Рассуждения о технико-экономическом обосновании электроснабжения промышленных объектов

Проектирование электроснабжения промышленного предприятия - ответственная задача, в которой проектировщик должен определить наиболее экономически целесообразное решение по построению электрических сетей, соблюдая при этом требования к надежности и безопасности.

При строительстве промышленных объектов в условиях кризиса, экономика технических решений становится наиболее остро. На примере конкретного строительства рассмотрим последствия ошибок при проектировании.

В городе «К» ведется строительство комбикормового завода. Для электроснабжения технологических процессов к заводу подходит две линии 10 кВ, которые питают КТП 10/0,4 кВ мощностью 4х3150 кВА. От КТП питаются три основных потребителя:

1. Производственный корпус.

2. Элеватор.

3. Зерносушильный комплекс.

При проектировании объекта допущена классическая ошибка - выбор расположения ТП 10/0,4 кВ, не опираясь на центр тяжести нагрузок потребителей.

На рис. 1 указано расположение ТП 10/0,4кВ и кабельные трассы согласно проекта. После проведения глубокого анализа, установили оптимальное расположение ТП 10/0,4кВ (на рис.1 указано синей стрелкой). В таблице 1 представлена стоимость закупленного кабеля, а в таблице 2 - стоимость кабеля, необходимого при оптимальном расположении ТП. В результате расчетов выяснилось, что только на кабеле, без учета монтажа, можно было сэкономить 30,6 млн. рублей.

Данный расчет произведен при сохранении основных решений, принятых проектной организацией. Сохранен тип и мощность ТП. Сохранено решение по передаче нагрузки посредством кабеля ВБШВ 4х240.

Основная составляющая инвестиций в электроснабжении данного объекта - токоведущие части сети 0,4 кВ. Стоимость метра линии 0,4 кВ пропускной способностью 2000 А, только по материалам, составляет почти 40 т.р. В данном объекте на производственный корпус их идет 12 шт., то есть каждый метр удаленности ТП от нагрузки обходится заказчику почти в 0,5 млн. рублей.

Уменьшение материалоемкости в этой части дает экономический результат. Следовательно, стоит задача сократить протяженность сетей 0,4 кВ. Она может быть достигнута увеличением разветвленности сети 10 кВ и увеличением числа ТП 10/0,4. Вместо одной ТП 10\0,4 кВ 4х3150 кВА, установить две или три меньшей мощности на максимально близком расстоянии к потребителям. Это даст возможность сократить протяженность сетей 0,4 кВ. 

Стоимость материалов для КЛ 10 кВ за один метр линии около 10 т.р, для мощности 3150 кВА.  Против 40 т.р за один метр необходимых только для питания производственного корпуса.

К уменьшению стоимости сети 0,4 кВ приведет замена материала и конструкции токоведущих частей. В качестве альтернативы медным кабельным линиям в земле, целесообразно рассмотреть применение алюминиевого шинопровода пропускной способностью 2000 А. Стоимость одного метра шинопровода от 25 до 40 т.р в зависимости от производителя. Монтаж шинопровода возможен на эстакады, предназначенные для прокладки трубопроводов и технологических транспортных систем, что позволяет оптимизировать затраты на земельные работы.

Произведем укрупненный перерасчет питающих сетей производственного корпуса. На данный момент по проекту проложено 12 линий на 2000 А общей протяженностью 780 м. Общей стоимостью 780х40=31,2 млн. р. Если произвести перерасчет на шинопровод средней стоимостью 32 т.р, то стоимость питающих сетей составит 780х32=24.96 млн.р. Экономия составляет 20%.

Мы произвели расчет только для питающих сетей наиболее приближенного производственного корпуса. Элеватор и зерносушильный комплекс более удалены от ТП 10/0,4 кВ, соответственно перераспределение нагрузки и применение шинопровода даст еще больший экономический эффект.

Общий объем инвестиций в сети 0,4 кВ на данном объекте, составляет около 130 млн. р. Из них 100 млн. р. материалы – кабель ВбШВ 4х240.  Если говорить, что применение шинопровода дает 20 % экономии на материалах, то это 20 млн. рублей, при проектной конфигурации сетей.

Подводя итоги данного анализа делаем следующие выводы:

1. Перемещение подстанции в центр тяжести нагрузок даст экономию более 30 млн р.
2. Замена кабеля на шинопровод дает экономию 20% по сравнению с применением медных кабельных линий на токах 2000 А.
3.  Полная оптимизация инвестиций предусматривает разделение крупного питающего центра - подстанции 4х3150 кВА на несколько, меньшей мощности. Оптимально внутрицеховых ТП с трансформаторами необходимой мощности для каждого корпуса. Это позволяет сократить протяженность сетей 0,4 кВ. Так же замена кабельных линий на шинопровод дает дополнительную экономию в 20 % на больших токах.

Стоит уточнить, что мы не рассматриваем вопросы пожарной безопасности в данном материале. Мы показываем основные принципы проектирования сетей электроснабжения, нарушение которых дорого обходится. Если ТП 10/0,4 кВ не допустимо устанавливать в производственных корпусах, значит они должны быть максимально близко к ним. Если есть возможность разделить нагрузку на несколько питающих центров, ее нужно разделить. Медь - это всегда дороже, чем алюминий. Если есть возможность заменить одно на другое - это нужно сделать.

И напоследок, несколько слов об эксплуатации данной электроустановки, 90% кабелей на данном объекте расположены в два уровня. Между уровнями разделяющая песчаная засыпка. Над верхним слоем - уплотненный до кондиции песок и бетонное покрытие. Допустим теоретическую ситуацию замыкания на кабеле в нижнем слое в результате старения изоляции или перенапряжения. Разработку проекта производства работ по ремонту этого кабеля оставим за лицами, принявшими данное техническое решение. 

Шинопровод всегда доступен либо с подъемных механизмов, либо с площадок обслуживания на эстакаде. Шинопровод дорогой на малых токах и больших расстояниях. В данной ситуации он бы стал оптимальным решением.

Рис. 1 

 

 

Рис. 2

 

Таблица 1

Таблица 2 

 

                                             Авторы статьи: Мешков Борис - генеральный директор ООО "ЭнерГарант"

                                                                       Сопов Валентин - Главный инженер проекта