5. Выбор напряжения распределения. В каких случаях следует применять параллельную работу вводов и трансформаторов.

Выбор напряжения питания(дополнительно) и распределения электроэнергии.

Рациональное построение системы электроснабжения во многом зависит от правильного выбора напряжения систем питания и распределения. Под рациональным напряжением (U_рац) понимается такое значение стандартного напряжения, при котором сооружение и эксплуатация СЭС имеют минимальное значение приведенных затрат.

Необходимые капитальные затраты и эксплуатационные издержки на систему питания электроэнергии в основном определяются: величиной нагрузки потребителя S_р, состоянием потребителя от ИП l и напряжением сети. Если для сравниваемых вариантов СЭС S_р и l принять неизмененными, то капитальные затраты и эксплуатационные издержки в основном будут определяться величиной напряжения, то есть и , характер изменения которых представлен на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Зависимости приведенных затрат, капитальных вложений и эксплуатационных издержек от величины напряжения.

Функция З(U) = f₁(U) + f₂(U) имеет минимум (точка “C” на рис. 3.11.)

В принципе для любых объектов можно составить целевую функцию З = f (U) и определить ее минимум. Но такой способ при проектировании СЭС обычно не применяется, так как:

• в области минимума (от точки А до точки Б, рис 3.9.) функция З = f (U) изменяется не значительно;

• стандартные значения напряжения изменяются ступенями и определенное значение напряжения по минимуму функции З = f (U) приходится корректировать до ближайшего стандартного значения напряжения.

В проектной практике обычно используют следующую методику определения значения рационального напряжения. Сначала по номограмме или по империчеким формулам для расчетных значений S_ри l определяется приближенное значение U_рац.

Для определения U_рац наиболее часто применяют следующие выражения:

или ,

где S_p , P_p – значение расчетной нагрузки; l – расстояние от потребителя до ИП.

Затем намечают два ближайших значения стандартных напряжений (одно, меньше U_рац, а другое больше U_рац). Для намеченных вариантов определяют значения приведенных годовых затрат. Вариант с меньшими затратами принимают за оптимальный (рациональный). При равенстве приведенных затрат или даже при небольшой разнице (5 – 10 %) в затратах по вариантам следует принимать как более рациональный и перспективный вариант с более высоким значением напряжения.

Определение U_рац системы питания ТЭР производится в следующих случаях:

• имеется возможность получения эл.энергии от ИП при двух и более значениях напряжения;

• при необходимости строительства новых или реконструкций действующих электростанций или подстанций энергосистемы или сооружений собственной электростанции;

• при расширении (наращении мощности) предприятия, имеющего собственную электростанцию, связанную с электрической сетью энергосистемы.

Во всех остальных случаях, для системы питания ТЭР, как правило, не производится, а руководствуется техническими условиями энергосистемы на подключение потребителей к ее электрическим сетям. При проектировании конкретных СЭС возможно использовать результаты расчетов и рекомендаций. Выбор U_рац системы распределения электроэнергии на предприятии в большинстве случаев производится на основании ТЭР. При проведении ТЭР необходимо учитывать факторы и результаты исследований.

При выборе U_рац СЭС следует учитывать следующие рекомендации:

Напряжение 20 кВ, в электрических сетях промышленных предприятий пока применяются довольно редко, так как в настоящее время выпуск аппаратуры на напряжение 20 кВ освоен в основном для распределения электроэнергии в электрических сетях, предприятия всегда требует обоснования.

Напряжение 35 кВ, как правило, применяется для питания средних предприятий, а также может применяться на крупных предприятиях для частичного распределения электроэнергии в следующих случаях:

• При наличии крупных потребителей напряжением 25 кВ (электрические печные и преобразовательные агрегаты и т.п.);

• При наличии удаленных ЭП значительной мощности и других условиях, требующих применения более высокого напряжения, чем 6 – 10 кВ;

• При схеме глубокого ввода для питания группы подстанций напряжением 5 кВ / 0,4 – 0,66 кВ на предприятиях малой и средней мощности.

Для системы питания средних и крупных предприятий применяется в основном напряжение 35 – 220 кВ, а особо крупных электроемких предприятий напряжение 350 – 500 кВ. Освоение выпуска трансформаторов небольшой мощности (до 2500 кВ·А) напряжением 110 кВ, а так же комплексных подстанций с делителями напряжения (для напряжения 110 кВ мощностью до 500 кВ·А, для напряжения

220 кВ мощностью до 3000 кВ·А) позволяет записывать средние и даже мелкие предприятия от проходящих рядом ЛЭП 110 – 220 кВ, если вблизи нет ИП напряжением 6 – 35 кВ.

Для распределительных сетей на промышленных предприятиях наиболее широко применяются напряжения 6 и 10 кВ. При обосновании системы распределения на напряжении 6 – 10 кВ следует учитывать следующие факторы:

• если генераторное напряжение собственной ТЭЦ или напряжение существующей электрической сети равно 6 кВ или 10 кВ, то за U_рац принимается, как правило, тоже напряжение;

• если мощность ЭП 6 кВ составляет более 40 – 50 % от суммарной расчетной мощности предприятия, то без ТЭР за U_рац принимается напряжение 6 кВ;

• если мощность ЭП составляет менее 10 – 15 % от суммарной расчетной мощности предприятия, то без ТЭР за U_рац принимается напряжение 10кВ, а ЭП 6 кВ записывают от понижающих трансформаторов напряжением 10 кВ/6 кВ;

• если 6 кВ – 20 – 35 %, то ТЭР.

При этом, если число ЭП напряжением 6 кВ на объекте менее 4 – 5 применяют блочные схемы понижающих трансформаторов 10 кВ/6 кВ – ЭП, если число ЭП напряжением 6 кВ на объекте более 4 – 5, как правило, сооружают РУ 6 кВ, запитываемых от понижающих трансформаторов 10/6 кВ соответствующей мощности.

Если на предприятии для электрических сетей напряжением до 1000 В принято равным 660 В, то обычно в таком случае более предпочтительнее напряжение 10 кВ, так как электродвигатели средней мощности (до 600 кВт) могут быть запитаны на напряжении 660 В.

Если мощность ЭП 6 кВ на предприятии составляет около половины, то для распределения электроэнергии иногда применяют напряжение 6 кВ и 10 кВ и предусматривают для этой цепи установку на ППЭ понижающих трансформаторов, либо с расщепленными обмотками на напряжение 6 кВ и 10 кВ, либо (реже) трехобмоточные.