SIECI ELEKTROENERGETYCZNE W OBIEKTACH PRZEMYSŁOWYCH WYBRANE ZAGADNIENIA

Sieci elektroenergetyczne w obiektach przemysłowych. Wybrane zagadnienia

W pracy przedstawiono aktualne problemy projektowania sieci elektroenergetycznych w obiektach przemysłowych, omówiono problematykę wyznaczania obciążeń elektroenergetycznych odbiorców przemysłowych różnego typu i rodzaju, a także opisano analizę techniczną istniejących i przyszłościowych układów elektroenergetycznych sieci przemysłowych. Ponadto omówiono najczęściej stosowane metody obliczeń technicznych i oceny ekonomicznej układów elektroenergetycznych sieci rozdzielczych, a także przedstawiono współczesne metody analizy ekonomicznej i oceny rozwiązań sieci elektroenergetycznych w obiektach przemysłowych.
W opracowaniu omówiono bardzo istotny problem jakości energii elektrycznej i jej wpływu na pracę odbiorników zasilanych z sieci elektroenergetycznej obiektu przemysłowego. Dokonano analizy problematyki niezawodności zasilania elektroenergetycznych sieci przemysłowych, podano najczęściej stosowane metody obliczania wskaźników zawodności układów elektroenergetycznych. W końcowej części zamieszczono przykładowy fragment projektu sieci niskiego i średniego napięcia w zakładzie przemysłowym. W skrypcie przedstawiono także wiele przykładów obliczeniowych w celu łatwiejszego zrozumienia przez czytelników trudnej problematyki elektroenergetyki przemysłowej.

SPIS TREŚCI
Przedmowa 7
1. Wstęp 9
2. Analiza metod wyznaczania obciążeń elektroenergetycznych odbiorców przemysłowych 10
2.1. Wprowadzenie 10
2.2. Definicje podstawowych wielkości i współczynników 11
2.3. Rodzaje stosowanych metod obliczeniowych 14
2.4. Metody wyznaczania mocy szczytowej 16
2.4.1. Metoda zapotrzebowania mocy na jednostkę produkcji 16
2.4.2. Metoda jednostkowego zapotrzebowania mocy (jednostkowego obciążenia po-
wierzchni produkcyjnej) 16
2.4.3. Metoda jednostkowego zapotrzebowania energii elektrycznej 16
2.4.4. Metoda indywidualnej oceny pracy odbiorników 17
2.4.5. Metoda dwuczłonowa Liwszyca 18
2.5. Metody wyznaczania mocy obliczeniowej 19
2.5.1. Metoda współczynnika zapotrzebowania mocy k z 22
2.5.2. Metoda względnych odchyleń standardowych 23
2.5.3. Metoda zastępczej liczby odbiorników 25
2.5.3.1. Wyznaczenie współczynnika kształtu uporządkowanego wykresu obcią-
żenia charakterystycznej grupy odbiorników 25
2.5.3.2. Wyznaczenie mocy obliczeniowej grupy charakterystycznej odbiorników 29
2.5.3.3. Wyznaczenie ogólnej mocy obliczeniowej 31
2.5.3.4. Założenia metody uproszczonej ZLO (wyznaczania mocy obliczeniowej) 32
2.5.3.5. Wyprowadzenie wzoru na współczynnik mocy obliczeniowej 33
2.5.3.6. Wyznaczenie mocy obliczeniowej według uproszczonej metody ZLO 34
3. Wymagania ogólne stawiane elektroenergetycznej sieci przemysłowej 35
4. Wybór liczby i mocy transformatorów w stacjach elektroenergetycznych obiektów przemy-
słowych 37
4.1. Wybór liczby transformatorów 37
4.2. Wybór mocy znamionowej transformatorów 38
5. Napięcia przemysłowych sieci elektroenergetycznych 40
5.1. Napięcia sieci zasilającej 41
5.2. Napięcia sieci średniego napięcia 41
5.3. Napięcia sieci rozdzielczej do 1 kV 42
6. Jakość energii elektrycznej i jej wpływ na pracę odbiorników przemysłowych 44
6.1. Wprowadzenie 44
6.2. Parametry charakteryzujące jakość energii elektrycznej 45
6
7. Obliczenia techniczne sieci przemysłowych niskiego i średniego napięcia 50
7.1. Wstęp 50
7.2. Obliczenia spadków napięcia w sieci 51
7.3. Obliczenia strat mocy i energii elektrycznej 53
7.4. Dobór przewodów 56
7.5. Dobór przewodów na długotrwałą obciążalność i przeciążalność prądową 57
7.6. Sprawdzenie dobranych przewodów lub kabli na warunki zwarciowe 60
7.7. Sprawdzenie na warunki zwarciowe elementów sieci 63
8. Układy elektroenergetyczne sieci przemysłowych 66
8.1. Informacje ogólne 66
8.2. Stosowane układy sieci przemysłowych 66
8.3. Rozdzielnice niskiego napięcia 72
8.4. Stacje transformatorowo-rozdzielcze SN/nn 77
8.5. Dobór stacji transformatorowej SN/nn 82
8.5.1. Zabezpieczenia transformatorów SN/nn 85
8.5.2. Zabezpieczenie stacji transformatorowo-rozdzielczej SN/nn 87
8.6. Dobór transformatorów 90
9. Obliczenia niezawodnościowe sieci przemysłowych 98
9.1. Podstawowe pojęcia i definicje 98
9.2.Obliczanie wskaźników nieciągłości zasilania wybranych układów sieci w zakładach
przemysłowych 101
9.3. Obliczanie wskaźników zawodności boków sieciowych 104
9.4. Przykład obliczeniowy – sieć średniego napięcia 106
10. Podstawowe obliczenia ekonomiczne sieci przemysłowych 109
10.1. Metoda kosztów rocznych 109
10.2. Metoda zdyskontowanych kosztów rocznych 117
10.3. Przykład obliczeniowy 118
11. Współczesne metody ekonomiczne analizy przemysłowych sieci elektroenergetycznych 122
11.1. Metoda wartości bieżącej netto (NPV) 122
11.2. Metoda zmodyfikowanych kosztów rocznych 124
11.3. Metoda minimalnych kosztów wieloletnich sieci przemysłowych 125
11.4. Metoda kosztów krańcowych (marginalnych) 126
11.5. Algorytm badania rozwoju stacji 110 kV/SN – przykład obliczeniowy 131
11.6. Metoda wewnętrznej stopy zwrotu (IRR) 136
11.7. Ogólne kryterium ekonomiczne badania rozwoju sieci przemysłowych 137
11.8. Analiza finansowa i ocena efektywności projektów inwestycyjnych w elektroenerge-
tyce 139
12. Przykładowy fragment projektu sieci niskiego i średniego napięcia w obiekcie przemysło-
wym 141
13. Metody lokalizacji stacji SN/nn na terenie zakładu 176
13.1. Uwarunkowania ogólne 176
13.2. Metody lokalizacji statycznej stacji 178
13.2.1. Lokalizacja stacji w środku obciążenia 178
13.2.2. Lokalizacja stacji według minimum kosztów rocznych sieci 181
13.2.3. Metoda Hooka i Jeevesa 182
13.2.4. Metoda Monte Carlo 184
Załącznik. Tabele rezystancji i reaktancji transformatorów, linii napowietrznych i kablowych 187
Literatura 190