11 Методы расчета электрических нагрузок (в лекции №3)

12 Порядок определения расчетных нагрузок на пп.

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения комплекса вопросов при проектировании системы электроснабжения цеха и в целом промышленного предприятия.

Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения и производится для выбора трансформаторов цеховых ТП, токоведущих элементов, компенсирующих установок, защитных устройств и т.д.

Исходными данными для определения электрических нагрузок являются количество и мощность приемников электроэнергии, находящихся в цехе, категория по степени бесперебойности электроснабжения, характеристика окружающей среды помещений.

Для определения расчетных нагрузок групп электроприемников цеха наибольшее применение, получил метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузки. Этот метод позволяет по номинальной мощности и характеристике приемников определить расчетный максимум нагрузки.

Расчет электрических нагрузок ведется по длительному режиму работы приемников. При наличии приемников электроэнергии, работающих в повторно-кратковременном режиме, установленная мощность Ру, кВт, должна быть приведена к длительному режиму по одной из формул:

для двигателей повторно-кратковременного режима

,

для трансформаторов электропечей

для трансформаторов сварочных машин и сварочных трансформаторов ручной сварки

где ПВ – номинальная (паспортная) продолжительность включения, о.е.;

Р_н – паспортная мощность электродвигателя при относительной номинальной продолжительности включения, кВт;

S_н – паспортная мощность трансформатора, кВА;

Cosφ_н – коэффициент мощности электропечи, сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.

Порядок определения расчетной нагрузки цеха методом упорядоченных диаграмм.

Все электроприемники разбиваются на характерные группы с одинаковым режимом работы, например: металлорежущие станки, насосы и вентиляторы, подъемно-транспортные устройства, электропечи и т.д.

По каждой характерной группе определяется суммарная номинальная мощность , в которую входят мощности при ПВ=1ОО%.

Расчет нагрузок ведется за наиболее загруженную смену длительностью Т_см, для каждой группы приемников определяется средняя мощность

, \

где Р_нi – установленная (номинальная) мощность отдельных приемников;

k_i – коэффициент использования.

Для определения общего максимума нагрузки нескольких групп необходимо найти общее эффективное число электроприемников всех групп n_э. Допускаются следующие упрощения по определению n_э.

При отношении мощности наибольшего приемника в рассматриваемой группе к мощности наименьшего

допускается принимать n_э≈n>4.

При m> 3 и k_i > 0,2 эффективное число электроприемников может определяться по упрощенной формуле

Далее определяется средневзвешенное значение коэффициента использования

По значениям n_э и К_i определяется значение коэффициента максимума К_м [l].

После этого определяется максимальная расчетная нагрузка

;

При n_э <10

При n_э >10

Расчет удобно вести в табличной форме (таблица 1).

Расчетные активные и реактивные нагрузки силовых приемников по цеху в целом определяются суммированием соответствующих нагрузок по группам и т.д.

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется по установленной мощности и коэффициенту спроса:

где k_с.о – коэффициент спроса для освещения, принимаемый по справочным данным [2];

Р_н.о - установленная мощность приемников электрического освещения, которая может быть определена по формуле

где F – площадь цеха, м²;

Р_уд.о – удельная нагрузка Вт/м² [2].

Полная расчетная мощность силовых и осветительных приемников без учета КУ определяется из соотношения

Полная расчетная мощность силовых и осветительных приемников с учетом КУ определяется из соотношения

потери активной мощности в трансформаторе:

кВт;

потери реактивной мощности в трансформаторе:

кВАр;

Суммарные расчетные активные и реактивные мощности:

,

где – соответствует естественному коэффициенту мощности без КУ

-соответствует нормативному коэффициенту мощности ,

где суммарная силовая активные и реактивные нагрузки

расчетная мощность осветительной сети приближенная

мощность компенсирующих устройств

-активные и реактивные потери в трансформаторе

По расчетной мощности компенсирующего устройства выбираем тип и номинальную мощность компенсирующего устройства.

13 Выбор конструкции и параметров КТП в СЭС

14 Выбор схем распределения ЭЭ на напряжении 6-10 кВ

15 Приведите структуру СЭС (Лекция №1)

16 Назовите электрические параметры СЭС

При анализе работы сети различают параметры элементов сети и параметры ее режимов. Параметрами элементов электрической сети являются сопротивления и проводимости, коэффициенты трансформации. К параметрам сети также относят электродвижущую силу (э.д.с.) источников и задающие токи (мощности) нагрузок. К параметрам режима относятся: значениячастоты, токов в ветвях, напряжений в узлах, фазовых углов, полной, активной и реактивной мощностей электропередачи, а также значения, характеризующие несимметрию трехфазной системы напряжений или токов и несинусоидальность изменения напряжения и токов в течение периода основной частоты.

Под режимом сети понимается ее электрическое состояние.

Различают следующие возможные режимы работы электрических сис-

тем.

При работе в нормальном установившемся режиме значения основных параметров (частоты и напряжения) равны номинальным или находятся в пределах допустимых отклонений от них, значения токов не превышают допустимых по условиям нагревания величин. Нагрузки изменяются медленно, что обеспечивает возможность плавного регулирования работы электростанций и сетей и удержание основных параметров в пределах допустимых

норм. Отметим, что нормальным считается режим и при включении и отклю- чении мощных линий или трансформаторов, а также для резкопеременных

(ударных) нагрузок. В этих случаях после завершения переходного процесса,

который продолжается доли секунды, вновь наступает установившийся нормальный режим, когда значения параметров в контрольных точках системы оказываются в допустимых пределах.

В переходном неустановившемся режиме система переходит из установившегося нормального состояния в другое установившееся с резко изменившимися параметрами. Этот режим считается аварийным и наступает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях генераторных и потребляемых мощностей. В частности, это имеет место при авариях на станциях или сетях, например при коротких замыканиях и последующем отключении поврежденных элементов сети, резком падении давления пара или майоров

воды и т.д. Во время аварийного переходного режима параметры режима системы в некоторых ее контрольных точках могут резко отклоняться от нормированных значений.

Послеаварийный установившийся режим наступает после локализации аварии в системе. Этот режим чаше мест отличается от нормального, так как в результате аварии одни пли несколько элементов системы (генератор, трансформатор, линии) будут выведены из работы. При послеаварийных режимах может возникнуть так называемый дефицит мощности, когда мощность генераторов в оставшейся в работе части системы меньше мощности

потребителей. Параметры послеаварийного (форсированного) режима могут в той или иной степени отличаться от допустимых значений. Если значения этих параметров во всех контрольных точках системы являются допустимыми, то исход аварии считают благополучным. В противном случае исход аварии неблагополучен и диспетчерская служба системы принимает немедленные меры к тому, чтобы привести параметры послеаварийного режима в соответствие с допустимыми. (Доп. Лекция 1)

17 Выбор напряжения в СЭС (Лекция №1).

18 Какие пункты приема ЭЭ вы знаете.

19 Каким образом присоединяются источники питания к пунктам приема

20 Как присоединяются ГПП к линиям энергосистемы?

21 Основные принципы выбора схем распределения ЭЭ.

Выбор схемы распределения электроэнергии

Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитывают степень надежности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.

Основные принципы построения схем объектов: – максимальное приближение источников высокого напряжения 35…220 кВ к электроустановкам потребителей с подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами; – резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы электроснабжения. Для этого линии, трансформаторы и коммутационные устройства должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме после отключения поврежденных участков принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок; – секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей 1-й и 2-й категорий — установка на них устройств автоматического включения резерва (АВР).

Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и подстанцией глубокого ввода (ПГВ), если распределение производится при напряжении ПО ...220 кВ, или между ГПП и РП напряжением 6… 10 кВ, если распределение происходит на напряжении 6…10кВ.

Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).

На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии — между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоковольтными электроприемниками).

Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми.

На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями, расположенными на большой территории. При наличии потребителей 1-й и 2-й категорий РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. Допускается питание электроприемников 2-й категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.

При двух трансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме: линия — трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.

При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приемников 1-й категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.

Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобством в эксплуатации, так как повреждения и ремонт одной линии влияет на работу только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением 6… 10 кВ применяются при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приема могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на распределительной станции. К недостаткам следует отнести усложнение схем коммутации при соединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали при ее повреждении.

Электрические сети внутри объекта

Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистрали, обычно не превышает двух-трех при мощности трансформаторов 1000…2500 кВА и четырех-пяти при мощности трансформаторов 250… 630 кВА.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двухсторонним питанием.

Смешанные схемы питания, сочетающие в себе принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Так, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Энергия от РП к цеховым ТП и двигателям высокого напряжения на таких объектах распределяется как по радиальным, так и по магистральным схемам.

Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Так, потребители 1-й категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго источника питания могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанций или подстанций, но и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание с АВР.

Для особо ответственных потребителей, отнесенных к особой группе 1-й категории, должно предусматриваться электроснабжение от трех независимых источников. Каждый из двух основных источников должен полностью обеспечивать питание потребителя, а третий независимый источник — иметь минимальную мощность для безаварийного останова производства. Третьим независимым источником может быть, например, дизельная станция, которая при отключении одного из двух независимых источников включается на холостой ход и находится в режиме «горячего» резерва. Во избежание перегрузки третьего источника предусматривается отключение остальных потребителей перед его вводом.