Помощь студентам в учебе
Реконструкция распределительных сетей 10 кВ АО «ССК» в Автозаводском районе г. Тольятти
|
Введение 3
1 Характеристика состояния распределительных сетей 10 кВ в Автозаводском районе г. Тольятти
1.1 Схема питания Автозаводского района г. Тольятти 6
1.2 Распределительные сети 10 кВ в г. Тольятти 10
1.3 Анализ состояния электросетевого хозяйства 5 и ЗА кварталов 12
1.4 Анализ состояния электросетевого хозяйства 7 квартала 21
1.5 Анализ состояния электросетевого хозяйства территории прибрежного парка и набережной
2 Исследование вариантов модернизации распределительных
электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти
2.1 Воздушные линии 36
2.2 Кабельные линии 43
2.3 Выбор варианта продукции для модернизации 45
распределительных линий 10кВ Автозаводского района г. Тольятти
3 Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти 50
3.1 Технико-экономическое обоснование варианта модернизации распределительных сетей 10 кВ от ГПП-2 до РП №3 и от ПП1-2 до РП № 8 50
3.2 Технико-экономическое обоснование варианта модернизации распределительных сетей 10 кВ от ГПП-2 до КТП набережная 65
Заключение 69
Список используемых источников 72
1 Характеристика состояния распределительных сетей 10 кВ в Автозаводском районе г. Тольятти
1.1 Схема питания Автозаводского района г. Тольятти 6
1.2 Распределительные сети 10 кВ в г. Тольятти 10
1.3 Анализ состояния электросетевого хозяйства 5 и ЗА кварталов 12
1.4 Анализ состояния электросетевого хозяйства 7 квартала 21
1.5 Анализ состояния электросетевого хозяйства территории прибрежного парка и набережной
2 Исследование вариантов модернизации распределительных
электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти
2.1 Воздушные линии 36
2.2 Кабельные линии 43
2.3 Выбор варианта продукции для модернизации 45
распределительных линий 10кВ Автозаводского района г. Тольятти
3 Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти 50
3.1 Технико-экономическое обоснование варианта модернизации распределительных сетей 10 кВ от ГПП-2 до РП №3 и от ПП1-2 до РП № 8 50
3.2 Технико-экономическое обоснование варианта модернизации распределительных сетей 10 кВ от ГПП-2 до КТП набережная 65
Заключение 69
Список используемых источников 72
Электроснабжение города одна из важнейших составляющих его жизнедеятельности. Непрерывный рост численности населения крупных городов вызывает увеличение потребления электрической энергии [29,30]. Следует отметить, что рост электропотребления связан не только с увеличением количества жителей и качества их жизни, но также с проникновением электрической энергии во все сферы жизнедеятельности населения, с цифровизацией сфер человеческого потребления [50].
Важную роль в электроснабжении города играют городские распределительные сети [23]. Особенностью городских распределительных сетей является также то, что они обеспечивают электроснабжение потребителей всех категорий надежности, поэтому к ним предъявляются требованию по выполнению схемных решений [25,44].
Огромные масштабы жилищного строительства, осуществленного в городах, обуславливает необходимость непрерывного развития и совершенствования городских электрических сетей, являющихся связующим звеном между источниками и городскими потребителями электроэнергии.
Рост энергопотребления в предпринимательской и жилищно-коммунальной сферах деятельности привел к возникновению ряда проблем.
Одной из таких проблем является износ существующих сетей 10 кВ. В Автозаводском районе г. Тольятти большая часть распределительных сетей 10 кВ введена в эксплуатацию 70-80х годах прошлого века. Из-за внедрения новых технологий, уплотнения строительства происходит рост длины городских. К настоящему времени данные сети имеют износ более 60%.
Физический износ сетей приводит к увеличению числа аварий, приводящих к возникновению перебоев в электроснабжении потребителей [28].
Потери электроэнергии в сетях являются одним из показателей, которые наиболее объективно отражают экономичность работы электросетей [19]. Международная практика показывает, что при распределении электроэнергии от источников до конечных потребителей потери при нормальном уровне работы оборудования и удовлетворительном состоянии всех элементов обычно составляют 3-5 процентов [46]. При потерях электроэнергии в сетях до 10 процентов, как правило, срочных специальных мер не предпринимается: такой уровень считается максимально допустимым с точки зрения физики передачи [11,12].
Распределительные сети 10 кВ, эксплуатируемые городскими сетевыми компаниями, характеризуются значительной долей потерь электроэнергии в суммарных потерях по всей цепи передачи электроэнергии от источников до электроприемников [13,15].
Объект исследования - распределительные сети 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти.
Предмет исследования - варианты реконструкции электрических сетей 10 кВ.
Целью исследования является повышение пропускной способности сетей 10 кВ для развития городской части Автозаводского района г. Тольятти.
Задачи исследования:
1. Анализ состояния распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
2. Исследование вариантов модернизации распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
3. Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти.
Научная новизна исследования заключается в:
- обоснована необходимость реконструкции распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
- на основании сравнения технических характеристик, достоинств и недостатков способов исполнения линий 10 кВ выбран кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвПг.
Практическая значимость исследования. Результаты исследования могут быть использованы при реконструкции электрических10 кВ АО «ССК».
Личное участие автора в организации и проведения исследования состоит в анализе графиков нагрузок ПП1№ 2, выборе вариантов
реконструкции распределительных сетей, в технико-экономическом обосновании принятых решений.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях:
- V Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергосбережение и энергобезопасность производственных процессов» (ноябрь 2019 г., Тольятти);
- студенческих днях науки в ТГУ (апрель 2020 г., Тольятти);
- на научных семинарах кафедры «Электроснабжение и электротехника» института химии и энергетики Тольяттинского государственного университета.
На защиту выносятся:
1. Характеристика состояния распределительных сетей 10 кВ в Автозаводском районе г. Тольятти;
2. Исследование вариантов модернизации распределительных
электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
3. Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти
Структура магистерской диссертации. Работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, содержит 15 рисунков, список используемых литературы источников. Основной текст изложен на 76 страницах.
Важную роль в электроснабжении города играют городские распределительные сети [23]. Особенностью городских распределительных сетей является также то, что они обеспечивают электроснабжение потребителей всех категорий надежности, поэтому к ним предъявляются требованию по выполнению схемных решений [25,44].
Огромные масштабы жилищного строительства, осуществленного в городах, обуславливает необходимость непрерывного развития и совершенствования городских электрических сетей, являющихся связующим звеном между источниками и городскими потребителями электроэнергии.
Рост энергопотребления в предпринимательской и жилищно-коммунальной сферах деятельности привел к возникновению ряда проблем.
Одной из таких проблем является износ существующих сетей 10 кВ. В Автозаводском районе г. Тольятти большая часть распределительных сетей 10 кВ введена в эксплуатацию 70-80х годах прошлого века. Из-за внедрения новых технологий, уплотнения строительства происходит рост длины городских. К настоящему времени данные сети имеют износ более 60%.
Физический износ сетей приводит к увеличению числа аварий, приводящих к возникновению перебоев в электроснабжении потребителей [28].
Потери электроэнергии в сетях являются одним из показателей, которые наиболее объективно отражают экономичность работы электросетей [19]. Международная практика показывает, что при распределении электроэнергии от источников до конечных потребителей потери при нормальном уровне работы оборудования и удовлетворительном состоянии всех элементов обычно составляют 3-5 процентов [46]. При потерях электроэнергии в сетях до 10 процентов, как правило, срочных специальных мер не предпринимается: такой уровень считается максимально допустимым с точки зрения физики передачи [11,12].
Распределительные сети 10 кВ, эксплуатируемые городскими сетевыми компаниями, характеризуются значительной долей потерь электроэнергии в суммарных потерях по всей цепи передачи электроэнергии от источников до электроприемников [13,15].
Объект исследования - распределительные сети 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти.
Предмет исследования - варианты реконструкции электрических сетей 10 кВ.
Целью исследования является повышение пропускной способности сетей 10 кВ для развития городской части Автозаводского района г. Тольятти.
Задачи исследования:
1. Анализ состояния распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
2. Исследование вариантов модернизации распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
3. Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти.
Научная новизна исследования заключается в:
- обоснована необходимость реконструкции распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
- на основании сравнения технических характеристик, достоинств и недостатков способов исполнения линий 10 кВ выбран кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвПг.
Практическая значимость исследования. Результаты исследования могут быть использованы при реконструкции электрических10 кВ АО «ССК».
Личное участие автора в организации и проведения исследования состоит в анализе графиков нагрузок ПП1№ 2, выборе вариантов
реконструкции распределительных сетей, в технико-экономическом обосновании принятых решений.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях:
- V Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергосбережение и энергобезопасность производственных процессов» (ноябрь 2019 г., Тольятти);
- студенческих днях науки в ТГУ (апрель 2020 г., Тольятти);
- на научных семинарах кафедры «Электроснабжение и электротехника» института химии и энергетики Тольяттинского государственного университета.
На защиту выносятся:
1. Характеристика состояния распределительных сетей 10 кВ в Автозаводском районе г. Тольятти;
2. Исследование вариантов модернизации распределительных
электрических сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти;
3. Технико-экономическое обоснование вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти
Структура магистерской диссертации. Работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, содержит 15 рисунков, список используемых литературы источников. Основной текст изложен на 76 страницах.
В данной работе рассмотрен вопрос повышения пропускной способности распределительных сетей 10 кВ городской части Автозаводского района г. Тольятти, запитанных от ПП1 №2.
ПП1 №2 была введена в эксплуатацию в 1972 году. От ГПП №2 питаются потребители 1, 2 и 3 категории надежности электроснабжения. К потребителям 1 категории относится Тольяттинская городская клиническая больница №5. Чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей 1 категории, они должны питаться от двухтрансформаторной подстанции. Тогда перерыв в электроснабжении произойдет на время автоматического восстановления питания, что допустимо ПУЭ.
На основании анализа состояния распределительных сетей 10 кВ, а именно способ прокладки, срок службы, а также на основании графиков нагрузок и данным по замерам для модернизации были выбраны следующие кабельные линии:
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до распределительного пункта РП № 3;
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до распределительного пункта РП № 8;
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до комплектных
трансформаторных подстанций на территории прибрежного парка и набережной.
Одним из вариантов модернизации существующих распределительных линий - применение воздушной линии. В работе рассмотрены основные способы исполнения воздушной линии, а именно исполнение проводами марок А, АС и самонесущим изолированным проводом. По результатам анализа достоинств и недостатков каждого из способа исполнения для использования в 1 варианте был выбран самонесущий изолированный провод.
Вторым вариантом модернизации было выбрано применение кабельной линии. В работе рассмотрены различные типы изоляционных материалов, используемых в настоящее время для изготовления кабельной продукции.
Одним из вариантов исполнения изоляции кабельной линии - кабель с бумажно-пропитанной изоляцией. Кабель с данной изоляцией должен включать в свою конструкцию металлическую оболочку, чтобы механически защитить изоляцию и предотвратить проникновение воды. Одним из достоинств данной изоляции является изготовление с бронепокровом из стальных лент, а также данный кабель имеет токопроводящие жилы секторной формы, позволяющие существенно уменьшит габариты изделия. Однако кабель с бумажно-пропитанной изоляцией имеет существенный недостаток: при прокладке кабелей на вертикальных и крутонаклонных трассах с большой разницей уровней прокладки маслоканифольный состав имеет свойство стекать, при этом бумажная изоляция обедняется и имеет склонность к преждевременному старению.
Другим вариантом исполнения изоляции кабельной линии - изоляция из сшитого полиэтилена. Основными преимуществами данной изоляции являются более высокая надежность в эксплуатации, меньшие расходы на реконструкцию и содержание, высокая стойкость к повреждениям и большая пропускная способность.
На основании сравнения технических характеристик, достоинств и недостатков способов исполнения изоляции кабельной линии 10 кВ для дальнейшего рассмотрения был выбран кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Так как 70% трассы кабельной линии проходит в коллекторах, был выбран кабель марки АПвПг.
Выполненный экономический расчет вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти:
- проводом марки СИП-3 по объему работ составил 2 120 045,58 руб.,
- кабелем марки АПвПг по объему работ составил 3 958 084,73 руб.
На основании технико-экономического обоснования вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ менее затратным является вариант применения воздушной линии с проводом марки СИП-3. Однако для модернизации кабельных линий 10кВ от ГПП №2 до РП № 3, а также от ГПП №2 до РП № 8 было принято к использованию кабельная линия из сшитого полиэтилена марки АПвПг, так как прокладка данных линий будет осуществляться по существующей трассе, что не потребует дополнительных затрат по выполнению геодезических работ, работ по отведению земельных участков.
Для модернизации распределительных сетей от ГПП №2 до комплектных трансформаторных подстанций на территории прибрежного парка и набережной было принято к использованию воздушная линия с проводом марки СИП-3.
Строительство данной линии позволит существенно снизить затраты сетевой организации по осуществлению технологического присоединения планируемых к строительству на данной территории объектов. Развитие данной территории потребует также строительство двухтрансформаторных подстанций и распределительного пункта. В связи с отсутствием точных сведений по мощности планируемых к строительству объектов, предварительно для модернизации линии от ГПП №2 до территории прибрежного парка и набережной было выбрано 3 одножильных провода марки СИП-3 с сечением 1x150 мм2.
ПП1 №2 была введена в эксплуатацию в 1972 году. От ГПП №2 питаются потребители 1, 2 и 3 категории надежности электроснабжения. К потребителям 1 категории относится Тольяттинская городская клиническая больница №5. Чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей 1 категории, они должны питаться от двухтрансформаторной подстанции. Тогда перерыв в электроснабжении произойдет на время автоматического восстановления питания, что допустимо ПУЭ.
На основании анализа состояния распределительных сетей 10 кВ, а именно способ прокладки, срок службы, а также на основании графиков нагрузок и данным по замерам для модернизации были выбраны следующие кабельные линии:
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до распределительного пункта РП № 3;
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до распределительного пункта РП № 8;
- кабельная линия 10 кВ от ГПП №2 до комплектных
трансформаторных подстанций на территории прибрежного парка и набережной.
Одним из вариантов модернизации существующих распределительных линий - применение воздушной линии. В работе рассмотрены основные способы исполнения воздушной линии, а именно исполнение проводами марок А, АС и самонесущим изолированным проводом. По результатам анализа достоинств и недостатков каждого из способа исполнения для использования в 1 варианте был выбран самонесущий изолированный провод.
Вторым вариантом модернизации было выбрано применение кабельной линии. В работе рассмотрены различные типы изоляционных материалов, используемых в настоящее время для изготовления кабельной продукции.
Одним из вариантов исполнения изоляции кабельной линии - кабель с бумажно-пропитанной изоляцией. Кабель с данной изоляцией должен включать в свою конструкцию металлическую оболочку, чтобы механически защитить изоляцию и предотвратить проникновение воды. Одним из достоинств данной изоляции является изготовление с бронепокровом из стальных лент, а также данный кабель имеет токопроводящие жилы секторной формы, позволяющие существенно уменьшит габариты изделия. Однако кабель с бумажно-пропитанной изоляцией имеет существенный недостаток: при прокладке кабелей на вертикальных и крутонаклонных трассах с большой разницей уровней прокладки маслоканифольный состав имеет свойство стекать, при этом бумажная изоляция обедняется и имеет склонность к преждевременному старению.
Другим вариантом исполнения изоляции кабельной линии - изоляция из сшитого полиэтилена. Основными преимуществами данной изоляции являются более высокая надежность в эксплуатации, меньшие расходы на реконструкцию и содержание, высокая стойкость к повреждениям и большая пропускная способность.
На основании сравнения технических характеристик, достоинств и недостатков способов исполнения изоляции кабельной линии 10 кВ для дальнейшего рассмотрения был выбран кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Так как 70% трассы кабельной линии проходит в коллекторах, был выбран кабель марки АПвПг.
Выполненный экономический расчет вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ Автозаводского района г. Тольятти:
- проводом марки СИП-3 по объему работ составил 2 120 045,58 руб.,
- кабелем марки АПвПг по объему работ составил 3 958 084,73 руб.
На основании технико-экономического обоснования вариантов модернизации распределительных сетей 10 кВ менее затратным является вариант применения воздушной линии с проводом марки СИП-3. Однако для модернизации кабельных линий 10кВ от ГПП №2 до РП № 3, а также от ГПП №2 до РП № 8 было принято к использованию кабельная линия из сшитого полиэтилена марки АПвПг, так как прокладка данных линий будет осуществляться по существующей трассе, что не потребует дополнительных затрат по выполнению геодезических работ, работ по отведению земельных участков.
Для модернизации распределительных сетей от ГПП №2 до комплектных трансформаторных подстанций на территории прибрежного парка и набережной было принято к использованию воздушная линия с проводом марки СИП-3.
Строительство данной линии позволит существенно снизить затраты сетевой организации по осуществлению технологического присоединения планируемых к строительству на данной территории объектов. Развитие данной территории потребует также строительство двухтрансформаторных подстанций и распределительного пункта. В связи с отсутствием точных сведений по мощности планируемых к строительству объектов, предварительно для модернизации линии от ГПП №2 до территории прибрежного парка и набережной было выбрано 3 одножильных провода марки СИП-3 с сечением 1x150 мм2.