Анализ энергоэффективности реконструкции районной электрической сети (на примере ПАО «Россети Северо-Запада» ПО ЮКЭС Медвежьегорский РЭС) - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОНЯТИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ 5

1.1 Сущность понятия энергоэффективность 5

1.2 Причины слабой энергоэффективности электросетевого комплекса 7

1.3 Программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности 14

2 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПОДСТАНЦИИ 110/10 КВ 22

2.1 Описание имеющейся электрической сети 22

2.2 Заключение о необходимости реконструкции районной сети 110/10 кВ 22

2.3 Выбор схемы собственных нужд подстанции 23

2.4 Выбор комплектной трансформаторной подстанции собственных нужд 25

2.5 Расчет токов короткого замыкания 26

2.6 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей 34

2.7 Расчет заземляющего устройства 38

3 ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ 42

3.1 Определение основных показателей использования производственной мощности подстанции 42

3.2 Охрана труда и безопасность жизнедеятельности людей 44

3.3 Экономический анализ объекта 49

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59

ПРИЛОЖЕНИЯ 65

Введение (выдержка)

В настоящее время идет интенсивный рост промышленности, который приводит к увеличению потребления электроэнергии. Это приводит к росту производства электроэнергии и сопровождается развитием электроэнергетических систем, которое идет по пути централизации выработки электроэнергии на крупных электростанциях и интенсивного строительства линий электропередач и подстанций.

Электрические сети служат для передачи электроэнергии от электростанции и распределения ее между потребителями.

Постоянное развитие электроэнергетики приводит к тому, что необходимо улучшать качество электроснабжения и электроэнергии.

Электрические сети должны обеспечивать надёжное электроснабжение потребителей и требуемое качество электроэнергии. При этом работа сетей должна соответствовать требованиям наибольшей экономичности это относится и к условиям проектирования, и к условиям эксплуатации. Для этого необходимо строить новые энергообъекты или реконструировать старые.

Актуальностью выбранной темы и непосредственно самой работы является неоспоримый факт, что на сегодняшний день большинство подстанций в Медвежьегорском районе Республики Карелия были построены 30-40 лет назад. Из-за простоя в их модернизации, такие подстанции нуждаются в постоянном техническом обслуживании и частом ремонте оборудования. Отсюда - их низкая энергоэффективность.

Объектом исследования является районные электрические сети ПАО «Россети Северо-Запада» ПО ЮКЭС Медвежьегорский РЭС.

Предмет исследования - методы и подходы к реконструкции районной электрической сети.

Цель работы: изучить энергоэффективность районных электрических сетей

Задачи работы:

- разработать вариант реконструкции электрической части районной подстанции п. Пиндуши сети напряжением 110/10 кВ, принадлежащей ПАО «Россети Северо-Запада» ПО ЮКЭС Медвежьегорский РЭС;

- определить количество и номинальную мощность трансформаторов;

-произвести расчет установившихся режимов;

- произвести расчет токов короткого замыкания;

- определить оборудование для стороны 110 кВ и стороны 10 кВ;

- произвести расчет релейной защиты;

- определить мощность трансформаторов собственных нужд и схемы питания потребителей собственных нужд;

-произвести расчет экономической части.

В данной работе необходимо выполнить расчеты установившихся режимов, в связи с реконструкцией районной электрической сети, опираясь на экономические критерии. Провести расчет электрических нагрузок, сделать выбор оборудования. При этом учитываются требования по качеству электроэнергии и безопасности эксплуатации подстанции 110/10 кВ.

При подготовке выпускной квалификацонной работы использованы как следующие методы исследования: анализ источников и научной литературы; анализ, сравнение, конкретизация, формализация, изучение документов.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложений.

Основная часть (выдержка)

1. Теоретические аспекты понятия энергоэффективность

1.1. Сущность понятия энергоэффективность

В последние годы все большее внимание уделяется проблеме экологической ответственности человека. В связи с этим политика энергосбережения и программа управления энергоэффективностью является одним из наиболее важных этапов обеспечения устойчивого развития нашей планеты .

Политика энергосбережения и программ управления энергоэффективностью начинается с понимания того, что такое энергосбережение и энергоэффективность.

Энергосбережение - это процесс использования ресурсов с минимальными издержками, а энергоэффективность - это процесс преобразования энергии в целевые показатели, например, тепло или силу движения .

В литературе энергоэффективность давно существует в качестве технической категории. При этом отсутствует единая и полная точка зрения на понятие «энергоэффективность» в науке. Наиболее распространенным пониманием энергоэффективности как уже было сказано является ее определение в качестве отношения между полученным в какой-либо технической или производственной системе результатом и затраченной на его получение энергии .

Энергоэффективность является одной из важнейших проблем в сфере энергетики. В частности, электросетевой комплекс является одним из наиболее энергоемких объектов, что приводит к большим потерям электроэнергии. Поэтому, повышение энергоэффективности электросетевого комплекса является важной задачей для обеспечения устойчивого развития энергетики.

Одной из основных причин потерь электроэнергии является техническое состояние оборудования. Поэтому, обновление и модернизация оборудования может привести к снижению потерь электроэнергии. Кроме того, существуют технологии, которые могут помочь повысить энергоэффективность электросетей .

Для повышения эффективности работы электросетей, необходимо снижать потребление электроэнергии. Для этого можно использовать различные методы энергосбережения, такие как установка энергоэффективного оборудования, оптимизация режимов работы электрооборудования, применение схемы энергосбережения в зданиях и т.д.

Электросетевой комплекс России состоит из подстанций и линий электропередачи, общей протяженностью около 3 миллионов километров, и является одной из крупнейших подстанций в мире по протяженности и мощности. В то же время Россия занимает 108-е место по энергоэффективности промышленности (среди 132 изученных стран), что крайне негативно сказывается на конкурентоспособности российской продукции на мировом рынке .

Масштаб и сложность российской энергосистемы породили множество проблем и усложнили развитие электросетевого комплекса. Основные проблемы, с которыми сталкиваются российские электросетевые компании: значительные потери в сетях, высокие удельные эксплуатационные и капитальные затраты.

Заключение (выдержка)

В заключение можно отметить то, что вопросу совершенствования энергоэффективности и энергосбережения в нашей стране уделяется особое внимание. Энергосбережение и повышение энергоэффективности - прежде всего реализация разных мероприятий, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов в стране.

В настоящее время российский электросетевой комплекс развивается медленно. Он выполняет свои основные функции, но его экономическая структура находится в неудовлетворительном состоянии. Для повышения его энергоэффективности необходимы значительные усилия и инвестиции.

Прежде всего, необходимо модернизировать устаревшее оборудование, наладить долгосрочный тарифный надзор за сетевым комплексом, а также создать единую интеллектуальную систему учета и управления сетью. Это повысит надежность электроснабжения и значительно снизит энергоемкость, что положительно скажется на стоимости и качестве электроэнергии.

Также важно обеспечить надежность и безопасность работы электросетей.

Необходимо обеспечить правильное распределение нагрузки и контроль за напряжением в электросети, что поможет снизить потери электроэнергии и повысить эффективность работы электросетей.

В целом, повышение энергоэффективности электросетевого комплекса является важной задачей для обеспечения устойчивого развития энергетики.

Для достижения этой цели необходимо использовать различные технологии и методы, такие как автоматизация управления электросетью, использование современных материалов и технологий в производстве оборудования, энергосбережение и использование возобновляемых источников энергии.

Дефектами устаревших сетей являются: состаривание несущих конструкций, высочайшие технические потери, несоответствие сечений проводов по имеющимся нагрузкам.

Данная проблематика актуальна для потребителей, которые несут основные финансовые затраты на технические потери, что можно было бы уменьшить путем перехода на новый класс напряжения.

Целью данной выпускной квалификационной работы было изучить энергоэффективность районных электрических сетей. Результатом явилась разработка проекта реконструкции районной электрической сети на примере подстанции п. Пиндуши сети 110/10 кВ.

Нагрузкой подстанции являются электрооборудование древесно-массного завода п. Пиндуши, электрооборудование лесотехнического комплекса, а также электрические сети самого поселка.

В ходе работы был произведён выбор и внедрение новых вакуумных выключателей, токоведущих частей и другого оборудования подстанции п. Пиндуши сети 110/10 кВ, расчет релейной дифференциальной токовой защиты и выполнен экономический расчет.

Внедрение новых вакуумных выключателей сможет способствовать повышению уровня безопасности рабочего персонала, обслуживающего данную электроустановку; улучшить безопасность для окружающей среды, т.к. вакуумные выключатели взрыво и пожаробезопасны, а также биологически чисты и безопасны, с отсутствием электрических и магнитных полей и низким уровнем шума.

Электрическая энергия не складируется и потребляется непрерывно, что вызывает необходимость поддержания баланса активной мощности - производимой и потребляемой. для осуществления передачи электрической энергии с мест производства к местам потребления необходимо непрерывно поддерживать и баланс реактивных мощностей.

В результате расчетов основных показателей использования мощности подстанции п. Пиндуши сети 110/10 кВ. получились следующие:

Рабочая мощность подстанции – 28,16 МВА;

Коэффициент интенсивного использования мощностей – 0,88;

Фактическая предполагаемая передача электроэнергии – 164526,4896 МВА/час.

Литература

Нормативно-правовые акты

1. Федеральный закон от 26.03.2003 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Принят 21.02.2003 // Российская газета, 2003

2. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // СЗ РФ. - 2009. - №48. - Ст.5711.

3. Постановление Правительства Российской Федерации от 15.05.2010 №340 «О порядке установления требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности», включая требования региональных органов исполнительной власти субъектов РФ в зоне деятельности филиалов Общества // СЗ РФ. - 2010. - N 21. – Ст.2606.

4. Постановление Правительства РФ от 21 декабря 2020 г. N 2184 "О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации в части урегулирования вопроса передачи установленных застройщиком приборов учета электрической энергии гарантирующим поставщикам" // СЗ РФ. - 2020. - N 52 (часть I) - Ст.8863.

5. Об утверждении требований к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Правила организации технического обслуживания и ремонта объектов электроэнергетики»: Приказ Министерства энергетики РФ от 25 октября 2017 г. N 1013

6. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями. М.: Норматика, 2017. - 464 с.

7. ГОСТ 1983-2001. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 1983 – 89 ; введ. 2003-01-01. – Москва: Изд-во стандартов, 2003. – 31 с.

8. Единая Техническая политика ПАО «Россети в электросетевом комплексе (новая редакция, утв. решением Совета директоров ПАО «Россети» 31.03.2021) протокол от 02.04.2021 №450.

9. Политика ПАО «Россети» в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности (утв. решением Совета директоров ПАО «Россети») протокол от 24.01.2022 № 483.

10. Программа энергосбережения ПАО «ФСК ЕЭС» на период 2020-2024 гг. (Утверждена решением Правления ПАО «ФСК ЕЭС») протокол от 12.08.2019 № 1653/8.

11. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года: Распоряжение Правительства Российской Федерации от 09.06.2020 № 1523-р.

12. Программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности Карельского филиала ПАО «Россети Северо-Запад» на 2022-2027 гг.

Учебники, монографии, диссертации, статьи

13. Акимова Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Н.Ф. Котеленец, Н.А. Акимова, Н.И. Сентюрихин. – Москва: Издательский центр «Академия», 2019. – 304 c.

14. Антонов В.И. Основы релейной защиты и автоматики интеллектуальной электрической сети : монография / В. И. Антонов,В. А. Наумов, М. В. Мартынов, [и др.]. – Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 324 с.

15. Анчарова Т.В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений / Т.В. Анчарова, Е.Д. Стебунова, М.А. Рашевская. – Вологда: Инфра – Инженерия, 2024. – 416 c.

16. Бойчук В. С. Оперативное управление в энергосистемах : учебное пособие / В. С. Бойчук, А. В. Куксин. – Москва: Инфра-Инженерия, 2023. – 404 с.

17. Бадалян, Н. П. Проектирование электрических подстанций систем электроснабжения : учеб. пособие / Н. П. Бадалян ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2023. – 124 с.

18. Бурман А.П. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем: Учебное пособие / А.П. Бурман, Ю.К. Розанов, Ю.Г. Шкарян. – Москва: Издательский дом МЭИ, 2021. - 336 с.

19. Валянский, А. В. Неизолированные провода нового поколения воздушных линий электроэнергетических систем : учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению «Электроэнергетика и электротехника» / А. В. Валянский, Г. К. Зарудский, Г. В. Шведов. – Москва : Изд-во МЭИ, 2020. – 52 с.

20. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций / А.А. Васильев. – Москва: Изд-во Энергия, 2017. – 551 с.

21. Грунтович Н.В. Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования: Учебное пособие / Н.В. Грунтович. – Москва: ИНФРА-М, 2024. – 271 c.

22. Дебиев М. В. К вопросу об эффективности функционирования электросетевого комплекса Чеченской Республики / Дебиев М. В., Масаев С. Х., Юсупова А. С., Юсупов Б. С. // Грозненский естественнонаучный бюллетень, 2020. Том 5, № 3 (21). С. 76-87.

23. Елисеева А.А. Увеличение пропускной способности районной электрической сети за счет оптимизации распределения реактивной мощности / А.А. Елисеева, Н.Н. Щикунов // Интернаука. - 2023. - № 19(289). – С.22-24.

24. Киреева Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий: Учебное пособие / Э.А. Киреева. – Москва: КноРус, 2019. – 368 c.

25. Климова Г.Н. Электроэнергетические системы и сети. энергосбережение: Учебное пособие для прикладного бакалавриата / Г.Н. Климова. – Люберцы: Юрайт, 2025. – 177 c.

26. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учебное пособие для среднего профессионального образования / Е.А. Конюхова. - Москва: ИЦ Академия, 2021. – 320 c.

27. Коробов Г.В. Электроснабжение. Курсовое проектирование / Г.В. Коробов. – Санкт –Петербург: Лань, 2021. – 192 c.

28. Королев В.М. Повышение эффективности регулирования напряжения в районных электрических сетях / В.М. Королев// журнал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». – 2022. – №5. – С.50-56.

29. Куксин А. В. Электроснабжение промышленных предприятий: учебное пособие / А.В. Куксин. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. - 156 c.

30. Липа О.А. К вопросу выбора терминалов релейной защиты и автоматики в контексте цифровизации электроподстанции / О.А.Липа, А.В.Закабунин, Д.А. Липа [и др.] // Вестник РГАЗУ: науч. журнал. – 2021. - № 39 (44). – с. 32-36.

31. Липа О.А. Мероприятия по цифровизации структурных элементов районных электрических сетей./ О.А. Липа // Вестник РГАЗУ. – 2024. - № 39 (44). – с. 233-236.

32. Гончаров Е.С. Расчёт и анализ основных режимов работы районной электрической сети / Е.С. Гончаров // Национальный исследовательский университет «МЭИ» - 2020.- №.2-2 (54). - С.91-94.

33. Полный справочник по электрооборудованию и электротехнике (с примерами расчетов) / Под общ. ред. С. Н. Шерстнева. - 2-е изд., стер. - Москва: КноРус, 2024. – 861 с.

34. Петров А. М. Основы электрификации : учебник / А. М. Петров. – Москва: Инфра-Инженерия, 2024. – 136 с.

35. Платонова И. А. Механический расчет проводов, тросов и изоляторов воздушных линий электропередачи: учебное пособие / И. А. Платонова, Г. К. Зарудский. – Москва : Изд-во МЭИ, 2024. – 160 с.

36. Семина Е.С. Проблема обследования электрических сетей в сельском хозяйстве / Е. С. Семина, О. О.Максименко, А. А. Слободскова, И. С. Никушкин // Юность и знания - гарантия успеха - 2023: Сборник научных статей 10-й Международной молодежной научной конференции. – Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2023. – С. 481-484.

37. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение: Учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – Москва: РадиоСофт, 2023. – 328 c.

38. Соколова Е.М. Электрическое и электромеханическое оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника / Е.М. Соколова. – 8-е изд., доп. и перераб. – Москва: Издательский центр «Академия» 2023. – 224с.

39. Хорольский В. Я. Организация и управление деятельностью электросетевых предприятий : учебное пособие для вузов по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» / В. Я. Хорольский, М. А. Таранов, В. Г. Жданов. – М. : Форум : ИНФРА-М, 2020. – 144 с.

40. Хрущев Ю.В. Электроэнергетические системы и сети. электромеханические переходные процессы: Учебное пособие для прикладного бакалавриата / Ю.В. Хрущев, К.И. Заподовников, А.Ю. Юшков. – Люберцы: Юрайт, 2025. – 153 c.

41. Шведов Г. В. Электроэнергетические системы и сети. Регулирование напряжения в районных электрических сетях : учебное пособие: по курсу «Электроэнергетические системы и сети» / Г. В. Шведов, В. М. Королев, Е. С. Королева [и др.]; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский университет «МЭИ». - Москва: Изд-во МЭИ, 2022. - 59 с.

42. Щербаков Е. Ф. Электроснабжение / Е. Ф. Щербаков, Д. С. Александров, А. Л. Дубов. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2023. – 512 с.

Интернет - ресурсы

43. Типовые технические решения подстанций 6-110 кВ // Официальный сайт ПАО "Россети" URL: https:// www.rosseti.ru/ investment/ standart/ corp_atandart/doc/34.01-3.1-002-2016.pdf (по состояния на 15.01.2025).