Проектирование электрических сетей

Проектирование электрических сетей

Проектирование электрических сетей — важная часть работ по электромонтажу. Этот этап работы довольно трудоемкий и технически сложный. Для его реализации необходим пакет нормативных актов с требованиями о качестве инженерных и монтажных работ. Требования распространяются на строительство, монтаж и реконструкцию объектов электросетей.

При проектировании электросетей учитываются требования и нормы ГОСТов по электроснабжению. Объем работ различается в зависимости от типа электросетей и сложности монтажа.

Электросети подразделяются:

1. По назначению — они могут быть контактными, автономными и относящимися к технологическим объектам.
2. По масштабу — районные, магистральные, городские и региональные сети.
3. По силе тока — сети с постоянным или переменным током.
4. По области применения — бытовые и промышленные, общественно-коммунальные и производственные.

Электросети также различаются по иерархии: национальные, региональные, межрегиональные. Все виды электросетей предусмотрены для снабжения электричеством всех промышленных объектов, городов, сел.

Процесс проектирования различных типов электросетей включает в себя установку мощности, коэффициент напряжения, обмен данными и решения по анти-аварийным мероприятиям.

Проектирование электросетей подразумевает:

• анализ условий, в которых находится объект — город, климатические условия, качество напряжения, определение сложных мест для прокладки кабеля;
• определение типа нагрузки, анализ вырабатываемой мощности и уровня потребления электроэнергии;
• расчет максимальной нагрузки;
• расчет различных режимов работы сети;
• техническое обоснование построения сети;
• подсчет мощности и способов контроля напряжения.

В современном мире большую часть электроэнергии потребляют промышленная отрасль, электротранспорт, городские службы, строительная сфера и сельское хозяйство.

Определение электрической нагрузки

Электрическая нагрузка — мощность электросети в конкретный момент времени. Эта величина определяется по ГОСТ 19431-84 и формируется из нескольких составляющих:

1. Активная мощность (P).
2. Реактивная мощность (Q).
3. Полная мощность (S).
4. Электрический ток (I).

Электрическая нагрузка постоянно меняется, так как сеть не может работать с одинаковым напряжением. Многое зависит от объекта потребления энергии. Для отражения изменения мощности обычно используют график нагрузки. Он охватывает как суточные изменения, так и годовые.

При проектировании электросети требуется оценить некоторые показатели, чтобы определить уровень электрической нагрузки. Это обязательный этап при:

• обсуждении типа напряжения сети;
• создании схемы построения электросети;
• подборе электрооборудования;
• выборе режимов работы.

Для вычисления потребляемой мощности электросети применяется:

1. Номинальная мощность.
2. Установленная мощность.
3. Присоединенная мощность.
4. Средняя мощность электроприемников.

Номинальная мощность электроприбора обычно указывается в документах при изготовлении. Иногда значения нанесены на цоколь или колбу оборудования. Номинальная мощность — реактивная мощность, потребляемая источником и поступающая в сеть.

Установленная мощность — это совокупность номинальных мощностей одинаковых электроприемников.

Присоединенная мощность устанавливается для всех электроприемников и означает потребительскую мощность при максимальной нагрузке. Если говорить о присоединенной мощности машин и электрооборудования, то здесь коэффициент рассчитывается исходя из нагрузки оборудования и его КПД (коэффициент полезного действия).

При расчете коэффициента электропотребления используются формулы расхода энергии и анализа данных по объемам выработки электричества. Для расчета нагрузок используется величина Рmax.

Для расчета годового потребления электричества используется величина Wгод. Для вычислений длительности предельной нагрузки используют показатель Тmax. Таким образом, формула вычисления электропотребления будет выглядеть как:

Pmax= Wгод / Тmax

Чтобы рассчитать энергоемкость отдельных подстанций, необходимо суммировать максимальную нагрузку объектов и коэффициент разновременности максимумов kp. При этом обязательно учитывается тип предприятий:

• односменные;
• двухсменные;
• трехсменные;
• электротранспорт;
• сельское хозяйство.

Номинальное напряжение электрических сетей

Напряжение, на которое рассчитаны объекты электроэнергии во время эксплуатации, называют номинальным. Установка значений этого типа напряжения происходит в момент проектирования электросетей. Эта величина регламентируется ГОСТом 721-77. Согласно требованиям этого ГОСТ напряжение должно составлять 230В при частоте 50 Гц.

Номинальное напряжение сети можно вычислить с помощью:

1. Показателей мощности (P), которая передается по линии электропередач.
2. Расстояния (L), на которое распространяется номинальная мощность.

Для расчета мощности электросети используется несколько разных формул. Например:

1. Формула Стилла, при которой длина линии электропередач составляет более 250 км, а мощность — более 60 МВт.
2. Формула Залесского, по которой длина ЛЭП — более 1000 км, а мощность составляет более 60 МВт.
3. Формула Илларионова используется для сетей с напряжением от 1150 кВ. Мощность линии электропередач — более 1000 МВт.

С учетом этих трех формул номинальное напряжение сетей равно 110 кВ. В России существует две основных системы напряжений. Одна действует для Северо-Запада, центра страны и регионов Северного Кавказа. Другая система распространена на остальной территории страны.

Для отдельной крупной сети, включающей линии и подстанции, расчет номинального напряжения происходит на основе сравнения технических и экономических показателей. В данный момент наблюдается склонность к увеличению напряжения сети с 10 кВ до 20 кВ.

Номинальное напряжение для разных объектов предполагает изменения мощности исходя из условий эксплуатации и назначения объектов. В последнее время увеличился объем нагрузок на городские бытовые службы. В связи с этим:

• напряжение в 35 кВ применяют для нужд сельского хозяйства;
• напряжение от 110-220 кВ применяется для региональных сетей и крупных объектов промышленного хозяйства;
• сети с напряжением от 330 кВ используют для адекватного функционирования ЕЭС и распределения мощности между крупными электростанциями.

Проектирование электросетей — важный этап в строительстве и налаживании электроснабжения. От него зависит:

• скорость и качество выполнения монтажных работ на объекте;
• правильность расчета выделенной мощности;
• надежность работы и эксплуатации электрооборудования;
• безопасность людей, работающих на объектах.

Детально разработанная документация помогает в понимании энергетической системы объекта. Благодаря этому, специалисты могут выявить погрешности в энергосистеме и найти возможности для внедрения новых технических решений.

Стоимость проекта электрических сетей