Файбисович - справочник по проектированию электрических сетей. Файбисович Д.Л. и др. Справочник по проектированию электрических сетей - файл n1.doc Файбисович справочник по проектированию

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Распределительные электрические сети

ООП 140205 Электроэнергетические системы и сети

Факультет – ФЭН

Заочное отделение

Курс 4, семестр 7

Лекции – 14 часов

Практические работы – 4

Лабораторные работы – нет

Самостоятельная работа – 82 часа

Зачет – семестр 7

Всего – 100 часов

Новосибирск

2009
Рабочая программа составлена на основании:

Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 140205 Электроэнергетические системы и сети. Регистрационный номер 214 тех/дс. Дата утверждения: 27.03.2000 г. (Специальные дисциплины, включая дисциплины специализаций. СД.00 – Дисциплины специализации ДС.01)

П. 4.2 № 41 учебного плана

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры АЭЭС,

протокол № _­3 _ от «_16 _» ____июня _______2009 г.
Программу разработали к.т.н., доцент __________________________А.В. Лыкин
Заведующий кафедрой д.т.н., профессор ______________________________ А.Г.Фишов

Ответственный за основную

образовательную программу к.т.н., доцент ____________________________А.В. Лыкин

Внешние требования

Рабочая программа дисциплины составлена в рамках часов дисциплин, специализаций, и основана на современных представлениях и новейших разработках в области передачи и распределения электрической энергии, а также приоритетных направлениях управления и развития распределительных электрических сетей РФ.

При составлении рабочей программы использованы материалы следующих положений, методических материалов, монографий и др. изданий:


  1. Топливно-энергетический комплекс России 2000-2006 гг.: справочно-аналитический обзор. – М: ИАЦ «Энергия», 2007, 478 с.

  2. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе. Приложение к Приказу ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» от 14.11.2006 № 228.

  3. Файбисович Д.Л., Карапетян И.Г., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича.– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2009 – 392 с.

  4. Об оказании услуг по компенсации реактивной энергии (мощности) / Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации. – Письмо от 1 ноября 2004 г. N ИМ-1374.

  5. Приказ председателя правления РАО энергетики и электрификации "ЕЭС РОССИИ" А.Б. Чубайса от 11.12.2006, №893. «О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счет управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения».

  6. Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения) Утвержден Приказом Минпромэнерго России от 22 февраля 2007 г. N 49.

  7. Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. СО 153-34.20.118-2003.

  8. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. – РД 34.20.179 (ТИ 34-70-070-87).

  9. Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 года. – М.: КноРус, 2008. – 487 с.




  10. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Посо-бие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.

  11. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование по-терь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.


  1. Область профессиональной деятельности - электроэнергетика.

  2. Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:

  • электрические станции и подстанции, линии электропередачи;

  • электроэнергетические системы;

  • системы электроснабжения объектов техники и отраслей хозяйства;

  1. Виды профессиональной деятельности выпускника.
Выпускники по направлению подготовки дипломированного специалиста «Электроэнергетика» могут быть подготовлены к выполнению следующих видов профессиональной деятельности:

  • проектно-конструкторская и производственно-технологическая;

  • исследовательская;

  • эксплуатационная;

  • монтажно-наладочная;

  • организационно-управленческая.
Конкретные виды деятельности определяются содержанием образовательно-профессиональной программы, разрабатываемой вузом.

  1. Квалификационные требования:
Для выполнения профессиональных задач инженер:

  • выполняет работы по проектированию, информационному обслуживанию, организации труда и управлению, метрологическому обеспечению, техническому контролю;

  • разрабатывает и реализует мероприятия по энергосбережению;

  • разрабатывает методические и нормативные материалы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ;

  • участвует в работах по осуществлению исследований, разработке проектов и программ, в проведении необходимых мероприятий, связанных с диагностикой и испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, а также в выполнении работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, в рассмотрении различной технической документации, подготавливает необходимые обзоры, отзывы, заключения;

  • изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современные технические средства;

  • составляет графики работ, заказы, заявки, инструкции, пояснительные записки, схемы и другую техническую документацию, а также установленную отчетность по утвержденным формам и в установленные сроки;

  • осуществляет экспертизу технической документации, надзор и контроль за состоянием и эксплуатацией оборудования, выявляет резервы, устанавливает причины нарушений режимов работы оборудования и неисправностей при его эксплуатации, принимает меры по их устранению и повышению эффективности использования;

  • следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов;

  • организует работу по повышению научно-технических знаний работников;

  • способствует развитию творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, использованию передового опыта, обеспечивающий эффективную работу подразделения, предприятия;

  • консультирует по вопросам обеспечения качества электроэнергии, разработки и реализации прогрессивных технологических процессов;

  • организует и обеспечивает мероприятия по энергосбережению;

  • обеспечивает мероприятия по экологической безопасности проведения технологических процессов.

2 Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2.

Таблица 2

Особенности (принципы) построения дисциплины


Особенность (принцип)

Содержание

Основание для введения курса

Стандарт направления 140205 Электроэнергетические системы и сети

Адресат курса

Студенты, обучающиеся по специальности 140205, Электроэнергетические системы и сети

Главная цель

Получение знаний по устройству, моделированию, расчетам, регулированию и оптимизации работы распределительных электрических сетей

Ядро курса

Сведения об устройстве распределительных электрических сетей, методы регулирования режимов и типового проектирования электрических сетей.

Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения дисциплины

Перечень дисциплин:

Высшая математика,

ТОЭ: Теория линейных электрических цепей.

Электроэнергетические системы и сети

Опыт работы на компьютере.


Уровень требований по сравнению с ГОС

Соответствует уровню ГОС

Объём курса в часах

18 часа лекций, 4 часа практических занятий, КР

Основные понятия курса

Технология ЭЭС. Высоковольтная электрическая сеть как техническое устройство.

Функция транспорта электрической энергии. Функция распределения электрической энергии.

Электрическая схема сети. Нормальная схема электрической сети. Режим нейтрали электрической сети. Электробезопасность.

График электрической нагрузки. Время использования максимальной нагрузки. Время максимальных потерь.

Режим электрической сети.


Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса

Анализ и моделирование объектов электрических сетей и систем и их режимов работы

Обеспечение последующих дисциплин

Дипломное проектирование

Практическая часть курса

Выполнение упражнений и решение задач.

Освоение основ типового проектирования электрических сетей при выполнении контрольной работы


Области применений полученных знаний и умений

Использование математических моделей объектов электрических сетей и систем для решения задач электроэнергетики.

Проектирование энергообъектов.

Выполнение специальных расчетов на ЭВМ.


Описание основных "точек" контроля

Контрольные работы, зачет

Дисциплина и современные информационные технологии

Mathcad, Excel Другие системы выполнения математических преобразований и вычислений (по выбору студента).

Дисциплина и современное состояние науки и практики

Современные инструментальные средства моделирования и математических расчетов.

Современное оборудование электрических сетей.

Новые технологии проектирования электрических сетей.

Новые методики расчетов и способы снижения потерь электроэнергии.

Новые данные о показателях развития энергетики в странах мира.

Энергетические аварии в странах мира – анализ и выводы.

3 Цели учебной дисциплины

Цели учебной дисциплины описываются в табл. 3.

Таблица 3

После изучения дисциплины студент будет


Номер цели

Содержание цели

иметь представление

  • о процессах в распределительных электрических сетях

  • об устройстве электрических сетей

  • о схемах электрических сетей и подстанций

  • о нормировании потерь электрической энергии

знать

  • теоретические основы компенсации емкостных токов замыкания на землю и компенсации реактивной мощности

  • методы расчета потерь электрической энергии

  • мероприятия по снижению потерь электрической энергии

  • методы определения расчетных нагрузок потребителей и электрических сетей

уметь

  • моделировать и анализировать режимы электри­чес­ких сетей.

  • выбирать схемы подстанций и основное оборудование для высоковольтных распределительных электрических сетей

  • разворачивать базовые понятия электроэнергетики для его конкретной области на примере электрических сетей.

иметь опыт

  • оценки параметров режимов ЭЭС

  • расчетов режимов ЭЭС

  • проектирования электрических сетей

Таблица 4

Описание лекционных занятий


Темы лекционных занятий

Часы

Ссылки на цели

Введение. Основные классы напряжений распределительных электрических сетей (РЭС). Основные функции и принципы построения

1

1 Устройство РЭС. Типы РЭС. Воздушные линии электропередачи. Воздушные линии электропередачи до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ с защищенными проводами. Кабельные линии. Новые конструкции проводов для ВЛ. Силовые трансформаторы в электрических сетях.

Схемы распределительных электрических сетей. Схемы электрических сетей 35-220 кВ. Схемы распределительных сетей 10(6) кВ. Схемы электрических сетей на 0,38 кВ


2

2 Заземление нейтралей в электрических сетях. Виды трехфазных систем переменного тока до 1000 В. Режимы заземления нейтралей в сетях напряжением свыше 1000 В. Электрические сети с изолированной нейтралью. Электрические сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор. Нейтраль, заземленная через резистор. Расчет емкости проводов фаз ВЛ. Выравнивание емкостей фаз электрической сети. Выбор дугогасящих реакторов.

2

3 Компенсация реактивной мощности. Реактивная мощность в электрических сетях. Потребители реактивной мощности. Расчеты потребления реактивной мощности потребителей Источники реактивной мощности Конденсаторные установки Статические тиристорные компенсаторы Синхронные компенсаторы Синхронные двигатели Выбор и размещение компенсирующих устройств.

3

4 Оценка отклонения напряжения в электрических сетях. Регулирование напряжения. Обеспечение качества. Расчет потери напряжения.

2

5 Потери электрической энергии. Баланс электрической энергии для сетевой организации. Технологический расход электроэнергии на ее передачу по электрическим сетям. Расчет потерь электрической энергии, не зависящих от нагрузки. Расчет нагрузочных потерь электроэнергии. Метод времени максимальных потерь. Метод средних нагрузок. Нормирование потерь электрической энергии. Нетехнические потери электрической энергии.

Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях.


4

6 Проектирование распределительных электрических сетей. Потребители электрической энергии. Графики нагрузок. Расчетные нагрузки промышленных предприятий. Расчет электрических нагрузок в городских сетях. Расчет электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей. Определение расчетных нагрузок электрических сетей. Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 35-220 кВ. Особенности выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 0,38-20 кВ. Проверка проводников на термическую стойкость и на невозгорание. Выбор распределительных трансформаторов.

4

Таблица 5

Описание практических занятий

  1. Учебная деятельность

З а д а н и е для контрольной работы

Выбор сечений проводников по допускаемой потере напряжения

Задача. Выбрать сечения проводов ВЛ в сети напряжением 10 кВ по допускаемой потере напряжения (рис.).

Рис. Схема электрической сети

Исходные данные

1. Расчетные мощности нагрузок ТП-1, ТП-2.

2. Расстояния участков ВЛ 10 кВ.

3. Район по гололеду.

4. Допускаемая потеря напряжения в линиях 10 кВ до шин ТП.

Указания к решению задачи

1. Для ВЛ 10 кВ следует выбрать сталеалюминиевые провода (марки АС). Средние значения индуктивных сопротивлений даны в табл. 1. Удельное активное сопротивление сталеалюминиевых проводов принять:  = 29,5 Ом мм 2 /км.

2. Дополнительный критерий для выбора сечений проводов участков ВЛ 10 кВ – минимум расхода цветного металла или минимум потерь мощности (по указанию преподавателя).

3. Вначале необходимо выбрать одну магистраль, например линии Л-3 и Л-1, и для ее участков по заданному критерию выбирать сечения F 3 и F 1 . Расчетные мощности участков линии получаются путем расчета приближенного потокораспределения в сети. Выбранные сечения проверяются по допустимому току нагрева и механической прочности проводов ВЛ.

4. Определить действительную величину потери напряжения в магистрали и сопоставить ее с допускаемой. При необходимости увеличить сечения проводов.

Примечание.Для ВЛ свыше 1 кВ без пересечений со сталеалюминиевыми проводами в районе по гололеду до II включительно минимально допустимым сечением является АС-35/6,2

5. После этого определяется располагаемая потеря напряжения в линии Л-2 и по ней выбирается сечение F 2 . Для него также выполняются все необходимые проверки.
Таблица 1

Значения среднего индуктивного сопротивления линии распределительных электрических сетей

6 Список литературы


  1. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Учеб. пособие. – М.: Университетская книга; Логос, 2006. – 254 с.

  2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 964 с.

  3. Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. М.Ж ВНИИПИ, Тяжстройпромпроект, 1991.

  4. Рекомендации по расчету сопротивления цепи фаза-ноль. Центральное бюро научно-технической информации. М.: 1988. – 55 с.

  5. Рекомендации по технологическому проектированию воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Утверждены приказом Минэнерго России 30 июня 2003 г., №284.

  6. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 80 с.

  7. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Составители Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 504 с.

  8. Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением 6-20 кВ с защищенными проводами (ПУ ВЛЗ 6-20 кВ).– М.: ОАО "РОСЭП"; ОАО "ОРГРЭС, 1998.

  9. Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. (ПУ ВЛИ до 1 кВ).

  10. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94.

  11. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами. РД 153-34.3-20.671-97.

  12. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Пособие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.

  13. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.

  14. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических конденсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 248 с.

7 Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине

7.1.Теоретические вопросы к зачету


  1. Воздушные линии электропередачи до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами.

  2. Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ с защищенными проводами

  3. Новые конструкции проводов для ВЛ

  4. Кабельные линии в РЭС

  5. Силовые трансформаторы в РЭС

  6. Схемы РЭС 35-220 кВ.

  7. Схемы РЭС 10(6) кВ.

  8. Схемы РЭС на 0,38 кВ

  9. Виды трехфазных систем переменного тока до 1000 В.

  10. Режимы заземления нейтралей в сетях напряжением свыше 1000 В.

  11. Электрические сети с изолированной нейтралью.

  12. Электрические сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.

  13. Нейтраль, заземленная через резистор.

  14. Расчет емкости проводов фаз ВЛ.

  15. Выравнивание емкостей фаз электрической сети.

  16. Выбор дугогасящих реакторов.

  17. Реактивная мощность в электрических сетях.

  18. Потребители реактивной мощности.

  19. Расчеты потребления реактивной мощности потребителей

  20. Конденсаторные установки

  21. Статические тиристорные компенсаторы

  22. Синхронные компенсаторы

  23. Синхронные двигатели к4ак источники реактивной мощности

  24. Выбор и размещение компенсирующих устройств.

  25. Оценка отклонения напряжения и выбор пунктов контроля качества напряжения в РЭС

  26. Расчет потерь напряжения и выбор ответвлений ПБВ распределительных трансформаторов.

  27. Баланс электрической энергии для сетевой организации.

  28. Технологический расход электроэнергии на ее передачу по электрическим сетям.

  29. Расчет потерь электрической энергии, не зависящих от нагрузки.

  30. Расчет нагрузочных потерь электроэнергии.

  31. Метод времени максимальных потерь.

  32. Метод средних нагрузок.

  33. Нормирование потерь электрической энергии.

  34. Нетехнические потери электрической энергии.

  35. Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях

  36. Потребители электрической энергии.

  37. Графики нагрузок.

  38. Расчетные нагрузки промышленных предприятий.

  39. Расчет электрических нагрузок в городских сетях.

  40. Расчет электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей.

  41. Определение расчетных нагрузок электрических сетей.

  42. Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 35-220 кВ.

  43. Особенности выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 0,38-20 кВ.

  44. Проверка проводников на термическую стойкость и на невозгорание.

  45. Выбор распределительных трансформаторов.

С П РА В О Ч Н И К
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ

Под редакцией Д. Л. ФАЙБИСОВИЧА
Издание 4-е,
переработанное и дополненное

Москва
ЭНАС
2012

УДК 621.311.001.63(035)
ББК 31.279
С74

Р е ц е н з е н т В. В. Могирев

А в т о р ы: И. Г. Карапетян (пп. 3.2, 5.1, 5.3-5.8, разд. 6,
разд. 7), Д. Л. Файбисович (разд. 1-3, п. 5.2, разд. 7), И. М. Шапиро (разд. 4)

Справочник по проектированию электрических сетей /
под ред. Д. Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. :
ЭНАС, 2012. - 376 с. : ил.
ISBN 978-5-4248-0049-8
Приводятся сведения по проектированию электрических сетей энергосистем, методам технико-экономических расчетов, выбору
параметров и схем сетей, данные по электрооборудованию, воздушным и кабельным линиям, по стоимости элементов электрических
сетей.


автотрансформаторам, коммутационным аппаратам и другим видам
оборудования, а также уточненные стоимостные показатели объектов сетевого хозяйства; рассмотрены современные подходы к формированию тарифов на электроэнергию.
Справочник предназначен для инженеров, занятых проектированием и эксплуатацией энергетических систем и электрических
сетей, а также для студентов энергетических вузов.

УДК 621.311.001.63(035)
ББК 31.279

ISBN 978-5-4248-0049-8

ООО НЦ «ЭНАС», 2012

Предисловие

Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и ее
отдельных элементов.
Решение этих задач требует использования большого объема
информации, рассредоточенной в различных литературных источниках, нормативных документах, ведомственных инструкциях,
а также накопленного десятилетиями отечественного и зарубежного опыта проектирования. Концентрация такого материала в одном
издании существенно облегчает работу проектировщика.
В СССР такую роль успешно выполнял «Справочник по проектированию электроэнергетических систем» под редакцией С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро, выдержавший 3 издания (1971, 1977
и 1985 гг.). Успех книги (3-е издание тиражом 30 000 экземпляров
разошлось очень быстро) побудил авторов подготовить в 1990 г.
4-ю редакцию. Однако по не зависящим от них причинам это издание не вышло в свет.
За прошедшие с тех пор более 20 лет в стране произошли существенные социально-экономические изменения. Образование на территории бывшего СССР ряда самостоятельных государств изменило состав и структуру Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Переход к рыночной экономике коренным образом отразился
на электроэнергетике. Значительная часть собственности в отрасли
акционирована и приватизирована с сохранением контрольного пакета акций у государства. Создан рынок электроэнергии.
В этих условиях авторы, принимавшие участие в разработке
указанного справочника, сочли необходимым подготовить настоящее издание, ограничившись в нем вопросами проектирования электрических сетей. При этом в основном сохранены
структура и наименования разделов. Материал предыдущего издания существенно обновлен, а в ряде разделов - полностью переработан.
Авторы стремились в сжатой форме привести необходимую
информацию по развитию современных электрических сетей,
принципиальным методическим вопросам проектирования, стои3

Мостным показателям элементов электрических сетей, а также последние данные по отечественному оборудованию и материалам, применяемым в электроэнергетических системах.
В настоящем издании учтены последние изменения структуры
российской энергетики и требования новых нормативных документов; приведены новые технические данные по кабельным линиям,
автотрансформаторам, коммутационным аппаратам и другим видам оборудования, а также уточненные стоимостные показатели
объектов сетевого хозяйства; рассмотрены современные подходы
к формированию тарифов на электроэнергию.
Авторы выражают признательность Л. Я. Рудык и Р. М. Фришбергу за полезные предложения.
Авторы благодарят рецензента к. т. н. В. В. Могирева за ценные
замечания, сделанные им при просмотре рукописи.

Раздел 1
РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ
ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ РОССИИ
Начало развития электроэнергетики России связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия
по электрификации России). Энергетики нашей страны первыми
в мире получили опыт широкого государственного планирования
целой отрасли промышленности, такой важной и определяющей,
как электроэнергетика. Известно, что с плана ГОЭЛРО началось
многолетнее планирование развития народного хозяйства в масштабе всей страны, начались первые пятилетки.
Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанциях обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны. Все годы строительства
электроэнергетика опережала темпы роста валовой промышленной
продукции. Это принципиальное положение и в последующие
годы, после завершения плана ГОЭЛРО, продолжало служить генеральным направлением развития электроэнергетики и закладывалось в последующие планы развития народного хозяйства. В 1935 г.
(конечный срок выполнения плана ГОЭЛРО) его количественные
показатели по развитию основных отраслей промышленности
и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Так, валовая продукция отдельных отраслей промышленности выросла
по сравнению с 1913 г. на 205-228 % против 180-200 %, намеченных
планом ГОЭЛРО. Особенно значительным было перевыполнение
плана развития электроэнергетики. Вместо намеченного планом
сооружения 30 электростанций было построено 40. Уже в 1935 г.
по производству электроэнергии СССР перегнал такие экономически развитые страны, как Англия, Франция, Италия, и занял третье
место в мире после США и Германии.
Динамика развития электроэнергетической базы СССР,
а с 1991 г. - России, характеризуется данными табл. 1.1 и рис. 1.1.
Развитие электроэнергетики страны в 1930-е гг. характеризовалось началом формирования энергосистем. Наша страна протянулась с востока на запад на одиннадцать часовых поясов. Соответ5

278
(66,0%)

105,4
(24,9%)

302,2
(65,9%)

303,5
(65,5%)

104
(18,9%)

Млн кВ А (%)

119,6
(17,4%)

500 кВ и выше

Рис. 1.1. Протяженность ВЛ 110 кВ и выше (а) и установленная мощность трансформаторов 110 кВ и выше (б)

Тыс. км (%)

Т а б л и ц а 1.1
Развитие электроэнергетической базы страны
(зона централизованного электроснабжения, включая блок-станции)
Показатели

1. Установленная
мощность электростанций, млн
кВт, в том числе:
ТЭС
АЭС
ГЭС
2. Выработка
электроэнергии,
млрд кВт⋅ч, в том
числе:
ТЭС
АЭС
ГЭС

212,8 208,977 209,921 212,107 214,612

201,0
12,5
52,3

139,7
20,2
43,4

147,2 140,884 141,652 143,105
21,3 23,242 23,242 23,242
44,3 44,851 46,067 46,801

145,35
23,242
47,06

1293,9 1082,1 877,8 928,481 933,097 982,715 1006,78
1037,1 797,0
72,9 118,3
183,9 166,8

583,4 610,577 621,112 605,994 644,47
129,0 147,995 157,064 158,135 162,291
165,4 169,908 154,921 167,971 215,652

Примечание. Данные за 1980 г. относятся к СССР, а за последующие годы - к Российской Федерации.

Ственно этому в отдельных регионах меняется потребность в электроэнергии и режимы работы электростанций. Эффективнее использовать их мощность, «перекачивая» ее туда, где она необходима
в данный момент. Надежность и устойчивость снабжения электроэнергией можно обеспечить лишь при наличии взаимосвязей между электростанциями, т. е. при объединении энергосистем.
К 1935 г. в СССР работало шесть энергосистем с годовой выработкой электроэнергии свыше 1 млрд кВт⋅ч каждая, в том числе
Московская - около 4 млрд кВт⋅ч, Ленинградская, Донецкая и Днепровская - более чем по 2 млрд кВт⋅ч. Первые энергосистемы были
созданы на основе линий электропередачи напряжением 110 кВ,
а в Днепровской энергосистеме - напряжением 154 кВ, которое
было принято для выдачи мощности Днепровской ГЭС.
Со следующим этапом развития энергосистем, характеризующимся ростом передаваемой мощности и соединением электрических сетей смежных энергосистем, связано освоение электропередач
класса 220 кВ. В 1940 г. для связи двух крупнейших энергосистем
Юга страны была сооружена межсистемная линия 220 кВ Донбасс -
Днепр.
Нормальное развитие народного хозяйства страны и его электроэнергетической базы было прервано Великой Отечественной
войной 1941-1945 гг. На территории ряда временно оккупированных районов оказались энергосистемы Украины, Северо-Запада,
7

Прибалтики и ряда центральных районов европейской части страны. В результате военных действий производство электроэнергии
в стране упало в 1942 г. до 29 млрд кВт⋅ч, что существенно уступало
предвоенному году. За годы войны было разрушено более 60 крупных электростанций общей установленной мощностью 5,8 млн кВт,
что отбросило страну к концу войны на уровень, соответствующий
1934 г.
Во время войны было организовано первое Объединенное диспетчерское управление (ОДУ). Оно было создано на Урале в 1942 г.
для координации работы трех районных энергетических управлений: Свердловэнерго, Пермэнерго и Челябэнерго. Эти энергосистемы работали параллельно по линиям 220 кВ.
В конце войны и особенно сразу же после ее окончания были
развернуты работы по восстановлению и быстрому развитию электроэнергетического хозяйства страны. Так, с 1945 по 1958 г. установленная мощность электростанций увеличилась на 42 млн кВт, или
в 4,8 раза. Производство электроэнергии выросло за эти годы в 5,4
раза, а среднегодовой темп прироста производства электроэнергии
составил 14 %. Это позволило уже в 1947 г. выйти по производству
электрической энергии на первое место в Европе и второе - в мире.
В начале 1950-х гг. развернулось строительство каскада гидроузлов на Волге. От них протянулись на тысячу и более километров
к промышленным районам Центра и Урала линии электропередачи
напряжением 500 кВ. Наряду с выдачей мощности двух крупнейших
Волжских ГЭС это обеспечило возможность параллельной работы
энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала. Так был
завершен первый этап создания Единой энергетической системы
(ЕЭС) страны. Этот период развития электроэнергетики прежде
всего был связан с процессом «электрификации вширь», при котором на первый план выступала необходимость охвата обжитой территории страны сетями централизованного электроснабжения
в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях.
В 1970 г. к Единой энергосистеме европейской части страны
была присоединена Объединенная энергосистема (ОЭС) Закавказья, а в 1972 г. - ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.
Производство электроэнергии в 1975 г. по стране достигло
1038,6 млрд кВт⋅ч и увеличилось по сравнению с 1970 г. в 1,4 раза,
что обеспечило высокие темпы развития всех отраслей народного
хозяйства. Важным этапом развития ЕЭС явилось присоединение
к ней энергосистем Сибири путем ввода в работу в 1977 г. транзита
500 кВ Урал - Казахстан - Сибирь, что способствовало покрытию
дефицита электроэнергии в Сибири в условиях маловодных лет, и,
с другой стороны, использованию в ЕЭС свободных мощностей си8

Бирских ГЭС. Все это обеспечило более быстрый рост производства
и потребления электроэнергии в восточных районах страны
для обеспечения развития энергоемких производств территориально-промышленных комплексов, таких как Братский, Усть-Илимский, Красноярский, Саяно-Шушенский и др. За 1960-1980 гг. производство электроэнергии в восточных регионах возросло почти в 6
раз, тогда как в европейской части страны, включая Урал, - в 4,1
раза. С присоединением энергосистем Сибири к ЕЭС работа наиболее крупных электростанций и основных системообразующих линий электропередачи стала управляться из единого пункта. С пульта Центрального диспетчерского управления (ЦДУ) ЕЭС в Москве
с помощью разветвленной сети средств диспетчерской связи, автоматики и телемеханики диспетчер может в считанные минуты перебрасывать потоки мощности между энергообъединениями. Это
обеспечивает возможность снижения устанавливаемых резервных
мощностей.
Новый этап развития электроэнергетики (так называемая «электрификация вглубь»), связанный с необходимостью обеспечения
все возрастающего спроса на электроэнергию, потребовал дальнейшего развития магистральных и распределительных сетей и освоения новых, более высоких ступеней номинальных напряжений
и был направлен на повышение надежности электроснабжения существующих и вновь присоединяемых потребителей. Это потребовало совершенствования схем электрических сетей, замены физически изношенного и морально устаревшего оборудования, строительных конструкций и сооружений.
К 1990 г. электроэнергетика страны получила дальнейшее развитие. Мощности отдельных электростанций достигли около 5 млн
кВт. Наибольшую установленную мощность имели Сургутская
ГРЭС - 4,8 млн кВт, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС -
4,0 млн кВт, Саяно-Шушенская ГЭС - 6,4 млн кВт.
Развитие электроэнергетики продолжало идти опережающими
темпами. Так, с 1955 г. производство электроэнергии в СССР выросло более чем в 10 раз, в то время как произведенный национальный
доход увеличился в 6,2 раза. Установленная мощность электростанций увеличилась с 37,2 млн кВт в 1955 г. до 344 млн кВт в 1990 г.
Протяженность электрических сетей напряжением 35 кВ и выше
в этот период возросла с 51,5 до 1025 тыс. км, в том числе напряжением 220 кВ и выше - с 5,7 тыс. до 143 тыс. км. Значительным достижением развития электроэнергетики было объединение и организация параллельной работы энергосистем стран - членов СЭВ,
общая установленная мощность электростанций которых превысила 400 млн кВт, а электрическая сеть охватила территорию от Берлина до Улан-Батора.
9

Электроэнергетика бывшего СССР в течение длительного периода времени развивалась как единый народнохозяйственный комплекс, а ЕЭС страны, являющаяся его частью, обеспечивала межреспубликанские перетоки мощности и электроэнергии. До 1991 г. ЕЭС
функционировала как государственная общесоюзная централизованная структура. Образование на территории СССР независимых
государств привело к коренному изменению структуры управления
и развития электроэнергетики.
Изменение политических и экономических условий в стране
уже в это время стало оказывать серьезное негативное влияние
на развитие и функционирование электроэнергетики. Впервые
за послевоенные годы в 1991 г. уменьшилась установленная мощность электростанций, снизились выработка и потребление электроэнергии. Ухудшились показатели качества электрической энергии. Возросли потери электроэнергии в электрических сетях, удельные расходы топлива на производство электрической и тепловой
энергии. Увеличилось число ограничений и отключений потребителей, существенно снизились поставки электроэнергии в страны
Восточной Европы.
Образование на территории бывшего СССР независимых государств и раздел электроэнергетической собственности между ними
привели к коренному изменению структуры управления электро -
энергетикой. В этих государствах были созданы собственные органы управления и самостоятельные субъекты хозяйствования в электроэнергетике. Разрушение системы централизованного управления таким сложным единым технологическим объектом, каким
была электроэнергетика СССР, поставило задачу скорейшего создания системы скоординированного управления и планирования
развития электроэнергетики государств Содружества.
Для этих целей государства - члены СНГ заключили 14 февраля
1992 г. соглашение «О координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств», в соответствии с которым был создан Электроэнергетический Совет СНГ и его постоянно работающий орган - Исполнительный комитет. Электроэнергетическим Советом СНГ был принят
ряд важных решений, способствующих стабилизации электроэнергетики государств Содружества. Однако преобладание дезинтеграционных процессов в экономике стран СНГ в целом, нарушение
сложившихся в ЕЭС принципов координации управления производством и распределением электроэнергии, отсутствие эффективных механизмов совместной работы, неспособность отдельных
энергосистем обеспечить поддержание частоты в требуемых диапазонах привели к прекращению параллельной работы между большинством энергосистем, т. е. фактически к распаду ЕЭС бывшего
10

СССР и, соответственно, к потере всех преимуществ, которые она
обеспечивала.
Основные изменения в электроэнергетике России в последующие годы связаны с акционированием объектов электроэнергетики, в результате которо

(Документ)

  • Барыбин Ю.Г. и др. (ред.) Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования (Документ)
  • Фадеев Г.А. Электрические системы и сети (Документ)
  • Шаповалов И.Ф. Справочник по расчету электрических сетей (Документ)
  • РУМ - Руководящие материалы по проектированию распределительных электрических сетей (Документ)
  • РУМ 2010 - Руководящие материалы по проектированию распределительных электрических сетей 2010 г (Документ)
  • Королёв О.П., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию (Документ)
  • Барыбин Ю.Г. и др. (ред) Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования (Документ)
  • n1.doc

    СПРАВОЧНИКПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХСЕТЕЙ
    Под редакцией Д. Л. ФАЙБИСОВИЧА

    «Издательство НЦ ЭНАС»

    2006

    ПРЕДИСЛОВИЕ

    ISBN 5-93196-S42-4

    Справочник по проектированию электрических сетей / Под редакцией Д. Л. Файбисовича. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС 2006 -320 с. ил.

    ISBN 5-93196-542-4

    Приводятся сведения по проектированию электрических сетей энергосистем, методам технико-экономических расчетов, выбору параметров и схем сетей, данные по электрооборудованию, воздушным и кабельным линиям и по стоимости элементов электрических сетей.

    Справочник предназначен для инженеров, занятых проектированием и эксплуатацией энергетических систем и электрических сетей, а также студентов энергетических вузов.

    УДК 621.311.001.63(035) ББК 31.279

    © ЗАО Издательство НЦ ЭНАС, 2005


    Предисловие …………………………………………………………………...

    6

    Раздел 1

    РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

    СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ……………………………….


    8

    1.1. Развитие энергосистем России ………………………………………...

    8

    1.2. Основные сведения о развитии электрических сетей

    энергосистем ………………………………………………………………...


    15

    1.3. Краткая характеристика развития электрических сетей

    за рубежом …………………………………………………………………...


    23

    1.4. Организация проектирования электрических сетей ………………….

    30

    1.5. Содержание проектов развития электрических сетей ……………….

    31

    Раздел 2

    ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

    НАГРУЗКИ …………………………………………………………………...


    34

    2.1. Анализ динамики электропотребления

    34

    2.2. Методы расчета электропотребления и электрических нагрузок …..

    35

    2.3. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии в промышленности, на транспорте и в сельскохозяйственном производстве ………………………………………………………………….

    2.4. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии

    на коммунально-бытовые нужды и в сфере обслуживания ……………..


    49

    2.5. Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций

    и подстанций ………………………………………………………………..


    54

    2.6. Расход электроэнергии на ее транспорт ……………………………...

    56

    2.7. Расчетные электрические нагрузки подстанций …………………….

    58

    2.8. Определение потребности в электрической энергии и мощности районных и объединенных энергосистем

    60

    Раздел 3

    ВОЗДУШНЫЕ И КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ …………………………………..

    3.1. Воздушные линии ……………………………………………………...


    64

    64

    3.1.1. Общие сведения …………………………………………………...

    64

    3.1.2. Выбор сечения проводов ВЛ …………………………………….

    74

    3.1.3. Технические показатели отдельных ВЛ ………………………...

    79

    3.2. Кабельные линии …………………………………………………...

    83

    3.2.1. Основные типы и марки кабелей ………………………………..

    83

    3.2.2. Условия прокладки кабельных линий …………………………..

    88

    3.2.3. Выбор сечения. Токовые нагрузки кабелей …………………….

    94

    Раздел 4

    СХЕМЫ СЕТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ …………….


    107

    4.1. Номинальные напряжения электрической сети ……………………..

    107

    4.2. Принципы построения схемы электрической сети …………………

    109

    4.3. Схемы выдачи мощности и присоединения к сети

    электростанций ……………………………………………………………..


    116

    4.4. Схемы присоединения к сети понижающих подстанций …………...

    122

    4.5. Схемы внешнего электроснабжения промышленных

    предприятий ………………………………………………………………...


    133

    4.6. Схемы внешнего электроснабжения электрифицированных

    железных дорог ……………………………………………………………..


    141

    4.7. Схемы внешнего электроснабжения магистральных

    нефтепроводов и газопроводов ……………………………………………


    145

    4.8. Схемы электрических сетей городов …………………………………

    147

    4.9. Схемы электроснабжения потребителей в сельской местности

    157

    4.10. Техническое перевооружение и обновление основных фондов электрических сетей ………………………………………………………….

    161

    4.11. Вопросы экологии при проектировании развития электрической

    сети ……………………………………………………………………………


    165

    4.12. Расчеты режимов электрических сетей ………………………………

    168

    Раздел 5

    ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ …………….


    174

    5.1. Генераторы ……………………………………………………………..

    174

    5.1.1. Турбо- и гидрогенераторы ………………………………………..

    174

    5.1.2. Газотурбинные электростанции. Парогазовые установки ……..

    183

    5.1.3. Ветроэнергетические электростанции (ВЭС )……………………

    185

    5.1.4. Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) ………………………

    186

    5.1.5. Энергия морских приливов

    5.1.6. Солнечные электростанции (СЭС

    5.2. Подстанции

    5.2.1. Общие технические требования

    5.2.2. Основное электрооборудование подстанций 330 кВ

    и выше

    5.2.3. Главная схема электрических соединеий

    5.2.4. Схема собственных нужд, оперативный ток,

    кабельная сеть

    5.2.5. АСУ ТП,АСКУЭ, системы РЗА, ПА и связи

    5.2.6. Строительная часть подстанции

    5.2.7. Ремонт, техническое и оперативное обслуживание

    5.2.8. Нормативно-методическое сопровождение

    5.3. Трансформаторы и автотрансформаторы

    5.3.1. Основные определения и обозначения

    5.3.2. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

    5.3.3. Параллельная работа трансформаторов

    5.3.4. Трансформаторы с расщепленными обмотками

    5.3.5. Регулирование напряжения трансформаторов

    5.3.6. Нагрузочная способность трансформаторов

    5.3.7. Технические данные трансформаторов

    5.4. Коммутационная аппаратура

    5.5. Компенсирующие устройства

    5.6. Электродвигатели

    5.7. Комплектные трансформаторные подстанции

    5.8. Технические показатели отдельных подстанции

    Раздел 6

    ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

    ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ



    6.1. Общие положения

    6.2. Сравнительная эффективность вариантов развития электрической

    Сети


    6.3. Система критериев экономической эффективности инвестиций

    6.4. Условия сопоставимости вариантов

    6.5. Учет фактора надежности электроснабжения

    6.5.1. Основные показатели надежности

    6.5.2. Расчет показателей надежности электрической

    6.6. Оценка народнохозяйственного ущерба от нарушения электроснабжения

    Раздел 7

    УКРУПНЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

    СЕТЕЙ



    7.1. Общая часть

    7.2. Воздушные линии

    7.3. Кабельные линии

    7.4. Подстанции

    7.5. Отдельные данные по стоимости электросетевых объектов

    и их элементов в зарубежных энергосистемах

    ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    Предисловие

    Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и се отдельных элементов.

    Решение этих задач требует использования большого объема информации, рассредоточенной в различных литературных источниках, нормативных документах, ведомственных инструкциях, а также накопленного десятилетиями отечественного и зарубежного опыта проектирования. Концентрация такого материала в одном издании существенно облегчает работу проектировщика.

    В СССР такую роль успешно выполнял «Справочник по проектированию электроэнергетических систем» под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро, выдержавший 3 издания (1971, 1977 и 1985 тт.). Успех книги (3-е издание тиражом 30 000 экземпляров разошлось очень быстро) побудил авторов подготовить в 1990 г. 4-ю редакцию. Однако по причинам внешнего характера это издание не вышло в свет.

    За прошедшие с тех пор 20 лет в стране произошли существенные социально-экономические изменения. Образование на территории бывшего СССР ряда самостоятельных государств изменили состав и структуру Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Переход к рыночной экономике коренным образом отразился на электроэнергетике. Значительная часть собственности в отрасли акционирована и приватизирована с сохранением контрольного пакета акций у государства. Создан рынок электроэнергии.

    В этих условиях авторы, принимавшие участие в разработке указанного справочника, сочли необходимым подготовить настоящее издание, ограничившись в нем вопросами проектирования электрических сетей. При этом в основном сохранены структура и наименования разделов. Материал предыдущего издания существенно обновлен, а в ряде разделов - полностью переработан.

    Авторы стремились в сжатой форме привести необходимую информацию по развитию современных электрических сетей, принципиальным методическим вопросам проектирования, стоимостным показателям элементов электрических сетей, а также последние данные по отечественному оборудованию и материалам, применяемым в электроэнергетических системах.

    В справочнике учтены произошедшие за последние годы изменения в организации проектирования, новые нормативные документы, последние научные и инженерные разработки. В период работы над книгой произошел переход на новые сметные нормы и цены в строительстве, велись разработки новых нормативных и методических материалов по ряду важнейших вопросов проектирования электрических сетей. Несмотря на то, что некоторые разработки еще находились в стадии рассмотрения и утверждения, авторы сочли целесообразным отразить их в настоящем издании справочника.

    Раздел 1

    РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

    1.1. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ РОССИИ

    Начало развития электроэнергетики России связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России). Энергетики нашей страны первыми в мире получили опыт широкого государственного планирования целой отрасли промышленности, такой важной и определяющей, как электроэнергетика. Известно, что с плана ГОЭЛРО началось многолетнее планирование развития народного хозяйства в масштабе всей страны, начались первые пятилетки.

    Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей па крупных районных электростанциях обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны. Все годы строительства электроэнергетика опережала темпы роста валовой промышленной продукции. Это принципиальное положение и в последующие годы, после завершения плана ГОЭЛРО, продолжало служить генеральным направлением развития электроэнергетики и закладывалось в последующие планы развития народного хозяйства. В 1935 г. (конечный срок выполнения плана ГОЭЛРО) его количественные показатели по развитию основных отраслей промышленности и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Так, валовая продукция отдельных отраслей промышленности выросла по сравнению с 1913 г. на 205-228 % против 180-200 %, намеченных планом ГОЭЛРО. Особенно значительным было перевыполнение плана развития электроэнергетики. Вместо намеченного планом сооружения 30 электростанций было построено 40. Уже в 1935 г. по производству электроэнергии СССР перегнал такие экономически развитые страны, как Англия, Франция, Италия и занял третье место в мире после США и Германии.

    Динамика развития электроэнергетической базы СССР, а с 1991 г. -России, характеризуется данными табл. 1.1 ирис. 1.1,

    Развитие электроэнергетики страны в 1930-е годы характеризовалось началом формирования энергосистем. Наша страна протянулась с востока на запад на одиннадцать часовых поясов. Соответственно этому в отдельных регионах меняется потребность в электроэнергии и режимы работы электростанций. Эффективнее использовать их мощность, «перекачивая» ее туда, где она необходима в данный момент. Надежность и устойчивость снабжения электроэнергией можно обеспечить лишь при наличии взаимосвязей между электростанциями, т. е. при объединении энергосистем.

    Таблица 1.1

    Развитие электроэнергетической базы страны


    Показатели

    1930г

    1940г

    1950г

    1960г

    1970г

    1980г

    1990г

    2000г

    2001г

    2002г

    2003г

    1. Установленная

    мощность элект-

    ростанций, мин

    кВт, в том числе:

    Тепловых

    Гидравлических


    2,87

    11,12

    19,61

    66,72

    166,1

    266,7

    203,3

    212,8

    214,8

    214,9

    216,4

    2. Выработка

    электроэнергии,

    млрд кВтч, в том

    числе: на элект-

    ростанциях:

    Тепловыъ

    Гидравлических


    8,35

    43,3

    91.2

    292,3

    740,9

    1293.9

    1082,1

    877,8

    891,3

    891,3

    916,2

    Примечание. Данные за 1930–1980 гг. относятся к СССР, данные за 1990-2003гг.-к Российской Федерации

    К 1935 г. в СССР работало шесть энергосистем с годовой выработкой электроэнергии свыше 1 млрд кВт·ч каждая, в том числе Московская – около 4 млрд кВт·ч, Ленинградская, Донецкая и Днепровская – более чем по 2 млрд кВт-ч. Первые энергосистемы были созданы на основе линий электропередачи напряжением 110 кВ, а в Днепровской энергосистеме напряжением - 154 кВ, которое было принято для выдачи мощности Днепровской ГЭС.

    Со следующим этапом развития энергосистем, характеризующимся ростом передаваемой мощности и соединением электрических сетей смежных энергосистем, связано освоение электропередач класса 220 кВ. В 1940 г для связи двух крупнейших энергосистем Юга страны была сооружена межсистемная линия 220 кВ Донбасс - Днепр.

    Нормальное развитие народного хозяйства страны и его электроэнергетической базы было прервано Великой Отечественной войной 1941–1945 годов. На территории ряда временно оккупированных районов оказались энергосистемы Украины, Северо-Запада, Прибалтики и ряда центральных районов Европейской части страны. В результате военных действий производство электроэнергии в стране упало в 1942 г. до 29 млрд кВт·ч, что существенно уступало предвоенному году. За годы войны было разрушено более 60 крупных электростанций общей установленной мощностью 5,8 млн. кВт, что отбросило страну к концу войны на уровень, соответствующий 1934 г.

    Во время войны было организовано первое Объединенное диспетчерское управление (ОДУ). Оно было создано на Урале в 1942 г. для координации работы трех районных энергетических управлений: Свердловэнерго, Пермэнерго и Челябэнерго. Эти энергосистемы работали параллельно по линиям 220 кВ.

    Рис. 1.1. Протяженность ВЛ 110 кВ и выше (а) и установленная мощность трансформаторов 110 кВ и выше (б)

    В конце войны и особенно сразу же после ее окончания были развернуты работы по восстановлению и быстрому развитию электроэнергетического хозяйства страны. Так, с 1945 по 1958 г. установленная мощность электростанций увеличилась на 42 млн. кВт или в 4,8 раза. Производство электроэнергии выросло за эти годы в 5,4 раза, а среднегодовой темп прироста производства электроэнергии составил 14 %. Это позволило уже в 1947 г. выйти по производству электрической энергии на первое место в Европе и второе - в мире.

    В начале 1950-х годов развернулось строительство каскада гидроузлов на Волге. От них протянулись на тысячу и более километров к промышленным районам Центра и Урала линии электропередачи напряжением 500 кВ. Наряду с выдачей мощности двух крупнейших Волжских ГЭС это обеспечило возможность параллельной работы энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала. Так был завершен первый этап создания Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Этот период развития электроэнергетики, прежде всего, был связан с процессом «электрификации вширь», при котором на первый план выступала необходимость охвата обжитой территории страны сетями централи зова иного электроснабжения в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях.

    В 1970 г. к Единой энергосистеме европейской части страны была присоединена Объединенная энергосистема (ОЭС) Закавказья, а в 1972 г – ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.

    Производство электроэнергии в 1975 г. по стране достигло 1038,6 млрд кВт·ч и увеличилось по сравнению с 1970 г. в 1,4 раза, что обеспечило высокие темпы развития всех отраслей народного хозяйства. Важным этапом развития ЕЭС явилось присоединение к ней энергосистем Сибири путем ввода в работу в 1977 г. транзита 500 кВ Урал – Казахстан – Сибирь, что способствовало покрытию дефицита электроэнергии в Сибири в условиях маловодных лет, и, с другой стороны, использованию в ЕЭС свободных мощностей сибирских ГЭС. Все это обеспечило более быстрый рост производства и потребления электроэнергии в восточных районах страны для обеспечения развития энергоемких производств территориально-промышленных комплексов, таких как Братский, Усть-Илимский, Красноярский, Саяно-Шушенский и др. За 1960–1980 годы производство электроэнергии в восточных регионах возросло почти в 6 раз, тогда как в Европейской части страны, включая Урал, – в 4,1 раза. С присоединением энергосистем Сибири к ЕЭС работа наиболее крупных электростанций и основных системообразующих линий электропередачи стала управляться из единого пункта. С пульта Центрального диспетчерского управления (ЦДУ) ЕЭС в Москве с помощью разветвленной сети средств диспетчерской связи, автоматики и телемеханики диспетчер может в считанные минуты перебрасывать потоки мощности между энергообъединениями. Это обеспечивает возможность снижения устанавливаемых резервных мощностей.

    Новый этап развития электроэнергетики (так называемая «электрификация вглубь»), связанный с необходимостью обеспечения все возрастающего спроса на электроэнергию, потребовал дальнейшего развития магистральных и распределительных сетей и освоения новых, более высоких ступеней номинальных напряжений и был направлен на повышение надежности электроснабжения существующих и вновь присоединяемых потребителей. Это потребовало совершенствования схем электрических сетей, замены физически изношенного и морально устаревшего оборудования, строительных конструкций и сооружений.

    К 1990 г. электроэнергетика страны получила дальнейшее развитие. Мощности отдельных электростанций достигли около 5млн. кВт. Наибольшую установленную мощность имели Сургутская ГРЭС – 4,8 млн. кВт, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС - 4,0 млн. кВт, Саяно-Шу-шенская ГЭС - 6,4 млн. кВт.

    Развитие электроэнергетики продолжало идти опережающими темпами. Так, с 1955 г. производство электроэнергии в СССР выросло более чем в 10 раз, в то время как произведенный национальный доход увеличился в 6,2 раза. Установленная мощность электростанций увеличилась с 37,2 млн. кВт в 1955 г. до 344 млн. кВт в 1990 г. Протяженность электрических сетей напряжением 35 кВ и выше в этот период возросла с 51,5 до 1025 тыс. км, в том числе напряжением 220 кВ и выше - с 5,7 тыс. до 143 тыс. км. Значительным достижением развития электроэнергетики было объединение и организация параллельной работы энергосистем стран - членов СЭВ, общая установленная мощность электростанций которых превысила 400 млн. кВт, а электрическая сеть охватила территорию от Берлина до Улан-Батора.

    Электроэнергетика бывшею СССР в течение длительного периода времени развивалась как единый народнохозяйственный комплекс, а ЕЭС страны, являющаяся его частью, обеспечивала межреспубликанские перетоки мощности и электроэнергии. До 1991 г. ЕЭС функционировала как государственная общесоюзная централизованная структура. Образование на территории СССР независимых государств привело к коренному изменению структуры управления и развития электроэнергетики.

    Изменение политических и экономических условий в стране уже в это время стало оказывать серьезное негативное влияние на развитие и функционирование электроэнергетики. Впервые за послевоенные годы в 1991 г. уменьшилась установленная мощность электростанций, снизились выработка и потребление электроэнергии. Ухудшились показатели качества электрической энергии. Возросли потери электроэнергии в электрических сетях, удельные расходы топлива на производство электрической и тепловой энергии. Увеличилось число ограничений и отключений потребителей, существенно снизились поставки электроэнергии в страны Восточной Европы.

    Образование на территории бывшего СССР независимых государств и раздел электроэнергетической собственности между ними привели к коренному изменению структуры управления электроэнергетикой. В этих государствах были созданы собственные органы управления и самостоятельные субъекты хозяйствования в электроэнергетике. Разрушение системы централизованного управления таким сложным единым технологическим объектом, каким была электроэнергетика СССР, поставило задачу скорейшего создания системы скоординированного управления и планирования развития электроэнергетики государств Содружества.

    Для этих целей государства-члены СНГ заключили 14 февраля 1992 г. соглашение «О координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств», в соответствии с которым был создан Электроэнергетический Совет СНГ и его постоянно работающий орган – Исполнительный комитет. Электроэнергетическим Советом СНГ был принят ряд важных решений, способствующих стабилизации электроэнергетики государств Содружества. Однако, преобладание дезинтеграционных процессов в экономике стран СНГ в целом, нарушение сложившихся в ЕЭС принципов координации управления производством и распределением электроэнергии, отсутствие эффективных механизмов совместной работы, неспособность отдельных энергосистем обеспечить поддержание частоты в требуемых диапазонах привели к прекращению параллельной работы между большинством энергосистем, т. е. фактически к распаду ЕЭС бывшего СССР и, соответственно, к потере всех преимуществ, которые она обеспечивала.

    Основные изменения в электроэнергетике России за последние годы связаны с акционированием объектов электроэнергетики, в результате которого на федеральном уровне было образовано Российское акционерное общество энергетики и электрификации (РАО) «ЕЭС России», на региональном уровне – акционерные общества – АО-энерго и началось создание федерального оптового рынка электроэнергии и мощности.

    Несмотря на тяжелые экономические условия в стране, электроэнергетическая отрасль России продолжала в целом обеспечивать потребности экономики и населения в тепловой и электрической энергии.

    В ЕЭС России не было крупных системных аварий с погашением большого числа потребителей. (Только в 2003 г. такие аварии имели место в энергосистемах США, Италии, Великобритании и Скандинавии.)

    Продолжалось строительство новых энергетических объектов – электростанций и электрических сетей, в первую очередь, в энергодефицитных районах России и в районах, энергоснабжение которых после разделения СССР оказалось зависимым от других государств.

    Установленная мощность электростанций России увеличилась незначительно: с 213,3 млн. кВт в 1990 г. до 214,1 млн. кВт в 1998 г. В то же время производство электроэнергии за эти годы упало более, чем на 23 %: с 1082,1 млрд кВт·ч в 1990 г. до 827 млрд кВт·чв 1998 г. Падение производства электроэнергии с 1990 по 1998 г. оказалось значительно меньшим, чем падение внутреннего валового продукта (ВВП) (более чем на 40 %) и промышленного производства (более чем на 50 %), что привело к существенному росту энергоемкости народного хозяйства. В 1999 г. производство электроэнергии в России впервые с 1990 г. увеличилось и составило 847 млрд кВт·ч.

    За годы после распада СССР произошло ухудшение экономических показателей работы отрасли - возросли удельный расход условного топлива на отпущенный киловатт-час, потери электроэнергии на ее транспорт, удельная численность персонала, снизились показатели качества электроэнергии и надежность электроснабжения потребителей, а также эффективность использования капитальных вложений.

    Основными причинами снижения экономической эффективности работы отрасли явились проблема неплатежей потребителей за полученную электроэнергию, несовершенство существующих механизмов управления электроэнергетическими предприятиями в новых условиях, а также неурегулированность отношений между странами СНГ в области электроэнергетики. Хотя условия для конкуренции в электроэнергетике России созданы (благодаря акционированию и образованию федерального оптового рынка электроэнергии и мощности, на котором имеется более 100 собственников электроэнергетических объектов), правила эффективной совместной работы различных собственников, обеспечивающие минимизацию затрат на производство, транспорт и распределение электрической энергии в рамках ЕЭС России разработаны не были.

    ЕЭС России охватывает всю обжитую территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь ОЭС – Северо-Запада, Центра, Средней Волги, Урала, Северного Кавказа, Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время (2004 г.) параллельно работает пять первых ОЭС. Общие сведения о структуре ОЭС России приведены в табл. 1.2. Энергосистема Калининградской области Янтарьэнерго отделена от России территорией государств Балтии.

    На территории России действуют изолированно работающие энергосистемы Якутии, Магадана, Сахалина, Камчатки, районов Норильска и Кольты.

    В целом энергоснабжение потребителей России обеспечивают 74 территориальных энергосистемы.

    Таблица 1.2

    Общие сведения о структуре энергообъеденений России (2002 г.)


    Объединенные энергосистемы (ОЭС)

    Энергосистемы

    Количе­ство энергоси­стем

    Установленная мощность электростан­ций

    ГВт

    %

    Северо-Запада

    Архангельская, Карельская, Коль­ская, Коми, Ленинградская, Новго­родская, Псковская, Янтарьэнерго

    8

    20,0

    9,6

    Центра

    Астраханская, Белгородская, Брян­ская, Владимирская, Волгоград­ская, Вологодская, Воронежская, Нижегородская, Ивановская, Твер­ская, Калужская, Костромская, Курская, Липецкая, Московская, Орловская, Рязанская, Смоленская, Тамбовская, Тульская, Ярославская

    21

    52,4

    25,3

    Средней Волги

    Марийская, Мордовская, Пензен­ская, Самарская, Саратовская, Та­тарская, Ульяновская, Чувашская

    8

    23,8

    11,5

    Урала

    Башкирская, Кировская, Курган­ская, Оренбургская, Пермская, Свердловская, Тюменская, Уд­муртская, Челябинская

    9

    41,2

    19,9

    Северного Кавказа

    Дагестанская, Калмыцкая, Карача­ево-Черкесская, Кабардино-Балкарская, Кубанская, Ростов­ская, Се и ер о-Осетинская, Ставро­польская, Чеченская, Ингушская

    10

    11,5

    5,5

    Сибири

    Алтайская, Бурятская, Иркутская, Красноярская, Кузбасская, Ново­сибирская, Омская, Томская, Ха­касская, Читинская

    10

    45,1

    21,7

    Востока

    Амурская, Дальэнерго, Хабаровская

    3

    7,1

    3,4

    Итого по ОЭС:

    ЕЭС России

    69

    201,1

    96,9

    Остальные энергосисте­мы, прочие электростан­ции

    Камчатская, Магаданская, Но­рильская, Сахалинская, Якутская

    5

    6,4

    3,1

    Всего по стране:

    74

    207,5

    100,0

    Параллельно с ЕЭС России работают энергосистемы стран Балтии, Белоруссии, Закавказья и отдельные районы Украины. Параллельно, но не синхронно с ЕЭС (через вставку постоянного тока) работает энергосистема Финляндии, входящая в объединение стран Северной Европы (NORDEL) От сетей ЕЭС России осуществляется также пригранич­ная торговля электроэнергией с Норвегией, Монголией и Китаем, а также передача электроэнергии в Болгарию.

      1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗВИТИИ

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ЭНЕРГОСИСТЕМ

    Одним из важнейших показателей уровня электроэнергетики стра­ны является развитие электрических сетей - линий электропередачи и подстанций (ПС). От электростанций мощностью в несколько милли­онов киловатт каждая протянулись на тысячу и более километров к про­мышленным центрам линии электропередачи сверхвысокого напряже­ния (СВН) - 500-750-1150 кВ.

    Общая протяженность воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше на начало 2004 г. в одноцепном исчислении составила по стране 454 тыс. км, а установленная мощность ПС - 672 млн. кВ·А, в том числе на отраслевых ПС, обеспечиваю­щих электроснабжение тяговых ПС электрифицированных участ­ков железных дорог, насосных и компрессорных станций нефте- и газопроводов, металлургических заводов и других потребителей электроэнергии, установлено около 100 млн.. кВ·А трансформатор­ной мощности.

    Структура электрической сети и динамика се роста за последние 15 лет приведена в табл. 1.3.
    Таблица 1.3

    С П Р А В О Ч Н И К

    ПО П РОЕКТИРОВАНИЮ

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

    Под редакцией Д. Л. ФАЙБИСОВИЧА

    Издание 4-е, переработанное и дополненное

    Р е ц е н з е н т В. В. Могирев

    А в т о р ы: И. Г. Карапетян (пп. 3.2, 5.1, 5.3–5.8, разд. 6, разд. 7), Д. Л. Файбисович (разд. 1–3, п. 5.2, разд. 7), И. М. Шапиро (разд. 4)

    Справочник по проектированию электрических сетей / С74 под ред. Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. :

    ЭНАС, 2012. – 376 с. : ил.

    ISBN 978-5-4248-0049-8

    Приводятся сведения по проектированию электрических сетей энергосистем, методам технико-экономических расчетов, выбору параметров и схем сетей, данные по электрооборудованию, воздушным и кабельным линиям, по стоимости элементов электрических сетей.

    Справочник предназначен для инженеров, занятых проектированием и эксплуатацией энергетических систем и электрических сетей, а также для студентов энергетических вузов.

    УДК 621.311.001.63(035) ББК 31.279

    П р е д и с л о в и е

    Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и ее отдельных элементов.

    Решение этих задач требует использования большого объема информации, рассредоточенной в различных литературных источниках, нормативных документах, ведомственных инструкциях, а также накопленного десятилетиями отечественного и зарубежного опыта проектирования. Концентрация такого материала в одном издании существенно облегчает работу проектировщика.

    В СССР такую роль успешно выполнял «Справочник по проектированию электроэнергетических систем» под редакцией С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро, выдержавший 3 издания (1971, 1977 и 1985 гг.). Успех книги (3-е издание тиражом 30 000 экземпляров разошлось очень быстро) побудил авторов подготовить в 1990 г. 4-ю редакцию. Однако по не зависящим от них причинам это издание не вышло в свет.

    За прошедшие с тех пор более 20 лет в стране произошли существенные социально-экономические изменения. Образование на территории бывшего СССР ряда самостоятельных государств изменило состав и структуру Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Переход к рыночной экономике коренным образом отразился на электроэнергетике. Значительная часть собственности в отрасли акционирована и приватизирована с сохранением контрольного пакета акций у государства. Создан рынок электроэнергии.

    В этих условиях авторы, принимавшие участие в разработке указанного справочника, сочли необходимым подготовить настоящее издание, ограничившись в нем вопросами проектирования электрических сетей. При этом в основном сохранены структура и наименования разделов. Материал предыдущего издания существенно обновлен, а в ряде разделов – полностью переработан.

    мостным показателям элементов электрических сетей, а также последние данные по отечественному оборудованию и материалам, применяемым в электроэнергетических системах.

    В настоящем издании учтены последние изменения структуры российской энергетики и требования новых нормативных документов; приведены новые технические данные по кабельным линиям, автотрансформаторам, коммутационным аппаратам и другим видам оборудования, а также уточненные стоимостные показатели объектов сетевого хозяйства; рассмотрены современные подходы к формированию тарифов на электроэнергию.

    Р а з д е л 1

    РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

    1.1. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ РОССИИ

    Начало развития электроэнергетики России связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России). Энергетики нашей страны первыми в мире получили опыт широкого государственного планирования целой отрасли промышленности, такой важной и определяющей, как электроэнергетика. Известно, что с плана ГОЭЛРО началось многолетнее планирование развития народного хозяйства в масштабе всей страны, начались первые пятилетки.

    Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанциях обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны. Все годы строительства электроэнергетика опережала темпы роста валовой промышленной продукции. Это принципиальное положение и в последующие годы, после завершения плана ГОЭЛРО, продолжало служить генеральным направлением развития электроэнергетики и закладывалось в последующие планы развития народного хозяйства. В 1935 г. (конечный срок выполнения плана ГОЭЛРО) его количественные показатели по развитию основных отраслей промышленности и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Так, валовая продукция отдельных отраслей промышленности выросла по сравнению с 1913 г. на 205–228% против 180–200%, намеченных планом ГОЭЛРО. Особенно значительным было перевыполнение плана развития электроэнергетики. Вместо намеченного планом сооружения 30 электростанций было построено 40. Уже в 1935 г. по производству электроэнергии СССР перегнал такие экономически развитые страны, как Англия, Франция, Италия, и занял третье место в мире после США и Германии.

    Динамика развития электроэнергетической базы СССР,

    а с 1991 г. – России, характеризуется данными табл. 1.1 и рис. 1.1. Развитие электроэнергетики страны в 1930-е гг. характеризова-

    лось началом формирования энергосистем. Наша страна протянулась с востока на запад на одиннадцать часовых поясов. Соответ-

    тыс. км (%)

    31,0 (9,5 %)

    01.01.91 01.01.96

    01.01.07 01.01.10

    110 (150) кВ 220–330 кВ 500 кВ и выше

    Рис. 1.1. Протяженность ВЛ 110 кВ и выше (а) и установленная мощность трансформаторов 110 кВ и выше (б)

    Т а б л и ц а 1.1

    Развитие электроэнергетической базы страны (зона централизованного электроснабжения, включая блок-станции)

    Показатели

    1. Установленная

    мощность элек-

    тростанций, млн

    кВт, в том числе:

    2. Выработка

    электроэнергии,

    млрд кВт ч, в том

    Примечание. Данные за 1980 г. относятся к СССР, а за последующие годы – к Российской Федерации.

    ственно этому в отдельных регионах меняется потребность в электроэнергии и режимы работы электростанций. Эффективнее использовать их мощность, «перекачивая» ее туда, где она необходима в данный момент. Надежность и устойчивость снабжения электроэнергией можно обеспечить лишь при наличии взаимосвязей между электростанциями, т. е. при объединении энергосистем.

    К 1935 г. в СССР работало шесть энергосистем с годовой выработкой электроэнергии свыше 1 млрд кВт ч каждая, в том числе Московская – около 4 млрд кВт ч, Ленинградская, Донецкая и Днепровская – более чем по 2 млрд кВт ч. Первые энергосистемы были созданы на основе линий электропередачи напряжением 110 кВ, а в Днепровской энергосистеме – напряжением 154 кВ, которое было принято для выдачи мощности Днепровской ГЭС.

    Со следующим этапом развития энергосистем, характеризующимся ростом передаваемой мощности и соединением электрических сетей смежных энергосистем, связано освоение электропередач класса 220 кВ. В 1940 г. для связи двух крупнейших энергосистем Юга страны была сооружена межсистемная линия 220 кВ Донбасс – Днепр.

    Нормальное развитие народного хозяйства страны и его электроэнергетической базы было прервано Великой Отечественной войной 1941–1945 гг. На территории ряда временно оккупированных районов оказались энергосистемы Украины, Северо-Запада,

    Прибалтики и ряда центральных районов европейской части страны. В результате военных действий производство электроэнергии

    в стране упало в 1942 г. до 29 млрд кВт ч, что существенно уступало предвоенному году. За годы войны было разрушено более 60 крупных электростанций общей установленной мощностью 5,8 млн кВт, что отбросило страну к концу войны на уровень, соответствующий 1934 г.

    Во время войны было организовано первое Объединенное диспетчерское управление (ОДУ). Оно было создано на Урале в 1942 г. для координации работы трех районных энергетических управлений: Свердловэнерго, Пермэнерго и Челябэнерго. Эти энергосистемы работали параллельно по линиям 220 кВ.

    В конце войны и особенно сразу же после ее окончания были развернуты работы по восстановлению и быстрому развитию электроэнергетического хозяйства страны. Так, с 1945 по 1958 г. установленная мощность электростанций увеличилась на 42 млн кВт, или

    в 4,8 раза. Производство электроэнергии выросло за эти годы в 5,4 раза, а среднегодовой темп прироста производства электроэнергии составил 14%. Это позволило уже в 1947 г. выйти по производству электрической энергии на первое место в Европе и второе – в мире.

    В начале 1950-х гг. развернулось строительство каскада гидроузлов на Волге. От них протянулись на тысячу и более километров к промышленным районам Центра и Урала линии электропередачи напряжением 500 кВ. Наряду с выдачей мощности двух крупнейших Волжских ГЭС это обеспечило возможность параллельной работы энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала. Так был завершен первый этап создания Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Этот период развития электроэнергетики прежде всего был связан с процессом «электрификации вширь», при котором на первый план выступала необходимость охвата обжитой тер-

    ритории страны сетями централизованного электроснабжения

    в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях.

    В 1970 г. к Единой энергосистеме европейской части страны была присоединена Объединенная энергосистема (ОЭС) Закавказья, а в 1972 г. – ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.

    Производство электроэнергии в 1975 г. по стране достигло 1038,6 млрд кВт ч и увеличилось по сравнению с 1970 г. в 1,4 раза, что обеспечило высокие темпы развития всех отраслей народного хозяйства. Важным этапом развития ЕЭС явилось присоединение к ней энергосистем Сибири путем ввода в работу в 1977 г. транзита 500 кВ Урал – Казахстан – Сибирь, что способствовало покрытию дефицита электроэнергии в Сибири в условиях маловодных лет, и, с другой стороны, использованию в ЕЭС свободных мощностей си-

    бирских ГЭС. Все это обеспечило более быстрый рост производства

    и потребления электроэнергии в восточных районах страны для обеспечения развития энергоемких производств территориаль- но-промышленных комплексов, таких как Братский, Усть-Илимс- кий, Красноярский, Саяно-Шушенский и др. За 1960–1980 гг. производство электроэнергии в восточных регионах возросло почти в 6 раз, тогда как в европейской части страны, включая Урал, – в 4,1 раза. С присоединением энергосистем Сибири к ЕЭС работа наиболее крупных электростанций и основных системообразующих линий электропередачи стала управляться из единого пункта. С пульта Центрального диспетчерского управления (ЦДУ) ЕЭС в Москве с помощью разветвленной сети средств диспетчерской связи, автоматики и телемеханики диспетчер может в считанные минуты перебрасывать потоки мощности между энергообъединениями. Это обеспечивает возможность снижения устанавливаемых резервных мощностей.

    Новый этап развития электроэнергетики (так называемая «электрификация вглубь»), связанный с необходимостью обеспечения все возрастающего спроса на электроэнергию, потребовал дальнейшего развития магистральных и распределительных сетей и освоения новых, более высоких ступеней номинальных напряжений

    и был направлен на повышение надежности электроснабжения существующих и вновь присоединяемых потребителей. Это потребовало совершенствования схем электрических сетей, замены физически изношенного и морально устаревшего оборудования, строительных конструкций и сооружений.

    К 1990 г. электроэнергетика страны получила дальнейшее развитие. Мощности отдельных электростанций достигли около 5 млн кВт. Наибольшую установленную мощность имели Сургутская ГРЭС – 4,8 млн кВт, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС – 4,0 млн кВт, Саяно-Шушенская ГЭС – 6,4 млн кВт.

    Развитие электроэнергетики продолжало идти опережающими темпами. Так, с 1955 г. производство электроэнергии в СССР выросло более чем в 10 раз, в то время как произведенный национальный доход увеличился в 6,2 раза. Установленная мощность электростанций увеличилась с 37,2 млн кВт в 1955 г. до 344 млн кВт в 1990 г. Протяженность электрических сетей напряжением 35 кВ и выше в этот период возросла с 51,5 до 1025 тыс. км, в том числе напряжением 220 кВ и выше – с 5,7 тыс. до 143 тыс. км. Значительным достижением развития электроэнергетики было объединение и организация параллельной работы энергосистем стран – членов СЭВ, общая установленная мощность электростанций которых превысила 400 млн кВт, а электрическая сеть охватила территорию от Берлина до Улан-Батора.

    Электроэнергетика бывшего СССР в течение длительного периода времени развивалась как единый народнохозяйственный комплекс, а ЕЭС страны, являющаяся его частью, обеспечивала межреспубликанские перетоки мощности и электроэнергии. До 1991 г. ЕЭС функционировала как государственная общесоюзная централизованная структура. Образование на территории СССР независимых государств привело к коренному изменению структуры управления и развития электроэнергетики.

    Изменение политических и экономических условий в стране уже в это время стало оказывать серьезное негативное влияние на развитие и функционирование электроэнергетики. Впервые за послевоенные годы в 1991 г. уменьшилась установленная мощность электростанций, снизились выработка и потребление электроэнергии. Ухудшились показатели качества электрической энергии. Возросли потери электроэнергии в электрических сетях, удельные расходы топлива на производство электрической и тепловой энергии. Увеличилось число ограничений и отключений потребителей, существенно снизились поставки электроэнергии в страны Восточной Европы.

    Образование на территории бывшего СССР независимых государств и раздел электроэнергетической собственности между ними привели к коренному изменению структуры управления электро – энергетикой. В этих государствах были созданы собственные органы управления и самостоятельные субъекты хозяйствования в электроэнергетике. Разрушение системы централизованного управления таким сложным единым технологическим объектом, каким была электроэнергетика СССР, поставило задачу скорейшего создания системы скоординированного управления и планирования развития электроэнергетики государств Содружества.

    Для этих целей государства – члены СНГ заключили 14 февраля 1992 г. соглашение «О координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств», в соответствии с которым был создан Электроэнергетический Совет СНГ и его постоянно работающий орган – Исполнительный комитет. Электроэнергетическим Советом СНГ был принят ряд важных решений, способствующих стабилизации электроэнергетики государств Содружества. Однако преобладание дезинтеграционных процессов в экономике стран СНГ в целом, нарушение сложившихся в ЕЭС принципов координации управления производством и распределением электроэнергии, отсутствие эффективных механизмов совместной работы, неспособность отдельных энергосистем обеспечить поддержание частоты в требуемых диапазонах привели к прекращению параллельной работы между большинством энергосистем, т. е. фактически к распаду ЕЭС бывшего

    С П Р А В О Ч Н И К

    ПО П РОЕКТИРОВАНИЮ

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

    Под редакцией Д. Л. ФАЙБИСОВИЧА

    Издание 4-е, переработанное и дополненное

    Р е ц е н з е н т В. В. Могирев

    А в т о р ы: И. Г. Карапетян (пп. 3.2, 5.1, 5.3–5.8, разд. 6, разд. 7), Д. Л. Файбисович (разд. 1–3, п. 5.2, разд. 7), И. М. Шапиро (разд. 4)

    Справочник по проектированию электрических сетей / С74 под ред. Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. :

    ЭНАС, 2012. – 376 с. : ил.

    ISBN 978-5-4248-0049-8

    Приводятся сведения по проектированию электрических сетей энергосистем, методам технико-экономических расчетов, выбору параметров и схем сетей, данные по электрооборудованию, воздушным и кабельным линиям, по стоимости элементов электрических сетей.

    Справочник предназначен для инженеров, занятых проектированием и эксплуатацией энергетических систем и электрических сетей, а также для студентов энергетических вузов.

    УДК 621.311.001.63(035) ББК 31.279

    П р е д и с л о в и е

    Проектирование электроэнергетических систем требует комплексного подхода к выбору и оптимизации схем электрических сетей и технико-экономическому обоснованию решений, определяющих состав, структуру, внешние и внутренние связи, динамику развития, параметры и надежность работы системы в целом и ее отдельных элементов.

    Решение этих задач требует использования большого объема информации, рассредоточенной в различных литературных источниках, нормативных документах, ведомственных инструкциях, а также накопленного десятилетиями отечественного и зарубежного опыта проектирования. Концентрация такого материала в одном издании существенно облегчает работу проектировщика.

    В СССР такую роль успешно выполнял «Справочник по проектированию электроэнергетических систем» под редакцией С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро, выдержавший 3 издания (1971, 1977 и 1985 гг.). Успех книги (3-е издание тиражом 30 000 экземпляров разошлось очень быстро) побудил авторов подготовить в 1990 г. 4-ю редакцию. Однако по не зависящим от них причинам это издание не вышло в свет.

    За прошедшие с тех пор более 20 лет в стране произошли существенные социально-экономические изменения. Образование на территории бывшего СССР ряда самостоятельных государств изменило состав и структуру Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Переход к рыночной экономике коренным образом отразился на электроэнергетике. Значительная часть собственности в отрасли акционирована и приватизирована с сохранением контрольного пакета акций у государства. Создан рынок электроэнергии.

    В этих условиях авторы, принимавшие участие в разработке указанного справочника, сочли необходимым подготовить настоящее издание, ограничившись в нем вопросами проектирования электрических сетей. При этом в основном сохранены структура и наименования разделов. Материал предыдущего издания существенно обновлен, а в ряде разделов – полностью переработан.

    мостным показателям элементов электрических сетей, а также последние данные по отечественному оборудованию и материалам, применяемым в электроэнергетических системах.

    В настоящем издании учтены последние изменения структуры российской энергетики и требования новых нормативных документов; приведены новые технические данные по кабельным линиям, автотрансформаторам, коммутационным аппаратам и другим видам оборудования, а также уточненные стоимостные показатели объектов сетевого хозяйства; рассмотрены современные подходы к формированию тарифов на электроэнергию.

    Р а з д е л 1

    РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. ЗАДАЧИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

    1.1. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ РОССИИ

    Начало развития электроэнергетики России связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России). Энергетики нашей страны первыми в мире получили опыт широкого государственного планирования целой отрасли промышленности, такой важной и определяющей, как электроэнергетика. Известно, что с плана ГОЭЛРО началось многолетнее планирование развития народного хозяйства в масштабе всей страны, начались первые пятилетки.

    Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанциях обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны. Все годы строительства электроэнергетика опережала темпы роста валовой промышленной продукции. Это принципиальное положение и в последующие годы, после завершения плана ГОЭЛРО, продолжало служить генеральным направлением развития электроэнергетики и закладывалось в последующие планы развития народного хозяйства. В 1935 г. (конечный срок выполнения плана ГОЭЛРО) его количественные показатели по развитию основных отраслей промышленности и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Так, валовая продукция отдельных отраслей промышленности выросла по сравнению с 1913 г. на 205–228% против 180–200%, намеченных планом ГОЭЛРО. Особенно значительным было перевыполнение плана развития электроэнергетики. Вместо намеченного планом сооружения 30 электростанций было построено 40. Уже в 1935 г. по производству электроэнергии СССР перегнал такие экономически развитые страны, как Англия, Франция, Италия, и занял третье место в мире после США и Германии.

    Динамика развития электроэнергетической базы СССР,

    а с 1991 г. – России, характеризуется данными табл. 1.1 и рис. 1.1. Развитие электроэнергетики страны в 1930-е гг. характеризова-

    лось началом формирования энергосистем. Наша страна протянулась с востока на запад на одиннадцать часовых поясов. Соответ-

    тыс. км (%)

    31,0 (9,5 %)

    01.01.91 01.01.96

    01.01.07 01.01.10

    110 (150) кВ 220–330 кВ 500 кВ и выше

    Рис. 1.1. Протяженность ВЛ 110 кВ и выше (а) и установленная мощность трансформаторов 110 кВ и выше (б)

    Т а б л и ц а 1.1

    Развитие электроэнергетической базы страны (зона централизованного электроснабжения, включая блок-станции)

    Показатели

    1. Установленная

    мощность элек-

    тростанций, млн

    кВт, в том числе:

    2. Выработка

    электроэнергии,

    млрд кВт ч, в том

    Примечание. Данные за 1980 г. относятся к СССР, а за последующие годы – к Российской Федерации.

    ственно этому в отдельных регионах меняется потребность в электроэнергии и режимы работы электростанций. Эффективнее использовать их мощность, «перекачивая» ее туда, где она необходима в данный момент. Надежность и устойчивость снабжения электроэнергией можно обеспечить лишь при наличии взаимосвязей между электростанциями, т. е. при объединении энергосистем.

    К 1935 г. в СССР работало шесть энергосистем с годовой выработкой электроэнергии свыше 1 млрд кВт ч каждая, в том числе Московская – около 4 млрд кВт ч, Ленинградская, Донецкая и Днепровская – более чем по 2 млрд кВт ч. Первые энергосистемы были созданы на основе линий электропередачи напряжением 110 кВ, а в Днепровской энергосистеме – напряжением 154 кВ, которое было принято для выдачи мощности Днепровской ГЭС.

    Со следующим этапом развития энергосистем, характеризующимся ростом передаваемой мощности и соединением электрических сетей смежных энергосистем, связано освоение электропередач класса 220 кВ. В 1940 г. для связи двух крупнейших энергосистем Юга страны была сооружена межсистемная линия 220 кВ Донбасс – Днепр.

    Нормальное развитие народного хозяйства страны и его электроэнергетической базы было прервано Великой Отечественной войной 1941–1945 гг. На территории ряда временно оккупированных районов оказались энергосистемы Украины, Северо-Запада,

    Прибалтики и ряда центральных районов европейской части страны. В результате военных действий производство электроэнергии

    в стране упало в 1942 г. до 29 млрд кВт ч, что существенно уступало предвоенному году. За годы войны было разрушено более 60 крупных электростанций общей установленной мощностью 5,8 млн кВт, что отбросило страну к концу войны на уровень, соответствующий 1934 г.

    Во время войны было организовано первое Объединенное диспетчерское управление (ОДУ). Оно было создано на Урале в 1942 г. для координации работы трех районных энергетических управлений: Свердловэнерго, Пермэнерго и Челябэнерго. Эти энергосистемы работали параллельно по линиям 220 кВ.

    В конце войны и особенно сразу же после ее окончания были развернуты работы по восстановлению и быстрому развитию электроэнергетического хозяйства страны. Так, с 1945 по 1958 г. установленная мощность электростанций увеличилась на 42 млн кВт, или

    в 4,8 раза. Производство электроэнергии выросло за эти годы в 5,4 раза, а среднегодовой темп прироста производства электроэнергии составил 14%. Это позволило уже в 1947 г. выйти по производству электрической энергии на первое место в Европе и второе – в мире.

    В начале 1950-х гг. развернулось строительство каскада гидроузлов на Волге. От них протянулись на тысячу и более километров к промышленным районам Центра и Урала линии электропередачи напряжением 500 кВ. Наряду с выдачей мощности двух крупнейших Волжских ГЭС это обеспечило возможность параллельной работы энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала. Так был завершен первый этап создания Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Этот период развития электроэнергетики прежде всего был связан с процессом «электрификации вширь», при котором на первый план выступала необходимость охвата обжитой тер-

    ритории страны сетями централизованного электроснабжения

    в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях.

    В 1970 г. к Единой энергосистеме европейской части страны была присоединена Объединенная энергосистема (ОЭС) Закавказья, а в 1972 г. – ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.

    Производство электроэнергии в 1975 г. по стране достигло 1038,6 млрд кВт ч и увеличилось по сравнению с 1970 г. в 1,4 раза, что обеспечило высокие темпы развития всех отраслей народного хозяйства. Важным этапом развития ЕЭС явилось присоединение к ней энергосистем Сибири путем ввода в работу в 1977 г. транзита 500 кВ Урал – Казахстан – Сибирь, что способствовало покрытию дефицита электроэнергии в Сибири в условиях маловодных лет, и, с другой стороны, использованию в ЕЭС свободных мощностей си-

    бирских ГЭС. Все это обеспечило более быстрый рост производства

    и потребления электроэнергии в восточных районах страны для обеспечения развития энергоемких производств территориаль- но-промышленных комплексов, таких как Братский, Усть-Илимс- кий, Красноярский, Саяно-Шушенский и др. За 1960–1980 гг. производство электроэнергии в восточных регионах возросло почти в 6 раз, тогда как в европейской части страны, включая Урал, – в 4,1 раза. С присоединением энергосистем Сибири к ЕЭС работа наиболее крупных электростанций и основных системообразующих линий электропередачи стала управляться из единого пункта. С пульта Центрального диспетчерского управления (ЦДУ) ЕЭС в Москве с помощью разветвленной сети средств диспетчерской связи, автоматики и телемеханики диспетчер может в считанные минуты перебрасывать потоки мощности между энергообъединениями. Это обеспечивает возможность снижения устанавливаемых резервных мощностей.

    Новый этап развития электроэнергетики (так называемая «электрификация вглубь»), связанный с необходимостью обеспечения все возрастающего спроса на электроэнергию, потребовал дальнейшего развития магистральных и распределительных сетей и освоения новых, более высоких ступеней номинальных напряжений

    и был направлен на повышение надежности электроснабжения существующих и вновь присоединяемых потребителей. Это потребовало совершенствования схем электрических сетей, замены физически изношенного и морально устаревшего оборудования, строительных конструкций и сооружений.

    К 1990 г. электроэнергетика страны получила дальнейшее развитие. Мощности отдельных электростанций достигли около 5 млн кВт. Наибольшую установленную мощность имели Сургутская ГРЭС – 4,8 млн кВт, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС – 4,0 млн кВт, Саяно-Шушенская ГЭС – 6,4 млн кВт.

    Развитие электроэнергетики продолжало идти опережающими темпами. Так, с 1955 г. производство электроэнергии в СССР выросло более чем в 10 раз, в то время как произведенный национальный доход увеличился в 6,2 раза. Установленная мощность электростанций увеличилась с 37,2 млн кВт в 1955 г. до 344 млн кВт в 1990 г. Протяженность электрических сетей напряжением 35 кВ и выше в этот период возросла с 51,5 до 1025 тыс. км, в том числе напряжением 220 кВ и выше – с 5,7 тыс. до 143 тыс. км. Значительным достижением развития электроэнергетики было объединение и организация параллельной работы энергосистем стран – членов СЭВ, общая установленная мощность электростанций которых превысила 400 млн кВт, а электрическая сеть охватила территорию от Берлина до Улан-Батора.

    Электроэнергетика бывшего СССР в течение длительного периода времени развивалась как единый народнохозяйственный комплекс, а ЕЭС страны, являющаяся его частью, обеспечивала межреспубликанские перетоки мощности и электроэнергии. До 1991 г. ЕЭС функционировала как государственная общесоюзная централизованная структура. Образование на территории СССР независимых государств привело к коренному изменению структуры управления и развития электроэнергетики.

    Изменение политических и экономических условий в стране уже в это время стало оказывать серьезное негативное влияние на развитие и функционирование электроэнергетики. Впервые за послевоенные годы в 1991 г. уменьшилась установленная мощность электростанций, снизились выработка и потребление электроэнергии. Ухудшились показатели качества электрической энергии. Возросли потери электроэнергии в электрических сетях, удельные расходы топлива на производство электрической и тепловой энергии. Увеличилось число ограничений и отключений потребителей, существенно снизились поставки электроэнергии в страны Восточной Европы.

    Образование на территории бывшего СССР независимых государств и раздел электроэнергетической собственности между ними привели к коренному изменению структуры управления электро – энергетикой. В этих государствах были созданы собственные органы управления и самостоятельные субъекты хозяйствования в электроэнергетике. Разрушение системы централизованного управления таким сложным единым технологическим объектом, каким была электроэнергетика СССР, поставило задачу скорейшего создания системы скоординированного управления и планирования развития электроэнергетики государств Содружества.

    Для этих целей государства – члены СНГ заключили 14 февраля 1992 г. соглашение «О координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств», в соответствии с которым был создан Электроэнергетический Совет СНГ и его постоянно работающий орган – Исполнительный комитет. Электроэнергетическим Советом СНГ был принят ряд важных решений, способствующих стабилизации электроэнергетики государств Содружества. Однако преобладание дезинтеграционных процессов в экономике стран СНГ в целом, нарушение сложившихся в ЕЭС принципов координации управления производством и распределением электроэнергии, отсутствие эффективных механизмов совместной работы, неспособность отдельных энергосистем обеспечить поддержание частоты в требуемых диапазонах привели к прекращению параллельной работы между большинством энергосистем, т. е. фактически к распаду ЕЭС бывшего

    Статьи по теме: