Проектирование электрических сетей и систем

В соответствии с решениями правительства продолжается дальнейшее непрерывное увеличение производства электроэнергии, развитие энергосистем, рост мощностей объединяемых в системы электрических станций, создание объединенных и единых энергетических систем. Это ставит перед инженерами-электриками ответственные задачи, одна из которых — проектирование электрических систем и сетей — требует применения глубоких теоретических знаний для решения сложных комплексных вопросов. Впервые с необходимостью решения указанных вопросов будущий инженер-электрик встречается в курсовом проектировании, являющемся важной формой учебной работы.
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведению инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В период курсового проектирования студент учится пользоваться справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и расценками, таблицами, номограммами, приобретает навыки составления технико-экономических записок, подготавливается к дипломному проектированию.
Дипломное проектирование — заключительный этап обучения студентов в высшем учебном заведении, а дипломный проект — выпускная работа, по которой Государственная экзаменационная комиссия с учетом работы студента в течение всего срока обучения присваивает ему квалификацию инженера.
Целью дипломного проектирования является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение студентами проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.
В задачу дипломного проектирования входит изучение практических инженерных методов решения комплексных вопросов по проектированию производственных процессов, сооружению линий электропередач, подстанций и других элементов электрических сетей и систем, а также дальнейшее развитие у студентов расчетно-графических навыков, необходимых для конкретного проектирования.
В процессе проектирования студент на практике применяет знания, полученные при изучении курса «Электрические системы и сети» и смежных дисциплин. В ходе выполнения проекта студенту приходится решать задачи, не имеющие однозначного решения. Проектирование — творческий инженерный труд, в процессе которого студенту приходится оценивать ряд факторов и самостоятельно решать некоторые задачи, рассматриваемые в курсовом проекте «Электрические системы и сети».
Самостоятельная работа студентов по проектированию электрических сетей играет существенную роль в подготовке инженеров электроэнергетических специальностей. Выполнение проекта должно быть не механическим копированием имеющихся образцов, а осознанным творческим процессом и сопровождаться глубоким пониманием студентом существа рассматриваемых задач и вопросов. В то же время работа над проектом проводится в сравнительно короткое время, отводимое на нее учебным планом и бюджетом времени студента. Исходя из этих условий и в соответствии с программой курса «Электрические системы и сети» авторы подготовили систематизированное учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Основное содержание пособия — изложение методик электрических, технико-экономических и механических расчетов сетей электрических систем. Для более глубокого понимания и изучения студентами рассматриваемых в проекте задач в каждом его разделе даются необходимые теоретические сведения.
Цели задачи проектирования, исходные данные и положения, содержание и оформление проектов определены и описаны во введении и в гл. 1 пособия. В следующих главах приводятся основные сведения, необходимые студенту при выполнении курсового и дипломного проектов.
Особенность проектирования электрических систем и сетей состоит в тесной взаимосвязи технических и экономических расчетов. Поэтому в данном учебном пособии большое внимание уделяется технико-экономическим показателям и экономическим обоснованиям технических решений. Технико-экономическим показателям электрических сетей и систем посвящена гл. 3, материал которой используется в последующих главах и служит основой технико-экономического анализа при проектировании. Этот анализ и выбор оптимального варианта электрической сети не могут быть произведены в современных условиях без учета надежности сравниваемых вариантов. Соответственно в гл. 4 кратко изложены методы расчета основных показателей надежности электрических сетей и систем, а также количественного учета фактора надежности при технико-экономическом сравнении вариантов. Дальнейшим развитием материала гл. 3 и 4 служит гл. 5, в которой описана методика применения технико-экономических расчетов для выбора окончательного варианта электрической сети. Алгоритмы расчета надежности несколько сложны, поэтому иллюстрируются примерами. Материалы этих глав, так же как 6 и 7, посвященных электрическим расчетам режимов электрических систем и сетей, могут быть использованы в курсовом и дипломном проектировании. Заметим, что § 2.1, в котором приведены принципы построения схем электрических сетей, рекомендуется для курсового проектирования, а § 2.4, в котором даны более полные схемы,— для дипломного проектирования.
Гл. 8 содержит методы определения параметров различных устройств, устанавливаемых в электрических сетях для снижения потерь мощности и энергии и повышения пропускной способности. При проектировании эти вопросы обычно рассматриваются после выбора конфигурации и основных параметров электрической сети. Вопросы этой главы могут включаться в курсовой и дипломный проекты и составлять предмет учебно-исследовательской работы. Материал гл. 9, в которой кратко рассматриваются особенности проектирования протяженных электропередач, также предназначен для применения в курсовом и дипломном проектировании.
В гл. 10 дано списание последовательности расчетов механической части воздушных линий и методов выбора основных их конструктивных решений. В курсовой проект могут включаться отдельные вопросы этой главы, например § 10.4—10.6 и 10.11. В целом же весь комплекс вопросов, входящих в эту главу, решается в дипломных проектах, связанных с разработкой воздушных линий электропередач.
В гл. 11 изложены основы выбора конструктивных параметров принципиально новых электропередач — криорезистивных и сверхпроводящих. Даны методы определения электрических и криогенных параметров и пропускной способности. Рассмотрены электрические схемы криогенных электропередач и методика расчета технико-экономических показателей. Материал по криогенным электропередачам включается в учебное пособие впервые. При его подготовке был использован опыт выполнения в течение ряда лет дипломных проектов и учебно-исследовательских работ по этой тематике на кафедре «Электрические системы» Белорусского политехнического института. Содержание данной главы может быть использовано не только для дипломного проектирования и учебно-исследовательских работ, но также при выполнении специальных курсовых проектов по криогенным электропередачам при осуществлении научных исследований в этом направлении.
Ввиду ограниченности объема пособия в нем не удалось поместить необходимые для проектирования справочные и нормативные материалы. Поэтому в соответствующих местах текста даются ссылки на литературу, перечень которой приведен в конце книги.
Естественно, данное учебное пособие не претендует на полное и систематическое изложение всех вопросов, связанных с проектированием электрических систем, и ни в коей степени не может заменить соответствующих учебников.
Материал книги между авторами распределен следующим образом: Г. Е. Поспеловым написаны предисловие, введение, гл. 1 я 2, кроме § 1.6 и 2.4, гл. 3, 5; § 6.1-6.5, 6.8, 6.9, 7.1—7.9, гл. 9; В. Т. Фединым —§ 1.6, 2.4, 4.1—4.3, 6.7, 6.10—6.12, 7.10, 7.11, гл. 8, 10, И; § 4.4, 4.5, 6.6 написаны Г. Е. Поспеловым и В. Т. Фединым совместно.
Авторы выражают благодарность рецензентам: зав. кафедрой «Электрические системы и сети» Куйбышевского политехнического института проф. В. М. Благонадеждину и кафедре «Электрические сети и системы» Киевского политехнического института — за тщательное рассмотрение рукописи и полезные замечания, способствовавшие улучшению книги.
Все замечания и рекомендации просим направлять по адресу: 220004. Минск, Парковая магистраль, И, издательство «Высшая школа».