направлениях от подстанции; радиальная схема более надежна по сравнению с магистральной схемой.

На подстанции «Сокол» с одним автотрансформатором электроэнергия поступает на открытое распределительное устройство 220 кВ, затем трансформируется и распределяется между потребителями в открытом распределительном устройстве 110 кВ. Кроме того, так как подстанция является системной, то через нее осуществляется связь с энергосистемой.

Для распределительных устройств 110 - 220 кВ на подстанции применяется схема с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь. Эта схема выбрана вследствие того, что к шинам присоединено большое количество приемников. Обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при коротких замыканиях на шинах отключаются шиносоединительный выключатель и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью переключений.

Так как данная схема применяется для распределительных устройств 110 - 220 кВ, то существенными становятся недостатки этой схемы:

ѕ отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения. Ликвидация аварии затягивается, так как все операции по переходу с одной системы шин на другую производятся разъединителями.

ѕ повреждение шиносоединительного выключателя равноценно короткому замыканию на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений;

ѕ большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию распределительного устройства;

ѕ необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателя и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение распределительного устройства.

Все эти недостатки усложняют схему подстанции и делают ее работу менее надежной. Для увеличения гибкости и надежности схемы необходимо секционировать одну или обе системы шин. Структурная схема подстанции «Сокол» представлена на рис. 3.1

3. Порядок передачи в ремонт электрооборудования

В настоящее время, согласно справочным данным [26], организационная подготовка ремонтных работ предусматривает:

ѕ доведение до всех бригад календарного графика ремонта каждой включенной в месячный график единицы оборудования и участка сети;

ѕ ознакомление с предшествующим ремонту состоянием оборудования по карте ремонта, по картам осмотров, по дефектным ведомостям;

ѕ согласование с производственными цехами и подразделениями конкретной даты и времени остановки в ремонт каждой подлежащей ремонту единицы оборудования или участка сети. При этом комплектующее электрооборудование ремонтируется одновременно с технологическим оборудованием и сроки отдельных этапов ремонта согласовываются с мастером ремонтного участка, производящего ремонт технологического оборудования. Все сети, питающие энергетическое оборудование, ремонтируются одновременно с ним. Сетевые устройства ремонтируются одновременно с ремонтом участка сети, к которому они относятся;

ѕ комплектование резервного оборудования для производства обменного ремонта. В достаточно развитом и хорошо поставленном энергетическом хозяйстве капитальный ремонт оборудования не должен вызывать длительных простоев связанных с ним технологических агрегатов и установок. Это достигается применением системы обменного ремонта, т. е. путем замены выводимой в ремонт машины другой, той же или взаимозаменяемой модели и мощности, из состава складского резерва. Такая замена по календарному графику ППР готовится заблаговременно, проверяется, доставляется на рабочее место в подготовленном для агрегирования с рабочим механизмом виде, т. е. укомплектованная салазками, переходными рамами, полумуфтами, шкивами и т. п., и осуществляется в рабочее время. Плановый ремонт снятого при обменном ремонте оборудования производится в счет того же плана ремонта, после чего оно передается на склад резервного оборудования. В картах ремонта той и другой единицы оборудования делается отметка о произведенном передвижении;

ѕ разработку последовательности этапов и графика последовательно-узлового ремонта;

ѕ комплектование узлов для узлового или последовательно-узлового ремонта;

ѕ разработку сетевого графика капитальных ремонтов для оборудования с особо большой трудоемкостью ремонта и для оборудования, лимитирующего производство;

ѕ проверку соответствия состава ремонтных бригад (количественного и профессиональной подготовленности) заданным объемам и характеру предстоящих ремонтных работ;

ѕ разработку и согласование календарного плана привлечения недостающих в составе бригады специалистов-ремонтников (например сварщиков, такелажников и т. п.);

ѕ согласование обеспечения ремонтных работ необходимыми подъемно-транспортными средствами.

К началу ремонта на рабочее место должны быть доставлены необходимые подъемно-транспортные средства, специальный инструмент, вся необходимая оснастка и приспособления.

Руководитель цеха или другого подразделения обязан предоставить оборудование или участок сети для ремонта в срок, определенный месячным планом-отчетом (см. приложение 2). По согласованию с начальником ремонтного или ремонтно-эксплуатационного участка он может перенести срок ремонта в пределах, обеспечивающих производство ремонта в течение планируемого месяца, о чем вносится соответствующая запись за обеими подписями в месячный план-отчет (см. приложение 2).

К началу ремонта той или иной единицы оборудования или участка сети на складах должны быть скомплектованы в полном объеме все необходимые для ремонта материалы, запасные части. Номенклатура и количество определяется из типового объема дефектов и карт осмотров.

Материалы, запасные части и покупные комплектующие изделия для ремонта основного энергетического оборудования должны быть заранее отобраны и скомплектованы в полном объеме, необходимом для ремонта, и на комплекте должна быть бирка с указанием шифра, инвентарного номера этого оборудования и номера цеха, где оно установлено.

Перед сдачей в ремонт оборудование или участок сети с соответствующими каналами или траншеями должны быть тщательно очищены от масла, пыли, мусора и грязи. Подходы к оборудованию, к участку сети или сетевому устройству, а также рабочее место для их ремонта или демонтажа должны быть освобождены от деталей, материалов, инвентаря, оснастки и тщательно убраны. Ответственность за подготовку объектов к передаче в ремонт возлагается на администрацию ЛЭС ОАО «Липецкэнерго».

4. Порядок приемки из ремонта

Приемка оборудования или участка сети из ремонта осуществляется контрольной комиссией Липецких электрических сетей совместно с начальником (мастером) соответствующего эксплуатационного или ремонтно-эксплуатационного участка и с мастером службы ПС ЛЭС.

При наличии в структуре энергоремонтных цехов специализированных чисто эксплуатационных и чисто ремонтных участков приемка оборудования и сетей из текущего ремонта вполне объективно может обеспечиваться начальником (мастером) соответствующего эксплуатационного участка [26]. В случаях, предусмотренных соответствующими правилами и инструкциями, энергетическое оборудование и сети подвергаются техническим испытаниям с оформлением соответствующих протоколов. Вышедшие из ремонта энергетическое оборудование или участок сети считаются принятыми в эксплуатацию после проверки их состояния, проведения предусмотренных испытаний, включая испытания в рабочем режиме.

Испытание электрической части технологического оборудования производится одновременно с испытанием самого технологического оборудования. Это необходимо не только для правильной оценки качества ремонта той или иной установки в целом, но и для обеспечения наиболее экономичных режимов его работы [28].

Для оборудования, оснащенного электроприводом, достаточно объективным методом оценки качества ремонтов является метод самоторможения (выбега). Ценным в этом методе контроля качества ремонта является то, что он одновременно выявляет источник и даёт количественную оценку возможных потерь электроэнергии, вызванных некачественным ремонтом [26].

Оформление приемки из ремонта производится предусмотренными подписями в наряд-допуске и в плане-отчете (см. приложение 2). В необходимых случаях для особо ответственного оборудования (обычно это выключатели 6 - 10 кВ) или в случае комплексного ремонта подстанции, составляется акт приемки оборудования или сети из ремонта (см. приложение 3). Оценка качества ремонта производится по 5-ти бальной системе и отмечается в техническом акте капитального ремонта. Данный акт вместе с протоколами испытаний хранится в паспорте соответствующей единицы оборудования.

В паспорт оборудования, подвергшегося одновременно с ремонтом также модернизации, вносятся соответствующие изменения с указанием даты. На оборудовании ниже заводской паспортной таблички устанавливается дополнительно ремонтная табличка с указанием новых параметров, организации, выполнившей модернизацию, и даты [26].

Для контроля качества ремонта, проведения межоперационных и профилактических испытаний энергоремонтные цеха и лаборатории должны быть оснащены соответствующей аппаратурой и испытательными стендами. Приемка из ремонта электрооборудования или участка сети высокого напряжения, а также электрооборудования со сложными схемами управления по списку, утверждаемому главным энергетиком предприятия, производится высоковольтной или электротехнической лабораторией предприятия [26].

Выборочно проверка качества текущего и капитального ремонтов производится комиссией по приёмке из ремонта. Контроль за качеством запасных частей, изготовляемых непосредственно в цехах предприятия, осуществляется ОТК цехов.

Оценка качества технического обслуживания энергетического оборудования и сетей производится ежемесячно комиссией по приёмке из ремонта совместно с администрацией подразделений, обслуживаемых каждым эксплуатационным и ремонтно-эксплуатационным участком. При оценке принимается во внимание общее техническое состояние энергооборудования и сетей, наличие и общая продолжительность внеплановых простоев, аварий и брака в работе, состояние техники безопасности на участке, оперативность явки по вызовам, качество осмотров обслуживаемого оборудования и сетей.

5. Формы внутризаводской ремонтной документации по электрохозяйству

Без тщательного учета всего установленного и не установленного энергетического оборудования и сетей, без осуществления контроля за его местонахождением, перемещением и состоянием не может быть обеспечено четкое планирование и производство ремонтов и технического обслуживания [28].

Составлению плана ППР должна предшествовать тщательная инвентаризация наличия на предприятии всего установленного и не установленного оборудования, а также энергетических сетей. При заполнении карты ремонта на ответственные виды оборудования, а также на энергооборудование массового применения и энергетические сети необходимо консультироваться с эксплуатационным персоналом о состоянии данного оборудования и сети, частоте и причинах отказов их в работе, а также о наиболее уязвимых узлах и характере повреждений [26].

На каждую единицу прибывшего энергетического оборудования и на каждый участок вновь проложенной энергетической сети заполняется акт о вводе их в эксплуатацию. Мастер участка или энергетик цеха, куда поступило оборудование, вносит исправление о местонахождении оборудования, а при необходимости и шифра условий эксплуатации и сообщает об этом бюро ППР отдела главного энергетика предприятия.

На всех подстанциях, относящихся к ЛЭС ОАО «Липецкэнерго», а значчит и на подстанции «Сокол», разработка планов передачи оборудования в ремонт происходит следующим образом. Сначала в службе подстанций ЛЭС составляется многолетний график капитальных ремонтов основного электрооборудования подстанций Липецких электрических сетей ПОЭ и Э «Липецкэнерго». Он представлен в приложении 1.

Основным документом, по которому организуется работа по осуществлению планово-предупредительного ремонта всего эксплуатируемого (в том числе и резервного) энергетического оборудования и сетей, является многолетний график капитальных ремонтов энергетического хозяйства предприятия, на основе которого определяется потребность в ремонтно-эксплуатационном персонале, в материалах, запасных частях, в покупных комплектующих изделиях. Он составляется с охватом каждой единицы оборудования и участка сети, группировкой их по классам и группам и служит основой для составления годовой сметы на ремонт и эксплуатацию энергетического оборудования и сетей, смет цеховых расходов. Затем на каждый месяц составляется план-отчет о проведение работ в ремонтном сезоне. Он представлен в приложении 2. Этот план-отчет утверждается и подписывается подрядчиком, заказчиком и исполнителем. Многолетний график утверждается главным инженером ЛЭС. На основании многолетнего графика составляется и утверждается главным инженером месячный план-отчёт энергетического оборудования и сетей по службе ПС, который предложен в приложении 3.

Все ремонтные работы выполняются по распоряжениям и наряд-допускам. Ремонт должен соответствовать заводским характеристикам. Производство работ по ремонту оборудования происходит в соответствии с технологическими картами на капитальный или текущий ремонты.

Документом для ремонта является месячный план-отчет, утверждаемый главным энергетиком, по каждому ремонтному и ремонтно-эксплуатационному участку. Проект месячного плана, изображенного в приложении 2, составляется службой ПС и представляется в бюро ППР отдела главного энергетика не позднее чем за 10 дней до начала планируемого месяца. План согласовывается с главным механиком предприятия и с начальниками цехов, входящих в обслуживаемый участок.

В целях повышения качества технического обслуживания необходимо обеспечить эксплуатационный персонал графиками осмотров и проверок оборудования, производимых в составе технического обслуживания, инструкциями по обслуживанию каждого вида энергетического оборудования и сетей, картами осмотров [28]. Карта осмотра должна содержать данные об исправности заранее определенных, наиболее уязвимых узлов данного вида оборудования, определяющих его работоспособность, и основные паспортные характеристики. Желательно также снабдить эксплуатационный персонал заранее разработанными маршрутами осмотра оборудования, наиболее экономичными по затрате времени.

Осмотры являются важнейшей функцией регламентированного технического обслуживания и основным фактором, обеспечивающим безаварийную работу энергетического оборудования и сетей.

Заполнение карт осмотра не только дает возможность своевременно обнаружить и принять меры по устранению неисправности, но и повышает ответственность эксплуатационного персонала за качество и тщательность производства осмотров.

По выполнении ремонта закрывают наряд-допуск. Затем осуществляется провера качества ремонта приёмо-сдаточной комиссией. Комисия производит опробование и проводит испытания оборудования, полученного из ремонта. Все результаты и оценка ремонта по 5-ти бальной шкале заносятся в технический акт капитального ремонта.

5. Расчет экономической эффективности проектирования подстанции «Сокол»

Для расчета экономической эффективности проектирования подстанции «Сокол» согласно [4] в проекте используются технико-экономические показатели, которые существ

6. Порядок передачи в ремонт электрооборудования

В настоящее время, согласно справочным данным [26], организационная подготовка ремонтных работ предусматривает:

ѕ доведение до всех бригад календарного графика ремонта каждой включенной в месячный график единицы оборудования и участка сети;

ѕ ознакомление с предшествующим ремонту состоянием оборудования по карте ремонта, по картам осмотров, по дефектным ведомостям;

ѕ согласование с производственными цехами и подразделениями конкретной даты и времени остановки в ремонт каждой подлежащей ремонту единицы оборудования или участка сети. При этом комплектующее электрооборудование ремонтируется одновременно с технологическим оборудованием и сроки отдельных этапов ремонта согласовываются с мастером ремонтного участка, производящего ремонт технологического оборудования. Все сети, питающие энергетическое оборудование, ремонтируются одновременно с ним. Сетевые устройства ремонтируются одновременно с ремонтом участка сети, к которому они относятся;

ѕ комплектование резервного оборудования для производства обменного ремонта. В достаточно развитом и хорошо поставленном энергетическом хозяйстве капитальный ремонт оборудования не должен вызывать длительных простоев связанных с ним технологических агрегатов и установок. Это достигается применением системы обменного ремонта, т. е. путем замены выводимой в ремонт машины другой, той же или взаимозаменяемой модели и мощности, из состава складского резерва. Такая замена по календарному графику ППР готовится заблаговременно, проверяется, доставляется на рабочее место в подготовленном для агрегирования с рабочим механизмом виде, т. е. укомплектованная салазками, переходными рамами, полумуфтами, шкивами и т. п., и осуществляется в рабочее время. Плановый ремонт снятого при обменном ремонте оборудования производится в счет того же плана ремонта, после чего оно передается на склад резервного оборудования. В картах ремонта той и другой единицы оборудования делается отметка о произведенном передвижении;

ѕ разработку последовательности этапов и графика последовательно-узлового ремонта;

ѕ комплектование узлов для узлового или последовательно-узлового ремонта;

ѕ разработку сетевого графика капитальных ремонтов для оборудования с особо большой трудоемкостью ремонта и для оборудования, лимитирующего производство;

ѕ проверку соответствия состава ремонтных бригад (количественного и профессиональной подготовленности) заданным объемам и характеру предстоящих ремонтных работ;

ѕ разработку и согласование календарного плана привлечения недостающих в составе бригады специалистов-ремонтников (например сварщиков, такелажников и т. п.);

ѕ согласование обеспечения ремонтных работ необходимыми подъемно-транспортными средствами.

К началу ремонта на рабочее место должны быть доставлены необходимые подъемно-транспортные средства, специальный инструмент, вся необходимая оснастка и приспособления.

Руководитель цеха или другого подразделения обязан предоставить оборудование или участок сети для ремонта в срок, определенный месячным планом-отчетом (см. приложение 2). По согласованию с начальником ремонтного или ремонтно-эксплуатационного участка он может перенести срок ремонта в пределах, обеспечивающих производство ремонта в течение планируемого месяца, о чем вносится соответствующая запись за обеими подписями в месячный план-отчет (см. приложение 2).

К началу ремонта той или иной единицы оборудования или участка сети на складах должны быть скомплектованы в полном объеме все необходимые для ремонта материалы, запасные части. Номенклатура и количество определяется из типового объема дефектов и карт осмотров.

Материалы, запасные части и покупные комплектующие изделия для ремонта основного энергетического оборудования должны быть заранее отобраны и скомплектованы в полном объеме, необходимом для ремонта, и на комплекте должна быть бирка с указанием шифра, инвентарного номера этого оборудования и номера цеха, где оно установлено.

Перед сдачей в ремонт оборудование или участок сети с соответствующими каналами или траншеями должны быть тщательно очищены от масла, пыли, мусора и грязи. Подходы к оборудованию, к участку сети или сетевому устройству, а также рабочее место для их ремонта или демонтажа должны быть освобождены от деталей, материалов, инвентаря, оснастки и тщательно убраны. Ответственность за подготовку объектов к передаче в ремонт возлагается на администрацию ЛЭС ОАО «Липецкэнерго».

7. Порядок приемки из ремонта

Приемка оборудования или участка сети из ремонта осуществляется контрольной комиссией Липецких электрических сетей совместно с начальником (мастером) соответствующего эксплуатационного или ремонтно-эксплуатационного участка и с мастером службы ПС ЛЭС.

При наличии в структуре энергоремонтных цехов специализированных чисто эксплуатационных и чисто ремонтных участков приемка оборудования и сетей из текущего ремонта вполне объективно может обеспечиваться начальником (мастером) соответствующего эксплуатационного участка [26]. В случаях, предусмотренных соответствующими правилами и инструкциями, энергетическое оборудование и сети подвергаются техническим испытаниям с оформлением соответствующих протоколов. Вышедшие из ремонта энергетическое оборудование или участок сети считаются принятыми в эксплуатацию после проверки их состояния, проведения предусмотренных испытаний, включая испытания в рабочем режиме.

Испытание электрической части технологического оборудования производится одновременно с испытанием самого технологического оборудования. Это необходимо не только для правильной оценки качества ремонта той или иной установки в целом, но и для обеспечения наиболее экономичных режимов его работы [28].

Для оборудования, оснащенного электроприводом, достаточно объективным методом оценки качества ремонтов является метод самоторможения (выбега). Ценным в этом методе контроля качества ремонта является то, что он одновременно выявляет источник и даёт количественную оценку возможных потерь электроэнергии, вызванных некачественным ремонтом [26].

Оформление приемки из ремонта производится предусмотренными подписями в наряд-допуске и в плане-отчете (см. приложение 2). В необходимых случаях для особо ответственного оборудования (обычно это выключатели 6 - 10 кВ) или в случае комплексного ремонта подстанции, составляется акт приемки оборудования или сети из ремонта (см. приложение 3). Оценка качества ремонта производится по 5-ти бальной системе и отмечается в техническом акте капитального ремонта. Данный акт вместе с протоколами испытаний хранится в паспорте соответствующей единицы оборудования.

В паспорт оборудования, подвергшегося одновременно с ремонтом также модернизации, вносятся соответствующие изменения с указанием даты. На оборудовании ниже заводской паспортной таблички устанавливается дополнительно ремонтная табличка с указанием новых параметров, организации, выполнившей модернизацию, и даты [26].

Для контроля качества ремонта, проведения межоперационных и профилактических испытаний энергоремонтные цеха и лаборатории должны быть оснащены соответствующей аппаратурой и испытательными стендами. Приемка из ремонта электрооборудования или участка сети высокого напряжения, а также электрооборудования со сложными схемами управления по списку, утверждаемому главным энергетиком предприятия, производится высоковольтной или электротехнической лабораторией предприятия [26].

Выборочно проверка качества текущего и капитального ремонтов производится комиссией по приёмке из ремонта. Контроль за качеством запасных частей, изготовляемых непосредственно в цехах предприятия, осуществляется ОТК цехов.

Оценка качества технического обслуживания энергетического оборудования и сетей производится ежемесячно комиссией по приёмке из ремонта совместно с администрацией подразделений, обслуживаемых каждым эксплуатационным и ремонтно-эксплуатационным участком. При оценке принимается во внимание общее техническое состояние энергооборудования и сетей, наличие и общая продолжительность внеплановых простоев, аварий и брака в работе, состояние техники безопасности на участке, оперативность явки по вызовам, качество осмотров обслуживаемого оборудования и сетей.

8. Формы внутризаводской ремонтной документации по электрохозяйству

электроустановка электрохозяйство подстанция ремонт

Без тщательного учета всего установленного и не установленного энергетического оборудования и сетей, без осуществления контроля за его местонахождением, перемещением и состоянием не может быть обеспечено четкое планирование и производство ремонтов и технического обслуживания [28].

Составлению плана ППР должна предшествовать тщательная инвентаризация наличия на предприятии всего установленного и не установленного оборудования, а также энергетических сетей. При заполнении карты ремонта на ответственные виды оборудования, а также на энергооборудование массового применения и энергетические сети необходимо консультироваться с эксплуатационным персоналом о состоянии данного оборудования и сети, частоте и причинах отказов их в работе, а также о наиболее уязвимых узлах и характере повреждений [26].

На каждую единицу прибывшего энергетического оборудования и на каждый участок вновь проложенной энергетической сети заполняется акт о вводе их в эксплуатацию. Мастер участка или энергетик цеха, куда поступило оборудование, вносит исправление о местонахождении оборудования, а при необходимости и шифра условий эксплуатации и сообщает об этом бюро ППР отдела главного энергетика предприятия.

На всех подстанциях, относящихся к ЛЭС ОАО «Липецкэнерго», а значчит и на подстанции «Сокол», разработка планов передачи оборудования в ремонт происходит следующим образом. Сначала в службе подстанций ЛЭС составляется многолетний график капитальных ремонтов основного электрооборудования подстанций Липецких электрических сетей ПОЭ и Э «Липецкэнерго». Он представлен в приложении 1.

Основным документом, по которому организуется работа по осуществлению планово-предупредительного ремонта всего эксплуатируемого (в том числе и резервного) энергетического оборудования и сетей, является многолетний график капитальных ремонтов энергетического хозяйства предприятия, на основе которого определяется потребность в ремонтно-эксплуатационном персонале, в материалах, запасных частях, в покупных комплектующих изделиях. Он составляется с охватом каждой единицы оборудования и участка сети, группировкой их по классам и группам и служит основой для составления годовой сметы на ремонт и эксплуатацию энергетического оборудования и сетей, смет цеховых расходов. Затем на каждый месяц составляется план-отчет о проведение работ в ремонтном сезоне. Он представлен в приложении 2. Этот план-отчет утверждается и подписывается подрядчиком, заказчиком и исполнителем. Многолетний график утверждается главным инженером ЛЭС. На основании многолетнего графика составляется и утверждается главным инженером месячный план-отчёт энергетического оборудования и сетей по службе ПС, который предложен в приложении 3.

Все ремонтные работы выполняются по распоряжениям и наряд-допускам. Ремонт должен соответствовать заводским характеристикам. Производство работ по ремонту оборудования происходит в соответствии с технологическими картами на капитальный или текущий ремонты.

Документом для ремонта является месячный план-отчет, утверждаемый главным энергетиком, по каждому ремонтному и ремонтно-эксплуатационному участку. Проект месячного плана, изображенного в приложении 2, составляется службой ПС и представляется в бюро ППР отдела главного энергетика не позднее чем за 10 дней до начала планируемого месяца. План согласовывается с главным механиком предприятия и с начальниками цехов, входящих в обслуживаемый участок.

В целях повышения качества технического обслуживания необходимо обеспечить эксплуатационный персонал графиками осмотров и проверок оборудования, производимых в составе технического обслуживания, инструкциями по обслуживанию каждого вида энергетического оборудования и сетей, картами осмотров [28]. Карта осмотра должна содержать данные об исправности заранее определенных, наиболее уязвимых узлов данного вида оборудования, определяющих его работоспособность, и основные паспортные характеристики. Желательно также снабдить эксплуатационный персонал заранее разработанными маршрутами осмотра оборудования, наиболее экономичными по затрате времени.

Осмотры являются важнейшей функцией регламентированного технического обслуживания и основным фактором, обеспечивающим безаварийную работу энергетического оборудования и сетей.

Заполнение карт осмотра не только дает возможность своевременно обнаружить и принять меры по устранению неисправности, но и повышает ответственность эксплуатационного персонала за качество и тщательность производства осмотров.

По выполнении ремонта закрывают наряд-допуск. Затем осуществляется проверка качества ремонта приёмо-сдаточной комиссией. Комиссия производит опробование и проводит испытания оборудования, полученного из ремонта. Все результаты и оценка ремонта по 5-ти бальной шкале заносятся в технический акт капитального ремонта.

9. Расчет экономической эффективности проектирования подстанции «Сокол»

Для расчета экономической эффективности проектирования подстанции «Сокол» согласно [4] в проекте используются технико-экономические показатели, которые существ

Для расчета экономической эффективности проектирования подстанции «Сокол» согласно [4] в проекте используются технико-экономические показатели, которые существовали до 1 января 1992 года, то есть до момента либерализации цен в России. С этого момента цены существенно увеличились, поэтому для их коррекции были введены коэффициенты удорожания. В наше время прогрессирующей инфляции это справедливо лишь для данного момента времени, после которого в силу указанных обстоятельств, расчет утратит свою ценность. Если считать, что цены для различных видов оборудования изменились пропорционально, то сопоставительные расчеты, где в итоге оценивается относительная разница в затратах по вариантам, могут выполняться с использованием показателей, приведенных в [1, 4, 29].

Целью расчета ставится сравнение экономической эффективности двух вариантов: схемы соединений подстанции «Сокол 220/110/35 кВ» (один автотрансформатор); проектируемая подстанция «Сокол» (два автотрансформатора).

В соответствии с [29] суммарные приведенные затраты при сооружении объектов i-ого варианта в течение года будут

Зi = Ен Кi + Иi + Зпотi + УI,

где Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений сравниваемых вариантов, равный 0,25 [29];

Кi - капитальные вложения на проектирование и строительство подстанции, руб;

Иi - ежегодные эксплуатационные издержки, руб/год;

Уi - затраты на покрытие ущерба от перерывов электроснабжения и ухудшения качества электроэнергии, руб/год.

При расчете экономической эффективности проектирования подстанции принималось допущение, что все новые объекты сооружались единовременно в течение одного года. Следовательно не учитывалось распределение затрат во времени [4].

К основным технико-экономическим показателям относятся капитальные вложения и эксплуатационные издержки. При их определении использовались укрупненные показатели стоимости элементов подстанции, приведенные в [1].

Капитальные вложения определяли как

Кi = Кпсi + Клi,

где Кпсi - капитальные вложения на сооружение понижающей подстанции i_ого варианта, руб;

Клi - капитальные вложения на сооружение воздушной линии i-ого варианта, руб.

Капитальные вложения на сооружение воздушной линии учитывали затраты на оборудование: опоры, провода, тросы, изоляторы, арматуру, затраты на строительно-монтажные работы, земляные работы, устройство фундаментов, установку опор, подвеску изоляторов и др., транспортные и погрузочно-разгрузочные работы [29]. Общая стоимость воздушных линий по вариантам представлена в табл. 6.1.

Капитальные вложения на сооружение понижающей подстанции включали затраты на трансформаторное оборудование: трансформаторы, монтаж, ошиновку, шинопроводы, заземление, контрольные кабели и релейную защиту, затраты на распределительные устройства и реакторы, постоянные затраты на строительную часть подстанции: стоимость сооружения обще подстанционного пункта управления, аппаратной маслохозяйства, компрессорной, подъездных путей и др [4]. Капитальные вложения по элементам подстанции для обоих вариантов даны в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Капитальные вложения на сооружение подстанций и годовые издержки эксплуатации

Объект	Стоимость, руб	Количество	Единица измерения	Капиталовложения, руб	, 1/год	Издержки, руб/год
Вариант 1
ВЛ 110 кВ АС-300 двухцепная	17829	46,84	км	835110	0,028	23383
АТДЦТН-125000/110	145000	1	шт	145000	0,094
РНДЗ-220	1620	26	шт	42120
РНДЗ-110	434,5	42	шт	18249
РНДЗ-35	96	18	шт	1728
РВС-220	423	4	шт	1692
РВС-110	399	6	шт	2394
РВС-35	260	2	шт	520
Реактор РБДГ- 4000 -12	6300	4	шт	25200
Строительные работы	16	664 14,6	м3	61670
Итого по ПС				298573		28066
Итого по варианту				1133693		51449
Вариант 2
ВЛ 110 кВ АС-300 одноцепная	11187	31	км	346797	0,028	9710
АТДЦТН_63000/110	92000	2	шт	184000	0,094
РНДЗ-220	1620	26	шт	42120
РНДЗ-110	434,5	42	шт	18249
РНДЗ-35	96	18	шт	1728
РВС-220	423	4	шт	1692
РВС-110	399	6	шт	2394
РВС-35	260	2	шт	520
Реактор РБДГ- 4000 -12	6300	4	шт	25200
Строительные работы	16	806 14,6	м3	112128
Итого по ПС				388031		36475
Итого по варианту				734828		46185

Эксплуатационные издержки определяли по следующим статьям: амортизационные отчисления и расходы на обслуживание элементов подстанции. Это содержание эксплуатационного персонала, транспортных средств, приобретение необходимых материалов, приборов, инструментов. Эксплуатационные издержки будут [29]

Иi = Ипсi + Илi = псКпсi + лКлi,

где Ипсi - годовые эксплуатационные издержки понижающей подстанции, руб/год;

Илi - годовые эксплуатационные издержки воздушной линии, руб/год;

пс = 0,094 - коэффициент, учитывающий отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание подстанции, 1/год;

л = 0,028 - коэффициент, учитывающий отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание воздушной линии, 1/год.

Следующим шагом в определении экономической эффективности подстанции «Сокол» будет определение затрат на возмещение потерь мощности и энергии в элементах подстанции и ущерба от перерывов электроснабжения потребителей.

Затраты на компенсацию потерь мощности и электроэнергии

Зпотi = Зпот л i + Зпот тр i,

где Зпот л i и Зпот тр i - приведенные затраты на потерю мощности и энергии в линии и в трансформаторах соответственно.

Оценку потерь электроэнергии и затрат на их компенсацию проводили согласно [29]. В любом i-ом элементе электрической сети, схема которой содержит продольные и поперечные ветви с активными сопротивлениями и проводимостями, выделяются два вида потерь. К ним относятся условно-переменные - зависящие от нагрузки и условно-постоянные - не зависящие от наргузки [4].

Тогда суммарные потери будут

Э л i = Э'л i + Э"л i,

где Э'i - потери электроэнергии в i-ом элементе подстанции, зависящие от наргузки, кВт.ч/год;

Э"i - потери электроэнергии в i-ом элементе подстанции, не зависящие от нагрузки, кВт.ч/год.

К условно-постоянным потерям мощности в воздушной линии относили потери на корону, Э"iл = 0. К условно-переменным - потери мощности на нагрев проводов. Поэтому можно записать

Зпот л i = Зэ Э л I,

где Зэ - удельные затраты на компенсацию Э л, они равны 1,9 коп/(кВтч) по [29].

Э л i = (Рмакс i /cos i /Uном)2 Rл Тл i,

где Рмакс = 70494,4 кВт - максимальная активная мощность, передаваемая по линии;

cos i - коэффициент мощности, равный 0,93 и 0,85 для первого и второго вариантов соответствено;

Uном = 110 кВ - номинальное напряжение линии;

Rл = 10,158 Ом/км - погонное сопротивление ВЛ марки АС-300.

Удельные затраты на компенсацию нагрузочных потерь определялись по времени [29]

Тл i = л i / мi,

где i = 4290 - время наибольших потерь мощности, ч;

мi = 0,9 - коэффициент попадания максимума потерь в максимум нагрузки системы [4].

Затраты на компенсацию электроэнергии и мощности в трансформаторах складываются из потерь в обмотках, зависящих от нагрузки (Э'тр), и потерь в магнитопроводе, принимаемых условно-постоянными (Э"тр) [29]:

Зпот тр i = З'э Э'тр i + З"э Э"тр i , (6.1)

где З'э и З"э - удельные затраты соответственно на компенсацию нагрузочных потерь и на возмещение условно-постоянных потерь. Удельные затраты находили из рис. 10.1 [29]. З'э = 2,6 коп/(кВт.ч). З"э = 1,7 коп/(кВт.ч).

Далее определяли затраты на возмещение потерь мощности в трансформаторах. За условно-переменные принимали потери в обмотках

Э'тр i = Рк(Ртах / cos i / Sном.тр)2 [t + (8760 - t],

где n - число параллельно работающих трансформаторов;

Рк = 85 (85) - потери короткого замыкания, кВт;

Pтах = 70494,4 - максимальная мощность трансформатора, кВт;

Sном.тр = 125000 (63000) - номинальная мощность трансформатора, кВ.А,

t = 876 ч. - время, в течение которого нагрузка максимальная;

- коэффициент, равный 0,45 по [29];

в скобках даны числа для второго варианта.

За условно-постоянные принимали потери в стали

Э"iтр =п Рх Ti,

где Рх = 290 (380) - потери холостого хода, кВАр.

Удельные затраты на возмещение условно-постоянных потерь рассчитывались по времени

Тi = Tвклi,

где Tвклi = 8760 (8760) - число часов работы i-ого элемента за год, ч.

Последним из числа подлежащих определению технико-экономических показателей является годовой ущерб от возможных перерывов электроснабжения потребителей подстанции. Сравнивая уровень надежности подстанций, установили, что величина годового ущерба зависит только от длины воздушных линий электропередач соответствующего варианта. Перерыв в электроснабжении возникает лишь при аварийном отключении воздушной линии.

Годовой ущерб будет

Уi = Увi = РмаксКвi,

где Рмакс = 81950 - максимальная потребляемая мощность, кВт;

- удельный ущерб от аварийного отключения потребителей при степени ограничения =1, равный 6 тыс. руб/(кВт.год) [29].

Коэффициент вынужденного простоя [29]

Кв = LT,

где = 0,003 - интенсивность отказов, 1/(год.км);

Т = 2,510-3 - среднее время восстановления, год/отказ;

L - длина воздушной линии, км.

Результаты расчета даны в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Суммарные капиталовложения и составляющие приведенных затрат

Вариант	Кл	Кпс	Ен?К?	Ил	Ипс	И?	Зпот л	Зпот тр	Зпот?	У?	З?
	руб.	руб.	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год	руб. в год
1	835 110,00	298 573,00	283 423,25	23 383,00	28 066,00	51 449,00	436 852,23	21 922,63	458 774,86	148 588,10	942 235,21
2	346 797,00	388 031,00	183 707,00	9 710,00	36 475,00	46 185,00	522 952,94	49 211,74	1 064 620,22	148 588,10	1 443 100,32

что говорит о необходимости выбора первого варианта. Таким образом, несмотря на то, что оба варианта удовлетворяют техническим требованиям, установка двух трансформаторов экономически не эффективно.

10. Выводы

Задача выбора оптимального варианта любого энергетического объекта решается на основе сопоставления конкурентноспособных вариантов по технико-экономическим показателям. Результаты, полученные в организационно-экономической части, дают представление об организации и управлении. Важность вопроса о правильном проведении ремонта электрооборудования не требует доказательств. При несоблюдении правил ремонта и технического обслуживания увеличиваются затраты на обслуживание и, что еще важнее, увеличивается количество производственных аварий.

Определены все технико-экономические показатели, необходимые для сопоставления вариантов схем сети по критерию минимума приведенных затрат. Анализ данных табл. 6.2 показывает, что хотя первый вариант характеризуется большими суммарными капиталовложениями при примерно одинаковых со вторым вариантом издержками эксплуатации, но затраты на возмещение потерь мощности и электроэнергии гораздо меньшие. При этом относительная разница в суммарных затратах составила 34,7 %, что свидетельствует о необходимости выбора первого варианта схемы.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что организационно-экономические вопросы проектируемого производства ведут к оптимальному использованию денежных и трудовых ресурсов и являются неотъемлемой частью в вопросах проектирования.

Заключение

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических вопросов, возникающих при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схем и всех элементов системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели (капитальные вложения, ежегодные эксплуатационные расходы, приведенные затраты, расход цветного металла и потери электроэнергии).

Подстанция является одним из основных звеньев системы электроснабжения. Поэтому оптимальное размещение подстанции - важнейший вопрос при построении рациональных систем электроснабжения. Для проверки рациональности фактического расположения подстанции были определить центры активной и реактивной электрических нагрузок. С этой целью были построены картограммы нагрузок с зонами рассеивания.

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов имеет также существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения предприятия. Для выбора электрических аппаратов и проводников, для определения воздействия на несущие конструкции необходимо определить токи короткого замыкания. Выбор аппаратов и параметров токоведущих устройств является важнейшим пунктом в проекте. Именно от правильности выбора зависит надежность работы оборудования, а значит и надежность электроснабжения в целом. Рационально подобранное оборудование позволяет в значительной степени уменьшить объемы капитальных вложений.

В данной работе проведен анализ работы подстанции «Сокол» и произведен выбор электрооборудования необходимого для работы. При выборе числа автотрансформаторов было оценено два варианта и выбран наилучший по экономическим показателям. Выбор сечения проводов произведен по экономической плотности тока. При выборе электрооборудования рассматривались различные типы оборудования и были выбраны те, которые подходят как для номинального, так и для аварийного режима.

По результатам выполненного проекта можно заключить следующее. На основании построения картограммы нагрузок, определено наиболее выгодное месторасположение главной понизительной подстанции, а именно в центре активных электрических нагрузок. Произведенный выбор электрооборудования соответствует требованиям рабочих режимов и режимов короткого замыкания. Исследование опорных изоляторов позволяет установить изоляторы с оптимальной конструкцией, т.е. оптимизация высоту изоляционной колонки, а следовательно и габариты изоляторов. Принятые меры по электробезопасности для системы осуществляют необходимый уровень безопасности труда. Результаты экономических расчетов предоставляют оптимальную организацию системы и оптимальные затраты на нее. Таким образом, спроектированная система электроснабжения подстанции «Сокол» отвечает требованиям задания в объеме дипломного проекта.

Список использованной литературы

1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн.1. Проектно-расчетные сведения. - М.: Энергия, 1973. - 520с.

2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн.2. Технические сведения об оборудовании. - М.: Энергия, 1974. - 528с.

3. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472с.

4. Зуев Е.Н. Технико-экономические основы проектирования электрических сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 72 с.

5. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения / Под общ. ред. Г.С. Кучинского. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.