Цели и задачи проектирования

Курсовой проект по дисциплине «Электрические системы и сети» выполняется на IV курсе студентами электроэнергетических специальностей. Этот проект должен развить у студента
навыки практического приложения тех сведений, которые он получил в результате изучения курса «Электрические системы и сети». Следующий за теоретическим изучением курса учебный проект завершает работу над этой важной для каждого электроэнергетика дисциплиной.
Первые шаги в области проектирования убеждают студента, что полученные знания, умение выполнять различные расчеты сетей недостаточны для выполнения проекта. Расчетные задачи решаются по определенным формулам, по известной методике на основе необходимого количества исходных данных.
Задачи, которые поставлены в проекте электрической сети, в большинстве случаев не имеют однозначного решения. Выбор наиболее удачного варианта электрической сети производится на основе различных соображений, производственного опыта, а не только путем теоретических расчетов. Выполнение курсового проекта и дает возможность студенту получить некоторый опыт и навыки проектирования еще в стенах вуза.
Разумеется, на практической работе, после окончания учебного заведения придется накапливать этот опыт, развивать свое проектное мышление, и только после ряда лет работы молодой инженер становится полноценным специалистом в различных областях своей деятельности, в том числе в области проектирования электрических сетей.
В любой проект электрической сети входят следующие основные разделы:
1)            выбор наиболее рациональных вариантов схем электрической сети и электроснабжения потребителей;
2)            сопоставление этих вариантов по различным показателям;
3)            выбор результате этого сопоставления и технико-экономического расчета наиболее приемлемого варианта;
4)            расчет характерных режимов работы электрической сети;
5)            решение вопросов, связанных с регулированием напряжения;
6)            определение технико-экономических показателей электрической сети.
Следует учитывать, что к электрической сети предъявляются определенные технико-экономические требования, с учетом которых и производится выбор наиболее приемлемого варианта.
Технические требования в основном могут быть сведены, во-первых, к необходимости надежной работы электрической сети и, во-вторых, к высокому качеству поставляемой потребителю электроэнергии.
Экономические требования сводятся к достижению наименьшей стоимости передачи электрической энергии по сети. Для достижения этого следует стремиться к снижению капитальных затрат на сооружение сети. С другой стороны, необходимо также принимать меры к уменьшению ежегодных расходов на эксплуатацию электрической сети. Одновременный учет влияния капитальных вложении и эксплуатационных расходов может быть произведен при помощи метода приведенных затрат. Поэтому оценка экономичности варианта электрической сети производится по приведенным затратам.
Выбор наиболее приемлемого варианта, удовлетворяющего указанным выше технико-экономическим требованиям,— это один из основных вопросов в проекте любого инженерного сооружения, в том числе и в проекте электрической сети.
Содержание проекта во многом зависит от рода сети, от ее назначения.
В учебном проекте в большинстве случаев решаются вопросы электроснабжения района с промышленной и сельской нагрузками от электрической станции или районной подстанции энергосистемы. При реальном проектировании сетей и линий электропередачи приходится рассматривать обширный круг вопросов. В частности, сюда входят:
1)            изыскание трасс линий электрической сети;
2)            разработка схемы сети;
3)            выбор номинальных напряжений сети;
4)            расчеты сечений проводов;
5)            определение числа и мощности силовых трансформаторов на подстанциях, питающихся от проектируемой сети;
6)            электрический расчет сети в основных нормальных и аварийных режимах;
7)            способы регулирования напряжения; определение места установки и мощности устройств для регулирования напряжения;
8)            механический расчет проводов, опор и фундаментов воздушных линий;
9)            основные технико-экономические показатели электрической сети;
10)         вопросы организации эксплуатации проектируемой сети.
В процессе реального проектирования электрической сети приходится решать и ряд других важных вопросов, например, таких, как разработка мероприятий по снижению потерь мощности и энергии в сети, релейная защита, расчет заземляющих устройств подстанций и опор линий, мероприятия по грозо-защите линий и подстанций. В данном пособии эти вопросы не рассматриваются, так как они выходят за пределы курса «Электрические системы и сети».
Исходные данные для выполнения проекта
Сбор необходимых исходных данных представляет важный этап в работе над проектом.
Для успешного выполнения проекта электрической сети необходимы следующие исходные материалы и данные:
1) план (карта) района, в котором проектируется электрическая сеть. На плане должны быть указаны расположение существующих и проектируемых потребителей электроэнергии, электрических станций и подстанций, а также трассы существующих линий сетей 35 КВ и выше;
2)            если район питается от какой-либо электрической сети, подлежащей расширению или реконструкции, необходимо иметь схему соединения существующей сети (однолинейную), на которой указываются параметры оборудования: длина ЛЭП, марки и сечения проводов, мощности генераторов и трансформаторов и т. д. Должны быть выяснены величины напряжения узловых точек сети при различных режимах ее работы (режимы наибольших и наименьших нагрузок, аварийные);
3)            данные о нагрузках сети, их мощности, перспективах роста на ближайшие 5—10 лет, графики нагрузок, состав нагрузок по категориям надежности электроснабжения;
4)            сведения о климатических условиях в районе сооружения электрической сети.
Все эти данные необходимы при реальном проектировании. При выполнении учебного проекта некоторые из этих данных могут быть опущены. В ряде случаев в качестве исходного материала для учебного проектирования могут быть заданы:
1)            расположение потребителей электрической энергии (нагрузок проектируемой сети), их мощность в режиме наибольших и наименьших нагрузок;
2)            расположение источника питания (станции, районной подстанции) ;
3)            коэффициенты мощности нагрузок и их категория по степени надежности электроснабжения.
Содержание проекта и его оформление
Выше уже перечислялись основные вопросы, которые обычно решаются в проекте сети, предназначенной для электроснабжения потребителей района.
Проект состоит обычно из трех или двух основных частей:
а)            электрической;
б)           механической, т. е. расчетов проводов и опор на механическую прочность;
в)            спец. вопроса.
Соотношение этих трех частей проекта по объему и трудоемкости должно быть примерно таким: электрическая часть — 50%; механическая часть — 20%; спец. вопрос — 30%.
В качестве спец. вопроса могут быть предложены дополнительные расчеты, разработка конструктивных элементов сети или выполнение какого-либо задания исследовательского характера.
Могут выполняться и проекты без спец. вопроса. Тогда на электрическую часть должно быть отведено не менее 75—80% всего объема проекта. Остальное отводится для расчетов механической части линий.
Проект оформляется в виде пояснительной записки с расчетами и двух-трех листов чертежей.
Пояснительная записка состоит из нескольких разделов, посвященных одному или нескольким вопросам, подлежащим разрешению в проекте. В каждом разделе пояснительной записки должны быть сформулированы задачи, которые следует решить. Далее поясняется методика, при помощи которой автор проекта предполагает решать поставленные задачи. Затем показываются их решение и полученные в результате выводы. При этом приходится выполнять ряд расчетов. Эти расчеты следует производить очень четко, аккуратно, с тем чтобы они были понятны и легко поддавались анализу и проверке.
При выполнении расчетов сначала нужно указать расчетную формулу, пояснив все входящие в нее величины. Можно указать также и источники, из которых эта формула взята. Далее следует произвести подстановку в формулу числовых значений и привести результат вычислений с указанием размерности полученной величины. Все промежуточные вычисления могут быть опущены.
Если в данном разделе приходится выполнять ряд аналогичных расчетов, то нужно выполнить расчет только для одного случая, а затем результаты всех аналогичных расчетов целесообразно объединить в простую и наглядную таблицу.
Пояснительную записку к проекту не следует загромождать большим количеством расчетов, особенно однотипных. Важнее выразить в пояснительной записке принципиальные положения, анализ результатов сравнительных расчетов, выводы автора о применении тех или иных решений, схем, конструкций и т. п. Особенное внимание нужно обратить на технико-экономические обоснования принимаемых в проекте решений. В некоторых случаях может оказаться полезным разделить пояснительную записку на две части. В первую часть в таком случае включаются перечисление поставленных вопросов, методика их разрешения, анализ результатов расчетов и окончательные выводы. Вторая часть — чисто расчетная. Она объединяет все необходимые расчеты и представляет дополнение к первой части.
Проект должен быть оформлен в соответствии с общими методическими указаниями по курсовому и дипломному проектированию.