Введение 4
Раздел 1. Анализ существующей системы электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад» 8
1.1 Природно-климатические условия 8
1.2 Анализ системы внешнего электроснабжения 9
1.3 Анализ внутриквартальной системы электроснабжения 17
1.4 Выводы по разделу 1 20
Раздел 2. Исследование варианта реконструкции системы электроснабжении с применением столбовых трансформаторных подстанций 22
2.1 Мероприятия по улучшению качества электроэнергии 22
2.2 Анализ применения столбовых трансформаторных подстанций 24
2.3 Анализ потерь напряжения в распределительных сетях 33
2.4 Анализ технологических потерь электроэнергии при ее передаче по
электрическим сетям 45
2.5 Анализ незаконного подключения к распределительным сетям 0,4кВ и
мероприятия по устранению проблемы 73
2.6 Выводы по разделу 2 80
Раздел З. Технико-экономическое обоснование применения исследуемой системы электроснабжения 82
3.1 Оценка объемов технического перевооружения и реконструкции
сетей 83
3.2 Расчет капитальных вложений в систему электроснабжения
коттеджного поселка «Яблоневый сад» 84
3.3 Расчет затрат на установку нового оборудования в системе
электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад» 86
3.4 Оценка экономической составляющей в результате снижения потерь
исследуемого варианта системы электроснабжения 89
3.5 Оценка экономической составляющей в результате снижения
недоучтенной электрической энергии 91
3.6 Суммарная оценка экономического эффекта в результате применения
столбовых трансформаторных подстанций в системе электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад» 91
3.7 Оценка стоимости демонтируемого оборудования 92
3.8 Оценка стоимости реконструкции существующей системы
электроснабжения 93
3.9 Расчет срок окупаемости при внедрении исследуемой системы 95
3.10 Сравнительный анализ затрат на строительство существующей
и исследуемой системы электроснабжения 96
3.11 Выводы по разделу 3 100
Заключение 102
Список используемых источников 104
Приложение А Таблицы потерь напряжения в существующих распределительных сетях 0,4 кВ 109
Приложение Б Таблицы потерь напряжения в исследуемых распределительных сетях 0,4 кВ 115
Темой диссертации является разработка варианта системы электроснабжения с применением столбовых трансформаторных подстанций коттеджного поселка «Яблоневый сад», находящегося в Ставропольском районе Самарской области.
Системы электроснабжения представляют собой сложный инженерный комплекс, который должен быть максимально надежным и безопасным.
В систему электроснабжения поселка входит совокупность источников и систем передачи и распределения электрической энергии. Основными компонентами системы являются линии электропередач напряжением 10 кВ и 0,4 кВ, комплектные трансформаторные подстанции и распределительные устройства.
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи и преобразования в другие виды энергии.
Для укрепления энергетической безопасности и ускорения темпов развития экономики России необходима обеспеченность технической доступности электрической энергии, а также удержание расходов на электроэнергию в пределах экономической приемлемости для населения.
Правительством Российской Федерации была разработана Государственная программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года. Основная цель программы - рациональное использование топливно-энергетических ресурсов за счет реализации энергосберегающих мероприятий, повышение энергетической эффективности и снижение энергоемкости ВВП по сравнению с 2007 годом. Реализация программы должна способствовать сохранению и расширению потенциала экспорта энергоресурсов и доходной части бюджета за счет сокращения неэффективного потребления электроэнергии на внутреннем рынке.
С целью повышения энергетической эффективности и улучшения качества передаваемой электроэнергии, снижения аварийных ситуаций в распределительных сетях и повышения надежности системы электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад», необходимо произвести ее модернизацию или создать новую систему.
Разработка варианта системы электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад» включает в себя решение ряда вопросов. Одним из таких вопросов является снижение потерь напряжения в электрических сетях 0,4 кВ, что является важнейшим показателем качественной работы системы, наглядным индикатором ее состояния и эффективности энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций. Заниженное напряжение одна из самых распространенных проблем распределительных сетей, составляющая 70% всех причин ремонта бытового оборудования.
Падение напряжения, обычно вызываемое большими токами мощных электрических устройств (электродвигатели, компрессоры, лифты, торговое и промышленное оборудование), является также результатом перегрузки сети электропитания. Например, в жаркие дни, когда электропотребление систем кондиционирования воздуха достигает максимальных значений, в сети постоянно возникает падение напряжения.
Последствия падения напряжения могут привести к сбоям в работе электроприемников, ухудшению работоспособности средств связи и высокоточного оборудования. Также при падении напряжения уменьшается эффективность работы и срок службы бытовых приборов.
Вторым немаловажным вопросом является снижение потерь мощности в распределительных сетях и трансформаторных подстанциях.
Потери энергии при передаче через воздушные электросети довольно высоки. Мощность теряется как на оборудовании, обеспечивающем преобразование энергии, так и на протяженных проводных линиях. Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче ее на дальние расстояния напряжение повышают с помощью силовых трансформаторов, уменьшая силу тока, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери.
В результате снижения потерь мощности в долгосрочной перспективе произойдет снижение эксплуатационных затрат, уменьшение стоимости электроэнергии.
При разработке новой системы электроснабжения также были максимально устранены проблемы незаконного подключения к сетям 0,4 кВ путем подвода к границам заявителей сетей 10 кВ и установки столбовых трансформаторных подстанций на ограниченное количество потребителей.
Питание нескольких групп потребителей электроэнергии позволит эффективно отслеживать потребляемую ими мощность и выявлять нарушения или хищение электроэнергии.
Актуальность темы исследования.
Для выполнения требования ГОСТ 32144-2013 [5], повышения надежности и энергетической эффективности системы электроснабжения, снижения аварийных ситуаций в распределительных сетях коттеджного поселка «Яблоневый сад», необходимо произвести модернизацию или создать новую систему.
Актуальность темы диссертации определяется потребностями исследований в области изучения применения самостоятельной системы электроснабжения на основе столбовых трансформаторных подстанций малой мощности и использования 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети.
Полученный опыт по модернизации системы электроснабжения коттеджного посёлка «Яблоневый сад» на основе столбовых трансформаторных подстанций можно будет применить для проведения реконструкции и строительства новых электрических систем. Повсеместное внедрение данной технологии позволит значительно улучшить эффективность и снизить потери в распределительных сетях и увеличить надежность системы электроснабжения.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение эффективности энергоснабжения и улучшение качества электрической энергии коттеджного поселка «Яблоневый сад»
В соответствии с темой были сформулированы следующие задачи:
> Анализ существующей системы электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад»;
> Исследование варианта системы электроснабжения на основе столбовых трансформаторных подстанций;
> Технико-экономическое обоснование применения исследуемой
системы электроснабжения.
В результате выполнения диссертационной работы были достигнуты следующие результаты:
1. Анализ структуры системы электроснабжения коттеджного поселка «Яблоневый сад», потерь напряжения и мощности в распределительных сетях, а также потерь недоучтенной электроэнергии позволяет сделать следующие основные выводы:
- установленные комплектные трансформаторные подстанции, использующиеся в системе электроснабжения коттеджного посёлка загружены фактически на 100% и не способны обеспечить качественное и бесперебойное электроснабжение при увеличении нагрузки существующих потребителей или подключении новых;
- распределительные сети 0,4 кВ имеют большую протяженность, что в сумме с большим количеством подключенных абонентов увеличивает риск нарушения бесперебойной подачи электроэнергии. Качество передаваемой электроэнергии не соответствует ГОСТу Р54149-2010, также значительны технические потери мощности;
2. Применение 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети позволит снизить потери мощности и уменьшить вероятность незаконного подключения к распределительным сетям.
3. Замена в системе электроснабжения комплектных трансформаторных подстанций на столбовые трансформаторные подстанции малой мощности позволит подключать ограниченное количество абонентов, снизить протяженность распределительных сетей 0,4 кВ, в которых по проведенным расчетам происходят самые большие потери напряжения и передаваемой мощности.
4. В результате совместного применения 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети и столбовых трансформаторных подстанций малой мощности потери мощности в распределительных сетях снижаются почти на 53,5%, а потери напряжения в воздушных линиях 0,4 кВ приводятся в соответствие и привести в соответствие ГОСТу Р54149-201.
5. Проведенный технико-экономический расчет показал, что стоимость строительства исследуемой системы электроснабжения ниже чем стоимость строительства существующей системы при условии увеличения мощности абонентов в два раза. Были рассчитаны экономический эффект в результате снижения потерь мощности и исключения незаконного подключения к распределительным сетям. Результаты расчётов позволили выявить срок окупаемости внедрения исследуемой системы электроснабжения.
6. Анализ затрат на создание двух новых систем электроснабжения показал, что применение столбовых трансформаторных подстанций экономически выгодно по сравнению с установкой комплектных подстанций.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
