Б. И. КУДРИН
ЛЕКТРО-СНАБЖЕНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Допущено У МО высших учебных заведений РФ по образованию
в области энергетики и электротехники в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по курсу
«Электроснабжение промышленных предприятий»
Москва «Интермет Инжиниринг»
2006
УДК 621.31(075.8) ББК31.29я73(2) К88
Рецензенты докт. техн. наук проф. А Н Шпиганович, зав. кафедрой «Электрооборудование» (Липецкий государственный технический университет); докт. техн. наук проф. В И Пантелеев, зав. кафедрой «Электроснабжение и электрический транспорт» (Красноярский государственный технический университет); докт. техн. наук проф. Л Т Магазинник, зав. кафедрой «Электроснабжение» (Ульяновский государственный технический университет)
Кудрин Б.И.
К88 Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений / Б.И. Кудрин. - 2-е изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006. - 672 с : ил.
ISBN 5-89594-128-1
Освещены вопросы электроснабжения промышленных предприятий и организаций, проблемы повышения эффективности электрического хозяйства при обосновании нового строительства, проектировании, эксплуатации, техническом перевооружении. Подробно рассмотрены расчеты электрических нагрузок, выбор электрооборудования, схемы и компоновки подстанций, способы канализации электроэнергии, обеспечение качества электроснабжения и компенсация реактивной мощности, структура управления электрическим хозяйством, включая электроремонт. Изложены принципы организации инвестиционного проектирования, состав проектной документации электрической части. Рассмотрены система договорных отношений и мероприятия по энергосбережению.
Для студентов высших учебных заведений, изучающих дисциплину «Электроснабжение промышленных предприятий».
УДК 621.31(075.8) ББК 34.29я73(2)
ISBN 5-89594-128-1 © Кудрин Б.И., 2006
О Оформление. «Интермет Инжиниринг», 2006
Оглавление
3
Оглавление
Предисловие 6
Введение 10
Глава 1. Электрическое хозяйство потребителей 15
1 1 Электрика в системе электрических наук и практической деятельности 15
1 2 Основы мировоззрения электриков электрики 23
! 3 Термины и определения электрики 31
1 4 Промышленное электропотребление и количественное описание электрического
хозяйства 40
Вопросы для самопроверки 51
Глава 2. Уровни (ступени) системы электроснабжения s3
2 1 Потребители электрической энергии 53 2 2 Основные требования к системам электроснабжения 75
2 3 Ценологические ограничения построения и функционирования электрического
хозяйства 87
Глава 3. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки 97
3 1 Характерные электроприемники 97 3 2 Параметры электропотребления и расчетные коэффициенты 107 3 3 Формализуемые методы расчета электрических нагрузок 120 3 4 Определение электрических нагрузок комплексным методом 128
3 5 Практика определения расчетного и договорного максимума 139 Вопросы для самопроверки 147 Глава 4. Выбор схем, напряжений и режимов присоединения промышленных
предприятий к субъектам электроэнергетики 148
4 1 Схемы присоединения и выбор питающих напряжений 148 4 2 Источники питания потребителей и построение схемы электроснабжения 160 4 3 Надежность электроснабжения потребителей 165
4 4 Выбор места расположения источников питания 172 Вопросы для самопроверки 178 Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение главных понизительных
и распределительных подстанций 179
5 1 Исходные данные и выбор схемы ГПП 179 5 2 Выбор и использование силовых трансформаторов 183 5 3 Схемы блочных подстанций пятого уровня 191 5 4 Схемы специфических подстанций 204
5 5 Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций) 212 Вопросы для самопроверки 220 Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника в системах электроснабжения 221
6 1 Классификация устройств энергетической электроники 221 6 2 Устройства без преобразования частоты 223 6 3 Устройства с однократным преобразованием частоты 235
6 4 Устройства с двукратным (и более) преобразованием частоты 247 Вопросы для самопроверки 250 Глава 7. Схемы электроснабжения в сетях напряжением до 1 кВ переменного
и до 1,5 кВ постоянного тока 251
7 1 Цеховые подстанции третьего уровня системы электроснабжения 251 7 2 Выбор трансформаторов для цеховых подстанций 256 7 3 Размещение и компоновка подстанций ЗУР 261 7 4 Распределительные устройства 2УР 267
7 5 Преобразовательные установки и подстанции 281 Вопросы для самопроверки 285 Глава 8. Транспорт (канализация) электрической энергии 286
8 1 Общие сведения о способах передачи и распределения электроэнергии 286 8 2 Воздушные линии электропередач 289
4
Оглавление
8 3 Кабельные линии 294
8 4 Прокладка кабелей в траншеях 297
8 5 Прокладка кабелей в блоках 303
8 6 Прокладка кабелей в кабельных сооружениях 306
7 Токопроводы 316 Вопросы для самопроверки 325 Глава 9. Расчет токов короткого замыкания 326
1 Короткое замыкание в симметричной трехфазной цепи промышленного
предприятия 326 9 2 Определение значений токов короткого замыкания в электроустановках выше 1 кВ 333
9 3 Короткое замыкание в сетях напряжением до 1 кВ 337 Вопросы для самопроверки 342 Глава 10. Выбор аппаратов и токоведуших устройств в электротехнических установках 343
10 1 Выбор аппаратов по номинальным параметрам 343 10 2 Выбор высоковольтных выключателей (ячеек) 344 10 3 Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей 348 10 4 Выбор выключателей нагрузки и предохранителей 349 10 5 Выбор реакторов 351 10 6 Выбор трансформаторов тока и трансформаторов напряжения 353
7 Проверка токоведуших устройств на термическую и динамическую стойкость 355 Вопросы для самопроверки 358 Глава 11. Пуск и самозапуск электрических двигателей 359
1 Общая характеристика асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым
ротором и синхронных двигателей 359
2 Пуск и самозапуск асинхронных и синхронных двигателей 364 Вопросы для самопроверки 373 Глава 12. Качество электрической энергии 374
1 Нормы качества электрической энергии и область их применения в системах
электроснабжения 374
12 2 Отклонения и колебания напряжения 378
12 3 Несинусоидальность и несимметрия напряжения 385
12 4 Отклонения частоты, провал и импульс напряжения Временное напряжение 390
12 5 Причины и источники нарушения показателей качества электрической энергии 395
12 6 Способы и технические средства повышения качества электроэнергии 400 Вопросы для самопроверки 410 Глава 13. Компенсация реактивной мощности 411
13 1 Баланс активных и реактивных мощностей 411 13 2 Потребители реактивной мощности 416 13 3 Источники реактивной мощности 421
13 4 Выбор мощности компенсирующих устройств 427 Вопросы для самопроверки 430 Глава 14. Релейная защита в системе электроснабжения промышленного предприятия 431
14 1 Назначение, требования и принципы релейной защиты 431 14 2 Релейная защита трансформаторов главных понизительных подстанций (5УР) 435 14 3 Релейная защита двигателей напряжением выше 1 кВ 444 14 4 Релейная защита трансформаторов ЗУР 448 14 5 Релейная защита кабельных линий 450 14 6 Релейная защита двигателей напряжением до 1 кВ 452 14 7 Автоматический ввод резерва 452
14 8 Микропроцессорная защита электроустановок 455 Вопросы для самопроверки 462 Глава 15. Установки наружного и внутреннего освещения 463
15 1 Системы и виды освещения 463 15 2 Нормирование и устройство освещения 465 15 3 Расчет осветительной установки 468
Оглавление
5
4 Электроснабжение осветительных установок 471 Вопросы для самопроверки 474 Глава 16. Защитные меры электробезопасности и заземление 475
1 Классификация электротехнических установок относительно мер
электробезопасности 475
16 2 Заземляющие устройства 489
16 3 Расчет молниезащитных устройств, зданий и сооружений 495 Вопросы для самопроверки 499 Глава 17. Организация электропотребления 500
17 1 Потребитель и электроснабжающая организация 500 17 2 Нормы расхода электроэнергии по уровням производства 510 17 3 Прогнозирование электропотребления 520
17 4 Ценологическое влияние на электропотребление предприятий 528 Вопросы для самопроверки 539 Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях 540
18 1 Основные направления энергосбережения 540 18 2 Принципы и этапы внедрения системы энергоменеджмента 544 18 3 Энергетические балансы 546 18 4 Комплексный подход к сокращению электропотребления 552 18 5 Совершенствование работы общепромышленных систем и оборудования 559 18 6 Повышение эффективности электросбережения многоотраслевых технологических
процессов и оборудования 566
18 7 Потери электроэнергии в электрических сетях 570 Вопросы для самопроверки 572 Глава 19. Инвестиционное проектирование объектов электрики 573
19 1 Проектирование как форма инженерной деятельности 573 19 2 Этапы и стадии проектирования 579 19 3 Проектирование объектов строительства 587
19 4 Электрическая часть проектирования 593 Вопросы для самопроверки 601 Глава 20. Рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов 603
20 1 Общественная и коммерческая эффективность 603 20 2 Денежные потоки и показатели эффективности инвестиционных проектов 603 20 3 Расчет показателей общественной и коммерческой эффективности 612
20 4 Локальные технико-экономические расчеты в электрике 619 Вопросы для самопроверки 625 Глава 21. Менеджмент электрики: организация управления электрическим хозяйством 626
21 1 Структурная перестройка менеджмента электрики 626 21 2 Принципы организации управления системами электрики 634 21 3 Организация эксплуатации и ремонта системы электроснабжения 639 21 4 Организация электроремонта силового электрооборудования 642 21 5 Центральная электротехническая лаборатория 645 21 6 Определение численности электротехнического персонала 648 21 7 Оптимизация структуры установленного и ремонтируемого оборудования
систем электрики 650
Вопросы для самопроверки 660
Рекомендуемый библиографический список 661
Список принятых сокращений 663
Предметный указатель 664
6
Б. И. Кудрин
Природа мудра, открывая человеку математические формулировки, строгость которых не охватывает реальную жизнь. Для успешной инженерной деятельности поэтому надо задуматься не только над законами развития окружающего и осознать проблему негауссовости, но и понять факты сегодняшнего целостного мира сообществ, в котором для собственного выживания требуются учет накопленного человеческого опыта, использование собственной интуиции, редких находок и озарения
Автор