Система электроснабжения в Новосибирске

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Новосибирский государственный технический университет»

Кафедра систем электроснабжения предприятий

Отчет по практике

Производственная практика: практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности

Направление подготовки: 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

Выполнил:

Студент Левандовская Т.В.

Новосибирск 2020



Оглавление

Введение

1. Актуальность темы

2. Электроснабжение мегаполисов

3. Система электроснабжения в Новосибирске

4. Рассказать про район исследования

5. Электрозаправка

Заключение

Список литературы



Введение

Целью производственной практики является сбор информации для написания магистерской диссертации.

Тема магистерской работы: Обоснование эффективности реконструкции линии 110/35 кВ в системе электроснабжения. Для раскрытия темы диссертации в отчете по практике были поставлены следующие цели:

Обоснование актуальности темы.

Отражение хронологического развития сетей на территории Новосибирской области.

Разработана схема электроснабжения подстанции 110/35 кВ для дальнейшей его реконструкции на 110/20 кВ.

Рассмотрена целесообразность включения электрозаправки в общую схему электроснабжения на выбранном участке сети.



1. Актуальность темы

Сегодня в каждом городе России строятся новые городские районы, коттеджные поселки, линии электропередач в сельской местности и реконструируются сети. В настоящее время в мегаполисах используются воздушные линии электропередачи с напряжением 6 (10) кВ, но данные линии не могут справиться с повышенной нагрузкой и во многих случаях уже физически изношены. Современные мировые тенденции развития электрических сетей свидетельствуют о стремлении многих развитых стран ввести более высокие классы напряжения, например 20 кВ, что позволит сократить использование цветного металла, уменьшить потери электрической энергии и увеличить диапазон ее передача инфекции. Возникает вопрос, при каком напряжении рационально передавать электрическую энергию для конкретных групп потребителей? Рассмотрение вопросов, связанных с этой темой, имеет как теоретическое, так и практическое значение.

При проектировании электрических сетей обрабатывается большое количество различной информации. Сложность конструкции резко возрастает при определении оптимальных параметров схем и их режимов. В связи с этим возникает необходимость в создании способа выбора номинального напряжения, который требует минимальных трудозатрат для подготовки исходных данных и реализуется в конечном итоге.

Заходя на рынок электроэнергии сетевая организация подразумевает снижение собственных затрат на транспортировку электроэнергии как средства повышения конкурентоспособности энергоснабжающих организаций. Этому способствует выбор экономически обоснованных сечений проводов и длин воздушных линий электропередачи. Традиционный метод экономически обоснованного выбора сечения проводов и кабелей основан на использовании экономической плотности тока. Данные значения были получены еще 50 лет назад. Использование устаревших значений экономической плотности тока приводит к неправильному выбору сечений проводников и номинального сетевого напряжения. Представленные в диссертационной работе исследования направлены снижение потерь в линиях электропередач на участке сети 35 кВ.

2. Электроснабжение мегаполисов

Системы электроснабжения современных мегаполисов (МП) имеют характерные, с точки зрения обеспечения надежности электроснабжения и энергоэффективности, особенности и проблемы. Актуальность и необходимость в современных решениях этих проблем происходит, с одной стороны, статистикой постоянного количественного роста глобальных аварийных ситуаций, а с другой, открывающимися новыми возможностями, техническими средствами и мероприятиями. В связи с этим возникают инновационные способы и средства управления электрическими режимами, решения проблем токов короткого замыкания, компенсации реактивной мощности кабельных линий электропередачи, перенапряжений различного рода на изоляции электрооборудования и линий.

Развитие электроэнергетики, неотъемлемой основной частью которой являются электрические системы и сети, на современном этапе времени невозможно без применения новых видов электрооборудования. В большей степени это относится к сетям высокого напряжения (ВН) и сверхвысокого напряжения (СВН), хотя для сетей средних и низших классов напряжения эта проблема стоит также остро.

В мире насчитывается 60 крупных МП с населением свыше 3 миллионов человек и из них 2 в нашей стране (Москва, Санкт-Петербург). В данной работе будет рассматриваться район города Новосибирска, также нуждающийся в развитии систем электроснабжения. При этом разнообразие специфики реализации их электроснабжения связано с разными климатическими условиями, расстояниями транспорта электроэнергии и др. Особенно большое влияние оказывают перепады температур зимой и летом до 80ч100єС, а в северо-восточных районах и больше. Поэтому для обеспечения надежной, качественной и экономичной работы систем электроснабжения отечественных МП и крупных городов требуется тратить значительно больше средств, чем в большинстве стран Европы, Азии, Америки и др.

Установленное на электросетевых объектах ЕНЭС основное электротехническое оборудование, функционирующее в непрерывном производственном цикле, определяющее надежность и экономичность их работы, изготовлено, в основном, в пятидесятые-семидесятые годы прошедшего столетия и уступает современным разработкам по техническим характеристикам, массогабаритным показателям и показателям надежности, требует периодического, возрастающего по объемам с ростом срока службы ремонтного обслуживания.

Таким образом, представляется целесообразным замена малонадежного, устаревшего и неэкономичного оборудования, состояние которого не соответствует современным техническим требованиям, условиям эксплуатации и режимам работы сетей, совершенствования их схем, повышения надежности эксплуатации электрооборудования электрических сетей и электроснабжения потребителей, повышения пропускной способности сети в целом

Можно констатировать, что МП обладают рядом специфических особенностей: высокая плотность застройки, сокращение свободных площадей внутри города, связанные с развитием его инфраструктуры, высокие требования к электромагнитной совместимости электрических сетей ВН и СВН с установками техносферы и коммуникационными сетями, к допустимым уровням воздействия электромагнитных полей на человека.

Осложняющими факторами являются также наличие крупных производственных центров и большого числа автотранспорта, которые являются загрязнителями главной изоляции ВЛ и оборудования ОРУ ПС, значительная стоимость свободной земли в городской черте, повышенные эстетические требования к архитектурному облику построек и сооружений, расположенных в черте города, в том числе и к объектам электроэнергетики. Это усложняет развитие и поддержание требуемого уровня надежности энергосистем МП.

Возможным решением этой проблемы может быть применение относительно нового и перспективного оборудования: элегазовых трехфазных комплектных распределительных устройств (КРУЭ) напряжением 110-750 кВ, силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) ВН и СВН.

Компактность КРУЭ и возможность его установки в закрытых помещениях при относительно малой занимаемой площади предопределяет перспективность применения КРУЭ в условиях энергосистем МП. Применение КРУЭ в таких условиях оказывается выгоднее в финансовом плане, чем возведение ОРУ ввиду значительной стоимости земли, отводимой под площадку для возведения новой ПС, а в большинстве случаев и из-за невозможности строительства ОРУ, по причине отсутствия требуемой площади и архитектурных требований внутри города.

Меньшая площадь трассы КЛ, ее большая надежность в сравнении с ВЛ (при выполнении всех необходимых условий по выбору необходимых кабелей для передачи требуемой мощности на стадии проектирования и соблюдения технологии прокладки на стадии монтажа), а также отсутствие опор и висящих проводов определяют широкое внедрение КЛ ВН и СВН в энергосистемы крупных городов, что и наблюдается в энергосистемах МП, в том числе в Москве, Новосибирске, Самаре. При этом стоимость строительства кабельной линии соответствующего класса напряжения по сравнению с равной ей по передаваемой мощности воздушной линией приблизительно в 15ч20 раз больше. Но даже, несмотря на это обстоятельство, КЛ на основе кабелей с изоляцией из СПЭ находят все большее применение.

СПЭ имеет ряд существенных преимуществ перед другими изоляционными материалами по физико-механическим, диэлектрическим, конструкционным и технологическим свойствам переработки:

1. За счет увеличения допустимой температуры жилы достигнута большая пропускная способность кабеля (в зависимости от условий прокладки, допустимые нагрузочные токи на 1/6-1/3 выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией);

2. Высокая устойчивость к влаге, при этом отпадет необходимость в металлической оболочке;

3. При коротком замыкании обеспечивается больший ток термической устойчивости;

4. Изоляционные электрические характеристики выше, а диэлектрические потери ниже;

5. Меньше допустимый радиус изгиба кабеля;

6. Поскольку для изоляции и оболочки применяются полимерные материалы, то для прокладки кабелей при температурах -20°С их предварительный подогрев не требуется;

7. Неограниченные возможности по прокладке кабелей на трассах с любой разностью уровней;

8. СПЭ-кабель имеет меньшие габариты и массу, как следствие прокладка кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в грунте на сложных трассах становится легче.

Широкие перспективы для применения в электроснабжении МП открывает ряд инновационных разработок для передачи электрической энергии с помощью кабелей, использующих эффект высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП).

Прежде всего, создание ВТСП кабеля на большие токи позволит эффективно решить проблему глубоких вводов мощности в крупные города, а также выдачу мощности от крупных электростанций, расположенных в трудных географических условиях. А в таких МП, как Москва, с целью снижения потерь распределение электроэнергии внутри города происходит на напряжении 110 кВ с последующим понижением до 10 кВ и 0.4 кВ. Минимальные потери в ВТСП кабелях при их повышенной пропускной способности по току могут позволить исключить промежуточную ступень трансформации на напряжение 110 кВ и перевести распределение электроэнергии в городе сразу на напряжение 10ч20 кВ при значительном снижении стоимости подстанций.

В настоящее время в мире эксплуатируется ряд коротких ВТСП кабельных линий и ведутся работы по крупным проектам в этой области. В частности в США разработан проект создания не отдельной кабельной линии, а целой сети в одном из центральных районов Нью-Йорка.

В настоящее время реализовано несколько опытно-промышленных проектов ВТСП ТО на напряжения до 20 кВ и на мощности порядка 10ч15 МВА. Развернуты разработки ВТСП ТО на напряжение до 110ч220 кВ (США, Евросоюз, Япония, Китай, Россия и другие страны).

Отметим также такие оригинальные электроустановки, как фазоповоротные устройства трансформаторного типа, обладающие возможностями, как продольного, так и поперечного регулирования. Они позволяют регулировать перетоки мощности не только в сети соответствующего класса напряжения, но и перераспределять потоки между сетями различных классов напряжений. Это дает возможность снижать потери в сети в целом путем создания необходимого уровня загрузки сетей различных классов напряжения.

Кроме этого, это открывает большие возможности управления потоками мощности в схемах ее выдачи для крупных генерирующих узлов, питающих энергосистемы МП. Например, ЛАЭС в энергосистеме Санкт-Петербурга, Балаковская АЭС и Жигулевская ГЭС.

Таким образом, системы электроснабжения мегаполисов имеют специфический характер. Такие системы должны модернизироваться и совершенствоваться.

В настоящей работе приведен участок электроснабжения 110/35 кВ, который целесообразно реконструировать в сеть 110/20 кВ. Поскольку одним из способов реконструкции является замена провода 110 кВ меняем на СИП появляется необходимость произвести обзор их видов, характеристики и различий. На основании проведенного обзора, будет выбран оптимальный СИП для замены провода 110 кВ.

3. Система электроснабжения в Новосибирске

Энергетический комплекс Новосибирска -- один из самых сложных и масштабных в России. В 2020 году ему исполняется 108 лет. В данной под главе представлен обзорный материал о том, как появились и развивались энергосистема города Новосибирска.

До появления ТЭЦ в Ново-Николаевске (так до 1926 года назывался Новосибирск) по улицам ходили «зажигальщики». Отдельные дома отапливали с помощью дровяных печей, а небольшие кварталы -- с помощью котельных. В Ново-Николаевске их насчитывалось не больше десятка. По мере того как в городе строились промышленные предприятия и новые жилые кварталы, росла потребность в освещении улиц. И в 1911 году было принято решение о создании временной городской электростанции.

Временную электростанцию открыли в 1913 году в здании Торгового корпуса. Работала она на угле. Мощности электростанции хватало для освещения самого корпуса и нескольких соседних зданий. 4 февраля 1913 года к электросети Ново-Николаевска подключили первых потребителей -- 540 абонентов. От сети питалось 5610 лампочек.

С января 1926 года станция работала только в темное время суток, а через полгода оборудование демонтировали, здание снесли. Обеспечение города электричеством передали ТЭЦ-1, которая в то время называлась Новосибирской центральной городской электростанцией.

До 1933 года станция с помощью двух локомобилей вырабатывала только электричество. Для обеспечения города светом ей в помощь построили 28 трансформаторных подстанций. И сформировали самостоятельную организацию «Управление электросетей». Максимальная нагрузка будущей ТЭЦ-1 составила 1075 кВт. Такая мощность необходима, чтобы одновременно горели 10 000 лампочек.

Возросшая мощность электросети позволила в 1934 году запустить первый городской трамвай. Управление электрических сетей появилось в Новосибирске в 1933 году, в 50-годы было создано несколько предприятий по обслуживанию электрических сетей в районах области, которые в дальнейшем вошли в состав ОАО «Новосибирскэнерго».

В августе 2003 года восемь сетевых предприятий ОАО «Новосибирскэнерго» были объединены в одно предприятие - филиал «Электрические сети», которое преобразовалось в октябре 2004 года в ЗАО «РЭС».

В июне 2012 года была произведена смена типа организационно-правовой формы Общества. Закрытое акционерное общество «Региональные электрические сети» переименовано в Открытое акционерное общество «Региональные электрические сети» (сокращенное наименование - ОАО «РЭС»).

Таким образом, система электроснабжения Новосибирска развивалась и совершенствовалась. По состоянию на 2020г. электрическая система нуждается в ее реконструкции и модернизации. В магистерской диссертации имеется целесообразность имеется целесообразность рассмотрения сети 100/35 кВ в ее реконструкции на сеть 110/20 кВ. Для этого изучим вопрос электроснабжение мегаполисов.

4. Рассказать про район исследования

Провод СИП: виды, характеристики и различия

СИП - это самонесущий изолированный провод, который используется для подключения частных домов к промышленной сети. Конструкция провода подразумевает обязательную изоляцию трёх жил (фазных) и неизолированный, открытый проводник, который применяется в качестве «нуля». Крепится СИП на специальных анкерах или опорах, и во время монтажа немного натягивается (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Стандартный СИП

СИП - это провод, который используют исключительно для подключения домов и других построек, чаще всего бытового назначения.

К преимуществам СИПа относится следующие:

Из-за изоляции фазных проводников отсутствует возможность нежелательного пересечения проводов и возникновения короткого замыкания. сеть электроснабжение подстанция реконструкция

Открытая прокладка минимизирует шансы нелегального подключения.

Конструкция провода очень удобна, что позволяет проводить монтаж быстро и надёжно.

СИП имеет несколько разновидностей, строго регламентируемых ГОСТ 31946-2012:

СИП-1 - стандартный провод для открытой прокладки с тремя изолированными проводниками и одним неизолированным.

СИП-2 - все четыре проводника заизолированы.

СИП-3 - помимо изоляции проводов предусмотрена дополнительная защитная оболочка. СИП-3 часто используется для линий напряжением 6-35 кВ.

СИП-4 - не предусматривает четвёртой жилы. Такой провод выпускается только сечением 16 и 25 мм2.

СИПг - дополнительно покрыт герметиком, что позволяет исключить нежелательное воздействие кислорода.

СИПн - провод, который не поддерживает горение, а при повышении температуры начинает медленно тлеть.

Изоляцией для токоведущих жил служит полиэтилен, а не поливинилхлорид, как в проводах и кабелях для проводки внутри помещений. Несущая жила (нулевая, без изоляции) выполняется из алюминия, а не из меди.

Практически для всех своих разновидностей технические характеристики СИП одинаковы. Может меняться только наличие изоляции и количество жил.

К техническим характеристикам СИП относится:

Рабочее напряжение: до 1 кВ применяют 1, 2, 4 и 5 категории, от 1 до 35 кВ - применяют 3 категорию.

Количество жил - 3 или 4 (СИП-3 имеет одну жилу).

Сечение жил - от 16 до 240 мм2.

Допустимая рабочая температура - 90 С.

Тип изоляции - термопластичный и светостабилизированный полиэтилен.

Температура окружающей среды - от -60 С до +50 С.

Заявленный производителем срок эксплуатации - не менее 40 лет.

Из-за алюминиевой несущий жилы радиус изгиба провода составляет не менее 10 внешних диаметров.

Изучив все особенности выбранного участка электроснабжения стоит отметить, что выбор провода СИП является более эффективной альтернативой существующей конструкции. В дальнейшем будет предложено технико-экономическое обоснование выбора провода СИП.

Расчет потерь 35 кВ

Для всех участков ВЛ 35-10 кВ следует рассчитать потери напряжения в вольтах и процентах:

где - расчетная максимальная нагрузка i-го участка, кВ·А; li - длина i-го участка, км; r0и x0 - удельные активное и индуктивное сопротивления проводов, Ом/км (формула 1); cos j - коэффициент мощности.

Потери электрической мощности DP и энергии DW для участков ВЛ 35-10 кВ определяются по формулам:

где t - время максимальных потерь, ч.

Потери электрической мощности и энергии в трансформаторах 10(35)/0,4:

где DPx и DPк - потери мощности холостого хода и короткого замыкания в трансформаторах, кВт; SТном - номинальная мощность трансформатора, кВЧА.

Анализ опыта применения напряжения 20 кВ в России и за рубежом

Напряжение 20 кВ является новым напряжением для Российской федерации. Область применения данного класса напряжения еще не исследована.

Исторически в сетях среднего напряжения (СН) Советского Союза получили распространение напряжения 6 и 10 кВ. Внедрение напряжения 10 кВ в электрических сетях ряда городов (например, в Архангельск) было осуществлено еще в 30-х годах прошлого века. Основным преимуществом кабелей 10 кВ над кабелями 6 кВ является более высокая пропускная способность при практически одинаковой конструкции.

Однако в большинстве крупных городов получили развитие сети 6 кВ. Их широкое распространение определялось тем, что это напряжение использовалось в системах электроснабжения промышленных предприятий, от подстанций которых, как правило, питались потребители городской сети. Использование напряжения 6 кВ на промпредприятиях определялось отсутствием электродвигателей 10 кВ во всем диапазоне мощностей, а также относительно небольшими размерами территории промпредприятий, что позволяло даже при значительных электрических нагрузках обеспечить приемлемую систему электроснабжения на напряжении 6 кВ. Хочется отметить, что на территории города Новосибирска также в большем количестве существуют сети такого напряжения.

Нетрадиционное для Советского союза напряжение 20 кВ существовало в Латвии. Однако в 70-80-х годах прошлого столетия в этой республике активно начали развивать напряжение 10 кВ. Это было связано с тем, что кабели более высокого напряжения были очень тяжелыми, дорогими, имели много технических ограничений при прокладке. Сегодня напряжение 15 кВ на территории России сохранилось в Калининграде. Однако оно не развивается, а постепенно вытесняется напряжением 10 кВ.

Развитие зарубежных сетей СН, как и отечественных, по сравнению с сетями более высоких напряжений характеризуется рядом общих особенностей. Так, постоянный рост спроса на электроэнергию определяет необходимость увеличения пропускной способности существующей сети. Одним из решений этого вопроса могло бы стать повышение номинального напряжения сети СН. Однако мировая практика развития сетей СН в крупных городах показывает, что предпочтительнее с экономической точки зрения создание новых центров питания и прокладка новых линий; развитие существующей сети СН носит, как правило, локальный характер, затрагивая весьма ограниченный участок сети.

Сегодня в РФ наблюдаются тенденции постоянного роста потребления электрической энергии. В среднем, темп роста потребления электроэнергии схож с мировым показателем и составляет сейчас 2% в год. Однако в ряде регионов наблюдается активный рост более чем на 10% в год.

В 14 регионах России уровень максимальных электрических нагрузок превысил аналогичные значения 1990 г. (когда был зафиксирован максимум энергопотребления). Среди этих регионов Москва и Московская область, Санкт-Петербург и Ленинградская область, Тюменская область и ряд других регионов и областей, в которых наблюдается активный рост промышленного и производственного сектора и, как следствие, массовые жилые застройки. В среднем планируется ежегодный рост потребления электроэнергии на уровне 5%, который определяется темпами развития отраслей промышленности, а так же ростом потребления в коммунальном и бытовом секторах.

Очевидным проблемным вопросом, появившимся в последнее время быстрое увеличение потребления электроэнергии и неуклонный рост плотности нагрузок, которые далеко перешагнули существовавшие нормативы и вплотную приблизились к параметрам крупнейших мегаполисов мира. На 01.01.2014 г. плотность электрических нагрузок в среднем по Москве составила 13,3 МВт/км2. Ожидаемый рост нагрузок в г. Москве на период до 2022 г. составит 1,7 раза. Основные центры нагрузок будут сосредоточены в зонах перспективного развития. Средняя плотность нагрузок увеличится до 23 МВт/км2, а в ряде районов города, на новых и реконструируемых территориях (Большое Сити, Молжаниновка, Щербинка, Марфино и другие), предполагается высокоплотная застройка со значительным ростом электрических нагрузок и их высокой концентрацией (например, в районе ММДЦ плотность может достигнуть значений около 400-500 МВт/км2). Обеспечить необходимую пропускную способность существующие сети не могут, поэтому очевидным фактом становится необходимость перехода на построение новых сетей с повышенным уровнем напряжения. (Вставить увеличение нагрузки в том районе который будет исследован)

При этом вопросы повышения надежности электроснабжения потребителей, при всё возрастающих мощностях, выходят фактически на первое место, потому как большинство потребителей городов не допускают длительного перерыва в электроснабжении. Сегодня существующие в большинстве городов кабельные и воздушные линии электропередач напряжением 6 (10) кВ полностью исчерпали свой ресурс, в том числе и по пропускной способности. И желание передать по ним большую или хотя бы близкую к номинальной мощность обернется увеличением числа повреждений и аварий и, как следствие, частыми перебоями в электроснабжении потребителей.

Сооружение дополнительных центров питания и распределительных подстанций с необходимым линиями электропередач могло бы решить проблему, однако в большинстве крупных городов, в которых и наблюдается активный рост электропотребления, плотная застройка и имеющиеся коммуникации просто не дают возможности установки трансформаторных подстанций и распределительных пунктов, прокладки дополнительных кабельных и воздушных линий электропередач. Возникает замкнутый круг: электроэнергия необходима, она вырабатывается, но доставить ее до потребителя по существующим линия невозможно, а сооружение новых не представляется возможным.

Одним из вариантов решения этой проблемы является повышение уровня питающего напряжения потребителей с 6(10) кВ до 20 кВ. При этом, естественно, потребуется переоборудование трансформаторных подстанций и линий электропередач под новый класс напряжения или возведение на прежних местах полностью новых центров питания и распределительных пунктов. Конечно, все это будет связано с капитальными затратами на сооружение новых или реконструкцию, с повышением уровня напряжения, старых подстанций и ЛЭП, но в конечном итоге эти затраты предполагается быстро окупятся и экономический эффект от такого мероприятия будет значительный. Вопрос перевода потребителей на более высокий класс питающего напряжения обсуждается достаточно давно. В конце 50-х годов в ПУЭ был внесен пункт о необходимости исполнения сетей СН на номинальном напряжении 10 кВ и сокращении зоны действия сетей напряжением 6 кВ.

Таким образом, задача расширения зоны сети 10 кВ в городских электрических сетях по-прежнему является актуальной. Институтом ВНИИЭ разработаны специальные рекомендации по переводу сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ. Использование вместо номинального напряжения 10 кВ повышенного напряжения 20 кВ обеспечит переход сразу с 6 кВ на 20 кВ. Однако необходимо обязательное проведение технико-экономических обоснований при применении напряжения 15-20 кВ, как это предписывает «Инструкция по проектированию городских электрических сетей». Отказ от применения сетей 10 кВ и переход на напряжение 20 кВ не снижает надежность электроснабжения, что является важнейшим элементом взаимоотношений энергетических компаний и потребителей.

В таком подходе к решению проблемы электроснабжения потребителей в крупных городах есть свои плюсы и минусы, однако, необходимость увеличения пропускаемой мощности распределительными сетями диктует четкую необходимость решительных действий. Ведь при увеличении питающего напряжения с 10 кВ до 20 кВ при одном и том же сечении воздушных или кабельных линий, передаваемая мощность увеличивается в 2 раза. Как результат, возможность обеспечить электрической энергией большее количество потребителей.

Актуальность проблемы обоснуется с одной стороны резким ростом плотности электрических нагрузок, как в городских, так и в сельских электрических сетях, существенным ростом стоимости земли, отчуждаемой под строительство подстанций, распредустройств и линий 6-35 кВ, а также необходимостью снижения потерь электроэнергии при ее при транспортировке, в соответствии с законом 261-ФЗ от 23.11.2009 г.

Современные мировые тенденции в развитии электрических сетей свидетельствуют о стремлении многих развитых стран к внедрению более высоких классов напряжения. Перевод электрических сетей среднего напряжения с 10 на 20 кВ позволит перейти на более высокий уровень электроснабжения городских потребителей, увеличить пропускную способность распределительных сетей как минимум в 2-2,5 раза в пределах той же площади территории, сократить количество трансформаторных мощностей, повысить качество электрической энергии и надежность функционирования систем электроснабжения.

Реализация мероприятий по переводу на 20 кВ конкретных электроустановок предприятий городского хозяйства потребует выполнение работ по реконструкции на связанных с ними энергообъектах, что значительно увеличит объемы выполняемых работ.

В некоторых случаях экономически целесообразно в процессе реализации мероприятий обеспечить применение оборудования и материалов, позволяющих работать в двух уровнях напряжения 10 и 20 кВ.

В последствии, после проведения всего комплекса работ по реконструкции, в том числе, по связанным с реконструированными энергообъектами сетям, осуществлять перевод на повышенное напряжение с одновременной переналадкой оборудования.

Уже сегодня в г. Москве, как наиболее динамично развивающегося мегаполиса, запущены в эксплуатацию пилотные проекты по электроснабжению потребителей напряжением 20 кВ. Основное электрооборудование для данных объектов поставлялось зарубежными производителями. Однако имеется множество доказательств того, что отечественные производители электрооборудования ничуть не уступают зарубежным и выпускаемые ими продукты соответствуют самым современным западным аналогам, а по ряду показателей даже их превосходят. В городе Новосибирске на данный момент нет сетей 20 кВ.

В рамках предпроектной разработки схемы питающей сети 20 кВ было проведено технико-экономическое обоснование и выработаны рекомендации по построению сетей 20 кВ в г. Москве. На первом этапе (в ближайшие 3-4 года) предлагается создать питающую сеть 20 кВ от существующих, строящихся и намеченных к вводу до 2013-2014 гг. центров питания со строительством около 90-100 РП и СП и охватом практически всей территории города. Это позволит обеспечить покрытие прироста нагрузок объектов первоочередного строительства и создать предпосылки для возможного дальнейшего подключения нагрузок новых зданий и сооружений с последующим развитием сети 20 кВ.

На II этапе предполагается построить сеть, связывающую все центры питания, с возможной нагрузкой к 2020 году 6400 МВА (данные генерального плана развития города). В случае ускорения строительства ряда планируемых к вводу в эксплуатацию в данный период времени новых подстанций 220/20 кВ (Берсеневская, Ваганьковская, Золотарёвская, Котловка) возможно сокращение протяжённости участков питающей сети 20 кВ и, соответственно, уменьшение сроков и стоимости их строительства. Ещё одним механизмом, позволяющим сократить сроки и стоимость строительства сетей, является обоснованный выбор мощности трансформаторов на вновь строящихся и проектируемых центрах питания. Выбор номиналов мощности трансформаторов рекомендуется производить исходя из допустимой их загрузки в послеаварийных режимах до 130%, что позволит существенно сократить капитальные затраты на развитие ЦП в целом по Москве.

В настоящее время разработаны и реализованы проекты сетей и подстанций на напряжение 20 кВ, среди которых: - подстанция 110/20/10 кВ «Сити» Центральных электрических сетей - филиала ОАО «МОЭСК»; - подстанция закрытого типа «Чкаловская» 110/20/10 кВ, предназначенная для обеспечения электроэнергией жилого микрорайона Москвы на Ходынском поле; - проект строительства воздушно-кабельной линии 20 кВ от подстанции 110/10 кВ «Синегорье» до с. Усть-Цильма. Проект включает в себя строительство почти 9 км воздушной линий 20 кВ на левом берегу Печоры, реконструкцию 6 км линии 10/20 кВ на правом берегу и прокладку кабельной линии 20 кВ по дну реки (реализация филиалом МРСК Северо-Запада «Комиэнерго»). Ввод в эксплуатацию всего объекта выполнен в начале осенне-зимнего периода 2010 - 2011 г.г.. Многие энергокомпании ставят задачу по проектированию 20 кВ сетей как одну их приоритетных. На сегодняшний день питающих сетей напряжением 20 кВ в Москве около 1%, тогда как сети класса напряжения 6 кВ составляют 14%, а 10 кВ - 85%. Существование устаревших сетей с низким уровнем напряжения создает серьезные трудности для развития мегаполиса. Более же высокий класс напряжения не только сократил бы потери электроэнергии, но и увеличил маневренность системы города, сократил сроки технологического присоединения потребителей, и, что немаловажно, исключил возможность возникновения дефицита мощности на многие годы. ОАО «Объединенная энергетическая компания» является инвестором - застройщиком пяти подстанций (ПС) 220/20 кВ: «Герцево», «Сити-2» («Магистральная»), «Мневники», «Ново-Измайлово» («Абрамово») и «Новая» («Горьковская»).

Для выполнения перехода на построение городских сетей классом напряжения 20 кВ необходимо выполнение ряда обязательных условий:

1. Разработка нормативно-технической базы.

2. Наличие на питающих центрах 220-110 кВ резервов мощности на уровне напряжения 20 кВ.

3. Разработка концепции развития сетей 20 кВ на территории конкретного города. Выполнение технико-экономического обоснования построения сетей.

4. Наличие на рынке оборудования и кабельной продукции 20 кВ.

Как известно, электрические сети состоят из трансформаторных подстанций, распределительных устройств и линий электропередачи (воздушных или кабельных).

Силовые трансформаторы для главных понизительных (110/20 кВ и 220/20 кВ) и цеховых (20/0,4 кВ) подстанций частично имеются в номенклатуре выпускаемых в настоящее время трансформаторов, однако не с таким широким диапазоном мощностей, какой используется сейчас на напряжениях 110/10, 220/10 и 10/0,4 кВ.

Очевидно, что конструктивных трудностей с изготовлением трансформаторов для узловых ТП и ТП необходимых мощностей возникнуть не должно, т.к. частичный опыт имеется и, кроме того, электротехнической промышленностью изготавливаются различные трансформаторы.

При наличии высоковольтной электродвигательной нагрузки (6 или 10 кВ) на предприятии представляется возможным установка на главных понизительных подстанциях (ГПП) трехобмоточных трансформаторов (110/20/10-6 кВ).

Что касается коммутационного оборудования (высоковольтные выключатели, разъединители, выключатели нагрузки, предохранители) распределительных устройств низкого напряжения РУ НН 20 кВ, тo номенклатура плавких предохранителей на 20 кВ аналогична номенклатуре их на 10 кВ, а цены отличаются не более чем в 2 раза.

Из высоковольтных выключателей на сегодняшний день наиболее перспективными являются вакуумные и элегазовые. Производство их на 10, 20 и 35 кВ нашей промышленностью налажено. Что касается цены, то выключатель на 20 кВ, конечно, будет дороже, чем выключатель на 10 кВ. Как показывает зарубежный опыт, разница в стоимости коммутационных аппаратов на 20 и 10 кВ составляет 20-30 %;

Линии электропередачи (ЛЭП) - это те элементы распределительной сети в которых уменьшение потерь электрической энергии и, соответственно, снижение эксплуатационных затрат позволит окупить дополнительные капиталовложения в СЭС 20 кВ по сравнению с СЭС 10 кВ.

Кроме того, как показали расчеты, выполненные кафедрой электроснабжения МЭИ, капитальные вложения для воздушных ЛЭП на 20 кВ в 2 раза меньше, чем 10 кВ, в основном за счет меньшего сечения проводов.

Существенно снизить капитальные вложения и эксплуатационные издержки на кабельные ЛЭП можно, если применить на 20 кВ кабели с изоляцией из «сшитого» (вулканизируемого) полиэтилена.

Исследование конструктивных особенностей кабелей 20 кВ показало, что применение вместо бумажнопропитанной изоляции кабелей из сшитого полиэтилена позволит повысить пропускную способность кабелей за счет увеличения допустимой температуры, облегчить условия прокладки, уменьшить эксплуатационные издержки и снизить стоимость кабеля в 2 раза по сравнению с кабелями типа АОСБ (ОСБ).

Таким образом, можно сделать вывод, что переход на напряжение 20 кВ позволит значительно сократить электрические потери в распределительных сетях, уменьшить количество питающих и распределительных центров, снизить суммарную протяженность воздушных и кабельных линий электропередач, тем самым снизив капитальные и текущие затраты на сооружение и поддержание объектов электроснабжения в работоспособном состоянии.

ТП 20/0,4 кВ для снабжения поселка, расставляем. Надо подобрать мощность поселка такую чтобы питание 10 кВ было «под завязку» Хотелось бы, чтобы Вы помогли мне выбрать участок для предоставления в данной работе и в дальнейшем в магистерской диссертации. Также саму ТП которая будет максимально загружена.

5. Электрозаправка

Россия как и многие другие странаы мира, основная роль в развитии сети электрозаправочных станций принадлежит государству и окологосударственным структурам.

Правительства понимают, что экология -- не шутка, что человечество вплотную подходит к той грани, за которой развернуть лавину разрушения окружающей нас среды будет уже очень сложно. И именно сейчас -- самое время остановить ее, пока эта грань не пройдена.

Кроме того, правительства в большей степени, чем бизнес_структуры, имеют возможность инвестировать деньги с дальним прицелом на будущее.

Однако и бизнес_структуры подключаются к этому процессу. Вернее, «подключаются» -- не совсем верное слово, бизнес_структуры были в этом процессе с самого начала -- к примеру, компания Tesla, стоявшая у истоков современного электротранспорта, с их сетью «Суперчарджеров» -- быстрых зарядок, позволяющих спокойно совершать на электромобилях Tesla междугородние путешествия.

Частные сети электрозаправочных станций активно появляются в Европе, частные электрозаправки устанавливаются в России.

Логика бизнеса на электрозаправках такова. Электричество -- дешевый ресурс в сравнении с нефтепродуктами. Особенно в России. Автомобилисты, привыкшие платить большие деньги за бензин, еще долго будут воспринимать счета за заправку электромобилей по ценам энергопроизводителей как какие_то невероятные копейки.

И даже если владелец электрозаправки установит отпускную цену на электричество при зарядке в несколько раз выше цены, по которой сам покупает его у сетевой компании -- эта цена всё равно останется субъективно низкой для автовладельцев. И они будут готовы платить ее за возможность подзарядиться в удобном для них месте.

Значит, владелец бизнеса на электрозаправках получает доход от владельцев заряжающихся электромобилей -- по счетчику, по часам или по принципу абонемента. Электрозаправка должна быть установлена так, чтобы как можно больше электромобилистов хотели воспользоваться ей в этом месте.

При этом он сам тратится на покупку электричества у сетевой компании по счетчику. Плюс делает изначальные вложения в покупку и установку самой электрозарядной станции и тратится на ее обслуживание и ремонт, если с ней что_то случается. Электричество, обслуживание и возврат изначальных инвестиций должны быть заложены в стоимость зарядки для пользователей.

Таким образом, прибыльность конкретной электрозаправки зависит от того, насколько удачно выбрано место -- расположено ли оно рядом с точками, в которых живут либо в которые приезжают днем электромобилисты. И от качества и доступности сервиса оборудования -- чтобы электрозаправка работала стабильно, а в случае неполадок ее ремонтом занимались квалифицированные сотрудники от поставщика. Потому что в противном случае поломка может парализовать ваш бизнес, заставить переплачивать за сторонний сервис или стать необратимой.

По последнему пункту -- к сожалению, многие импортеры европейского электрозаправочного оборудования не учитывают то, что его производители не будут заниматься сервисом своих электрозаправок, поставленных в Россию. И любая поломка или «непонятка» в работе такой электрозарядной станции становится фатальной -- починить невозможно, импортер не может, производитель не считает себя должным, а местные электрики не знают, как чинить. И миллионы рублей, вложенных в покупку «быстрой» электрозаправки, оказываются «чемоданом без ручки», который лежит мертвым грузом, не принося прибыли и потихоньку ржавея.

Вскользь заметим, что у клиентов EVA таких проблем нет. Мы --в России. Наша техподдержка всегда готова растолковать все «непонятки», в простых случаях неполадок дать предельно доходчивые инструкции на русском языке, по которым любой человек с достаточным допуском электрика сможет устранить неисправность, а в сложных случаях -- решить проблему силами собственных специалистов.

Несмотря на то, что электрокары в России еще не так популярны, как в других странах, сеть электрозаправок постепенно увеличивается. Каждый год заправки для электромобилей появляются всё в новых городах, хотя, конечно же, больше всего их в мегаполисах (в первую очередь, это Москва и Санкт-Петербург, стремительно растет количество электрозаправок в Екатеринбурге и Сочи).

В столице и вовсе зарядка электромобиля на данный момент является бесплатной, а вот жителям остальной части России за восполнение запаса энергии аккумулятора придется платить (правда, заправиться электричеством получится дешевле, чем бензином или дизельным топливом).

Рисунок 2 - Зарядные станции Tesla Supercharger

Зарядные станции Tesla Supercharger пока что на территории страны отсутствуют, но электрозаправки в России от ведущего мирового производителя авто с электродвигателями стоит ожидать в течение ближайших 5 лет, сейчас же всем владельцам электрокаров Тесла придется пользоваться обычной зарядной станцией (Рисунок 2).

Что касается Новосибирска в области насчитывается около 300 электромобилей. С 1 ноября у жителей Новосибирска появилась возможность заряжать свой аккумулятор электромобиля не только дома от розетки, но и на специальной уличной электрозаправочной станции, торжественное открытие которой состоялось 17 декабря 2019г.

В последнее время государство и бизнес начали прилагать усилия, направленные на пересаживание водителей за руль транспортных средств, оснащенных электромоторами. Так, электрическую заправку мощностью 50 кВт установил АО «Новосибирскэнергосбыт» на ул. Орджоникидзе, 32. За первые полтора месяца работы ею воспользовались уже более 300 раз, что говорит о востребованности таких заправок у новосибирцев. Новая станция позволяет зарядить любой электромобиль, так как оборудована тремя разъемами: Combo2, CHAdeMo и Type 2. Заряжаться аккумулятор будет около часа, при этом одновременно можно заряжать два транспортных средства.

В планах у компании в 2020 году установить порядка 20 заправок. Развивать инфраструктуру для электромобилей планируется совместно с бизнес-центрами, торговыми-центрами и с городскими парковками. Управление станцией можно будет осуществлять через мобильное приложение «Платосфера» от АО «Новосибирскэнергосбыт».

По данным «Автостат», в каждой стране, где виден хороший рост электрокаров, такое развитие обусловлено мерами поддержки со стороны государства: от субсидирования на различных этапах до вложений в развитие зарядной инфраструктуры. В России же такие проекты, как установка электрозаправочных станций, только начинают зарождаться и ждут поддержки государства.

Электромобили могут потенциально сократить объем вредных выбросов в атмосферу, расходы на содержание и топливо таких машин значительно ниже расходов на классическое авто, электромобиль реже ломается, а значит, что риск внезапно «встрять» со сломанной машиной ниже. Чем больше электромобилей, тем чище воздух в городе.

Таким образом, можем сделать вывод, что еще совсем недавно электромобили оставались скорее игрушками для эксцентричных обеспеченных людей, однако в последнее время ситуация резко изменилась. На этом фоне все более актуальным становится вопрос с электрозаправками - парк машин на альтернативном топливе увеличивается и потому вполне логичным выглядит решение открыть свой бизнес в этой нише. Открывать электрозаправку в крупном городе-миллионнике с целью заработать на ней здесь и сейчас - дело сомнительное. Нужно быть готовым к небольшому доходу и долгому периоду окупаемости. Все таки живем мы с вами не в солнечной Силиконовой Долине, и основной транспорт россиян приводит в движение двигатель внутреннего сгорания. Пока крайней мере пока. Однако не стоит забывать о том, что парк электромобилей растет из года в год, и далеко не все новоиспеченные владельцы машин на альтернативном топливе будут заправляться только у себя дома в гараже.

Таким образом, проведя обзор на зарубежный и отечественный опыт установки электорзаправок, планируется разработать проект установки электрозапрвки на выбранном участки сети. Посчитать реализацию проекта.



Заключение

Изучив хронологическое развитие сетей на территории Новосибирской области, выбрав объект исследования, а именно схему электроснабжения подстанции 110/35 кВ для дальнейшей его реконструкции на 110/20 кВ. Так же рассмотрев вопрос целесообразности включения электрозаправки в общую схему электроснабжения на выбранном участке сети. Магистерская диссертация предполагает по собой изучение перспективы технического и экономического эффекта для дальнейшего и применения его на территории города Новосибирска.



Список литературы

1. Козлов В.А. Электроснабжение городов. Изд.2-е перераб. М.: Издательство "Энергия", 2016. - 280с.

2. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательство "Мастерство", 2016. - 320 с: ил.

3. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ - М.: Папирус Про, 2018.

4. ВСН 97-83 Инструкция по проектированию городских и поселковых электрических сетей.

5. Правила устройства электроустановок. М.: СК-Промсервис, 2017.

Размещено на Allbest.ru

...