Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Передача электроэнергии на большие расстояния к центрам потребления стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.

Каждое производство существует постольку, поскольку его машины-орудия обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины-орудия приводятся в настоящее время электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных механизмов.

При этом электроэнергия должна обладать соответствующим качеством. Основными показателями качества электроэнергии являются стабильность частоты и напряжения, синусоидальность напряжения и тока и симметрия напряжения. От качества электроэнергии зависит качество выпускаемой продукции и ее количество. Изменение технологических процессов производства, связанное, как правило, с их усложнением, приводит к необходимости модернизации и реконструкции систем электроснабжения. В таких системах вместо дежурного или дежурных устанавливается ЭВМ, обеспечивающая управление системой электроснабжения. Эта ЭВМ получает информацию в виде сигналов о состоянии системы электроснабжения, работе устройств защиты и автоматики и на основе этой информации обеспечивает четкую работу технологического и электрического оборудования. При этих условиях дежурный, находящийся на пульте управления, только наблюдает за течением технологического процесса и вмешивается в этот процесс только в случае его нарушения или отказов устройств защиты, автоматики и телемеханики.

Из изложенного ясно, что современное производство предъявляет высокие требования к подготовке инженеров — специалистов в области промышленного электроснабжения; одновременно требуется значительное количество инженеров, располагающих также знаниями и в области автоматики и вычислительной техники. Переход на автоматизированные системы управления может быть успешным только при наличии средств автоматики и квалифицированных инженеров в области автоматизированного электроснабжения. Следует отметить, что на многих заводах и фабриках нашей страны имеют место еще старые системы ручного обслуживания, и эти предприятия должны реконструироваться в условиях эксплуатации. Необходимость научного подхода к управлению системами электроснабжения крупных предприятий, применения автоматизированных систем управления с использованием управляющей вычислительной техники диктуется, с одной стороны, сложностью современных систем электроснабжения, наличием разнообразных внутренних взаимодействующих связей, а также недостаточно высокими характеристиками надежности эксплуатируемых устройств автоматики; с другой стороны, возможностью отрицательного влияния крупных потребителей электроэнергии на работу энергосистемы.

Реальными предпосылками применения управляющей вычислительной техники в системах электроснабжения можно считать следующие:

1) характер производства, передачи, приема и распределения электроэнергии между потребителями является непрерывным, безынерционным, быстротекущим; объект управления - развитая сложная техническая система;

2) управляющую вычислительную технику целесообразно применять в системах с высоким уровнем автоматизации технологического процесса, со значительными информационными потоками в системах контроля и управления; системы электроснабжения крупных промышленных предприятий относятся именно к таким системам;

3) современный уровень автоматизации систем электроснабжения на предприятиях позволяет использовать имеющиеся средства локальной автоматизации в АСУ электроснабжением;

4) высокие темпы развития производства вычислительных машин, совершенствование их элементной базы приводят к снижению стоимости вычислительной техники, что позволяет расширить сферу их применения.

Важной особенностью систем электроснабжения является невозможность создания запасов основного используемого продукта — электроэнергии. Вся получаемая электроэнергия немедленно потребляется. При непредвиденных колебаниях нагрузки необходима точная и немедленная реакция системы управления, компенсирующая возникший дефицит.

Общая задача оптимизации систем промышленного электроснабжения кроме указанных выше положений включает также рациональные решения по выбору сечений проводов и жил кабелей, способов компенсации реактивной мощности, автоматизации, диспетчеризации и др.

Системный подход при решении оптимизационных задач предполагает управление качеством электроэнергии, направленное на уменьшение ее потерь в системах промышленного электроснабжения, а также на повышение производительности механизмов и качества выпускаемой продукции. Комплексное решение этой проблемы обеспечивает всемерное повышение эффективности народного хозяйства.

2. Данные основные и исходные

КТП 17 ЖГПЗ питается от системы энергоснабжения мощностью 160 МВА, линия передачи ВН 320 м.

Резервуарный парк 2 х 50000 м3

Название механизма	Количество	Р кВт	об/мин	Кс	tg φp	Тип электродвигателя
насос пожаротушения	2	200	1475	0,7	0,62	А-103-4М
насос пожаротушения	1	160	2955	0,7	0,62	А-101-2М
насос подъёма нефти	3	55	1480	0,7	0,62	АИР225М4
осевые вентиляторы	8	0,18	1500	0,6	0,75	АИР56В4
электрозадвижки	22	1,1	1400	0,2	1,17	АИР80А4

Требуется рассчитать нагрузки и выбрать трансформатор питания, рассчитать компенсирующее устройство ( КУ ) реактивной мощности, сечения проводов и кабельных линий, выбрать автоматы на 0,4 кВ и выключатели на 6 кВ. Произвести расчет токов короткого замыкания на шинах РП 0,4 кВ и на шинах 6 кВ. Произвести проверку выбранных аппаратов на термическую и динамическую стойкость к токам короткого замыкания. Составить электрическую схему КТП.

3. Расчет нагрузок и выбор трансформатора для питания нагрузи без компенсации реактивной энергии

Методика расчёта

; ; ,

где: - номинальная активная нагрузка, кВт;

- расчётная активная нагрузка, кВт;

- расчётная реактивная нагрузка,квар;

- расчётная полная нагрузка, кВА;

- коэффициент реактивной мощности;

- коэффициент спроса,

;

определяются потери в трансформаторе,

;

Определяется расчётная мощность трансформатора с учётом потерь, но без компенсации реактивной мощности.

Выбираем трансформатор ТМ 630/10/0,4;

Таблица 1. Сводная ведомость нагрузок

Название Механизма	n	U кВ	P кВт	cosφ	tgφ	P кВт	Q квар	S кВА	I А	I А	K
Насос Пожаротушения	2	0,38	200	0,85	0,62	140	86,8	164,7	397,7	1988,5	0,7
Насос Пожаротушения	1	0,38	160	0,85	0,62	112	69,44	131,8	318,1	1590,5	0,7
Насос подъёма нефти	3	0,38	55	0,85	0,62	38,5	23,87	45,3	109,4	656,4	0,7
Осевые вентиляторы	8	0,38	0,18	0,8	0,75	0,108	0,081	0,135	0,38	2,66	0,6
Электро-задвижки	22	0,38	1,1	0,65	1,17	0,22	0,338	0,338	2,86	20	0,2

Ответ: Выбрано трансформаторы ТМ 630/10/0,4; Кз = 0,96.

4. Выбор трансформатора для питания нагрузки после компенсации реактивной энергии

Методика расчёта

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения

где: Q— расчетная мощность КУ, квар;

— коэффициент, учитывающий повышение cos естественным способом, принимается = 0,9;

tg, tg— коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cos = 0,92.;.0,95.

Задавшись cosиз этого промежутка, определяют tg.

Значения , tg выбираются по результату расчета нагрузок из "Сводной ведомости нагрузок".

Задавшись типом КУ, зная Qкр и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.

После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение cos

где Q — стандартное значение мощности выбранного КУ, квар. По tg определяют cos:

;

Параметр	cosφ	tgφ	,кВт	,квар	,кВА
Всего на НН без КУ	0,8	0,742	513,2	321	605,3

Определяется расчётная мощность КУ

Принимается cosφ= 0,95, тогда tgφ= 0,329.

По таблице выбирается УК 2-0,38-50 со ступенчатым регулированием по 25 квар.

Определяется фактические значения tgφ и cosφ после компенсации реактивной мощности:

; ,

Определяются расчётная мощность трансформатора с учётом потерь:

;

По таблице выбираем трансформатор ТМ 630/10/0,4;

; ;

Определяется

Таблица 2. Сводная ведомость нагрузок

Параметр	cosφ	tgφ	,кВт	,квар	,кВА
Всего на НН без КУ	0,841	0,643	513,2	321	605,3
КУ				4*50
Всего на НН с КУ	0,955	0,309	513,2	121	527,3
Потери			10,5	52,73	53,8
Всего ВН с КУ			523,7	173,73	551,8