Общая характеристика систем электроснабжения объектов

/ для заочников / внутризаводское / Общая характеристика систем электроснабжения объектов

Общая характеристика систем электроснабжения объектов.

Основные требования, предъявляемые к СЭС.

Проектирование систем электроснабжения.

Характеристика системы электроснабжения

Предприятие является потребителем электроэнергии (абонентом) а

система электроснабжения это совокупность электроустановок,

предназначенных для обеспечения его электрической энергией.

Основными характеристиками СЭС являются:

При проектировании на основании исходных данных – количественных характеристик и условий эксплуатации, необходимо обеспечить качественные характеристики СЭС.

Качественные характеристики СЭС – определяют работоспособность системы и характеризуются структурой и свойствами СЭС, а также условиями ее эксплуатации. Качественные характеристики в основном определяются требованиями к СЭС.

Количественные характеристики СЭС определяются количественными характеристиками ЭП их территориальным размещением и, как следствие, структурой СЭС.

Условия функционирования СЭС определяются влиянием условий окружающей природной среды, технико-технологическими и организационно-экономическими условиями.

В процессе эксплуатации СЭС необходимо рассматривать три возможных режима ее работы.

Нормальный режим СЭС – установившийся режим работы системы,

при котором обеспечивается бесперебойное снабжение потребителей

электроэнергией в необходимом количестве и установленного качества и продолжающийся как угодно долго.

Аварийный режим СЭС – кратковременный переходный режим,

связанный с нарушением нормального режима и продолжающийся до отключения поврежденного элемента системы.

Послеаварийный режим СЭС – режим, в котором находится система в результате нарушения, и длящийся до восстановления нормального режима после локализации отказа.

Упрощенная структура систем электроснабжения

Электроснабжение – обеспечение потребителей электрической энергией.

Система электроснабжения (СЭС) – совокупность электроустановок,

предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.

Границы СЭС определены вниз от границы раздела потребитель —

энергоснабжающая организация (граница балансовой принадлежности) до индивидуального электроприемника.

Упрощенная схема электроснабжения объекта включает:

источник питания (ИП);

линии электропередачи (ЛЭП), осуществляющих транспорт электрической энергии от ИП к предприятию;

пункта приема электрической энергии (ППЭ);

приемники электрической энергии (ЭП).

На рис. представлена упрощенная структура электроснабжения объекта.

Рисунок Структура электроснабжения объекта

Систему электроснабжения предприятия можно условно разбить на 3

части: систему питания, систему распределения и систему потребления.

В качестве ИП могут быть:

— электрическая станция или подстанция энергосистемы;

— электрическая станция предприятия.

Собственная электростанция на предприятии строится в следующих случаях:

— при большом потреблении тепла;

— при размещении предприятия в удаленных районах, имеющих слабые электрические связи с энергосистемой;

— при наличии специальных требований к надежности электроснабжения;

При выборе ИП необходимо учитывать следующие факторы:

— признаки качества электроснабжения (надежность, напряжение,

частота и допустимые пределы их отклонения);

— величину мощности и напряжения питания потребителей.

В качестве ППЭ может быть:

— подстанция глубокого ввода (ПГВ), служит, как правило, для питания локального объекта или мощного обособленного производства

предприятия и находится в центре электрических нагрузок объекта

— главная понизительная подстанция (ГПП), служит для питания нескольких потребителей (объектов).

Схемы с одним ППЭ следует применять при отсутствии специальных требований к надежности питания ЭП и компактном их расположении на территории предприятия.

Схемы с двумя и более ППЭ следует применять:

— при наличии специальных требований к надежности электроснабжения;

— при наличии на предприятиях двух и более относительно мощных обособленных групп потребителей;

-во всех случаях, когда применение нескольких ППЭ целесообразно по экономическим соображениям;

— при поэтапном развитии предприятия, когда для питания вновь вводимых мощных узлов нагрузок в будущем целесообразно сооружение отдельного ППЭ.

Питание ППЭ при наличии ЭП первой категории осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При этом питание ППЭ осуществляется по двум одноцепным воздушным линиям или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам [2].

При выходе из строя одной линии оставшаяся в работе должна обеспечить питание всех ЭП первой категории, а также ЭП второй и третьей категорий, работа которых необходима для безаварийного функционирования основных производств технологического процесса предприятия.

Основные требования, предъявляемые к СЭС

Требования, предъявляемые к системе электроснабжения предприятий,

в основном, зависят от характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.

Экономичность систем электроснабжения

Система электроснабжения удовлетворяет требованиям экономичности если затраты на ее создание, эксплуатацию и развитие должны быть минимальны или минимальный срок окупаемости.

Технико-экономические расчеты (ТЭР) выполняется по предприятию в целом, так как основные доходы поступают от реализации продукции основного производства.

При выполнении учебных проектов экономические расчеты при проектировании СЭС предприятия ограничиваются сравнением технических решений. При сравнении вариантов необходимо, чтобы они были технически равноценны и экономически сопоставимы.

При равенстве показателей вариантов или незначительной разнице (5-

10 %) следует отдавать предпочтение тому варианту, у которого лучше качественные показатели, который более перспективен с точки зрения развития предприятия (например, с более гибкой и удобной в эксплуатации схемой, новейшим оборудованием и т.п.).

Надежность электроснабжения потребителей

Надежность любой системы – это ее свойство выполнять заданные функции в заданном объеме и требуемого качества при определенных условиях функционирования. Применительно к СЭС одной из основных функций является бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией в необходимом количестве и установленного качества.

Надежность является сложным комплексным свойством и в зависимости от назначения объекта и условий функционирования может включать ряд

единичных свойств (отдельно или в сочетании), основными из которых являются: сохраняемость, долговечность, безотказность,

ремонтопригодность, режимная управляемость, устойчивость и живучесть.

Для характеристики надежности объектов энергетики определяются основные показатели надежности: параметр потока отказов, время восстановления, и вспомогательные – частота ремонтов и их продолжительность. Показатели надежности определяются для узла нагрузки главной схемы СЭС с учетом режима работы СЭС (нормальный,

Для определения оптимального уровня надежности электроснабжения потребителей необходимо знать величину ожидаемого годового ущерба при перерывах электроснабжения, который определяется особенностями технологического процесса с учетом частоты и длительности перерывов электроснабжения.

Основные способы повышения надежности СЭС:

— повышение надежности источников питания;

— повышение надежности отдельных элементов СЭС;

— уменьшение числа последовательно включенных элементов в СЭС;

— усовершенствование релейной защиты и автоматики СЭС;

— совершенствование системы технического обслуживания и ремонта электроустановок;

— повышение квалификации обслуживающего персонала.

Таким образом, повышение надежности СЭС является комплексной задачей, которая может быть решена на основе технологического и экономического анализа режимов СЭС, условий ее функционирования.

Выполнение своих функций при определенных условиях

Одним из основных условий функционирования электроустановок и СЭС в целом являются надежная работа при воздействии условий

окружающей природной среды (погодно-климатические условия) и

Поэтому, при выборе элементов СЭС, необходимо учитывать: как климатические условия эксплуатации (макроклимат, включая загрязнение окружающей среды), так и технико-технологические условия эксплуатации

(микроклимат: температура, влажность, запыленность, химически-

агрессивные и пожаро-взрывоопасные зоны).

Безопасность и удобство эксплуатации

Безопасность СЭС – это свойство СЭС сохранять с некоторой вероятностью безопасное состояние при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документацией

(монтаж, эксплуатация и проведение ремонтных работ).

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от воздействия электрического тока, электромагнитного поля и статического электричества.

Возможность дальнейшего развития

На этапе проектирования СЭС должна, предусмотрена возможность ее реконструкции, при развитии производства предприятия, без значительных капитальных затрат.

Проектирование систем электроснабжения

Для правильного решения всех задач проектирования СЭС необходимо строго соблюдать как требования к СЭС (экономичность, надежность,

безопасность), так и условия ее функционирования, особенно технико-

технологические условия, и режимы работы ЭП.

При проектировании, и построении систем электроснабжения

промышленных предприятий следует предусмотреть:

— гибкость системы и оптимизацию параметров путем выбора номинальных напряжений;

— требования к надежности и качеству электроснабжения с учетом возможных режимов работы СЭС;

— рациональное число и мощность трансформаторов;

— требования к схемам и конструкциям РУ;

— ограничение токов короткого замыкания;

— средства компенсации реактивной мощности и регулирование напряжения;

— мероприятия по снижению потерь электроэнергии;

— системы обслуживания и ремонта электрооборудования и т.д.

Основные этапы разработки и построения СЭС

— Определение условий получения электроэнергии от энергосистемы и необходимости строительства собственной электростанции;

— Анализ потребителей электрической энергии по следующим признакам: технологическим, территориальным, напряжению и роду тока,

надежности, характеру нагрузки. По каждой группе определяется величина

— Определение типа ППЭ, РП, ТП, числа секций (систем) шин и питающих вводов и их размещение на генеральном плане предприятия;

— Выбор и обоснование связей между ИП и ППЭ, между ППЭ и РП,

— Формирование окончательного варианта структуры СЭС.

Основные принципы проектирования и построения схемы СЭС

— Максимальное приближение высокого напряжения к потребителям;

— Отказ от «холодного резервирования» в схемах;

— Секционирование на всех уровнях СЭС;

— Выбор оптимального режима работы элементов СЭС.

В большинстве случаев для СЭС предприятий в нормальном режиме применяются разомкнутые схемы работы элементов.

Основные задачи, решаемые при проектировании СЭС

— Определение электрических нагрузок характерных групп ЭП и узлов нагрузок, а также проектируемого объекта в целом;

— Определение структуры СЭС: числа и места размещения ППЭ, РП,

ТП, числа и мощности силовых трансформаторов, средств компенсации

реактивной мощности, схем электрических соединений элементов СЭС;

— Определение рационального напряжения системы питания и распределения электрической энергии;

— Выбор способа транспорта электрической энергии, как системы питания, так и системы распределения;

— Выбор конструктивного исполнения ЭУ и типов электрооборудования

с учетом условий их функционирования, требований надежности,

экономичности и безопасности;

— Определение технических средств для обеспечения электробезопасности при ее эксплуатации.

Решение задач проектирования и эксплуатации СЭС постоянно усложняется т.к. совершенствуются и внедряются новые энергосберегающие технологии, обновляется электрооборудование,

повышаются требования к качеству электрической энергии и надежности электроснабжения.

Таким образом, проектирование системы электроснабжения является трудоемкой и многофункциональной задачей, для решения которой необходимо применение вычислительной техники при расчете нагрузок и оптимизации распределения электроэнергии, как внутри предприятия, так и по его подразделениям.