close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Крючков Юрий Анатольевич. Анализ и оптимизация системы электроснабжения ЗАО «Машиностроительный завод»

код для вставки
УДК 621.311.001.57 / .1
Аннотация
Ключевые
прогнозирование
слова:
система
энергопотребления,
электроснабжения,
фильтрация
оптимизация,
высших
гармоник,
компенсация реактивной мощности.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка литературы и приложений.
В работе решаются задачи оптимизации системы электроснабжения
машиностроительного производства. Проводится анализ технологических
процессов предприятия в целом и цехов в отдельности, используемого
технологического
электрооборудования,
потребления
электрической
энергии. С учетом этого даются рекомендации относительно выбора схемы
электроснабжения и напряжения источников. Детально исследуются вопросы
о подавлении высших гармоник напряжения и токов, компенсации
реактивной мощности, и прогнозировании электропотребления на основе
моделирования в современных программных комплексах. В заключительной
части проводится технико-экономический анализ предлагаемых решений,
делаются выводы относительно их экономической эффективности.
Страниц – 105; рисунков – 47; таблиц – 9; литературных источников – 17.
2
UDC 621.311.001.57 / .1
Summary
Keywords: system of power supply, optimization, energy consumption
forecasting, filtration of the highest harmonicas, reactive power compensation.
Final qualification work consists of introduction, four chapters, the
conclusion, the list of references and applications.
In work optimization problems of power supply system of machine-building
production are solved. The analysis of technological processes of the enterprise
and it´s shops, the used processing electric equipment, electric energy consumption
is carried out.
Taking into account it recommendations of choice the scheme of
power supply and voltage of sources are made. Questions of suppression of the
highest harmonicas of voltage and currents, compensation of reactive power, and
forecasting of power consumption on the basis of modeling in modern program
complexes are in details investigated. In a final part the technical and economic
analysis of the proposed solutions is carried out, conclusions concerning their
economic efficiency are drawn.
Pages – 105; drawings – 47; tables – 9; references – 17.
3
Содержание
Введение
1
7
Анализ
решения
электроснабжения
освещенных
в
оптимизационных
предприятий
отечественной
задач
машиностроительных
и
зарубежной
в
системах
производств,
научно-технической
литературе
9
1.1 Общие принципы оптимизации
9
1.2 Система автоматизации сети электроснабжения
17
1.2.1
Применение
терминалов
защит
и
управления
на
машиностроительном предприятии
17
1.2.2 Устройства оповещения
18
1.2.3 Приборы учета и контроля качества электрической энергии
18
1.3 Применение технических средств в системе электроснабжения
19
1.4 Комплексные решения по автоматизации предприятия
20
1.5 Анализ литературы по моделированию задач оптимизации в
системах
электроснабжения
предприятий
машиностроительных
производств
21
Выводы
2
22
Характеристика
машиностроительного завода.
предприятия.
системы
электроснабжения
Анализ электроснабжения и структура
Эффективность использования электроэнергии.
Компенсация реактивной мощности и фильтрация высших гармоник
2.1
Характерные
схемы
электроснабжения
промышленных
предприятий
23
2.1.1 Внешнее электроснабжение
2.1.2
Внутризаводское
23
23
электроснабжение
предприятия
машиностроительного
26
4
2.2 Характеристика машиностроительного завода
2.3
Характеристика
и
диаграмма
31
(нагрузки)
системы
электроснабжения машиностроительного предприятия
2.4 Состав оборудования и характеристика
35
технологического
процесса
36
2.5 Состав цехов машиностроительного предприятия
37
2.5.1 Литейный цех
37
2.5.2 Термический цех
39
2.5.3 Инструментальный цех
39
2.5.4 Механический цех
39
2.5.5 Гальванический цех
40
2.5.6 Штамповочный цех
42
2.5.7 Сборочный цех машин
43
2.6 Выбор питающего напряжения системы электроснабжения
44
2.7 Внешнее электроснабжение
45
2.8 Фильтрация неканонических гармоник в сетях электроснабжения
с помощью силовых фильтров
46
2.9 Перегрузка конденсаторов из-за токов высших гармоник
2.10
Построение
модели
системы
50
электроснабжения
машиностроительного предприятия в пакете программ MATLAB
2.11 Компенсация реактивной мощности
51
57
Выводы
60
3 Оптимизация системы электропотребления
61
3.1 Анализ энергоэффективности машиностроительного предприятия
62
3.2 Прогнозирование электропотребления
65
3.3 Моделирование в системе Mathlab
70
Выводы
77
4 Технико-экономические расчеты: Техническая критериальная
оценка оптимизации. Экономическая эффективность от внедрения
5
оптимальных схем электроснабжения. Оценка результатов внедрения
технических средств и мероприятий, направленных на повышение
надежности системы электроснабжения
78
4.1 Техническая критериальная оценка оптимизации
78
4.2
80
Обоснование внедрения фильтров высших гармоник
4.3 Экономическое обоснование использования фильтров высших
гармоник
88
Выводы
93
Заключение
94
Список используемой литературы
96
Приложение А
98
Приложение Б
104
6
Ведение
Одним
из
главных
параметров,
определяющих
энергетическую
эффективность национальной экономики, является энергоёмкость валового
внутреннего продукта. От нее зависит конкурентоспособность отечественных
товаров. Хотя за последние годы отмечается снижение данного показателя
российской экономики, но по отношению к энергоёмкости экономик ведущих
европейских стран сохраняется большая разница.
Главный путь снижения энергоемкости производства – повышение
эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. В свою
очередь, повышение эффективности использования топливно-энергетических
ресурсов, в частности электрической энергии, может быть достигнуто на
основе оптимизации производств.
В данной работе рассматриваются вопросы оптимизации производства,
относящегося к
энергоемкой отрасли экономики – машиностроению. В
качестве объекта исследования выступает ЗАО «Машиностроительный
завод», а предметом исследования является система его электроснабжения и
способы её оптимизации.
работы
Цель
заключается
в
проведении
анализа
системы
электроснабжения и состава оборудования, разработке схемных решений и
решении
оптимизационных
задач
системы
электроснабжения
ЗАО
«Машиностроительный завод».
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие
задачи:
- проанализировать существующие сети электроснабжения;
- изучить возможные
схемы электроснабжения и выбрать наиболее
оптимальные для машиностроительного предприятия;
-
провести
анализ
решения
оптимизационных
электроснабжения;
7
задач
в
системах
- рассмотреть принципы фильтрации
высших гармоник и компенсации
реактивной мощности и их применения на машиностроительном заводе;
- проанализировать структуру машиностроительного завода, параметры и
особенности технологии производства, динамику электропотребления и
прогнозирование электропотребления;
- исследовать эффективность применяемых технических средств для
оптимизации системы электроснабжения;
- произвести технико – экономические расчеты по использованию фильтров
высших гармоник.
8
1 Анализ решения оптимизационных задач в системах электроснабжения
предприятий машиностроительных производств, освещенных в
отечественной и зарубежной научно-технической литературе
1.1 Общие принципы оптимизации
Оптимизация представляет собой целенаправленную деятельность,
заключающуюся в получении наилучших результатов при соответствующих
условиях. Постановка задачи оптимизации системы электроснабжения
начинается с определения следующих основных положений:
1.Объект оптимизации – система электроснабжения промышленного
предприятия (машиностроительное предприятие); цель – максимальное
сокращение потерь электроэнергии путем проведения организационных и
технических мероприятий. В данной работе объектом оптимизации является
машиностроительное предприятие.
2.Средства реализации оптимизации – материально денежные средства
затрачиваемые на оптимизацию системы электроснабжения.
3.Количественная оценка эффективности оптимизации может быть
выражена в количестве сэкономленной электроэнергии или ее стоимости.
Таким
образом,
решение
задачи
оптимизации
системы
электроснабжения промышленного предприятия состоит в выборе тех или
иных организационно-технических мероприятий, стоимость которых не
превышает некоторого запланированного объема, и их внедрение обеспечит
получение максимального эффекта.
Каждое энергосберегающее мероприятие может быть оценено двумя
критериями:
1) затраты на внедрение, или стоимость данного мероприятия;
2) эффект, получаемый от внедрения рассматриваемого мероприятия,
который выражается в стоимостной оценке при решении задачи оптимизации.
9
3) Срок окупаемости
Для системы электроснабжения предприятия можно предложить
большое количество мероприятий, следовательно, при решении задачи
оптимизации системы электроснабжения должно быть определено какие
именно мероприятия будут выбраны. При этом выбранные мероприятия
должны
обеспечить
максимальный
эффект
(например,
замена
электродвигателей устаревших серий на новые; замена ламп освещения и т.д.).
Поэтому отличительной особенностью этого уровня является то, что на любой
конкретной технологической установке может быть выбрано, практически,
только
одно
мероприятие
из
группы
запланированных,
после
чего
рассмотренную установку можно исключить из дальнейшего выбора
мероприятий. Список мероприятий включает в себя мероприятия по
энергосбережению, внедрение которых может быть произведено на элементах
системы электроснабжения предприятия, причем для конкретного элемента
системы
электроснабжения
может
планироваться
и
реализовываться
несколько энергосберегающих мероприятий. Каждое мероприятие имеет свою
стоимость и свой эффект от внедрения, определяемый величиной снижения
потерь в денежном выражении.
Перед решением оптимизационных задач в системах электроснабжения
машиностроительных предприятий требуется определить эффективность их
функционирования.
электроснабжения
Эффективность
функционирования
систем
оценивается с помощью применения математических
моделей экономических систем. Максимизировать эффективность труда на
машиностроительных
предприятиях
можно
за
счет
инновационных
технических средств, благодаря чему снижаются затраты на выпуск
продукции.
Внедрение
на
производстве
более
производительного
оборудования ведет к изменению электропотребления в большую сторону, что
увеличивает потребление электроэнергии.
10
На эффективность системы электроснабжения оказывают влияние и
отказы в работе оборудования. Аварийные сбои в системе электроснабжения
ведут к уменьшению длительности работы технологических машин, а
длительности и число остановок увеличиваются. Затраты на неиспользование
отказавшего оборудования и недовыпуск продукции из-за отказов приводят к
материальному ущербу. Исследовать возможности бесперебойной работы
систем электроснабжения нужно совместно с работой других систем
(технологической, релейной защиты, автоматики, вентиляции, водоотлива и
т.д.). Решение проблемы возможно при анализе надежности систем
электроснабжения. Всесторонний анализ бесперебойной работы систем
электроснабжения
проанализировать
и
применение
существующие
экономического
методы
и
анализа,
разработать
позволит
собственные,
благодаря которым работа оборудования будет оптимизирована, и его работа
будет более стабильна, на всех уровнях электроснабжения производственного
предприятия.
Для достижения целей оптимизации требуется решение следующих
задач:
1. общее развитие систем электроснабжения на разных уровнях;
2. классификация всех дестабилизирующих воздействий на всех уровнях
системы электроснабжения;
3. внедрение комплексной системы мониторинга и анализа оптимизации
использования электроэнергии;
4.
разработка
системы
проектирования
сетей
электроснабжения,
благодаря которой работа электроприемников будет наименьшим образом
нарушаться от дестабилизирующих воздействий.
Суть данной работы состоит в рассмотрении системы электроснабжения
машиностроительного предприятия с функциональными взаимосвязями,
между энергопотребляющим оборудованием, системой электроснабжения и
11
негативными возмущающими воздействиями с учетом
электрических
нагрузок на основе характеристик электрооборудования.
Для достижения оптимизации требуется:
- использование методов исследования режимов работы оборудования, с
последующим анализом:
- использование методов оптимального распределения мощности между
потребителями;
-
анализ
графиков
нагрузок
в
системе
электроснабжения
промышленного предприятия;
- реализация методов и средств оптимизации с учетом общего
мониторинга электрооборудования;
-
использование
регулировочных
методов
эффективной
работы
электрооборудования.
Затраты
на
энергоресурсы
и
системы
энергоснабжения
машиностроительных предприятий составляют от 45 до 60% себестоимости
продукции в зависимости от ее вида. Доля затрат на энергоресурсы имеет
устойчивую
тенденцию
к
увеличению
во
всем
мире.
Эффективное
использование энергоресурсов самым непосредственным образом влияет на
конкурентоспособность продукции предприятия. Накопленный мировой опыт
доказывает, что возврат инвестиций может достигаться в разных условиях за
счет одного или нескольких преимуществ системного подхода. Как правило,
наиболее эффективными являются:
- автоматизация оперативного управления и текущей эксплуатации;
- снижение издержек на оплату тепло- и электроэнергии за счет
автоматического контроля и правильного планирования максимума нагрузки.
В связи с тем, что машиностроительное производство достаточно легко
поддается планированию, данный метод является достаточно эффективным;
-
снижение
издержек
энергоресурсов: снижения
за
счет
рационального
непроизводительных
12
потерь
использования
электроэнергии,
рационального сжигания топлива, использования тепла, воды и других
ресурсов;
- снижение затрат на текущий и капитальный ремонт за счет
использования высоконадежной техники: устройств КИПиА, исполнительных
механизмов,
регуляторов
электроприводов.
На
и
контроллеров,
исследуемом
терминалов
УСО
машиностроительном
и
РЗА,
предприятии
находится большое число оборудования, в связи с этим надежность является
одним из важнейших критериев;
- снижения ущерба от повреждения оборудования и травматизма
персонала,
вызываемыми
автоматизации
ошибками
формирования
оперативного
бланков
персонала
переключений,
путем
блокировок,
безопасного обслуживания объектов;
- снижение затрат на содержание персонала за счет внедрения
«безлюдных» технологий автоматического управления, применения надежных
средств автоматизации;
Благодаря применению аварийного управления достигается:
-
снижение
предупреждения
потерь
аварийных
от
повреждения
ситуаций,
оборудования
своевременной
и
за
счет
полноценной
информации подаваемой и регистрируемой в удобной форме, автоматических
или ручных переключений (с системными подсказками для оператора) при
локализации и/или восстановлении энергоснабжения;
- снижение потерь за счет выявления предрасположенных к повышенной
аварийности элементов сетей энергоснабжения путем статистического анализа
ретроспективной информации.
Благодаря применению энергосберегающих технологий и автоматизации
учета энергоресурсов достигается:
- оптимизация
потребления
и расхода
энергоресурсов за
счет
использования оптимальных стратегий управления. На машиностроительном
13
предприятии
возможна
оптимальная
настройка
режимов
работы
технологического оборудования;
- экономия электроэнергии за счет применения современных частотнорегулируемых
используется
электроприводов.
На
машиностроительном
очень
большое
количество
электроприводов
И
внедрение
частотного
регулирования
регулирования.
предприятии
требующих
приведет
к
существенной экономии денежных средств;
- выявление необоснованных потерь и расходов не связанных с
производством благодаря учету электроэнергии на каждом потребителе
энергоресурсов: электроэнергии, воды, тепла, газа;
Основными
проблемами,
связанными
с
электроснабжением
машиностроительного предприятия, являются:
- износ электрооборудования, систем передачи и распределения
электроэнергии;
- повреждение электрооборудования из-за неэффективной работы
релейной защиты и автоматики;
-
отсутствие
эффективного
мониторинга
состояния
электрооборудования;
- отсутствие современной автоматической системы управления системой
электроснабжения.
Экономические
факторы
автоматического
управления
системой
электроснабжения:
- Управление энергетическими объектами с помощью автоматической
системы управления электроснабжением приводит к энергосбережению,
минимизации аварий, снижению фактической максимальной мощности,
увеличению коэффициента мощности.
- Применение автоматизации учета электроэнергии дает возможность
уменьшения платы за электроэнергию на 5-7%.
14
- Применение счетчиков электроэнергии высокого класса точности
приводит
к
экономии
0,5-1%
средств
при
оплате
потребленной
электроэнергии.
- Микропроцессорный мониторинг осуществляемый через датчики,
благодаря которому осуществляется своевременное выявление проблем и их
оперативное устранение, что уменьшает число аварий и затраты на ремонтные
работы на 10%.
- Применение микроконтроллеров с самодиагностикой в системах
автоматического управления, благодаря которым увеличивается надежность и
снижаются трудозатраты на обслуживание, что приводит к уменьшению
фонда оплаты труда обслуживающего персонала на 5-10%.
В качестве мероприятий по улучшению работы энергохозяйства
предлагаются мероприятия, представленные в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Решения задач с помощью микропроцессорных защит
обеспечивающих безопасную работу оборудования машиностроительного
предприятия
Задачи
Устранение
повреждаемости
первичного
оборудования
Определение места КЗ
Анализ аварий
Кадровая
проблема
обслуживания системы
автоматики
Воздействие
агрессивной
окружающей среды на
релейную защиту и
автоматику
Решение
- селективность цифровых систем релейной защиты
- защиты с высоким классом точности и высокой скоростью
отключения (3-4х ) при КЗ
- автоматическое диагностирование и выявление места аварии
- изолирование поврежденного участка и обеспечение работы
безаварийной части сети электроснабжения
- встроенные осциллографы
- событийная информация с точностью до 1 миллисекунды
- использование оборудования с самодиагностикой
- использование оборудования с дублирующими модулями
- использование оборудования с высокой степенью стойкости к
окружающей среде
- использование химически стойкого покрытия
- уменьшение количества коммутационной аппаратуры с низкой
степенью защиты и увеличения количества коммутационной
аппаратуры со степенью защиты IP56 и более
15
Благодаря
системе
АСКУЭ
обеспечивается
решение
проблем
представленных в таблице 1.2
Таблица 1.2 – Решения задач с помощью АСКУЭ
Задачи
Экономия электроэнергии
Качество электроэнергии
Одним
из
Решение
- частотно-регулируемые приводы позволяют сэкономить до
20-50% электроэнергии
- счетчики электроэнергии с повышенным классом точности
позволяют сэкономить до 0,5 - 1% электроэнергии при
расчетах с энергосбытовыми компаниями
АСКУЭ
позволяет
снизить
заявляемую
машиностроительным предприятием мощность на 4-6%
- автоматические устройства, контролирующие параметры
электроэнергии для оперативного выявления нарушений
работы сети
наиболее
эффективных
способов
контроля
системы
электроснабжения для недопущения аварийных ситуаций и минимизации
потерь в случае возникновения аварийных ситуаций является внедрение
современной системы автоматического управления электроснабжением,
которая обеспечивает решение проблем представленных в таблице 1.3
Таблица 1.3 – Решения задач с помощью автоматической системы
управления
Задачи
Безошибочность работы
оперативного персонала
Управление
потреблением
электроэнергии
и
резервирование
Минимизация
производственных
потерь
Энергосбережение
и
мониторинг потребления
Эксплуатационные
потери (своевременный
ремонт)
Электротравматизм
Решение
централизованное
диспетчерское
управление
энергоснабжением с помощью удобного интерфейса
- осуществление точного контроля за передачей и
распределением электроэнергии
- осуществление резервирования с помощью АВР и
автоматической системы управления
централизованное
диспетчерское
управление
энергоснабжением
- контроль качества электроэнергии
- технический и/или коммерческий учет
- ремонт по «необходимости» при использовании функции
диагностики ресурса первичного оборудования (выключатель,
трансформатор, кабель) - паспортизация оборудования и
автоматический контроль сроков плановых ремонтов и замен
- дистанционное управление
- безлюдные технологии
16
1.2 Система автоматизации сети электроснабжения
Технологические процессы являются единой системой и в большой мере
зависят от сети электроснабжения, это утверждение справедливо и для
машиностроительного
количество
предприятия,
электрооборудования.
на
По
котором
этой
находится
причине
большое
применение
автоматической системы управления позволяет контролировать работу сети
электроснабжения,
в
том
числе
распределительного
оборудования,
трансформаторов, что обеспечивает безаварийную работу технологического
оборудования, а так же позволяет избежать недовыпуска продукции.
Автоматические системы управления строятся на базе программируемых
микроконтроллеров, которые программируются исходя из потребностей
каждого
конкретного
технологического
оборудования,
в
том
числе
машиностроительного.
Работа
автоматической
системы
управления
осуществляется
диспетчерским персоналом посредством терминалов управления, на которые
выводятся все параметры и все функции управления, в них собирается
информация о всех авариях, осциллограммах токов и напряжений питающей
сети, так же через них осуществляется управление всей системой.
В связи с большим количеством машиностроительного оборудования
возможен его мониторинг микропроцессорными устройствами.
1.2.1 Применение терминалов защит и управления на
машиностроительном предприятии
Релейная защита и автоматика выполнена на базе микроконтроллеров,
осуществляющих контроль работы, управление и защиту трансформаторов,
высоковольтного
оборудования,
вспомогательного
оборудования
распределительных
на
щитов
машиностроительном
17
и
другого
предприятии.
Применение
терминалов
РЗА
является
достаточно
эффективным.
Микропроцессорные устройства производят мониторинг всех текущих и
аварийных параметров сети электроснабжения, и после анализа выводит
параметры дежурному персоналу.
1.2.2 Устройства оповещения
Устройства
оповещения
служат
средствами
централизованной
сигнализации и оповещают электротехнический персонал об аварии или сбоях
в работе с помощью звуковой сигнализации и оповещением посредством
СМС.
1.2.3 Приборы учета и контроля качества электрической энергии
Для технического и коммерческого учета электроэнергии используются
установленные счетчики с импульсными выходами.
Счетчики выполняют:
- учет электроэнергии по программируемым тарифам, получасовую
регистрацию показаний, имеют класс точности 0,5S;
- мониторинг активной и реактивной энергии в двух направлениях;
- контроль качества электроэнергии;
- хранение графика нагрузки;
- передачу результатов измерения по цифровым и импульсным каналам.
Для ввода в систему аналоговых параметров электрических величин (I, U, P,
Q, F) могут использоваться специальные приборы, совмещающие функции
датчиков и контроля качества электроэнергии.
Приборы
подключаются
непосредственно
к
измерительным
трансформаторам, имеют встроенный монитор и цифровой канал связи для
подключения к АСУ.
18
1.3 Применение технических средств в системе электроснабжения
Одним из наиболее эффективных комплексных подходов оптимизации
электроснабжения на машиностроительном предприятии являются системы
управления, представляющие собой открытые программно-аппаратные среды
для
построения
автоматизированных
систем
контроля
и
управления
распределенными объектами электроэнергетического назначения.
Автоматические системы контроля осуществляют следующие функции:
-
мониторинг,
обработку
полученных
данных
от
системы
электроснабжения и технологического оборудования;
- хранение и вывод информации на табло;
- удаленный контроль объектов автоматизации и электроснабжения в
режиме реального времени;
- осуществление контроля релейной защиты и автоматики.
Системные комплексы используются в качестве средства автоматизации
задач электроснабжения и реализуются с помощью микроконтроллеров и
микропроцессоров. Компьютеры, объединенные локальной вычислительной
сетью
типа
Ethernet
с
протоколом
TCP/IP,
многократно
повышают
оперативность персонала.
Системный
комплекс
обеспечивает
выполнение
информационно-
технологических задач и базовых функций:
- мониторинг состояния и удаленная диспетчеризация системами
автоматики;
- генерирование предупреждающих аварийных сигналов и оповещений;
- сохранение информации о всех действиях и событиях в системе
электроснабжения;
- оперативное выявление мест аварий;
-
автоматическое
осуществление
операций
оборудования по заранее заданному алгоритму;
19
по
переключению
- оперативное управления системой безопасности при проведении
электромонтажных работ;
- реализация функции недопущения ошибочных операций управления;
-
глубокая
интеграция
в
электрооборудование
для
удаленного
управления различными устройствами и терминалами, счетчиками, релейной
защитой и выключателями;
-
оперативная
самодиагностика
параметров
и
состояния
электрооборудования системы электроснабжения;
- оперативное управление и реагирование на сигналы поступающие от
энергетического оборудования;
- дистанционный контроль за работой системы АСКУЭ и релейной
защиты;
-
постоянный
мониторинг
работы
оборудования
системы
электроснабжения (выключатель, трансформатор и т. д.).
1.4 Комплексные решения по автоматизации предприятия
На сегодняшний момент характерен переход от автоматических систем
управления
одного
уровня,
к
интегрированным
АСУ,
позволяющим
контролировать все предприятие в целом, которые контролируют каждое
отдельное устройство в комплексе всего производственного процесса и
предприятия в целом. Интегрированная автоматическая система управления
(ИАСУ) обеспечивает автоматизацию и контроль работы всех независимых
устройств, она осуществляет выполнение функций управления производством
для достижения максимального экономического эффекта и безопасной и
безаварийной работы.
Специфика применения автоматических систем управления в системе
электроснабжения:
- высокая скорость электрических процессов;
20
- применение разных специализированных терминалов для защиты
разного электрооборудования и разного уровня напряжений;
- наличие регистраторов аварийных режимов и своевременная передача
осциллограмм на верхний уровень.
Комплексная автоматизация приводит к:
- сокращению капитальных затрат;
- сокращению эксплуатационных затрат;
- повышению безопасности работ персонала;
- сокращению потребления энергоресурсов;
- перспективе дальнейшего развития предприятия.
Система электроснабжения предприятия тесно взаимодействует с
производственным комплексом. В связи с этим одной из важнейшей
составляющей автоматической системы управления трансформаторными
подстанциями,
является
электротехническим
безаварийного
мониторинг
комплексом
электроснабжения
с
для
последующим
управлением
эффективного,
надежного,
производственного
оборудования
и
недопущения простоя предприятия в результате аварий.
1.5 Анализ литературы по моделированию задач оптимизации в системах
электроснабжения предприятий машиностроительных производств
Согласно [5] предлагается решать задачи оптимизации за счет
дискретного программирования и комплексного подхода при использовании
методов динамического программирования путем сужения области поиска, а
также преобразования ограничений и применения двойственной задачи для
оценки
границы
решения;
применения
методов
динамического
программирования со скользящей последовательностью.
Согласно [6] предлагается решать задачи оптимизации благодаря
системному анализу с помощью классических и современных методов
21
анализа, таких как линейное, нелинейное, динамическое, дискретное,
стохастическое программирование; математическая статистика, особенно
регрессионный и корреляционный анализы; планирование эксперимента;
экспертный анализ; имитационное моделирование и т. д.
Согласно [7] предлагается решать задачи оптимизации за счет внедрения
в системах управления региональными, промышленными и корпоративными
электротехническими комплексами
методики оптимального
управления
электропотреблением, включающей этапы создания базы данных, выявления
аномальных объектов, прогнозирования и нормирования.
Выводы
Проведен
анализ
электроснабжения
Рассмотрены
решения
предприятий
общие
принципы
оптимизационных
задач
машиностроительных
оптимизации,
в
системах
производств.
элементы
системы
автоматизации сети электроснабжения, такие как терминалы защит и
управления, устройства оповещения, приборы учета и контроля качества
электрической
энергии.
Также
рассмотрены
функции,
техническими средствами в системах электроснабжения
решения по автоматизации предприятия .
и
выполняемые
комплексные
Проведен анализ
литературных
источников, содержащих информацию о моделировании задач оптимизации в
системах электроснабжения предприятий машиностроительных производств.
Оптимизация представляет собой совокупность методов направленных
на
повышение
надежности
электроснабжения,
энергосбережение,
минимизации человеческого фактора, служащих для уменьшения финансовых
трат на оплату энергоресурсов и недопущения финансовых трат вызванных
простоем оборудования. Один из основных методов оптимизации заключается
во внедрении системы автоматического управления, которая служит для
увеличения надежности электроснабжения путем минимизации человеческого
22
фактора, и применения эффективной системы оповещения об аварийных
ситуациях. Одной из важнейшей составляющей автоматической системы
управления,
является
электротехническим
безаварийного
мониторинг
комплексом
электроснабжения
с
для
последующим
управлением
эффективного,
производственного
надежного,
оборудования
и
недопущения простоя предприятия в результате аварий.
Из анализа литературы следует, что с каждым годом возрастает
количество
методов
оптимизации
системы
электроснабжения
как
непосредственно повышающих надежность, так и контролирующих, и
анализирующих работу силового оборудования. Все эти методы позволяют
обеспечить для машиностроительного предприятия тот уровень надежности
электроснабжения,
который
достаточен
для
работы
современного
технологического оборудования.
2 Характеристика системы электроснабжения машиностроительного
завода. Анализ электроснабжения и структура предприятия.
Эффективность использования электроэнергии. Компенсация
реактивной мощности и фильтрация высших гармоник
2.1 Характерные схемы электроснабжения промышленных предприятий
Для анализа оптимизации машиностроительного предприятия следует
проанализировать наиболее характерные схемы электроснабжения.
2.1.1 Внешнее электроснабжение
1)
Питание машиностроительного предприятия только от системы
внешнего электроснабжения без собственных источников питания. На рисунке
2.1 представлены наиболее распространенные схемы электроснабжения
23
машиностроительных предприятий, запитанных только от системы внешнего
электроснабжения.
На рисунке 2.1, а представлена схема радиального питания. На данной
схеме напряжение внешнего электроснабжения, поступая из системы
электроснабжения, без преобразования поступает на цеховые подстанции, в
данной схеме отсутствует ГПП. Данная схема наиболее характерна при
напряжении 6 - 10 кВ. На рисунке 2.1 б представлена схема глубокого ввода
35 - 220 кВ, при этом напряжение 35 кВ подводится непосредственно к
понижающим цеховым трансформаторам, имеющим низшее напряжение 0,38 0,66 кВ. Глубокий ввод на напряжение 110 - 220 кВ целесообразен при
использовании на машиностроительном предприятии крупного печного
оборудования или другого энергоемкого оборудования большой мощности. На
рисунке 2.1, в представлена схема электроснабжения с трансформацией
напряжения
внешнего
электроснабжения
35-220
кВ
на
напряжение
внутризаводского электроснабжения на ГПП, данная схема характерна для
машиностроительных предприятий большой протяженности и большой
энерговооруженности.
Рисунок 2.1 - Схемы электроснабжения машиностроительных предприятий
при питании от сети электроснабжении
2)
Питание
от
сети
электроснабжения
при
наличии
на
машиностроительном предприятии дополнительного источника питания
(дизель-генератор, газопоршневая установка).
24
На
рисунке
2.2
приведены
схемы
электроснабжения
машиностроительного предприятия при наличии дополнительного источника
питания. Рисунок
2.2, а соответствует напряжению питания 6-10 кВ,
а
рисунок 2.2, б - случаю питания предприятия от энергосистемы на уровне
напряжения 35-220 кВ.
Рисунок 2.2 - Схемы электроснабжения машиностроительных предприятий,
питающихся от сети электроснабжения
В схемах на рисунке 2.1.в, рисунке 2.2.б для питания от системы на
напряжениях 35—220 кВ могут применяться варианты, приведенные на
рисунке 2.3. Схема на рисунке 2.3.а наиболее целесообразна для экономии
денежных средств, но при этом она обладает минимальной надежностью
электроснабжения, чем схема на рисунке 2.3.б. Схему на рисунке 2.3.а
применяются при редких операциях коммутации трансформаторов, если
коммутации производятся часто то применяется более дорогая схема,
представленная на рисунке 2.3 б.
25
Рисунок 2.3 - Схемы присоединения трансформаторов ГПП к сети
энергосистемы напряжением 35-220 кВ
2.1.2 Внутризаводское электроснабжение машиностроительного
предприятия
Схемы
электроснабжения,
благодаря
которым
осуществляется
внутризаводское питание машиностроительного предприятия ввиду большой
территории и большого количества коммутационной аппаратуры выбираются
на основе баланса между стоимостью и надежностью. Данный принцип
баланса
обеспечивается
исходя
из
конкретных
требований
машиностроительного предприятия.
1) Схемы радиального питания. Радиальными схемами называются
схемы питания, при котором отдельные потребители получают электрическую
энергию по отдельным линиям от источника питания. При этом возрастает
протяженность
линий
передач,
а
также
количество
коммутационной
аппаратуры. В связи с вышеизложенным радиальные схемы следует
применять для питания потребителей большой мощности или высокой
степени надежности. На рисунке 2.5 приведены характерные схемы
радиального питания для систем внешнего и внутреннего электроснабжения
машиностроительных предприятий.
26
Схема на рисунке 2.4,а оптимальна для электроснабжения потребителей
3-й категории. Схема на рисунке 2.4,б оптимальна для обеспечения
электроэнергией потребителей 1-й и 2-й категорий.
2) Схемы магистрального питания. Магистральные схемы используются
при большом количестве потребителей малой мощности, когда невозможно
применение радиальных схем. Магистральные схемы могут обеспечить
электроснабжение до 6-ти подстанций с мощностью потребления до 6 МВА.
На рисунке 2.5 представлена схема питания по магистральной схеме.
Магистральные
схемы
не
могут
обеспечить
высокую
надежность
электроснабжения, при этом их применение обеспечивает уменьшение
количества коммутационного оборудования высокого напряжения, а так же
позволяет
произвести
группировку
потребителей
для
группового
электроснабжения по 3-6 подстанций.
Рисунок 2.4 - Оптимальные радиальные схемы электроснабжения
машиностроительного предприятия
27
Рисунок 2.5 - Оптимальная магистральная схема электроснабжения
машиностроительного предприятия
Для обеспечения оптимальной середины между преимуществами и
недостатками магистральных и радиальных схем, когда необходимо сохранить
преимущества магистральных схем и обеспечить высокую надежность
питания радиальных схем, следует применять схемы двойных транзитных
магистралей (рисунок 2.6). При повреждении любой из питающих линий
высокого напряжения электроснабжение обеспечивается по второй линии с
помощью
переключения
потребителей.
В
автоматическом
режиме
переключения происходят оперативно не более двух десятых секунды, что не
нарушает электроснабжение потребителей.
3) Схемы смешанного питания. Фактически все существующие схемы
редко строятся только по радиальным или по магистральным схемам питания.
Наиболее мощные и ответственные потребители снабжаются электроэнергией
по радиальной схеме, маломощные потребители объединяются и снабжаются
по магистральной схеме. Это создает схему с наилучшими техникоэкономическими
показателями.
На
рисунке
комбинированная схема.
28
2.7
приведена
такая
Электроэнергия к распределительным пунктам подается по одной или
двум линиям, при этом число приемников питающихся от РП гораздо больше.
Рисунок 2.6 - Оптимальная схема электроснабжения
машиностроительного предприятия двойной магистралью
Предприятия малой мощности получают питание от подстанций при
напряжении 6-10 кВ непосредственно на ТП предприятия, от которой
потребители получают питание 220/380 через распределительные пункты.
Электроэнергия к распределительным пунктам подается по одной или
двум линиям, при этом число приемников питающихся от РП гораздо больше.
Распределение энергии в промышленных предприятиях между ГРП или
трансформаторной подстанцией и цеховыми распределительными пунктами
производится по радиальной (рисунок 2.8) или магистральной схеме (рисунок
2.9).
Недостатком радиальных схем является их высокая стоимость, а
достоинством является простота эксплуатации, защиты и автоматизации.
Достоинством магистральной схемы является малая стоимость, а
недостатком меньшая надежность электроснабжения.
29
Рисунок 2.7 - Оптимальная схема смешанного внутреннего
электроснабжения машиностроительного предприятия
Рисунок 2.8 - Радиальная схема
электроснабжения
машиностроительного предприятия
Рисунок 2.9 - Магистральная схема
электроснабжения
машиностроительного предприятия
30
Рисунок 2.10 - Радиальная схема
электроснабжения цехов
машиностроительного предприятия
Рисунок 2.11 - Радиально-ступенчатая
схема электроснабжения цехов
машиностроительного предприятия
Если на предприятиях присутствуют ответственные потребители то
следует применять магистральные схемы с двойным питанием.
При наличии внутри цеха небольшого количества мощных двигателей
эффективно применять радиальную схему питания (рисунок 2.10). Так же
допустимо
запитывать
отдельные
электроприемники
от
цехового
магистрального РП через распределительные пункты (рисунок 2.11).
В качестве надежного способа магистрального питания эффективно
применять простой и дешевый метод: стальные голые шины (шинопровод), к
которым подключаются электроприемники.
2.2 Характеристика машиностроительного завода
Машиностроение является одним из ведущих секторов экономики
любой страны, в том числе и России, в связи с этим отражает уровень научнотехнического прогресса и является сложной и развитой отраслью.
В данной работе производится рассмотрение вопросов оптимизации
процессов построения и функционирования электротехнических комплексов и
31
систем электроснабжения потребителей на примере машиностроительного
завода.
Для
изучения
вопросов
оптимизации
было
рассмотрено
ЗАО
«Машиностроительный завод». Исходными данными для рассмотрения
вопросов
оптимизации
электроснабжения
машиностроительного
завода
являются:
- генеральный план объекта проектирования;
- установленная мощность по цехам;
- характеристика источников питания;
- характеристика технологического процесса;
- характеристика режима работы проектируемого объекта;
- характеристика потребителей.
Машиностроительный завод занимается производством компрессорного
оборудования и состоит из 13 цехов и 5 вспомогательных зданий и
сооружений.
Машиностроительный завод включает в себя множество цехов, которые
взаимосвязаны между собой и формируют технологический процесс. Они
подразделяются на основные, обслуживающие, вспомогательные.
Основные процессы, связанные с непосредственным изготовлением
основной
продукции,
протекают
в
инструментальном,
литейных,
механических, штамповочном, токарном, гальваническом и сборочном цехах
завода.
Литейные цеха являются заготовительной базой машиностроительного
предприятия, в них протекает ряд следующих процессов, таких как:
изготовление форм из жаропрочных материалов и стержней, плавка металла,
сборка и заливка форм, освобождение отливок из форм, удаление стержней,
очистка литья и т.п.
Обработка
металла
относится
к
числу
высокопроизводительных
технологических процессов. Эти процессы протекают в механических цехах и
32
цехах обработки, причем металл обрабатывается давлением, свободной ковкой
и штамповкой. Процессы горячей штамповки и ковки занимают ведущее
место в технологическом цикле изготовления многих изделий.
Основной вид обработки - механическая. По трудоемкости в серийном
производстве удельный вес механической обработки достигает 40-60%.
Оборудование
для
специализированных
механической
механических
обработки
цехах.
концентрируют
Каждые
цеха
в
имеют
вспомогательные отделения и складские помещения.
Производственные цеха машиностроительного предприятия и их
характеристики представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Наименования и электрические нагрузки цехов
Наименование цехов
1. Инструментальный цех
2. Заводоуправление
3. Механический цех №1
4. Штамповочный цех
5.Механический цех №2
6. Компрессорная 0,4кВ
4 СД 10кВ
7. Штамповочный цех деталей корпуса 0,4кВ
8. Термический цех
9.Литейная черных металлов 0,4кВ
2ДСП 10кВ
10.Литейная черных металлов 0,4кВ
2ИАТ-6/1,6 10кВ
11. Гальванический цех №1
12. Цех обработки двигателей
13. Гальванический цех №2
14. Токарный цех
15. Гараж
16. Сборочный цех машин
17. Насосная
18. Материальный склад
Технологический
процесс
Длина, Ширина,
м
м
48
30
36
18
78
24
72
42
78
24
Рн ,
кВт
300
100
200
500
200
Кс
соsφ
0,3
0,65
0,3
0,45
0,3
0,65
0,8
0,65
0,7
0,65
24
6
250
0,75
0,8
72
78
42
54
350
440
0,45
0,6
0,8
0,85
78
66
650
0,45
0,7
78
66
650
0,45
0,78
60
50
58
56
36
78
18
60
30
20
32
32
24
60
12
30
310
520
420
410
30
220
120
20
0,65
0,42
0,7
0,28
0,35
0,35
0,75
0,25
0,78
0,68
0,82
0,72
0,65
0,7
0,85
0,58
производства
следующих операций:
33
продукции
состоит
из
- заготовка деталей (литье, ковка, штамповка из прокатного материала);
- обработка заготовок на металлорежущих станках для получения
деталей с окончательными размерами и формами;
- ручная слесарная обработка и подгонка деталей к месту постановки;
- сборка узлов и агрегатов, т.е. соединение отдельных деталей в узлы, а
узлов соответственно в агрегаты и механизмы;
- окончательная сборка всего изделия;
- регулирование и испытание изделия;
- окраска и отделка изделия;
- контроль продукции после каждой операции.
Развернутая характеристика проектируемого предприятия с точки
зрения надежности электроснабжения отдельных цехов приведена в таблице
2.2.
Таблица 2.2 - Характеристика сред и помещений
Характеристика
среды
Категория
надежности
1. Инструментальный цех
2. Заводоуправление
3. Механический цех №1
4. Штамповочный цех
Нормальная
Нормальная
Нормальная
II
III
II
Классификация
помещений по
поражению эл.
током
Нормальная
Нормальная
Нормальная
Нормальная
II
5.Механический цех №2
Нормальная
II
6. Компрессорная
Нормальная
Наименование помещения
7. Штамповочный цех деталей корпус
8. Термический цех
9.Литейная черных металлов
10.Литейная черных металлов
11. Гальванический цех
12. Цех обработки двигателей
13. Токарный цех
14. Гальванический цех
15. Гараж
16. Сборочный цех машин
17. Насосная
18. Материальный склад
Категория помещений
СНиП
ПУЭ
Д
Д
Д
-
Нормальная
Д
-
Нормальная
Д
-
II
Нормальная
Д
-
Нормальная
Хим.актив-ная
II
II
Нормальная
Особо опасная
Д
А
В-IIа
Пыльная
Жаркая
II
Особо опасная
Г
-
II
Особо опасная
Г
-
II
II
II
II
III
II
II
III
Особо опасная
Нормальная
Нормальная
Особо опасная
Нормальная
Нормальная
Нормальная
Нормальная
А
Д
Д
А
В
Д
Д
Д
В-IIа
В-IIа
П-I
-
Пыльная
Жаркая
Хим.актив-ная
Нормальная
Нормальная
Хим.актив-ная
Пыльная
Нормальная
Сырая
Нормальная
34
2.3 Характеристика и диаграмма (нагрузки) системы
электроснабжения машиностроительного предприятия
Суточные графики нагрузок определяются на основании множества
характерных графиков путем постоянного мониторинга электропотребления
на основе часового потребления счетчиков электроэнергии.
Суточный график нагрузок и годовой график нагрузок представлены на
рисунках 2.12, 2.13.
Рисунок 2.12 - Суточный график нагрузки завода
Рисунок 2.13 - Годовой график нагрузки по продолжительности
35
2.4 Состав оборудования и характеристика технологического
процесса
Машиностроительное
предприятие
является
производственным
комплексом, осуществляющим процесс производства продукции из базового
сырья до получения готового изделия, и имеет в своем составе все требуемое
оборудование для изготовления компрессорных установок.
Цеха делятся на основные, вспомогательные и обслуживающие. В
основных цехах осуществляется главный производственный цикл. Основные
цеха делятся на заготовительные (литейные), обрабатывающие (механический,
термический, гальванический, цеха обработки, токарный цех) и сборочные
(сборочный цех машин). Задачами основного производства являются
обеспечение движения продукта в процессе его изготовления и организация
рационального технико-технологического процесса.
К вспомогательным цехам завода относятся подразделения, в которых
осуществляются процессы, обеспечивающие бесперебойное выполнение
основного производственного процесса. Задача вспомогательных цехов –
изготовление инструментальной оснастки для производственных цехов
предприятия, производство запасных частей для заводского оборудования и
энергетических
ресурсов.
Важнейшими
из
этих
цехов
являются
инструментальные, ремонтные, энергетические.
Вспомогательные энергетические цеха и отделения осуществляют
обеспечение требуемыми энергоресурсами. Назначение обслуживающих
цехов – обеспечение всех звеньев предприятия различными видами
обслуживания:
инструментальным,
ремонтным,
энергетическим,
транспортным, складским и т.п.
Цеха
разбиты
на
участки
и
отделения.
Участки
являются
производственным подразделением любого промышленного предприятия, в
36
том числе машиностроительного завода. Расположение рабочих мест
определяется планировкой участка, линии, цеха.
2.5 Состав цехов машиностроительного предприятия
Структурная схема машиностроительного завода представлена на
рисунке 2.14.
Рисунок 2.14 - Схема основных технологических процессов завода
2.5.1 Литейный цех
Литейные цеха производят выплавку литых корпусных деталей
компрессоров.
Состав литейных цехов:
37
- производственные отделения — формовочно - заливочное, стержневое,
плавильное, землеприготовительное, обрубное (очистное);
- вспомогательные отделения — отделение подготовки формовочных
материалов, ремонтное отделение (цеховой механик), ковшовое, каркасное,
экспресс-лаборатория;
- склады шихтовых материалов, топлива, флюсов, огнеупорных
материалов, формовочных материалов, опок, готовых отливок и слитков,
моделей
для
текущего
производства,
инструмента,
вспомогательных
материалов, приспособлений;
Общая структура литейного цеха приведена на рисунке 2.15.
Рисунок 2.15 - Схема технологического процесса литейного цеха
38
2.5.2 Термический цех
Термические цеха (или отделения) предназначаются для обработки
поковок и отливок, для обработки деталей, прошедших механическую
обработку. Общая структура термического цеха приведена на рисунке 2.16
Рисунок 1.16 - Схема технологических потоков термического цеха
2.5.3 Инструментальный цех
Инструментальный цех служит для обеспечения производства и ремонта
всего спектра требуемого инструмента необходимого для производства
компрессоров,
в
том
числе
измерительный,
крепежный,
зажимной
инструмент; производит и ремонтирует оснастку для производственных линий
и оборудования; ремонтирует пневматические инструменты и приборы.
2.5.4 Механический цех
Механический цех предназначен для производства и обработки деталей
и узлов двигателей, изготавливаемых на исследуемом машиностроительном
39
предприятии. Металл и отливки для изготовления поступает со склада
металла, заготовок и прочих материалов в отделение металлообрабатывающих
станков.
Изготовленные и обработанные в механических отделениях детали,
части и узлы передаются в сборочный цех завода. Общая структура
механического цеха приведена на рисунке 2.17
Рисунок 2.17 - Схема технологических потоков механического цеха
2.5.5 Гальванический цех
Гальванический цех служит для нанесения на детали покрытий и
придания поверхности заданных технологических и защитных свойств. В
гальванический цех детали поступают из токарного и механического цеха. В
гальваническом
цеху
производится
очистка
поверхности
обезжиривание, травление и нанесение требуемых покрытий.
40
деталей,
Нанесение гальванических покрытий является сложным процессом и
имеет много стадий. Перед началом нанесения гальванических покрытий
поверхность деталей подготавливают в специальных промывочных ваннах,
служащих для снятия с поверхности деталей остатков предыдущих
технологических растворов. Далее в специальных рабочих и технологических
ваннах, оснащённых электродами, наносят покрытия.
В рабочих ваннах деталь выступает в роли катода. На поверхности детали
происходит выделение тяжелых металлов из раствора. Общая структура
гальванического цеха приведена на рисунке 2.18.
Рисунок 1.18 - Блок схема гальванического производства
Каждая ванна осуществляющая промывку, имеет таблицу, где написан
необходимый реактив, время выдержки материала в этой ванне и температура.
41
В дробеструйной камере очистка деталей происходит под давлением 5-7 атм.
до металлического блеска.
Алюминиевые заготовки, покрывают слоем оксидной пленки, для
повышения стойкости к коррозии и улучшения внешнего вида. Это
происходит в ваннах оксидирования, в которых центральная штанга, является
анодом. На детали выделяется кислород, который взаимодействуя с
металлической поверхностью, образует прочную оксидную пленку. После
этого металл вынимают из ванны, раствор стекает с поверхности металла.
2.5.6 Штамповочный цех
В
цехе
изготавливаются
заготовки
деталей
машин.
Сначала
металлические болванки мостовыми кранами доставляются к печам или
электронагревателям. Каждая печь обслуживает один или два штамповочных
агрегата, в этих штамповочных агрегатах.
Таким образом, процесс штамповочной обработки включает следующие
технологии:
- захват, доставку, загрузку заготовки в печь;
- захват, подачу нагретой заготовки от печи к штамповочному
оборудованию;
- манипуляция с заготовкой во время штамповки;
- передача штамповочных деталей от машины к месту складирования.
Основные отделения цеха – заготовительное, штамповочное (ковочнопрессовочное) и термическое.
Вспомогательные функции выполняют:
- отделение ремонта;
- специальные мастерские (смазок и эмульсий и т.п.); лаборатория;
склады металла, склады готовой продукции, инвентарный склад.
Общая структура штамповочных цехов приведена на рисунке 2.19.
42
2.5.7 Сборочный цех машин
В
сборочных
цехах
производятся
заключительные
работы
производственного процесса – сборка изделий из отдельных деталей и узлов.
Качество сборочных работ значительно влияет на эксплуатационные качества
машины, на ее надежность и долговечность.
Рисунок 2.19 - Схема технологических потоков штамповочных цехов
Собранная машина при недостаточно точном соединении отдельных
деталей, даже если они изготовлены с заданной точностью, не будет обладать
необходимыми эксплуатационными качествами и надежно работать. Поэтому
в
производстве
сборочные
работы
имеют
первостепенное
значение.
Сборочный процесс состоит из следующих стадий:
- узловая (или предварительная) сборка — соединение деталей в
подузлы, узлы, агрегаты (механизмы);
- общая (или окончательная) сборка — сборка всей машины;
- регулировка — установка и выверка правильности взаимодействия
частей машины.
43
В узловую и общую сборку могут входить следующие основные
операции:
- крепление деталей;
- сборка деталей неподвижных;
- сборка деталей движущихся;
- сборка деталей вращающихся;
- сборка деталей, передающих движение;
- разметка для сборки (в единичном и мелкосерийном производствах);
- взвешивание и балансирование деталей и узлов;
- установка станин, рам, плит, корпусов.
2.6 Выбор питающего напряжения системы электроснабжения
Выбор питающего напряжения силовой сети является одной из
наиважнейших задач связанных с решением вопроса электроснабжения
машиностроительного предприятия.
Напряжение 10 кВ для внутризаводского электроснабжения является
более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ. Принимаем
напряжение схемы внутреннего электроснабжения 35/10 кВ.
Определим мощность, передаваемую по одной цепи:
S1ц 
S р . гпп
2
,
(2.1)
где S р.гпп - расчетная полная мощность ГПП (расчет в Приложении А);
[МВА]
S1ц = 7,42/2 = 3,21.
(2.1)
Расчет рационального напряжения питающей сети осуществляется по
формуле:
44
U 
U 
1000
;
500 2500

L
S 1ц
[кВ]
1000
=35,6;
500 2500

20
3, 21
(2.2)
[кВ]
Принимаем Uном = 35 кВ.
2.7 Внешнее электроснабжение
Так как предприятие имеет потребителей II категории, то для
надежности питания выбирается радиальная схема электроснабжения.
Предприятие снабжается по двум кабельным линиям 35 кВ, которые
приходят на ГПП. Генплан предприятия с нанесенной картограммой нагрузок
приведены в Приложении Б.
На
стороне
низкого
напряжения
подстанций
предусматривается
автоматический ввод резерва (АВР). До распределительных пунктов зданий
кабели прокладываются в земле. Однолинейная схема электроснабжения
приведена на рисунке 2.20 и более детально в Приложении Б.
Рисунок 2.20 – Однолинейная схема электроснабжения предприятия
45
Как видно из
схемы,
трансформаторные
подстанции снабжают
электроэнергией потребителей по радиальной схеме для обеспечения условия
категории надежности и для максимального уменьшения влияния искажения
формы тока потребителей одних цехов на потребителей других цехов.
2.8 Фильтрация неканонических гармоник в сетях
электроснабжения с помощью силовых фильтров
В
связи
с
наличием
большого
количества
потребителей
с
резкопеременной, несимметричной и нелинейной нагрузкой, наличие которых
приводит к явному искажению формы кривых тока и напряжения, а так же к
увеличению реактивной составляющей полной мощности сети. С каждым
годом
количество
оборудования
с
резкопеременными
нагрузками
увеличивается и уровень высших гармоник тока и напряжения все более
растет. Спектральный состав тока и напряжения содержит как канонические
(нечетные) гармоники (n=3,5,7,11,13,15,17...), так и неканонические (четные)
гармоники
(n=2,4,6,8,10...).
Неканонические
(анормальные)
гармоники
являются следствием несимметричности импульсов управления, свойственные
всем системам управления. В связи с нелинейностью вольт-амперной
характеристики дуговых печей происходит генерация токов высших гармоник
электропечами. Кроме электропечей на машиностроительном предприятии
большое количество потребителей являются нелинейными: тиристорные
преобразователи, установки дуговой электросварки, дугоплавильные печи и
т.д. Эти потребители электроэнергии потребляют из сети ток, в результате
синусоидальная кривая становится несинусоидальной, а при определенных
обстоятельствах - непериодической.
Ток,
потребителями,
характер
имеет
импульсный
потребляемый нелинейными
и
представляет
собой
несинусоидальный периодический сигнал, имеющий в своем составе высшие
гармонические составляющие.
46
При мощности нелинейных электроприемников не превышающих 1015% каких-либо особенностей в эксплуатации системы электроснабжения не
возникает. Если количество нелинейных электроприемников увеличивается
выше указанного предела, появляются проблемы при эксплуатации сетей с
большим количеством таких элементов. На предприятиях, имеющих долю
нелинейных потребителей свыше 25%, проблемы проявляются сразу.
Высшие гармоники в токах нелинейных потребителей электроэнергии
приводят к отрицательным, а возможно и аварийным последствиям:
1. к перегреву и разрушению нулевых рабочих проводников кабельных
линий по причине перегрузки токами третьей гармоники (150 Гц). Это
происходит в тот момент, когда токи в нулевых рабочих проводниках
становятся значительно больше фазных токов проводников, а в связи с тем,
что максимальная токовая защита и токовая отсечка не предусматриваются
для нулевых проводников, данное повреждение может привести к аварии. Так
же происходит процесс ускоренного старения изоляционного материала при
возрастании температуры проводников.
2. искажение синусоидальной кривой напряжения и тока из-за
импульсного потребления нагрузки, в результате чего происходит деформация
синусоиды напряжения на зажимах нагрузки.
3. ложные срабатывания автоматических выключателей;
4. наличие третьей гармоники и гармоник, кратных числу три, в
электросетях с заземлённой нейтралью может потребовать увеличения
сечения нулевых проводников;
5.
высшие
гармоники
приводят
к
сбоям
в
работе
системы
автоматического управления;
6. повреждение чувствительной микропроцессорной техники;
Синусоидальная кривая напряжения становится все ближе к форме
трапеции, в связи с тем, что в момент скачка тока увеличивается падение
напряжения внутри сопротивлении цепи по формуле:
47
Uнагр(t) = Uсети(t) – i(t) Zсети,
(2.3)
где Uнагр.(t) — искаженная синусоида напряжения на зажимах нагрузки;
Uсети(t) — синусоидальное напряжение питающей сети;
i(t) — импульсный ток нагрузки;
Zсети–полное сопротивление сети со стороны зажимов нагрузки.
Если
бы
сопротивление
питающей
сети
относительно
точек
подключения электропотребителей было бы бесконечно мало, то искажения
синусоидальности напряжения не существовало бы. Реально существующая
сеть относительно своих потребителей имеет существенное сопротивление.
Несинусоидальные токи, протекая по линиям передач, которые имеют
высокое сопротивление, вызывают падение напряжения. По этой причине в
точках подключения нелинейных электроприемников, а также в точках
подключения других электроприемников, включенных параллельно друг
другу, появляется несинусоидальное напряжение.
Параметры
промышленной
питающей
электросети
должны
соответствовать требованиям ГОСТ 32144-13 «Электрическая энергия.
Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества
электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения».
В соответствии с ГОСТ 13109-97, нормально допустимое значение
коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения для сетей
напряжения 0,38 кВ составляет 8 %, предельно допустимое значение
составляет 12 %. Нормально допустимое значение коэффициента n-ой
гармонической составляющей для каждой гармоники приведено в ГОСТ
13109-97, например, для 5-ой гармоники – 6,0 %, для 7-ой гармоники – 5 %
Согласно
ГОСТ
13109-97,
нормально
допустимое
значение
коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения для сетей
напряжения 0,38 кВ составляет 8 %, предельно допустимое значение
составляет 12 %. Нормально допустимое значение коэффициента n-ой
48
гармонической составляющей для каждой гармоники приведено в ГОСТ
13109-97, например, для 5-ой гармоники – 6,0 %, для 7-ой гармоники – 5 %
Нелинейные потребители, являющиеся источниками высших гармоник
на исследуемом машиностроительном заводе, можно разделить на 2 основные
группы:
1.
силовые электронные устройства: различные приводы (частотно-
регулируемые приводы переменного тока, приводы постоянного тока,
приводы с ШИМ и т.д.), выпрямители, статические преобразователи,
тиристорные системы, диодные мосты, индукционные печи и другие системы
с тиристорным управлением;
2.
оборудование, которое использует электрическую дугу: дуговые
печи, системы освещения (ртутные лампы, люминесцентные лампы),
сварочное оборудование;
Гармоники являются синусоидами с частотой, кратной частоте
питающей сети (основной гармоники 50 Гц), и наиболее распространенные
нечетные гармоники 3-я (150 Гц), 5-я (250 Гц), 7-я (350 Гц).
Периодические сигналы сложной формы представляют собой сумму
синусоидальных сигналов различных частот и амплитуд. Гармоники могут
быть постоянными, то есть возникать в результате работы нелинейного
оборудования, и не постоянными (т.е. могут возникать в результате скачков
напряжения, вызванных аварийными ситуациями).
Кратковременные
искажения
устраняются
благодаря
применению
ограничительных или разделительных устройств, такими устройствами
являются:
конденсаторы
трансформаторы.
Эти
защиты
устройства
от
перенапряжений,
эффективны
при
разделительные
кратковременных
проблемах, но неэффективны для устранения гармоник низшего порядка или
для устранения резонанса.
49
2.9 Перегрузка конденсаторов из-за токов высших гармоник
Ток в цепи, обратно пропорционален её сопротивлению. Сопротивление
сети имеет в своем составе индуктивную составляющую, поэтому при
увеличении
частоты
увеличивается
и
сопротивление
сети,
а
если
сопротивление содержит емкостную составляющую, уменьшается. Поэтому
основная часть тока при частоте превышающей 50 Гц поглощается
конденсатором.
При определенных обстоятельствах токи высших гармоник превышают
величину тока основной частоты, что зачастую приводит к возрастанию
напряжения на обкладках конденсатора, что в свою очередь приводит к его
поломке.
Оборудование,
предназначенное
для
передачи и преобразования
электроэнергии, создано для работы с синусоидальным напряжением. Если к
системе
электроснабжения
подключается
оборудование,
имеющее
нелинейную нагрузку, то в результате возникают высшие гармоники,
приводящие к несинусоидальности кривых напряжения и тока.
В связи с определенными причинами конденсаторная установка и
индуктивные элементы в цепи могут образовать контур, в котором происходят
явления резонанса. В параллельно-резонансном контуре токи высших
гармоник способны увеличиваться до двадцатикратного значения. Если
частота резонансного контура имеет ту же частоту что и частота имеющейся
гармоники, то возникают искажения тока, которые приводят к искажению
напряжения. Из-за присутствия высших гармоник в цепи приходится для
коррекции коэффициента мощности использовать фильтры высших гармоник,
состоящие из последовательно включенных в цепь емкостных элементов,
способных
компенсировать
реактивную
снижением амплитуды высших гармоник.
50
мощность
одновременно
со
2.10 Построение модели системы электроснабжения
машиностроительного предприятия в пакете программ MATLAB
Прогресс не стоит на месте и поэтому с каждым годом все чаще для
технических расчетов применяются современные программные продукты. На
исследуемом предприятии остро стоит вопрос качества электроэнергии в
связи с большим количеством оборудования, искажающего форму тока.
Требуется
тщательное
Исследование
данного
исследование
вопроса
параметров
возможно
электроэнергии.
осуществить
лишь
путем
использования программных продуктов.
Существующие
методы
расчетов
направлены
на
определение
гармонических составляющих и могут быть разделены на два класса:
основанные на расчете суммарного коэффициента гармонических
составляющих по результатам предварительного определения значений
гармонических составляющих на базе экспериментальных осциллограмм
напряжения и тока;
непосредственное
гармонических
определение
составляющих
без
суммарного
коэффициента
предварительного
гармонического
анализа. К этому классу относятся графический и вероятностный методы
анализа.
Основной
проблемой
при
определении
параметров
электрической сети является построение адекватной расчетной модели. С
одной стороны, традиционные методы построения моделей позволяют
оценить параметры электрической сети. С другой стороны, стремление
получить
всю исчерпывающую
информацию для
построения
точной
математической модели сложной реальной ситуации может привести к
потере времени и средств, поскольку это в большинстве случаев в принципе
невозможно. Поэтому для оценки суммарного коэффициента гармонических
составляющих тока и напряжения была построена виртуальная модель
51
реальной системы литейного цеха с кран-балками и оборудованием,
построенным на базе полупроводниковых преобразователей частоты, а так же
дуговыми печами. Преимуществом программного комплекса MATLAB
является большой выбор алгоритмов, как с переменным,
так и с
фиксированным шагом расчета [8, 9].
Схема для анализа литейного цеха, в котором находится наибольшее
количество оборудования, которое генерирует высшие гармоники, приведена
на рисунке 2.21.
Благодаря построению модели, представленной на рисунке 2.21, можно
проводить подробный анализ влияния оборудования на электрическую сеть.
Основным источником высших гармоник в литейном цеху являются
частотные электроприводы с тиристорными преобразователями и дуговые
печи.
Для
частотных
электроприводов
применяется
закон
управления
автономным инвертором напряжения, построенный на принципе прямого
векторного управления.
В
результате
математического
анализа
были
определены
синусоидальные искажения напряжения от печей и выпрямителей с
инверторами на стороне 0,4 кВ (рисунок 2.22) и на стороне 10 кВ (рисунок
2.23), синусоидальные искажения тока (рисунок 2.24)
На рисунке 2.22 видны искажения на 0,4 кВ значительно сильнее, то
есть трансформаторы существенно сглаживают пульсации.
52
Рисунок 2.21 – Модель расчета литейного цеха
53
Рисунок 2.22 – Искажения формы синусоиды напряжения на стороне 0,4 кВ
до применения фильтров высших гармоник
Рисунок 2.23 – Искажения формы синусоиды напряжения на стороне 10 кВ
до применения фильтров высших гармоник
54
Рисунок 2.24 – Искажения формы синусоиды тока на стороне 0,4 кВ до
применения фильтров высших гармоник
В связи с тем, что токи высших гармоник являются причиной аварийных
ситуаций в сетях энергоснабжения и оказывают существенное негативное
влияние на электрооборудование, их требуется подавлять.
Решением подавления искажений синусоиды является применение
фильтров высших гармоник с резонансными контурами. Применение
резонансных контуров имеет высокую эффективность, что так же учтено в
модели, построенной в системе MATLAB [10].
Несинусоидальные искажения от печей и выпрямителей с инверторами
после применения фильтров на стороне 0,4 кВ представлены на рисунке 2.25, а
на стороне 10 кВ – на рисунке 2.26.
Благодаря рисункам видно, что искажения снижаются благодаря
фильтрам высших гармоник до приемлемого уровня, что позволяет не
допустить
вредного
воздействия
на
оборудование
чувствительное
к
синусоидальности токов, так же можно наблюдать, что на оборудование,
55
подключенное к другим трансформаторным подстанциям, не оказывается
существенного влияния даже при отсутствии фильтров высших гармоник.
Рисунок 2.25 – Искажения формы синусоиды напряжения на стороне
0,4 кВ после применения фильтров высших гармоник
Рисунок 2.26 – Искажения формы синусоиды напряжения на стороне 10
кВ после применения фильтров высших гармоник
56
2.11 Компенсация реактивной мощности
Фильтры гармоник исполняют функцию увеличения коэффициента
мощности в системах электроснабжения, в которых имеется оборудование с
нелинейными нагрузками, которое создает в сети высшие гармоники.
Фильтры высших гармоник состоят из емкостных и индуктивных элементов,
образующих резонансный контур, которые настроены на требуемую частоту.
Фильтр высших гармоник представляет собой совокупность емкостных
и индуктивных элементов соединенных таким образом, что при частоте ниже
50 Гц он вырабатывает реактивную мощность, а при частоте выше 50 Гц
увеличивает свое сопротивление, что приводит к ослаблению токов высших
гармоник.
В фильтрах гармоник резонансные контуры разделены на блоки,
которые в зависимости от нагрузки подключаются и выключаются в
зависимости от потребностей. Переключение производится автоматически.
Для того что бы идеально контролировать компенсацию реактивной
мощности требуется применение автоматического управления по заранее
разработанным
алгоритмам.
Коэффициент
мощности
контролируется
дискретно с высокой точностью с помощью современных датчиков и
микроконтроллерных устройств, осуществляющих мониторинг на всех фазах.
В алгоритмах задается уровень компенсации реактивной мощности, а также
пороговый уровень.
Для эффективного использования батарей статических конденсаторов
при несинусоидальном напряжении, возникает необходимость использования
фильтров высших гармоник. Фильтры высших гармоник представляют собой
совокупность индуктивностей и емкостей, которые подобраны таким образом,
что бы подавлять требуемые гармоники. Энергия подавляемых гармоник
выделяется в виде тепла на катушках и конденсаторах. Так же в цепь фильтра
добавляется
активное
сопротивление
(резистор)
57
для
того,
что
бы
контролировать ширину диапазона высших гармоник, которые требуется
подавлять. Фильтры высших гармоник приводят форму кривой как можно
ближе к синусоидальной форме напряжения и тока частотой 50 Гц, при этом
компенсируют реактивную мощность на частоте 50 Гц, что увеличивает
коэффициент мощности сети электроснабжения. Фильтры высших гармоник
обеспечивают
компенсацию
реактивной
мощности,
потребляемую
преобразователями, при этом фильтруют высшие гармоники, появляющиеся в
сети
из-за
преобразователей,
и,
таким
образом,
улучшает
качество
электроэнергии.
Рисунок 2.27 – Схема размещения ФКУ-6,3-1350 ХЛ1
1 – токоограничивающий реактор, 2 – высоковольтный конденсатор, 3 –
суппорт конденсаторов, 4 – опорный изолятор, 5 – медный проводник, 6 –
контейнер металлический, 7 – бетонные блоки, 8 – освещение, 9 – вытяжной
вентилятор, 10 – монтажные ворота, 11 – обогреватель, 12 – щит собственных
нужд, 13 – кабельный ввод, 14 – розетка 220 В, 15 – входная дверь, 16 –
вводная ячейка, 17 – вентиляционная решетка.
58
Схема фильтра высших гармоник (пример устройства показан на рис.
2.27) технически представляет собой трёхфазную LCR-цепь. Каждая фаза
включает в себя совокупность параллельных цепей - фильтров, которые
компенсируют
часть
реактивной
мощности,
а
так
же
фильтруют
определенную полосу частот гармоник тока. Фильтр высших гармоник
представляет собой массивный металлический корпус с креплениями внутри
для размещения автоматики управления и фильтрующих элементов
для
удобства технического обслуживания и монтажа. Фильтр высших гармоник
включает:
- металлический корпус с креплениями;
- силовая ячейка в виде шкафа, с разъединителем, датчиками тока, и
защитными устройствами фильтра, с нижним вводом кабеля;
- три токоограничивающих реактора, предназначенных для ограничения
величины тока;
- высоковольтные конденсаторы высших гармоник, смонтированные в
единые блоки;
- трансформаторы тока;
- системы охлаждения,
состоящей
из
приточных и вытяжных
вентиляторов;
- системы обогрева;
Функциональные схемы фильтров высших гармоник приведены на
рисунках 2.28 и 2.29.
Рисунок 2.28 – Эквивалентная схема
59
Рисунок 2.29 – Линейная схема
Выводы
Проведен анализ наиболее
технологических
процессов
характерных схем электроснабжения,
и
основного
технологического
электрооборудования, используемого на предприятии. В связи с большим
количеством ответственных потребителей в качестве схемы электроснабжения
выбрана радиальная. Рассчитано и выбрано оптимальное напряжение
источников питания равное 35 кВ. На основе анализа электрооборудования
установлено, что на предприятии имеется большое количество нелинейных и
резкопеременных электроприемников, снижающих качество электрической
энергии путем генерации высших гармоник напряжения и тока. Проведены
теоретические расчеты на основе моделирования в среде MAtlab системы
электроснабжения литейного цеха. Расчеты показали, что фильтры высших
гармоник являются наиболее эффективным средством устранения высших
гармоник, что в свою очередь позволяет исключить воздействие их
негативного влияния. Для внедрения на предприятии выбрано фильтрокомпенсирующее
устройство,
которое
коэффициент мощности.
60
также
позволяет
повысить
3 Оптимизация системы электропотребления
На
машиностроительном
производстве
при
определении
и
планировании затрат на электропотребление следует учитывать изменения,
которые возможно осуществить с помощью математического анализа.
Электропотребление в машиностроительной промышленности зависит от
большого количества факторов, которые должны учитываться при анализе и
планировании на всех уровнях. Это приводит к тому, что реализация
мероприятий оптимизации энергопотребления должна быть связана со
спецификой и особенностью работы предприятия.
Для того что бы сформировать наиболее оптимальные мероприятия по
энергосбережению следует произвести решение следующей группы задач:
1.
Принципы формирования затрат на энергоресурсы
2.
Выявить
причинно-следственную
связь
и
динамику
энергопотребления в переделах машиностроительного производства.
3.
Определить необходимые энергозатраты.
4.
Определить принципы оперативного контроля и оптимального
управления энергопотреблением с учетом особенностей производства и
обеспечивающих эффективное энергоиспользование.
При решении оптимизационных задач требуется использовать методы
статистической обработки, теории оптимальных процессов сложных систем в
сочетании
с
информатизацией
в
законодательных
актах
электроэнергетической отрасли.
Точность прогнозирования параметров графиков нагрузки приводит к
снижению
расходов
на
электроэнергию,
это
позволит
повысить
экономичность заводского электроснабжения.
Анализ особенностей действующего законодательства РФ в области
электроэнергетики
позволяет
выбрать
основные
направления
энергосбережения и оптимизации электроснабжении на предприятии.
61
3.1 Анализ энергоэффективности машиностроительного
предприятия
Для анализа динамики фактического потребления и планирования
электропотребления, а также для формирования мероприятий по снижению
электропотребления следует установить энергоемкость каждого элемента
энергосистемы предприятия - цеха.
Энергоемкость
цехов
зависит
от
особенностей
работы
их
технологического оборудования, которое разнообразно для каждого из цехов
по числу, типу и мощности. Так же существенное влияние оказывают режимы
работы
электрооборудования.
Учет
всех
этих
факторов
позволяет
анализировать электропотребление в течение года, а также позволяет вводить
коррекции, связанные с изменением в технологии и объеме производства.
Анализ
этих
изменений
служит
основополагающим
фактором
для
определения прогнозной динамики электропотребления.
В
результате
машиностроительного
проведенного
предприятия
анализа
определено,
электропотребления
что
наибольшее
электропотреблениее в 2016 году было в литейных цехах – 26,2 %, причем
80 % объема потребления цехов – это потребление электропечей. Вторым по
объемам потребления являются гальванические цеха – 25%.
Для
визуальной
электропотребления
наглядности
построена
машиностроительного
круговая
предприятия
в
диаграмма
2016
году,
представленная на рисунке 3.1. На диаграмме изображены потребления цехов
в процентном соотношении.
Для любого машиностроительного производства характерно, что
значительную долю себестоимости продукции составляют расходы на оплату
электроэнергии. Определить постоянную долю энергоресурсов в производстве
продукции
практически
не
возможно
из-за
наличия
постоянных
непроизводственных трат, из-за чего доля электроэнергии в себестоимости
62
продукции возрастает при уменьшении объема производства.
Рисунок 3.1 - Круговая диаграмма распределения потребления электроэнергии
по подразделениям машиностроительного предприятия в 2016 году
Так же влияние на электропотребление оказывает непостоянно
работающее литейное оборудование и мощные металлообрабатывающие
комплексы с длительными простоями (без отключения). В связи с этим
специфика конкретного оборудования и особенность технологического
процесса
машиностроительного
производства
оказывают
влияние
и
формируют графики электропотребления.
Произведем
анализ
фактических
затрат
электроэнергии
по
машиностроительному предприятию.
Динамика
удельного
электропотребления
машиностроительного
предприятия в виде графиков по месяцам 2016 года и отдельно по годам
63
представлена на рисунках 3.2 и 3.3.
W, кВтч
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
янв
фев мар апр май июн июл
авг
сен
окт
ноя
дек
Рисунок 3.2 - Изменение фактического расхода электроэнергии
машиностроительного предприятия по месяцам 2016 года
W, кВтч
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
2013 г.
2014 г.
2015 г.
2016 г.
Рисунок 3.3 - Динамика изменения удельных показателей расхода
электроэнергии основных производств
При анализе данных на рисунке 3.2 можно заметить, что по месяцам
2016
года
заметны
явные
колебания
потребления
электроэнергии.
Наибольший разброс колебаний вызывает литейное оборудование. Ежегодно
64
потребление электроэнергии уменьшается в связи с оптимизацией процесса
производства.
3.2 Прогнозирование электропотребления
Планирование электропотребления и связанных с ним техникоэкономических показателей – является одной из первоочередных задач при
планировании и управлении режимами работы электроэнергетических систем.
Планирование
позволяет
заранее
определить
себестоимость
единицы
продукции.
Электрическая энергия и мощность не может быть запасена в
значительном объеме, в связи с этим для устойчивой работы энергосистемы
необходимо, чтобы весь производимый объем электроэнергии был потреблен.
Таким образом, производители и потребители энергии тесно связаны
процессом производства и потребления электроэнергии.
Взаимоотношения крупных промышленных потребителей с субъектами
энергетической системы строятся на основе посуточного и почасового
прогнозирования. Базой для прогнозирования является конкурентный отбор
ценовых заявок поставщиков и покупателей за сутки до реальной поставки
электроэнергии с определением цен и объемов поставки на каждый час суток.
Если происходят отклонения от запланированных объемов, участники рынка с
определенными экономическими издержками (рисками) покупают или
продают их на балансирующем рынке [1].
Для снижения рыночных рисков и экономического ущерба при
ошибочных
заявках
на
оптовом
рынке
электроэнергии
предлагается
рассматривать прогноз параметров машиностроительного предприятия. При
существующей модели рынка возможно только качественное определение
эффективности при внедрении мер по снижению платы за электроэнергию, так
как стоимость электроэнергии на оптовом рынке определяется по факту
торгов.
65
Электрическая нагрузка является отчасти случайной величиной и
подчиняется
определенному
закону
распределения.
Установление
закономерностей, которым подчинены массовые случайные явления в
электрической системе, основано на изучении статистических данных –
выборочных результатов измерений.
Для эффективного планирования используются различные варианты
прогнозирования нагрузки, основанные на вероятностных и статистических
моделях электропотребления конкретного предприятия, а также выявлении
критерия применимости данных прогнозов и оценки их эффективности. В
работе использованы однофакторные методы моделирования, которые при
построении моделей учитывают только значения нагрузки за исследуемый
интервал и временной фактор. Оценка эффективности рассматриваемых
методов основана на сопоставлении экономической выгоды от каждого
прогноза с идеальным вариантом.
В качестве генеральной совокупности исследовалась информация об
электропотреблении машиностроительного предприятия за год. Пример
суточных графиков нагрузки представлен на рисунке 3.4.
10000
W, кВтч
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
а)
66
t, ч
8000
W,
кВтч
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
б)
8000
W, кВтч
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
в)
9000
W, кВтч
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
67
t, ч
г)
8000
W, кВтч
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
д)
7000
W, кВтч
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
е)
Рисунок 3.4 - Суточная диаграмма потребления машиностроительным
предприятием электроэнергии
Анализ графиков показывает, что нагрузка предприятия в течение года
относительно
стабильна,
что
свидетельствует
об
устоявшемся
технологическом процессе. В результате анализа графиков представленных на
рисунке 3.4 можно заметить, что нагрузка в разные временные интервалы
изменяется в широком диапазоне.
Для определения прогнозной динамики электропотребления из общего
объема графиков формировались наиболее характерные. По данным графиков
почасового фактического потребления (кВт∙ч) были построены гистограммы
68
электропотребления. Было построено среднестатистическое распределение
почасового энергопотребления. В ходе решения данной задачи, были
проанализированы гистограммы потребления электроэнергии, а так же
среднестатистический суточный график (рисунок 3.5).
8000
W, кВтч
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
Рисунок 3.5 – Прогнозный среднесуточный график распределения нагрузки
После нахождения среднего значения графика нагрузки определены
среднелинейные и среднеквадратические отклонения (рис. 3.6). И на основе
этого определены разбросы почасовых суточных показаний, приведенные на
рисунках 3.7 – 3.8.
35
W, кВтч
30
25
20
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
Рисунок 3.6 - Гистограмма среднелинейного (синий) и среднеквадратического
(красный) отклонения
69
10000
W, кВтч
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
Рисунок 3.7 – Гистограмма распределения нагрузки
с учетом среднелинейного отклонения
10000
W, кВтч
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
t, ч
Рисунок 3.8 – Гистограмма распределения нагрузки с учетом
среднеквадратического отклонения
3.3 Моделирование в системе Mathlab
Cмоделируем графики режимов электропотребления. Типовые графики
электропотребления позволяют по известному значению максимальной
мощности получить суточный график расчетной нагрузки для любого дня
70
года. Режим электропотребления носит стохастический характер, который
моделируется с помощью коэффициента вариации. Коэффициент вариации
показывает в процентах максимально возможное отклонение фактического
электропотребления от типового. Расчет потребляемой активной мощности
производится по формуле:
=
где
(1 ±
∙ )∙
(3.1)
– расчетная потребляемая мощность на i-ом часу суточного графика,
кВт;
– мощность, потребляемая на i-ом часу согласно типовому графику,
о.е.;
– коэффициент вариации, о.е.;
– случай- ная величина от 0 до 1;
– коэффициент сезонности, о.е.
На первом этапе в MS Excel произведен расчет типовых графиков
нагрузки с учетом коэффициентов сезонности без учета коэффициента
вариации и путем суммирования получены сезонные графики нагрузки.
Для учета коэффициента вариации, в среде MatLAB Simulink была
разработана модель нагрузки, представленная на рисунке 3.9.
При помощи блока Signal Builder осуществляется импорт рассчитанных
файлов из среды Excel. Блок Uniform Random Number генерируют случайные
числа от -1 до 1. Блок Constant определяет значение коэффициента вариации, в
данном примере принято значение 20 %. Далее расположены блоки
математических операций и блок вывода результатов на экран [9-10]. Модель
соответствует формуле (3.1). Результаты распределения суточных графиков
нагрузки для разных суток представлены на рис. 3.10.
71
Рисунок 3.9 - Модель расчета графиков нагрузки в MatLAB Simulink
Рисунок 3.10 - Результаты распределения суточных графиков нагрузки
для разных суток
По результатам моделирования было рассчитано годовое потребление
электроэнергии.
При анализе потребления электроэнергии положено, что в результате
производства
продукции
j-м
станком
72
i-го
участка
потребляется
электроэнергия Sij.
Тогда
совокупное
потребление
электроэнергии,
поступающей на предприятие:
Э=∑
Оптимальное
(3.2)
резервирование
сводится
к
нахождению
такой
совокупности вариантов использования ресурсов его звеньями, при которых
находится наиболее вероятностный вариант.
В области моделирования и прогнозирования электропотребления на
предприятии имеется ряд проблем, связанных с необходимостью разработки
математических
моделей
процесса
электропотребления,
повышающих
точность моделирования и прогнозирования с учетом специфики организации,
планирования и ведения производства. Прогнозирование электропотребления
предоставляет первоначальную информацию для планирования нормальных
режимов работы при управлении энергохозяйством на предприятии. На
основании
проведенного
прогноза
рассчитываются
действительные
и
оптимальные режимы работы энергосистем, а также оцениваются показатели
эффективности (надежность, качество электроэнергии и т.д.). Основные
алгоритмы
прогнозирования
электропотребления
представляют
собой
различные сочетания статистических методов анализа: моделирования
процессов
развития;
эвристические
и
пространственной
эконометрические;
и
временной
факторные,
экстраполяции;
регрессионные
и
корреляционные [11-13]. При этом можно рассматривать их как две группы:
непараметрические и параметрические. К методам, которые основываются на
нелинейных моделях, относятся средства оптимизации и искусственные
нейронные сети, а также метод экстраполяции функции в области прогнозных
значений с помощью кубических сплайнов [14-16]. Метод главных компонент
в сочетании со спектральным анализом и гармоническим синтезом целевой
функции позволяет реализовать прогнозную модель с учетом влияния
параметрических факторов, определяющих уровень электропотребления и
73
динамику его изменения во времени. Краткосрочное прогнозирование
выполняется на базе регрессионной модели по методу наименьших квадратов
(МНК). Для этого целевая функция представляется в виде линейной или
параболической функций времени типа:
(3.3)
Прогнозное значение нагрузки P(t) выражается рядом Тейлора
(3.4)
Для
анализа
колебания
потребления
электрической
энергии
используется фильтр Брауна второго порядка. При прогнозировании графиков
и режимов электропотребления на короткие и длинные промежутки времени
эффективно использовать совокупность различных методов кубической
экстраполяции и спектрального анализа графиков электропотребления.
Экстраполяция для прогнозирования уровня расхода электроэнергии W(t)
определяется по формуле:
(3.5)
где n ‒ число временных интервалов tn, в которых происходит фиксация
текущего значения величины потребляемой мощности W(t);
‒ вторая частная производная для уровня потребления
предпоследнего интервала времени.
При экстраполяции в область значений ti > tn предполагается, что наклон
линейного участка W(t) равен первой производной функции в точке (tn,Wn).
Хотя интерполяция осуществима при переменном шаге hi=ti+1-ti,
значительное изменение ℎi, при условии hмакс/hмин>4, не целесообразно,
поскольку в этом случае преимущества сплайн- интерполяции снижаются и
погрешность
её
заметно
возрастает.
74
Периодическая
функция,
характеризующая динамику энергопотребления за определенный период
времени, представляется выражением:
+∑
( )=
( cos(
)+
sin(
)
(3.6)
где T ‒ период времени (сутки, год);
ki ‒ номер гармоники;
t
‒
последовательный
временной
интервал
определяемый для циклических функций по формуле
(час,
сутки,
месяц),
= 2 ( − 1)
(здесь
n ‒ номер временного интервала в цикле; a0 ,ai , bi ‒ коэффициенты
спектральной
функции.
Динамика
энергопотребления
может
быть
представлена в таком виде с достаточно высоким уровнем достоверности.
Общая классификация методов представлена на рисунке 3.11.
Рисунок 3.11 - Классификация основных методов и способов
прогнозного моделирования электропотребления
Длину линейки в 5 интервалов можно считать вполне достаточной для
прогнозной
модели.
На
рисунке
3.12
приведен
прогнозный
график
электрической нагрузки с шагом прогнозирования h = 1. Анализ показал, что
75
для прогнозных моделей характерным является не только смещение графика,
но и увеличение амплитуды прогнозных значений, что резко снижает точность
прогнозирования. При этом уменьшение шага прогнозирования дает более
точное приближение. Общий вид математической прогнозной модели
представлен на рисунке 3.13.
W, кВтч
t, ч
Рисунок 3.12 - Прогнозный график электрической нагрузки с шагом
прогнозирования h = 1
Рисунок 3.13 - Совмещенная прогнозная модель электропотребления
76
Таким образом, в моделях, имеющих сезонную составляющую,
применение только одного метода моделирования дает значительную
погрешность прогноза. Поэтому в работе и был рассмотрен комплекс методов,
позволяющих дать точный прогноз
Выводы
Проведен анализ потребления электроэнергии предприятия на основе
составленной
диаграммы
энергоемкости
структурных
подразделений
предприятия, а также суточных, месячных и годовых графиков нагрузки.
Определено, что основными потребителями на предприятии являются
литейные, гальванические, штамповочные, термические цеха, и именно режим
их работы в основном определяет колебания потребления электроэнергии
предприятия.
Рассмотрены вопросы прогнозирования потребления электроэнергии.
Прогнозирование выполнено двумя расчетными методами: с помощью
коэффициента вариации в среде MAtlab и методом кубической экстраполяции
с учетом спектрального анализа графиков электропотребления. Сравнение
результатов расчетов по прогнозным моделям показало, что в моделях,
имеющих сезонную составляющую, применение только одного метода
моделирования дает значительную погрешность. Поэтому на предприятии
рекомендовано использовать второй метод.
77
4 Технико-экономические расчеты: Техническая критериальная
оценка оптимизации. Экономическая эффективность от внедрения
оптимальных схем электроснабжения. Оценка результатов внедрения
технических средств и мероприятий, направленных на повышение
надежности системы электроснабжения
4.1 Техническая критериальная оценка оптимизации
Экономическая эффективность повышения надежности технических
средств характеризуется эффективностью затрат на разработку и внедрение
мероприятий, обеспечивающих ликвидацию или снижение случаев отказа
технических
средств.
Экономический
эффект
от
проведения
таких
мероприятий выражается:
– снижением текущих издержек;
– повышением качества изготовления машиностроительной продукцией;
–
сокращением
непроизводительных
затрат,
не
включаемых
в
эксплуатационные расходы (убытки и разного рода штрафы).
Снижение
эксплуатационных
расходов
в
результате
внедрения
мероприятий по повышению надежности функционирования технических
средств определяют на основе анализа отчетных данных.
В основе процесса принятия решения по оптимизации и эффективности
находятся исследования различных факторов эффективности существования
той или иной модели и входящих в нее комплексов технических и
организационно-технических систем в различных масштабах [17].
Для
критериальной
оценки
исследуется
объект
с
применением
комплекса моделей функционирования, которые позволяют устанавливать
взаимосвязи между характеристиками различных параметров объектов,
позволяющих поддерживать конкурентоспособность.
Рациональная оценка формируется на основе достижения баланса между
требованиями, предъявляемых к техническому средству подлежащему
78
оптимизации
и
устанавливаемых
возможностями
на
основании
реализации
исследований
данных
процессов
требований,
в
данной
машиностроительной области.
Можно выделить две группы критериальных оценок:
-
критерии стратегического управления, оказывающие влияние на
динамику развития технических средств, отражающих стремление к пределу;
- критерии рационального выбора, влияющие на оценки сравнения
функциональных возможностей устройств.
При принятии решения существуют несколько факторов, у которых
присутствует общий параметр, причем для каждого фактора он свой (рисунок
4.1). Поэтому в любых обстоятельствах выявляется некоторый фактор,
являющийся компромиссным (рисунок 4.2).
Рисунок 4.1 – Ситуации при принятии компромиссного решения
Рисунок 4.2 – Результирующий фактор при принятии
компромиссного решения
79
4.2 Обоснование внедрения фильтров высших гармоник
Чтобы обосновать внедрение фильтров гармоник и компенсаторов
реактивной мощности на машиностроительном предприятии, выполнен
технико-экономический анализ.
Капиталовложения
формируются
из
расходов
на
приобретение,
транспортировку и монтаж технических средств:
КВ = Ц + М + ТЗ + ПН
(4.1)
где КВ - капитальные вложения, тыс. руб.;
Ц - цена оборудования, тыс. руб.;
М – затраты на монтаж, тыс. руб.;
ТЗ – транспортные затраты (составляют 5% от цены на оборудование),
тыс. руб.;
ПН - плановые накопления (составляют 10% от суммы затрат на доставку
и монтаж), тыс. руб.
Стоимость
оборудования
-
6
фильтров
высших
гармоник,
6
компенсаторов реактивной мощности
Ц=700∙6+300∙6=6000
[тыс. руб.]
Транспортные затраты определяются по формуле:
ТЗ 
7Ц
,
100
(4.2)
где 7- процент отчислений.
ТЗ 
5  6000
 300
100
[тыс. руб.]
Затраты на монтаж определяются по формуле:
М  kM  Ц ,
(4.3)
80
где kM- коэффициент монтажа, kM =0,2;
M=0,2∙6000=1200
[тыс. руб.]
Плановые накопления определяются по формуле:
ПН 
10  (ТЗ  М )
100
(4.4)
где 10- процент отчислений.
ПН 
10   300  1200 
100
 150
КВ=6000+300+1200+150=7650
[тыс. руб.]
[тыс. руб.]
Результаты расчета капиталовложений представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Капиталовложения на приобретение, доставку и монтаж
технического оборудования.
Показатели
Сумма
Цена оборудования, тыс. руб.
6000
Расходы на доставку, тыс. руб.
300
Затраты на монтаж, тыс. руб.
1200
Плановые накопления, тыс. руб.
150
Итого затрат, тыс. руб.
7650
Эксплуатационные затраты учитывают амортизационные отчисления,
расходы на ремонт и техническое обслуживание, прочие затраты и
заработную плату обслуживающему персоналу:
Э=ЗП+А+Т+Пз,
где ЗП- заработная плата обслуживающему персоналу, тыс. руб.;
А- амортизационные отчисления, тыс. руб.;
Т- стоимость текущего ремонта, тыс. руб.;
81
(4.5)
Пз- прочие затраты, тыс. руб.
Амортизационные отчисления определяются по формуле:
А
КВ  На %
,
100
(4.6)
где На%- норма амортизационных отчислений, которая составляет, для
электрооборудования, 9%.
А
7650  9
 612
100
[тыс.руб.]
Затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание определяются
по формуле:
Т
КВ  Нтр %
,
100
(4.7)
где Нтр% - норма отчислений на текущий ремонт (3%).
Т
Для
7650  3
 229,5
100
обслуживания
[тыс. руб.]
технического
оборудования
требуется
1
электромонтер 6-ого разряда и 1 электромонтер 3-его разряда, которые следят
за их состоянием и делают необходимые переключения.
Рассчитаем годовой фонд заработной платы. Заработная плата включает
заработную плату по трудовому договору, доплаты, надбавки и отчисления на
заработную плату.
ЗПг=Зт+Зд+Зп+Зо+Нз,
(4.8)
где Зт - заработная плата по трудовому договору, тыс. руб.;
Зд - доплата за безаварийную работу, тыс. руб.;
Зп - премиальные, тыс. руб.;
Зо - отпускные, тыс. руб.;
Нз - отчисления на заработную плату, тыс. руб.
82
Заработная плата электромонтера 6-ого разряда по договору за месяц
равна 24000 рублей, а электромонтера 3-ого разряда 18000 рублей. Определим
заработную плату за год:
Зт= Зтм∙12,
(4.9)
Зт= 42000∙12=504.
[тыс. руб.]
Доплата за безаварийную работу 20% от Зm:
Зд=504∙20/100=100,8,
[тыс. руб.]
Начисление премиальных 40% от Зm:
Зп=504∙40/100=201,6 .
[тыс. руб.]
Рассчитаем отпускные из расчета 8,57 % от годового фонда заработной
платы, включая доплату и премию:
Зо 
 504  100,8  201,6  8,57  69,11
100
.
[тыс. руб.]
Отчисления на заработную плату определяются по формуле:
Нз 
26   Зт  Зд  Зп
100
,
(4.10)
где 26 - процент отчислений.
Нз 
 504  100,8  201,6   26  209,66,
100
ЗПг =504+100,8+201,6+69,11+209,66=1085,17.
[тыс. руб.]
[тыс. руб.]
Оплата за обслуживание технического оборудования
вычисляется с
учетом условных единиц.
ЗП 
ЗПг  УЕЭ
,
100
(4.11)
83
где УЕЭ - условные единицы (для фильтров высших гармоник , и
компенсаторов реактивной мощности- 2,3);
100 - норматив условных единиц на одного работника в год по
обслуживанию электрооборудования.
ЗП 
1085,17  2,3
 24,96 .
100
[тыс. руб.]
Прочие прямые затраты составляют 10% от суммы прямых затрат.
Пз  
Пз 
А  Т  ЗП 10
100
,
(4.12)
 612  229,5  24,96 10  86,65
100
.
[тыс. руб.]
Э=612+229,5+24,96+86,65=953,11.
[тыс. руб.]
Результаты расчетов сведены в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 – Годовые эксплуатационные издержки
Показания
Варианты
Амортизационное отчисление, тыс. руб.
612
Стоимость текущего ремонта, тыс. руб.
229,5
Заработная плата обслуживающему персоналу, тыс.
24,96
руб.
Прочие затраты, тыс. руб.
86,65
Итого
953,11
Годовой перерасход при установке фильтров гармоник:
Гэ = Э2 – Э1 = 953,11 – 0 = 953,11.
[тыс. руб.]
Определим стоимость ущерба от повреждения оборудования из-за
несинусоидальности
напряжения.
Время
технологического нарушения 24 ч.
Ущерб от недоотпуска электроэнергии:
84
устранения
такого
У  Р Уо  t ,
(4.13)
где Уо – значение удельного народнохозяйственного ущерба от недоотпуска
1 кВт/ч электроэнергии, У0=62 руб/кВт;
t – продолжительность простоя оборудования, ч;
Р – потребляемая мощность, отключенная в результате КЗ на приводе
разъединителя, кВт.
Значение потребляемой мощности Р определим по формуле:
Р  Sнг max  cos  Кс ,
(4.14)
где Кс – коэффициент спроса (одновременности), принимаем равным 0,6.
Р  8,825 106  0,6  0,75  3,97 .
[МВт]
Стоимость ущерба для потребителей за год:
У  3970  24  5,4  187,86 .
[млн. руб.]
Число отказов оборудования при несинусоидальности напряжения, по
вине персонала в год на одной подстанции, можно принять в среднем
равным λ=0,03. Тогда среднегодовой ущерб от недоотпуска электроэнергии
промышленным потребителям составит:
У пр  0,03  У  0,03 187860  5,636 .
[млн. руб.]
Суммарный годовой экономический эффект равен:
ЭФ=Упр+Гэ =5,636+0,953 = 6,589 .
[тыс. руб.]
Срок окупаемости капиталовложений необходимых для установки
технического оборудования определим по формуле:
ТК 
КВ
,
ЭФ
(4.15)
85
ТК 
7,65
 1,15 .
6,589
[лет]
Произведем расчет приведенных затрат по формуле:
ПЗ  Ен  КВ  Э  У пр ,
(4.16)
где ЕН – нормативный коэффициент капитальных вложений (ЕН = 0,12).
ПЗ  0,12  7,650  0,953  6,589  8,46 .
Эффективность
капиталовложений
[млн. руб.]
необходимых
для
установки
технического оборудования определим по формуле:
Еф 
Еф 
ЭФ
,
КВ
(4.17)
6,589
 0,861 .
7,65
Так как Еф > Ен, капиталовложения необходимые для установки
технического оборудования эффективны.
Для определения экономического эффекта расчетный период (Тр)
принимаем равным амортизационному сроку службы (Та):
Т р  Та 
1
100 ,
На
(4.18)
[лет]
Т р  Т а  10 .
Определим сравнительный экономический эффект за расчетный
период:
Эt 
ПЗ1  ПЗ 2
,
Rt  Ен
(4.19)
где Rt – норма реновации с учетом фактора времени (0,087).
86
Эt 
8, 46  0
 9,43 .
0,087  0,861
[тыс. руб.]
Определим среднегодовой экономический эффект
Эср 
Эср 
Эt
,
Тр
(4.20)
9, 43
 0,94 .
10
[тыс. руб.]
Результаты расчета экономических показателей проекта сведены в
табл. 4.3.
Таблица 4.3 – Экономические показатели проекта
Показатели
Стоимость
Капитальные вложения, тыс. руб.
7650
Эксплуатационные издержки, тыс. руб.
953,11
Приведенные затраты, тыс. руб.
8460
Экономический эффект, тыс. руб.
6589
Срок окупаемости капитальных вложений, лет
1,15
Эффективность капиталовложений
0,861
Сравнительный экономический эффект за расчетный
период, тыс. руб.
9,43
Среднегодовой экономический эффект, тыс. руб.
0,94
В целом установка фильтров высших гармоник эффективна, так как срок
окупаемости
капитальных вложений
составляет
1,15 лет.
сравнительный экономический эффект составит 9430 тыс. руб.
87
При этом
4.3 Экономическое обоснование использования фильтров высших
гармоник
Оценка эффективности внедрения устройств, служащих для улучшения
качества электрической энергии, производятся на основе показателей:
- срок окупаемости Ток - не более 10 лет;
- чистый дисконтированный доход NPV - более 0;
- внутренняя норма доходности IRR - более r – нормативной ставки
дисконтирования;
- индекс прибыльности PI - более 1,0.
Такой метод расчета капитальных вложений и годовой экономии
производится
в
соответствии
с
методическими
рекомендациями
по
составлению технико-экономических обоснований для энергосберегающих
мероприятий, разработанными Комитетом по энергоэффективности РФ. На
рисунке 4.3 приведены методы оценки уровня эффективности внедрения
проектных мероприятий.
Рисунок 4.3 - методы оценки уровня эффективности внедрения
проектных мероприятий
Оценка и сравнение различных мероприятий по улучшению качества
электрической энергии (применение фильтров высших гармоник), и решение о
финансировании этих мероприятий принимается на основании расчета
чистого дисконтированного дохода (NPV), внутренней нормы доходности (IRR)
и индекса прибыльности (PI).
88
Чистый дисконтированный доход (NPV), внутренняя норма доходности
(IRR) и индекс прибыльности (PI) относятся к показателям, включающим
стоимость денежных средств с учетом доходов будущего времени. Чистый
дисконтированный доход, превышение дохода над затратами нарастающим
итогом за расчетный период N (с учетом дисконтирования), рассчитывается по
формуле:
N
N PV   ( Rn  Sn )
n 0
1
,
(1  r )n
(4.21)
где Rn – результаты на n – ом шаге, руб.;
Sn – затраты на n–ом шаге, руб.;
n – горизонт расчета, годы;
r – дисконтный коэффициент (норма дисконта).
Ставка дисконтирования учитывает:
 ставку рефинансирования Национального банка РФ или фактическую
ставку процента по долгосрочным кредитам банка;
 индекс цен (в необходимых случаях может учитываться надбавка за
риск, которая добавляется к ставке
дисконтирования для безрисковых
вложений) и принимается для расчета в соответствии с
инструкцией
равной 10 % или r = 0,1.;
 период в течение, которого осуществляются
инвестиции
и
эксплуатация оборудования (N).
Положительное значение чистого дисконтированного дохода - NPV
свидетельствует
об
экономической
целесообразности реализации
мероприятия по применению фильтрации высших гармоник электрической
энергии. В год осуществления первоначальные капитальные вложения (n = 0)
чистый дисконтированный доход NPV равен нулю.
Индекс прибыльности или доходности PI определяется как отношение
разности
дохода
и
затрат
при
реализации
мероприятия к величине
капитальных вложений (нарастающим итогом за расчетный период N):
89
PI 
1 N
1
( Rn  S n )
,

K n n 0
(1  r )n
(4.22)
где Kn – капитальные вложения в n – ом году, руб.;
Rn – результаты (доход) в n – ом году, руб.;
Sn – затраты, осуществляемые в n – ом году, руб.
PI > 1, то проект
Если индекс доходности удовлетворяет условию
рентабелен, а если не удовлетворяет условию, то проект нерентабелен.
Норма доходности IRR (значение ставки дисконтирования, при которой
чистый
дисконтированный
доход
равен
нулю),
выявляет
ту
норму
дисконтированного дохода r, при этом уровень приведенных эффектов
становится равной величине приведенных капитальных затрат ∑PV = Iо.
Инвестиции эффективны, если норма доходности IRR не менее требуемого
уровня нормы дохода на капитал.
Используя
описанную
выше
методику,
проведена
оценка
экономической эффективности данного проекта.
Исходные данные проекта:
- стоимость системы фильтрации высших гармоник, включая стоимость
вспомогательного оборудования и монтажа – 850 тыс. руб.;
- срок эксплуатации – 10 лет;
- ежегодная экономия бюджетных средств с учетом дисконтирования –
от 6589 тыс. руб. в 1-ом и до 60,26 тыс. руб. в 10 –м году, приведены в таблице
4.1;
- коэффициент дисконтирования r составляет 11 % в год.
Наглядное
представление
экономической
эффективности
проекта
представлена в таблице 4.5 и на рисунке 4.4 на которых видно, что в начале
эффективный доход от вложения средств на внедрение мероприятий по
оптимизации максимальны, а затем эффективность падает.
90
На основании имеющихся данных произведен расчет основных
показателей эффективности проекта.
Суммарная текущая эффективность проекта за 10 лет эксплуатации
(∑PV) рассчитанная для r = 11 %, составляет:
∑ PV = 25875,6.
[тыс. руб.]
А чистый приведенный доход (NPV) можем вычислить по формуле:
NPV = ∑ PV – I0,
(4.23)
NPV = 25875,6 - 7650= 18225,6.
[тыс. руб.]
где I0 – затраты на инвестиции.
Результаты расчета текущей эффективности проекта сведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4 - Расчет текущей эффективности проекта
Год
Эконом. средств
(тыс. руб.)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6589
5936,69
4820,59
3523,85
2322,22
1377,08
736,74
355,11
154,12
60,26
Дисконт.
множит.
1/(1+r)n
0,901
0,812
0,731
0,659
0,593
0,535
0,482
0,434
0,391
0,352
∑PV = 1347
при r = 11 %
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
При I0 = 7650 тыс. руб. индекс рентабельности проекта равен:
PI = ∑ PV/ I0,
(4.24)
PI = 25875,6 /7650= 3,38.
91
Рисунок 4.4 – График изменения эффективности проекта
Значит, проект окупается более чем в 3 раза, что является очень
хорошим показателем его рентабельности.
Срок окупаемости проекта рассчитывается по формуле:
Ток = I0 / (PV),
(4.25)
Результат представлен на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 – Графики соотношения расходов и доходов
92
На основании данных графика получено, что срок окупаемости
составляет 1,2 года.
Расчет внутренней нормы доходности IRR проекта
NPV=0, составляет 11%. IRR=11 % означает, что при
при условии, что
внутренней
норме
доходности 11 % (r = 11%) проект становится безубыточным.
Выводы
В данной главе проведен технико-экономический анализ внедрения
фильтро-компенсирующих устройств на машиностроительном предприятии.
Для
этого
определены
начальные
капиталовложения,
годовые
эксплуатационные издержки, годовой экономический эффект. Вычисленные
на их основе экономические показатели такие, как срок окупаемости
капитальных вложений, эффективность капиталовложений, сравнительный
экономический эффект за расчетный период, среднегодовой экономический
эффект,
срок
окупаемости
проекта,
индекс
рентабельности
проекта,
свидетельствуют о том, что предлагаемые меры по подавлению высших
гармоник
и
компенсации
реактивной
экономической эффективностью.
93
мощности
обладают
высокой
Заключение
В
данной
работе
рассматривался
вопрос
оптимизации
машиностроительного завода. Были проанализированы различные средства
оптимизации, являющиеся наиболее подходящими для машиностроительного
предприятия, были оценены требования для достижения данной оптимизации.
Особенное внимание в вопросе оптимизации было обращено на систему
автоматического управления системой электроснабжения и диспетчеризации,
благодаря которой повышается оперативное реагирование на устранение
аварий,
тщательное
и
своевременное
выявление
дефектов
в
работе
оборудования, а также исключение человеческого фактора. Все это позволяет
экономить средства за счет недопущения остановок производства из-за аварий.
В работе рассмотрены различные схемы электроснабжения, приоритет
сделан на схемы, применяемые в сфере машиностроения. Рассмотрены
особенности каждой схемы, их достоинства и недостатки, и на основании
существующих факторов была выбрана радиальная схема электроснабжения.
Затем был рассмотрен состав цехов и особенности их оборудования,
это во многом обусловлено тем, что на современном рынке энергетики с
каждым годом развивается система тарификации. Это развитие связано с
постоянно увеличивающимся дефицитом электроэнергии, а это ведет к тому,
что потребление электроэнергии требует все большего планирования.
Последнее, в свою очередь ведет к поощрению потребителей, которые заранее
планируют свое потребление, и для них в тарифах предусмотрены
материальные выгоды. Но электропотребление предприятия зависит от
множества факторов, поэтому процесс прогнозирования является очень
сложным. Существует множество математических методов рассмотренных в
данной работе,
и приведены
примеры
94
их использования
в
рамках
машиностроительного предприятия начиная от статистических, учитывающих
динамику потребления на определенные периоды, и заканчивая прогнозными,
основанными
на
характеристиках
технологических
комплексов
и
их
составных частей. Использование данных математических моделей в
комплексе позволит эффективно прогнозировать электропотребление любого
предприятия.
Была подробно рассмотрена проблема фильтрации высших гармоник,
которая остро стоит для машиностроительного предприятия, на котором
установлено большое количество оборудования с нелинейной нагрузкой, изза которой возникает искажение кривых токов и напряжений. Это негативно
влияет на микропроцессорное и электронное оборудование, входящее в состав
систем управления и контроля, поскольку оно весьма чувствительно к
отклонению от нормальных показателей качества электроэнергии. Для
детального исследования была построена математическая модель литейного
цеха предприятия, на котором, в основном, и сосредоточена нелинейная
нагрузка. Были проанализированы влияние нелинейной нагрузки на сеть
электроснабжения и эффективность применения фильтров. Расчеты по
компьютерной модели в системе Matlab позволили наглядно убедиться в
эффективности применения фильтров, а также подобрать их параметры,
обеспечивающих максимальную фильтрацию высших гармоник.
В заключительной главе рассмотрен вопрос эффективности внедрения
фильтров высших гармоник, определен срок окупаемости принятых решений
на основе прогнозных методов с учетом инфляции.
В заключении следует отметить, что выполненная работа в точности
соответствует заданию на ВКР, а разработанные мероприятия могут быть
использованы на производстве.
95
Список используемой литературы
1. Федоров А. А, Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и
дипломного
проектирования
по
электроснабжению
промышленных
предприятий: учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368
с: ил.
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. Правила устройств электроустановок. 7-е изд. М.: Энергоатомиздат,
2002. – 688 с.
4. Веников В.А., Журавлёв В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов
электростанций и энергосистем. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.
5.
Алексеев О.Г.
Комплексное
применение
методов
дискретной
оптимизации. М.: Наука, 2007. - 248 с.
6.
Астахов
оптимальных
Ю.Н., Лежнюк П.Д.,
режимов
Нагул
электроэнергетических
В.Н.
О
систем
моделировании
//
Электронное
моделирование. - 1990. - №2. С. 84-89.
7. Jain N.K., Wadhwa C.L. Feasibility oriented algorithms for optimal load
flow. Elec. Eng. Div. - 2001, No. 4. - P. 138-141.
8. Терёхин В.В. Т- Моделирование в системе MATLAB: Учебное
пособие / Кемеровский государственный университет. – Новокузнецк: Кузбассвузиздат, 2004. – 376 с.
9. Лазарев Ю.Ф. Начала программирования в среде MatLAB: Учебное
пособие. - К.: НТУУ "КПИ", 2003. - 424 с.
10. Щербаков В.С., Руппель А.А., Глушец В.А. Основы моделирования
систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде
96
MATLAB И SIMULINK: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. –
160 с.
11.
Курбацкий
В.Г.,
Томин
Н.В.
Математические
задачи
электроэнергетики. В 2 ч. Ч.2. Применение методов теории вероятностей и
математической статистики в электроэнергетике: учеб. Пособие - Братск: ГОУ
ВПО «БрГУ», 2008. - 195 с.
12. Кистенёв В.К., Лукьянов П.Ю., Яковлев Д.А. Прогнозирование
годового электропотребления модернизированным методом наискорейшего
спуска // Технические науки, технологии и экономика: Матер. III Межрегион.
научно-практ. конф. - Чита: ЧГУ, 2003.
13. Бэнн, Д.В. Сравнительные модели прогнозирования электрической
нагрузки [Текст] /Д.В. Бэнн, Е.Д. Фармер. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 200
с.
14.Gmyrek, Z.; Boglietti, A.; Cavagnino, A.; Estimation of Iron Losses in
Induction Motors: Calculation Method, Results, and Analysis, Industrial
Electronics, IEEE Transactions on , vol.57, no. l, pp.161-171, Jan. 2010.
15. H. Auinger Energy efficiency Improvements in Electric Motors and
Drives, pp.284, 2012 :Springer-Verlag.
16. Pitis, C.D.; Zeller, M.W.; Power savings obtained from supply voltage
variation on squirrel cage induction motors, Electric Power Conference, 2008.
EPEC 2008. IEEE Canada , vol., no., pp. 1-3, 6-7 Oct. 2014
17. Хабдуллин А.Б. Оптимизация установившихся режимов в системах
цехового электроснабжения // Электрооборудование эксплуатация и ремонт,
2012, № 2, с. 30-35.
97
Приложение А
Таблица А.1 - Расчет нагрузки освещения цехов и территории предприятия
№
Наименование цеха
Ксо
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Инструментальный цех
Заводоуправление
Механический цех №1
Штамповочный цех
Механический цех №2
Компрессорная
Штамповочный цех деталей корпуса
Термический цех
Литейная №1
Литейная №2
Гальванический цех №1
Цех обработки двигателей
Токарный цех
Гальванический цех №2
Гараж
Сборочный цех машин
Насосная
Материальный склад
Площадь всех цехов
Освещение территории завода
ИТОГО
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,6
0,6
0,6
0,6
Руд о,
Вт/м2
12
12
12
10
12
6
12
10
10
10
10
10
12
8
8
8
8
8
0,95
0,2
98
1,1
1,2
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,2
1,1
1,2
1,1
РУСТ.о,
кВт
15,20
12,72
16,68
28,80
16,68
1,56
24,60
23,80
35,70
35,70
14,60
16,00
16,20
13,84
9,12
9,04
3,60
47,36
Рро,
кВт
14,44
14,50
17,43
11,00
17,43
1,63
25,71
24,87
37,31
37,31
15,26
16,72
16,93
14,46
6,57
5,97
2,59
31,26
Qро,
квар
10,83
10,88
13,07
8,25
13,07
1,22
19,28
18,65
27,98
27,98
11,44
12,54
12,70
10,85
4,92
4,47
1,94
23,44
Spо,
кВА
18,05
18,13
21,79
13,70
21,79
2,04
32,13
31,09
46,63
46,63
19,07
20,90
21,16
18,08
8,21
7,46
3,24
39,07
1,1
1,46
1,53
312,9
1,14
234,68
1,91
391,13
F, м2 ·103
КПРА
2,34
1,06
1,39
2,88
1,39
0,26
2,05
2,38
3,57
3,57
1,46
1,6
1,35
1,73
1,14
1,13
0,45
5,92
35,670
7,300
Таблица А.2 - Значения расчетных нагрузок цехов предприятия
Кс
Рр, кВт
6
Qном,
квар
7
8
0,65
0,80
0,65
0,70
0,65
0,80
1,17
0,75
1,17
1,02
1,17
0,75
701,48
150,00
467,65
1020,20
467,65
375,00
0,80
0,85
0,74
0,74
0,78
0,70
0,65
0,78
0,65
0,70
0,85
0,58
0,75
0,62
0,91
0,91
0,80
1,02
1,17
0,80
1,17
1,02
0,62
1,40
525,00
545,38
1181,61
1181,61
497,41
1142,63
982,07
657,87
70,15
448,89
148,74
56,18
Рном,
кВт
3
cos
φ
4
tg φ
1
2
3
4
5
6
низковольная нагрузка
Инструментальный цех
Заводоуправление
Механический цех №1
Штамповочный цех
Механический цех №2
Компрессорная
600
200
400
1000
400
500
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Штамповочный цех деталей корпуса
Термический цех
Литейная №1
Литейная №2
Гальванический цех №1
Цех обработки двигателей
Токарный цех
Гальванический цех №2
Гараж
Сборочный цех машин
Насосная
Материальный склад
700
880
1300
1300
620
1120
840
820
60
440
240
40
№ Наименование цеха
1
2
99
9
Qр,
квар
10
Sp,
кВА
11
0,30
0,65
0,30
0,45
0,30
0,75
180,00
130,00
120,00
450,00
120,00
375,00
210,44
97,50
140,30
459,09
140,30
281,25
276,92
162,50
184,62
642,86
184,62
468,75
0,45
0,60
0,45
0,45
0,65
0,35
0,25
0,65
0,35
0,35
0,75
0,25
315,00
528,00
585,00
585,00
403,00
392,00
210,00
533,00
21,00
154,00
180,00
10,00
236,25
327,23
531,72
531,72
323,32
399,92
245,52
427,62
24,55
157,11
111,55
14,05
393,75
621,18
790,54
790,54
516,67
560,00
323,08
683,33
32,31
220,00
211,76
17,24
Таблица А.3 - Определение нагрузки предприятия в целом
№
п.п.
Низковольная нагрузка
Ррнн,
кВт
Qрнн,
квар
Рро,
кВт
Qро,
квар
Sро, кВА
SрΣ,
кВА
1
Инструментальный цех
180,00
210,44
14,44
10,83
18,05
294,57
2
Заводоуправление
130,00
97,50
14,50
10,88
18,13
180,63
3
Механический цех №1
120,00
140,30
17,43
13,07
21,79
205,93
4
Штамповочный цех
450,00
459,09
11,00
8,25
13,75
656,45
5
Механический цех №2
120,00
140,30
17,43
13,07
21,79
205,93
6
7
Компрессорная
Штамповочный цех деталей корпуса
375,00
315,00
281,25
236,25
1,63
25,71
1,22
19,28
2,04
32,13
470,79
425,88
8
Термический цех
528,00
327,23
24,87
18,65
31,09
652,15
9
Литейная №1
585,00
531,72
37,31
27,98
46,63
836,98
10
Литейная №2
585,00
531,72
37,31
27,98
46,63
836,98
11
Гальванический цех №1
403,00
323,32
15,26
11,44
19,07
535,73
12
Цех обработки двигателей
392,00
399,92
16,72
12,54
20,90
580,67
13
Токарный цех
210,00
245,52
16,93
12,70
21,16
343,76
14
Гальванический цех №2
533,00
427,62
14,46
10,85
18,08
701,40
15
Гараж
21,00
24,55
6,57
4,92
8,21
40,36
16
Сборочный цех машин
154,00
157,11
5,97
23,44
24,19
241,22
17
Насосная
180,00
111,55
2,59
0,00
2,59
213,97
18
Материальный склад
10,00
14,05
31,26
1,14
31,28
43,96
5101,0
4533,8
277,5
227,1
358,61
7182,97
Итого:
100
ΔРТЦ,
кВт
ΔQтц,
квар
Ррпр,
кВт
Qрпр,
квар
143,66
718,30
5012,08
5479,24
SрРУ,
кВА
7425,84
Таблица А.4 - Расчетные данные для построения картограммы нагрузок
№ цеха по
генплану
низковольтная
нагрузка
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
всего
SрS, кВА
294,57
180,63
205,93
656,45
205,93
470,79
425,88
652,15
836,98
836,98
535,73
580,67
343,76
701,40
40,36
241,22
213,97
43,96
7209,43
Sро,
кВА
r,мм
α, град
Y,м
Х, м
SрS*Х
SрS*Y
18,05
18,13
21,79
13,75
21,79
2,04
32,13
31,09
46,63
46,63
19,07
20,90
21,16
18,08
8,21
24,19
2,59
31,28
17,16
13,44
14,35
25,62
14,35
21,70
20,64
25,54
28,93
28,93
23,15
24,10
18,54
26,48
6,35
15,53
14,63
6,63
22,1
36,1
38,1
7,5
38,1
1,6
27,2
17,2
20,1
20,1
12,8
13,0
22,2
9,3
73,2
36,1
4,4
256,1
54
450
328
454
327
466
403
184
180
347
338
92
199
429
125
209
384
53
297
153
229
152
148
91
86
91
153
242
242
12
91
87
12
15
12
149
249
127
45068,5
41363,4
31302,1
97154,9
18740,0
40487,7
38755,4
99778,8
202548,8
202548,8
6428,7
52840,8
29907,2
8416,8
605,4
2894,7
31881,9
10947,2
918841,9
15906,5
81281,7
67546,6
298029,3
67340,6
219387,1
171631,2
119995,4
150656,1
290431,5
181076,1
53421,5
68408,3
300901,7
5044,8
50415,9
82165,3
2330,1
2141474,1
101
Таблица А.5 - Предварительный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Наиме
нован
ие
п/стан
-ции
ТП-1
ТП-2
ТП-3
ТП-4
ТП-5
ТП-6
ТП-7
ТП-8
ТП-9
ТП-10
Расчетная
нагрузка
Потребители
электроэнергии
Цех № 9,18
Цех № 10,2
Цех № 12,1
Цех № 13,8
Цех № 5,3
Цех № 7,17
Цех № 4,6
Цех № 16,15
Цех № 11
Цех № 14
Рр, кВт
Qр,
квар
663,56
766,81
603,16
779,80
274,86
523,30
837,63
187,53
418,26
268,19
574,89
668,08
633,73
604,09
306,74
367,08
749,81
210,03
334,76
273,40
Средняя нагрузка
Sр, кВА
877,96
1017,02
874,88
986,42
411,87
639,21
1124,21
281,57
535,73
382,98
Км
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
102
Рсм, кВт
Qсм,
квар
Sсм,
кВА
577,01
666,79
524,49
678,09
239,01
455,04
728,37
163,07
363,70
233,21
499,91
580,94
551,07
525,30
266,73
319,20
652,01
182,64
291,10
237,74
763,45
884,36
760,77
857,75
358,15
555,84
977,57
244,84
465,85
333,03
К
ол
во
тр
ро
в
2
2
2
2
1
2
2
1
2
2
Мощность
тр-ра
Sном тр,
кВА
Загрузк
а тр-ра
в норм.
режиме
Кз
630
630
630
630
400
400
1000
400
400
250
0,61
0,70
0,60
0,68
0,90
0,69
0,49
0,61
0,58
0,67
Загрузка
тр-ра в
аварийн
ом
режиме
Кз.ав
1,21
1,40
1,21
1,36
1,39
0,98
1,16
1,33
Таблица А.6 - Выбор мощности компенсирующих устройств и окончательный выбор числа и мощности
цеховых трансформаторов
Расчетная нагрузка
№
Наименование
п/станции
1
ТП-1
2
ТП-2
3
4
Потребите
ли
электроэне
ргии
Средняя нагрузка
tg φ
Мощность
КУ , квар
Нескомпенс
ированная
реактивная
мощность
Загрузка
тр-ра в
норм.
режиме
Кз
Загрузка
тр-ра в
аварийно
м
режиме
Кз.ав
Рсм, кВт
Qсм, квар
Sсм, кВА
Кол-во
тр-ров
Мощность
тр-ра
Sном тр,
кВА
274,89
577,01
239,04
624,57
2
630
0,50
0,99
268,08
666,79
233,11
706,36
2
630
0,56
1,12
400,00
233,73
524,49
203,25
562,49
2
400
0,70
1,41
300,00
304,09
678,09
264,43
727,82
2
630
0,58
1,16
216,0
100,00
206,74
239,01
179,77
299,07
1
400
0,75
0,70
194,4
300,00
67,08
455,04
58,33
458,77
2
400
0,57
1,15
0,90
473,4
400,00
349,81
728,37
304,19
789,34
2
630
0,63
1,25
281,57
1,12
148,1
100,00
110,03
163,07
95,68
189,07
1
250
0,76
334,76
535,73
0,80
196,7
100,00
234,76
363,70
204,14
417,08
2
400
0,52
1,04
273,40
382,98
1,02
184,9
100,00
173,40
233,21
150,79
277,71
2
250
0,56
1,11
Sр, кВА
Мощность
подлежаща
я
компенсаци
и,квар
Рр, кВт
Qр, квар
Цех № 9,18
663,56
574,89
877,96
0,87
355,9
300,00
Цех № 10,2
766,81
668,08
1017,02
0,87
415,0
400,00
ТП-3
Цех № 12,1
603,16
633,73
874,88
1,05
434,7
ТП-4
Цех № 13,8
779,80
604,09
986,42
0,77
346,8
5
ТП-5
Цех № 5,3
274,86
306,74
411,87
1,12
6
ТП-6
Цех № 7,17
523,30
367,08
639,21
7
ТП-7
Цех № 4,6
837,63
749,81
1124,21
8
ТП-8
Цех № 16,15
187,53
210,03
9
ТП-9
Цех № 11
418,26
10
ТП-10
Цех № 14
268,19
103
Приложение Б
Рисунок Б.1 – План машиностроительного завода
104
Рисунок Б.2 – Однолинейная схема электроснабжения машиностроительного завода
105
ОТЧЕТ О ПРОВЕРКЕ В СИСТЕМЕ «АНТИПЛАГИАТ.ВУЗ»
Проверяющий: Коренков Дмитрий Андреевич ([email protected] / ID: 68)
Организация: Орловский ГУ
Отчет предоставлен сервисом «Антиплагиат»- http://univorel.antiplagiat.ru
ИНФОРМАЦИЯ О ДОКУМЕНТЕ
№ документа: 87
Начало загрузки: 21.01.2018 13:00:07
Длительность загрузки: 00:00:09
Имя исходного файла: Крючков Ю.А. Выпускная квалификационная работа магистра
Размер текста: 4065 кБ
Тип документа: Магистерская диссертация
Cимволов в тексте: 114146
Слов в тексте: 12124
Число предложений: 705
ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОТЧЕТЕ
Последний готовый отчет (ред.)
Начало проверки: 21.01.2018 13:00:18
Длительность проверки: 00:00:23
Комментарии: не указано
Модули поиска: Модуль поиска ЭБС "БиблиоРоссика", Модуль поиска ЭБС "BOOK.ru", Коллекция РГБ,
Цитирование, Модуль поиска ЭБС "Университетская библиотека онлайн", Коллекция eLIBRARY.RU,
Модуль поиска ЭБС "Айбукс", Модуль поиска Интернет, Модуль поиска ЭБС "Лань", Модуль поиска
"ФГБОУ ВО ОГУ им.
Доля Доля
в
в
Источник
отчете тексте
Комаристый, Александр
Семенович диссертация ...
[02] 1,68% 2,68%
кандидата экономических наук :
08.00.05 Орел 2005
Ссылка
Актуален
Модуль поиска
на
http://dlib.rsl.ru
20 Янв
2010
Коллекция РГБ
Электроснабжение завода 2 [03] 2,42% 2,5%
реферат
http://cinref.ru
30 Дек
2016
Модуль поиска
Интернет
[04] 0,64% 2,26% Бардакова
не указано
14 Июн
2011
Кольцо вузов
[05] 0,55% 2,2% Предигер ЕС.doc
не указано
31 Мая
2013
Кольцо вузов
№
[06] 0%
2,15% Полная версия научной работы
[07] 2,07% 2,09% ТехСтруктуры
[08] 2%
2%
Архитектурно-строительный
проект швейного предприятия.
Курсовая работа (т)
http://scienceforum. раньше
ru
2011
Модуль поиска
Интернет
http://studfiles.ru
26 Июл
2016
Модуль поиска
Интернет
http://fan5.ru
23 Окт
2017
Модуль поиска
Интернет
Сборник научных трудов, Том 4
[09] 1,63% 1,81%
(2/2)
http://portal.tpu.ru: 18 Дек
7777
2017
Модуль поиска
Интернет
[10] 1,78% 1,78% Автоматизация энергоснабжения
http://forca.ru
05 Апр
2016
Модуль поиска
Интернет
Ларин, Олег Михайлович
диссертация ... кандидата
[11] 0,19% 1,36%
технических наук : 05.13.10 Курск
2004
http://dlib.rsl.ru
20 Янв
2010
Коллекция РГБ
[12] 1,2% 1,33% Диссертация
http://research.sfu- 18 Дек
kras.ru
2016
Модуль поиска
Интернет
Энерго- и ресурсосбережение –
XXI век.: материалы XV
международной научно[13] 0,93% 1,22%
практической интернетконференции (15 марта – 30 июня
2017 г.) (1/2)
http://oreluniver.ru
28 Дек
2017
Модуль поиска
Интернет
[14] 0%
Кирокосян, Каринэ Александровна
диссертация ... кандидата
1,06%
технических наук : 05.14.04
Москва 2010
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
[15] 0%
1%
не указано
25 Июн
2015
Кольцо вузов
Предложения по улучшению
[16] 0,79% 0,91% работы энергохозяйства Автоматизация энергоснабжения
http://forca.ru
раньше
2011
Модуль поиска
Интернет
ВКР_КопыловДА_12ЭЭ(б)Э[17] 0,91% 0,91%
2_030616.pdf
не указано
03 Июн
2016
Кольцо вузов
[18] 0,25% 0,75% Диплом_Дармешкин.docx
не указано
08 Июн
2015
Кольцо вузов
Отчёт по практике на ЗАО
[19] 0,7% 0,7%
Адмиралтейские Верфи
http://coolreferat.co раньше
m
2011
Модуль поиска
Интернет
Пальчиков А.С. Существующие
способы прогнозирования
[20] 0,3% 0,62%
электропотребления объектов в
металлургической отрасли
http://web.snauka.r 27 Окт
u
2014
Модуль поиска
Интернет
Проблема высших гармоник:
[21] 0,62% 0,62%
фильтр высших гармоник
http://khomovelectr 11 Янв
o.ru
2016
Модуль поиска
Интернет
[22] 0,04% 0,6% kursovaja_upr.pr-m.docx
не указано
27 Окт
2015
Кольцо вузов
КР_2015_Вахитов_РФ
[23] 0%
0,6%
OP_k_p_dolg_Kovalchuk_626zseh_6
не указано
072014_200134.doc
28 Окт
2015
Кольцо вузов
[24] 0%
0,6%
OP_k_p_E_Mikhailov_630zseh_120
72014_230741.docx
не указано
29 Окт
2015
Кольцо вузов
[25] 0%
0,59%
OP_k_p_G_dolg_CHerenkova_629z
m_6072015_081225.doc
не указано
29 Окт
2015
Кольцо вузов
2
27 Мая
2016
Кольцо вузов
20 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
21 Янв
2010
Коллекция РГБ
раньше
2011
Коллекция РГБ
http://dlib.rsl.ru
15 Мар
2014
Коллекция РГБ
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
Планков, Александр Анатольевич
диссертация ... кандидата
[32] 0,24% 0,51%
технических наук : 05.14.02 Омск
2013
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
[33] 0,47% 0,47% Suggested Citation:
http://sproc.org
22 Апр
2017
Модуль поиска
Интернет
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
[26] 0%
[27] 0%
0,59%
К одной из основных проблем,
влияющих на качество.txt
не указано
0,58% Организация и технология отрасли
http://biblioclub.ru
Ларин, Олег Михайлович Методы,
модели и алгоритмы для системы
поддержки принятия решений
оптимизации потерь
0,55% электроэнергии в системе
http://dlib.rsl.ru
[28] 0%
электроснабжения промышленного
предприятия : автореферат дис. ...
кандидата технических наук :
05.13.10 Курск 2004
Хабдуллин, Асет Бакирович
диссертация ... кандидата
http://dlib.rsl.ru
[29] 0,08% 0,55%
технических наук : 05.09.03
Москва 2012
Мокроусов, Валерий Сергеевич
диссертация ... кандидата
0,55%
[30] 0%
технических наук : 05.13.01
Владимир 2013
Ковалев, Алексей Анатольевич
диссертация ... кандидата
[31] 0,53% 0,53%
технических наук : 05.22.07
Екатеринбург 2008
Малафеев, Алексей Вячеславович
диссертация ... кандидата
[34] 0,42% 0,42%
технических наук : 05.09.03
Магнитогорск 2003
Юртаев, Сергей Николаевич
диссертация ... кандидата
0,41%
[35] 0%
технических наук : 05.09.03
Нижний Новгород 2012
[36] 0%
Промышленные потребители на
0,41% рынке электроэнергии. Принципы
организации деловых отношений
http://biblioclub.ru
20 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
[37] 0%
0,41% 38552
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
раньше
2011
Коллекция РГБ
Вишнягов, Михаил Геннадиевич
[38] 0,16% 0,41%
диссертация ... кандидата
http://dlib.rsl.ru
3
технических наук : 05.14.02
Новосибирск 2011
[39] 0%
[40] 0%
[41] 0%
0,37% ВКР_СеменовИВ_З10Э_150616
Авербух, Михаил Александрович
диссертация ... доктора
0,36%
технических наук : 05.14.02
Красноярск 2006
Системный подход к оценке
параметров заземляющих сетей
0,36%
электроустановок северных
промышленных комплексов
не указано
15 Июн
2016
Кольцо вузов
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
http://ibooks.ru
раньше
2011
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
[42] 0%
0,33% Скачать
http://energyland.in 18 Апр
fo
2017
Модуль поиска
Интернет
[43] 0%
0,32% 64973
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2012/
[44] 0,23% 0,32%
C51/C51.pdf
http://lib.tpu.ru
09 Ноя
2017
Модуль поиска
Интернет
[45] 0,13% 0,3% 40995
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[46] 0,16% 0,3% 9497
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[47] 0%
0,3% Экономика предприятия (фирмы)
http://ibooks.ru
09 Дек
2016
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
[48] 0%
0,3% 61126
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
http://ibooks.ru
09 Дек
2016
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
не указано
21 Июн
2016
Кольцо вузов
[52] 0%
Цыпулев, Денис Юрьевич
диссертация ... кандидата
0,26%
технических наук : 05.13.06
Москва 2008
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
[53] 0%
0,24% 72341
http://e.lanbook.co 10 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
раньше
2011
Коллекция РГБ
[49] 0%
[50] 0%
Ланин, Александр Владимирович
диссертация ... кандидата
0,29%
технических наук : 05.20.02
Красноярск 2012
Планирование и проектирование
0,28% организаций: Учебник для
бакалавров
[51] 0,04% 0,27% ВКР_БарабашИС_З10Э_210616
Новиков, Сергей Александрович
диссертация ... кандидата
[54] 0,01% 0,23%
экономических наук : 08.00.05
Самара 2009
http://dlib.rsl.ru
4
Электроснабжение химического
[55] 0,04% 0,22%
предприятия
[56] 0%
[57] 0%
Мордвинов, Александр
Михайлович по материалам
Республики Мордовия :
0,21%
диссертация ... кандидата
экономических наук : 08.00.05
Самара 2011
Разработка системы
0,21% электроснабжения химического
комбината
Солодухин, Александр
Михайлович на примере
[58] 0,2% 0,2% Калужской области : диссертация
... кандидата технических наук :
05.20.02 Москва 2011
Щербаков, Е. Ф.
Электроснабжение объектов
строительства : учебное пособие /
[59] 0,05% 0,2%
Е. Ф. Щербаков, Д. С.
Александров, А. Л. Дубов. Ульяновск : УлГТУ, 2011. - 404 с.
[60] 0%
0,19% 256218
Разработка системы
[61] 0,03% 0,18% электроснабжения части
станкостроительного завода
Проектирование систем
[62] 0,18% 0,18% электроснабжения промышленных
предприятий (теория и примеры)
Проектирование систем
0,18% электроснабжения промышленных
[63] 0%
предприятий (теория и примеры)
http://elib2.altstu.ru
23 Ноя
2016
Модуль поиска
Интернет
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
не указано
05 Июн
2016
Кольцо вузов
http://dlib.rsl.ru
30 Июл
2012
Коллекция РГБ
http://venec.ulstu.ru
10 Ноя
2012
Модуль поиска
Интернет
http://biblioclub.ru
19 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
не указано
07 Июн
2016
Кольцо вузов
https://book.ru
03 Июл
2017
https://book.ru
03 Июл
2017
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
[64] 0%
0,18% 231280
http://biblioclub.ru
раньше
2011
[65] 0%
Известия Томского
0,18% политехнического университета.
2005. Т. 308, № 5
http://biblioclub.ru
раньше
2011
не указано
08 Июн
2016
Кольцо вузов
http://dlib.rsl.ru
20 Янв
2010
Коллекция РГБ
[66] 0%
[67] 0%
Разработка системы
0,17% электроснабжения химического
завода
Ермоленко, Дмитрий Николаевич
0,17% диссертация ... кандидата
технических наук : 05.13.01
5
Белгород 2005
[68] 0%
0,17% 235603
донбасской и днепровской
энергосистемы 1945 организовано
[69] 0,17% 0,17%
объединенное диспетчерское
управление ДУ центра о
[70] 0%
0,16% 72338
nov_treb_titul_PraktPosob_[71] 0,16% 0,16%
_KP_ProizvZdanie
[72] 0%
[73] 0%
[74] 0%
http://biblioclub.ru
19 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
http://samzan.ru
09 Янв
2017
Модуль поиска
Интернет
http://e.lanbook.co 10 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
27 Июл
2016
Модуль поиска
Интернет
http://studfiles.ru
0,16% 229078
Передача и распределение
0,15% электрической энергии (для
бакалавров)
Передача и распределение
0,15% электрической энергии (для
бакалавров)
http://biblioclub.ru
19 Апр
2016
https://book.ru
03 Июл
2017
https://book.ru
03 Июл
2017
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
[75] 0,15% 0,15% 58754
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[76] 0,15% 0,15% 93825
http://e.lanbook.co 10 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
Энергия и мощность как объекты
[77] 0,01% 0,15%
гражданских прав.
http://elibrary.ru
28 Авг
2014
Коллекция
eLIBRARY.RU
https://book.ru
03 Июл
2017
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
не указано
12 Июн
2016
Кольцо вузов
не указано
12 Июн
2016
Кольцо вузов
не указано
03 Июн
2016
Кольцо вузов
не указано
11 Июн
2016
Кольцо вузов
[78] 0%
[79] 0%
Комментарий к Федеральному
0,15% закону от 26 марта 2003 г. № 35ФЗ «Об электроэнергетике»
Разработка системы
электроснабжения комплекса
0,14%
цехов машиностроительного
завода
Разработка системы
0,14% электроснабжения завода
металлорежущего инструмента
Разработка системы
[81] 0,03% 0,14% электроснабжения текстильного
комбината
Разработка системы
электроснабжения
0,14%
[82] 0%
коксохимического завода
металлургического комбината
[80] 0%
6
09 Дек
2016
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
[84] 0%
Маркетинг в электроэнергетике.
0,13%
Учебное пособие
http://bibliorossica. 26 Мая
com
2016
Модуль поиска
ЭБС
"БиблиоРоссик
а"
[85] 0%
Электроснабжение цеха
0,13% промышленного предприятия :
учебное пособие
http://bibliorossica. раньше
com
2011
Модуль поиска
ЭБС
"БиблиоРоссик
а"
[86] 0%
0,13%
[87] 0%
[88] 0%
[83] 0%
0,14%
Оценки эффективности частотнорегулируемых электроприводов
Электропривод. Энергетика
электропривода. Учебник
http://ibooks.ru
09 Дек
2016
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
0,13% 72227
http://e.lanbook.co 10 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
Решение экономических задач на
0,13%
компьютере
http://bibliorossica. раньше
com
2011
Модуль поиска
ЭБС
"БиблиоРоссик
а"
http://ibooks.ru
[89] 0,07% 0,12% 214504
http://biblioclub.ru
Производственный менеджмент,
Учебное пособие
[90] 0%
0,11%
[91] 0%
0,11% Производственный менеджмент
18 Апр
2016
http://bibliorossica. 26 Мая
com
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"БиблиоРоссик
а"
09 Дек
2016
Модуль поиска
ЭБС "Айбукс"
раньше
2011
Коллекция РГБ
20 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
[94] 0%
Электромагнитная совместимость
0,09% в электрических сетях. Учебное
пособие
http://bibliorossica. раньше
com
2011
Модуль поиска
ЭБС
"БиблиоРоссик
а"
[95] 0%
0,09% 71421
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[96] 0%
0,09% 64767
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
http://ibooks.ru
Боев, Михаил Викторович
диссертация ... кандидата
http://dlib.rsl.ru
[92] 0,1% 0,11%
технических наук : 05.09.03
Липецк 2002
Справочник инженера по наладке,
совершенствованию технологии и
эксплуатации электрических
станций и сетей.
0,1%
http://biblioclub.ru
[93] 0%
Централизованное и автономное
электроснабжение объектов, цехов,
промыслов, предприятий и
промышленных комплексов
7
"Сборник задач по курсу
""Организация производства на
[97] 0,08% 0,08%
машиностроительном
предприятии"""
https://book.ru
03 Июл
2017
Модуль поиска
ЭБС
"BOOK.ru"
[98] 0%
0,08% 42771
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[99] 0%
Смирнов, Сергей Сергеевич
диссертация ... доктора
0,08%
технических наук : 05.14.02
Иркутск 2001
http://dlib.rsl.ru
раньше
2011
Коллекция РГБ
[100] 0,02% 0,07% 210538
http://biblioclub.ru
18 Апр
2016
[101] 0%
0,06% 225908
http://biblioclub.ru
19 Апр
2016
[102] 0%
0,06% 214506
http://biblioclub.ru
18 Апр
2016
не указано
03 Июн
2016
[103] 0,05% 0,05%
ВКР_ВершенкоМС_12ЭЭ(б)Э2_030616.pdf
Электрификация объектов при
[104] 0,05% 0,05% строительстве городских
подземных сооружений: учебник
http://biblioclub.ru
20 Апр
2016
19 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Кольцо вузов
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
[105] 0%
0,05% 228067
http://biblioclub.ru
[106] 0%
0,05% 72256
http://e.lanbook.co 10 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
[107] 0,04% 0,04% 45689
http://e.lanbook.co 09 Мар
m
2016
Модуль поиска
ЭБС "Лань"
20 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
20 Апр
2016
Модуль поиска
ЭБС
"Университетс
кая библиотека
онлайн"
[108] 0%
Региональная экономика : теория и
практика: научно-практический и
0,04%
аналитический журнал. 2009. №
10/18
[109] 0%
Национальные интересы = National
interests : приоритеты и
0,04% безопасность: научнопрактический и теоретический
журнал. 2010. № 25/36
8
http://biblioclub.ru
http://biblioclub.ru
9
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа