Книга: Файбисович Д.Л. «Справочник по проектированию электрических сетей». Файбисовича справочник

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТФакультет энергетикиАвтоматизированные электроэнергетические системы

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Распределительные электрические сети

ООП 140205 Электроэнергетические системы и сети

Факультет – ФЭН

Заочное отделение

Курс 4, семестр 7

Лекции – 14 часов

Практические работы – 4

Лабораторные работы – нет

Самостоятельная работа – 82 часа

Зачет – семестр 7

Всего – 100 часов

Новосибирск

2009Рабочая программа составлена на основании:

Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 140205 Электроэнергетические системы и сети. Регистрационный номер 214 тех/дс. Дата утверждения: 27.03.2000 г. (Специальные дисциплины, включая дисциплины специализаций. СД.00 – Дисциплины специализации ДС.01)

П. 4.2 № 41 учебного плана

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры АЭЭС,

протокол № _­3_ от «_16_» ____июня_______2009 г.Программу разработали к.т.н., доцент __________________________А.В. ЛыкинЗаведующий кафедрой д.т.н., профессор ______________________________ А.Г.Фишов

Ответственный за основную

образовательную программу к.т.н., доцент ____________________________А.В. Лыкин

Внешние требования

При составлении рабочей программы использованы материалы следующих положений, методических материалов, монографий и др. изданий:

1. Топливно-энергетический комплекс России 2000-2006 гг.: справочно-аналитический обзор. – М : ИАЦ «Энергия», 2007, 478 с.
2. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе. Приложение к Приказу ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» от 14.11.2006 № 228.
3. Файбисович Д.Л., Карапетян И.Г., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича.– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2009 – 392 с.
4. Об оказании услуг по компенсации реактивной энергии (мощности) / Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации. – Письмо от 1 ноября 2004 г. N ИМ-1374.
5. Приказ председателя правления РАО энергетики и электрификации "ЕЭС РОССИИ" А.Б. Чубайса от 11.12.2006, №893. «О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счет управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения».
6. Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения) Утвержден Приказом Минпромэнерго России от 22 февраля 2007 г. N 49.
7. Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. СО 153-34.20.118-2003.
8. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. – РД 34.20.179 (ТИ 34-70-070-87).
9. Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 года. – М.: КноРус, 2008. – 487 с.
10. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94.
11. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 964 с.
12. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Составители Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 504 с.
13. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Посо-бие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.
14. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование по-терь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.
15. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических конденсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 248 с.

1. Область профессиональной деятельности - электроэнергетика.
2. Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:

• электрические станции и подстанции, линии электропередачи;
• электроэнергетические системы;
• системы электроснабжения объектов техники и отраслей хозяйства;

3. Виды профессиональной деятельности выпускника.

• проектно-конструкторская и производственно-технологическая;
• исследовательская;
• эксплуатационная;
• монтажно-наладочная;
• организационно-управленческая.

4. Квалификационные требования:

• выполняет работы по проектированию, информационному обслуживанию, организации труда и управлению, метрологическому обеспечению, техническому контролю;
• разрабатывает и реализует мероприятия по энергосбережению;
• разрабатывает методические и нормативные материалы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ;
• участвует в работах по осуществлению исследований, разработке проектов и программ, в проведении необходимых мероприятий, связанных с диагностикой и испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, а также в выполнении работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, в рассмотрении различной технической документации, подготавливает необходимые обзоры, отзывы, заключения;
• изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современные технические средства;
• составляет графики работ, заказы, заявки, инструкции, пояснительные записки, схемы и другую техническую документацию, а также установленную отчетность по утвержденным формам и в установленные сроки;
• осуществляет экспертизу технической документации, надзор и контроль за состоянием и эксплуатацией оборудования, выявляет резервы, устанавливает причины нарушений режимов работы оборудования и неисправностей при его эксплуатации, принимает меры по их устранению и повышению эффективности использования;
• следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов;
• организует работу по повышению научно-технических знаний работников;
• способствует развитию творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, использованию передового опыта, обеспечивающий эффективную работу подразделения, предприятия;
• консультирует по вопросам обеспечения качества электроэнергии, разработки и реализации прогрессивных технологических процессов;
• организует и обеспечивает мероприятия по энергосбережению;
• обеспечивает мероприятия по экологической безопасности проведения технологических процессов.

2 Особенности (принципы) построения дисциплины

Таблица 2

Особенности (принципы) построения дисциплины

3 Цели учебной дисциплины

Таблица 3

После изучения дисциплины студент будет

4 Содержание учебной дисциплины

Таблица 4

Описание лекционных занятий

Таблица 5

Описание практических занятий

5. Учебная деятельность

З а д а н и е для контрольной работы

Выбор сечений проводников по допускаемой потере напряжения

Задача. Выбрать сечения проводов ВЛ в сети напряжением 10 кВ по допускаемой потере напряжения (рис.).

Рис. Схема электрической сети

Исходные данные

1. Расчетные мощности нагрузок ТП-1, ТП-2.

2. Расстояния участков ВЛ 10 кВ.

3. Район по гололеду.

4. Допускаемая потеря напряжения в линиях 10 кВ до шин ТП.

Указания к решению задачи

1. Для ВЛ 10 кВ следует выбрать сталеалюминиевые провода (марки АС). Средние значения индуктивных сопротивлений даны в табл. 1. Удельное активное сопротивление сталеалюминиевых проводов принять:  = 29,5 Ом мм2/км.

2. Дополнительный критерий для выбора сечений проводов участков ВЛ 10 кВ – минимум расхода цветного металла или минимум потерь мощности (по указанию преподавателя).

3. Вначале необходимо выбрать одну магистраль, например линии Л-3 и Л-1, и для ее участков по заданному критерию выбирать сечения F3 и F1. Расчетные мощности участков линии получаются путем расчета приближенного потокораспределения в сети. Выбранные сечения проверяются по допустимому току нагрева и механической прочности проводов ВЛ.

4. Определить действительную величину потери напряжения в магистрали и сопоставить ее с допускаемой. При необходимости увеличить сечения проводов.

Примечание. Для ВЛ свыше 1 кВ без пересечений со сталеалюминиевыми проводами в районе по гололеду до II включительно минимально допустимым сечением является АС-35/6,2

5. После этого определяется располагаемая потеря напряжения в линии Л-2 и по ней выбирается сечение F2. Для него также выполняются все необходимые проверки. Таблица 1

Значения среднего индуктивного сопротивления линии распределительных электрических сетей

6 Список литературы

1. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Учеб. пособие. – М.: Университетская книга; Логос, 2006. – 254 с.
2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 964 с.
3. Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. М.Ж ВНИИПИ, Тяжстройпромпроект, 1991.
4. Рекомендации по расчету сопротивления цепи фаза-ноль. Центральное бюро научно-технической информации. М.: 1988. – 55 с.
5. Рекомендации по технологическому проектированию воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Утверждены приказом Минэнерго России 30 июня 2003 г., №284.
6. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 80 с.
7. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Составители Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 504 с.
8. Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением 6-20 кВ с защищенными проводами (ПУ ВЛЗ 6-20 кВ).– М.: ОАО "РОСЭП"; ОАО "ОРГРЭС, 1998.
9. Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. (ПУ ВЛИ до 1 кВ).
10. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94.
11. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами. РД 153-34.3-20.671-97.
12. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Пособие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.
13. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.
14. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических конденсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 248 с.

7 Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине

7.1.Теоретические вопросы к зачету

1. Воздушные линии электропередачи до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами.
2. Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ с защищенными проводами
3. Новые конструкции проводов для ВЛ
4. Кабельные линии в РЭС
5. Силовые трансформаторы в РЭС
6. Схемы РЭС 35-220 кВ.
7. Схемы РЭС 10(6) кВ.
8. Схемы РЭС на 0,38 кВ
9. Виды трехфазных систем переменного тока до 1000 В.
10. Режимы заземления нейтралей в сетях напряжением свыше 1000 В.
11. Электрические сети с изолированной нейтралью.
12. Электрические сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.
13. Нейтраль, заземленная через резистор.
14. Расчет емкости проводов фаз ВЛ.
15. Выравнивание емкостей фаз электрической сети.
16. Выбор дугогасящих реакторов.
17. Реактивная мощность в электрических сетях.
18. Потребители реактивной мощности.
19. Расчеты потребления реактивной мощности потребителей
20. Конденсаторные установки
21. Статические тиристорные компенсаторы
22. Синхронные компенсаторы
23. Синхронные двигатели к4ак источники реактивной мощности
24. Выбор и размещение компенсирующих устройств.
25. Оценка отклонения напряжения и выбор пунктов контроля качества напряжения в РЭС
26. Расчет потерь напряжения и выбор ответвлений ПБВ распределительных трансформаторов.
27. Баланс электрической энергии для сетевой организации.
28. Технологический расход электроэнергии на ее передачу по электрическим сетям.
29. Расчет потерь электрической энергии, не зависящих от нагрузки.
30. Расчет нагрузочных потерь электроэнергии.
31. Метод времени максимальных потерь.
32. Метод средних нагрузок.
33. Нормирование потерь электрической энергии.
34. Нетехнические потери электрической энергии.
35. Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях
36. Потребители электрической энергии.
37. Графики нагрузок.
38. Расчетные нагрузки промышленных предприятий.
39. Расчет электрических нагрузок в городских сетях.
40. Расчет электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей.
41. Определение расчетных нагрузок электрических сетей.
42. Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 35-220 кВ.
43. Особенности выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 0,38-20 кВ.
44. Проверка проводников на термическую стойкость и на невозгорание.
45. Выбор распределительных трансформаторов.

Предисловие…………………………………………………………………...

6

Раздел 1

РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ……………………………….

8

1.1. Развитие энергосистем России………………………………………...

8

1.2. Основные сведения о развитии электрических сетей

энергосистем………………………………………………………………...

15

1.3. Краткая характеристика развития электрических сетей

за рубежом…………………………………………………………………...

23

1.4. Организация проектирования электрических сетей………………….

30

1.5. Содержание проектов развития электрических сетей……………….

31

Раздел 2

ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

НАГРУЗКИ …………………………………………………………………...

34

2.1. Анализ динамики электропотребления

34

2.2. Методы расчета электропотребления и электрических нагрузок …..

35

2.3. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии в промышленности, на транспорте и в сельскохозяйственном производстве ………………………………………………………………….

35

2.4. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии

на коммунально-бытовые нужды и в сфере обслуживания ……………..

49

2.5. Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций

и подстанций ………………………………………………………………..

54

2.6. Расход электроэнергии на ее транспорт ……………………………...

56

2.7. Расчетные электрические нагрузки подстанций …………………….

58

2.8. Определение потребности в электрической энергии и мощности районных и объединенных энергосистем

60

Раздел 3

ВОЗДУШНЫЕ И КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ …………………………………..

3.1. Воздушные линии ……………………………………………………...

64

64

3.1.1. Общие сведения…………………………………………………...

64

3.1.2. Выбор сечения проводов ВЛ …………………………………….

74

3.1.3. Технические показатели отдельных ВЛ ………………………...

79

3.2. Кабельные линии …………………………………………………...

83

3.2.1. Основные типы и марки кабелей ………………………………..

83

3.2.2. Условия прокладки кабельных линий …………………………..

88

3.2.3. Выбор сечения. Токовые нагрузки кабелей …………………….

94

Раздел 4

СХЕМЫ СЕТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ …………….

107

4.1. Номинальные напряжения электрической сети ……………………..

107

4.2. Принципы построения схемы электрической сети…………………

109

4.3. Схемы выдачи мощности и присоединения к сети

электростанций ……………………………………………………………..

116

4.4. Схемы присоединения к сети понижающих подстанций …………...

122

4.5. Схемы внешнего электроснабжения промышленных

предприятий ………………………………………………………………...

133

4.6. Схемы внешнего электроснабжения электрифицированных

железных дорог ……………………………………………………………..

141

4.7. Схемы внешнего электроснабжения магистральных

нефтепроводов и газопроводов ……………………………………………

145

4.8. Схемы электрических сетей городов …………………………………

147

4.9. Схемы электроснабжения потребителей в сельской местности

157

4.10. Техническое перевооружение и обновление основных фондов электрических сетей ………………………………………………………….

161

4.11. Вопросы экологии при проектировании развития электрической

сети……………………………………………………………………………

165

4.12. Расчеты режимов электрических сетей………………………………

168

Раздел 5

ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ…………….

174

5.1. Генераторы ……………………………………………………………..

174

5.1.1. Турбо- и гидрогенераторы………………………………………..

174

5.1.2. Газотурбинные электростанции. Парогазовые установки ……..

183

5.1.3. Ветроэнергетические электростанции (ВЭС)……………………

185

5.1.4. Геотермальные электростанции (ГеоТЭС)………………………

186

5.1.5. Энергия морских приливов

5.1.6. Солнечные электростанции (СЭС

5.2. Подстанции

5.2.1. Общие технические требования

5.2.2. Основное электрооборудование подстанций 330 кВ

и выше

5.2.3. Главная схема электрических соединеий

5.2.4. Схема собственных нужд, оперативный ток,

кабельная сеть

5.2.5. АСУ ТП,АСКУЭ, системы РЗА, ПА и связи

5.2.6. Строительная часть подстанции

5.2.7. Ремонт, техническое и оперативное обслуживание

5.2.8. Нормативно-методическое сопровождение

5.3. Трансформаторы и автотрансформаторы

5.3.1. Основные определения и обозначения

5.3.2. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

5.3.3. Параллельная работа трансформаторов

5.3.4. Трансформаторы с расщепленными обмотками

5.3.5. Регулирование напряжения трансформаторов

5.3.6. Нагрузочная способность трансформаторов

5.3.7. Технические данные трансформаторов

5.4. Коммутационная аппаратура

5.5. Компенсирующие устройства

5.6. Электродвигатели

5.7. Комплектные трансформаторные подстанции

5.8. Технические показатели отдельных подстанции

Раздел 6

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

6.1. Общие положения

6.2. Сравнительная эффективность вариантов развития электрической

сети

6.3. Система критериев экономической эффективности инвестиций

6.4. Условия сопоставимости вариантов

6.5. Учет фактора надежности электроснабжения

6.5.1. Основные показатели надежности

6.5.2. Расчет показателей надежности электрической

6.6. Оценка народнохозяйственного ущерба от нарушения электроснабжения

Раздел 7

УКРУПНЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ

7.1. Общая часть

7.2. Воздушные линии

7.3. Кабельные линии

7.4. Подстанции

7.5. Отдельные данные по стоимости электросетевых объектов

и их элементов в зарубежных энергосистемах

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Т а б л и ц а 5.15

Рекомендуемые значения Uк для силовых трансформаторов

мощностью 400 МВ А и выше

Тип трансформатора

ТДЦ-

ТДЦ-

Трансформатор

400000/220

400000/500

фирмы АББ

Номинальная мощность, МВ А

400

400

426

Напряжение ВН, кВ

242

525

420

Напряжение КЗ, %:

по ГОСТ 17544–85

11

13

–

принятое к разработке

12,7

14,5

14,5

Т а б л и ц а 5.16

Параметры автотрансформатора 500/220 кВ

со сниженным уровнем изоляции

Тип АТ

АОДЦТН-167000/500/220

АОДЦТН-167000/500/220

по ГОСТ 1561.1–76

со сниженным

уровнем изоляции

Номинальная мощность,

167/167/50

167/167/50

МВ А

Напряжение КЗ, %

11,0

11,0

Потери х. х., кВт

105

65

Потери КЗ, кВт

325

370

Масса полная, т

167

141

Т а б л и ц а 5.20

Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 150 кВ

Sном,

Регулиро-

Каталожные данные

Расчетные данные

Тип

вание на-

Uном обмоток, кВ

Рк,

Рx,

Qх,

МВ А

uк, %

Iх, %

Rт, Ом

Хт, Ом

пряжения

ВН

НН

кВт

кВт

квар

ТДН-16000/150

16

±8×1,5%

158

6,6; 11

11

85

21

0,8

8,3

172

128

ТРДН-32000/150

32

±8×1,5%

158

6,3–6,3;6,3–10,5;10,5–10,5

10,5

145

35

0,7

3,54

82

224

ТРДН-63000/150

63

±8×1,5%

158

6,3–6,3;6,3–10,5;10,5–10,5

10,5

235

59

0,65

1,48

41,6

410

ТЦ-250000/150,

250

–

165

10,5; 13,8; 15,75

11

640

190

0,5

0,3

12

1250

ТДЦ-250000/150

Т а б л и ц а

5.21

Трехфазные трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы 150 кВ

Sном,

Регулиро-

Каталожные данные

Расчетные данные

Тип

Uном, обмоток, кВ

uк, %

Рк, кВт

Рх,

Iх,

Rт, Ом

Хт, Ом

Qх,

МВ А

вание на-

пряжения

ВН

СН

НН

В-С

В-Н

С-Н

В-С

В-Н

С-Н

кВт

%

ВН

СН

НН

ВН

СН

НН

квар

ТДТН-

16

±8×1,5%

158

38,5

6,6;

10,5

18

6

96

–

–

25

1,0

4,7

4,7

4,7

176

0

103,5

160

16000/150

11

ТДТН-

25

±8×1,5%

158

38,5

6,6;

10,5

18

6

145

–

–

34

0,9

2,9

2,9

2,9

112,5

0

67,5

225

25000/150

11

ТДТНЖ-

±8×1,5%

27,5;

6,6;

25

158

11;

18

10,5

6

145

–

–

34

0,9

2,9

2,9

2,9

112,5

0

67,4

225

247

25000/150

38,5

27,5