Требования при проектировании схем питания потребителей электроэнергии сельскохозяйственных районов

Приемникам электроэнергии в сельскохозяйственных районах присущи свои особенности: разнообразие технологических процессов и режимов работы (полеводство и животноводство, орошение и теплицы, кирпичные заводы и карьеры и т. п.); работа многих из потребителей характеризуется короткими циклами с большими промежутками при общем незначительном числе часов использования в течение суток (электродойка, кормоприготовление и т. д.); сезонность в работе (очистка зерна, оросительные системы, парники и теплицы и т. д.); существенное колебание нагрузок в течение как суток, так и года и отсюда трудность в обеспечении допустимых пределов отклонения напряжения у потребителей; при коротких замыканиях в сельских сетях аварийные токи иногда мало отличаются от рабочих токов основных участков и это осложняет обеспечение селективности в работе защиты от коротких замыканий; большая разветвленность сетей и передача по ним на значительные расстояния малых электрических мощностей; особые условия и характер производства предъявляют специфические требования к совокупности машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования вместе с сооружениями и зданиями, в которых они установлены; постоянное развитие потребителей сельскохозяйственных районов, ввод производственных объектов и сооружений, возникновение хозяйственных центров, появление новых видов использования электроэнергии, расширение механизации и автоматизации производственных процессов; повышенные требования отдельных категорий приемников к надежности и качеству отпускаемой электроэнергии при их малом удельном весе в общей потребляемой энергии. При проектировании схем питания необходимо это учитывать.

0. 7. Каковы особенности расчета нагрузок потребителей сельскохозяйственного назначения?

Ответ: В расчетах нагрузок таких потребителей различают два максимума: дневной и вечерний. Наибольшее значение мощности принимают за расчетную мощность

0. 8. Какой коэффициент загрузки трансформаторов двухтрансформаторной подстанции наиболее предпочтителен и почему?

Ответ: Наилучший коэффициент загрузки любого силового трансформатора 0,65-0,7, так как это связано с резервированием. При отключении одного из трансформаторов, потребители переводятся на второй трансформатор. При этом его коэффициент загрузки будет равен 1,4, что является максимальным значением для масляных трансформторов. Для сухих трансформаторов 20% перегруз.

Рекомендуемые коэффициенты загрузки трансформаторов цеховых ТП

Коэффициент загрузки трансформатора	Вид трансформаторной подстанции и характер нагрузки
0,65 ... 0,7	Двухтрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой I категории
0,7 ... 0,8	Однотрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резер-вирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении
0,9 ... 0,95	трансформаторные подстанции с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использо-вания складского резерва трансформаторов

0. 9. Как изменяется потребление реактивной мощности трансформатором при изменении коэффициента загрузки?

Ответ:

Из формулы видно, что с ростом Кз, потери реактивной мощности в трансформаторе увеличиваются.

Потери мощности в обмотках трансформатора можно определить двумя путями:

·                по параметрам схемы замещения;

·                по паспортным данным трансформатора.

Потери мощности по параметрам схемы замещения определяются по тем же формулам, что и для ЛЕП:

 

                         ,

 

где S

– мощность нагрузки;

U – линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора.

Если в выражение для расчета  , подставить выражение для определения реактивного сопротивления трансформатора, то получим:

 

 

Таким образом, полные потери мощности в двухобмоточном трансформаторе равны:

 

 

0. 10. Какие принципы регулирования реактивной мощности могут использоваться в компенсирующих установках?

Ответ: При выборе конденсаторной установки КРМ-0,4 (УКМ-58) требуемая суммарная мощность конденсаторных батарей определяется, исходя из формулы

Здесь Р - потребляемая активная мощность;

S и S' - полная мощность до и после компенсации;

QC- требуемая емкостная мощность;

QL и QL' - индуктивная составляющая реактивной мощности до и после компенсации.

Значение (tg (ф 1 )-tg (ф2)) определяется, исходя из значений соs(ф1) и соs(ф2). соs(ф1) - коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств (действующий коэффициент мощности); соs(ф2) - коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый предприятием энергоснабжения коэффициент мощности).

Расчет и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности

Наиболее распространенными видами компенсирующих устройств, которые выполняют роль местных генераторов реактивной мощности на предприятиях, являются батареи статических конденсаторов и синхронные двигатели. Конденсаторные батареи устанавливают на цеховых общезаводских трансформаторных подстанциях — со стороны низкого или высокого напряжения. Чем ближе компенсирующее устройство к приемникам реактивной энергии, тем больше звеньев системы электроснабжения разгружается от реактивных токов. Однако при централизованной компенсации, т. е. при установке конденсаторов на трансформаторных подстанциях, конденсаторная мощность используется более полно. Мощность конденсаторных батарей может быть определена по диаграмме рис. 1. Рис. 1. Диаграмма мощностей Qк = P1 х tgφ1 - P2 х tgφ2, где P1 и P2 - нагрузка до и после компенсации, φ1 и φ2 - соответствующие углы сдвига фаз. Реактивная мощность, отдаваемая компенсирующей установкой, Q = Q1 - Q2, где Q1 и Q2 — реактивная мощность до и после компенсации. Активная мощность, потребляемая из сети компенсирующим устройством Рк = Р2 - Р1. Величину необходимой мощности конденсаторной батареи можно определить приближенно без учета потерь в конденсаторах, которые составляют 0,003 - 0,0045 кВт/квар Qк = P (tgφ1 - tgφ2) Пример расчета и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности Необходимо определить номинальную мощность Qк конденсаторной батареи, необходимой для повышения коэффициента мощности до значения 0,95 на предприятии с трехсменным равномерным графиком нагрузки. Среднесуточный расход электроэнергии Аа = 9200 кВтч; Ар = 7400 кварч. Конденсаторы установлены на напряжение 380 В. Среднесуточная нагрузка Pср = Аа/24 = 9200/24 = 384 кВт. Мощность конденсаторных батарей Qк = P (tgφ1 - tgφ2) = 384 (0,8 - 0,32) = 185 квар, где tgφ1 = Ар/Аа = 7400/9200 = 0,8, tgφ2 = (1 - 0,952)/0,95 = 0,32 Выбираем трехфазные конденсаторы типа KM1-0,38-13 каждый номинальной мощностью 13 квар на напряжение 380 В. Число конденсаторов в батарее n = Q/13 = 185/13 = 14 Мощность различных конденсаторных установок для среднесуточной нагрузки можно найти в электротехнических справочниках и каталогах производителей.

0. 11. Каковы особенности определения расчетной нагрузки КТП при смешанном характере нагрузки?

Ответ: При смешанном характере нагрузки используется коэффициент совмещения максимумов, который является справочной величиной.

Из РД 34.20.185-94 «2.4.3. Расчетные нагрузки на шинах 10(6) кВ ЦП определяются с учетом несовпадения максимумов нагрузок потребителей городских распределительных сетей и сетей промышленных предприятий (питающихся от ЦП по самостоятельным линиям) путем умножения суммы их расчетных нагрузок на коэффициент совмещения максимумов, принимаемый по табл. 2.4.2... "»

2.4.1. Расчетные электрические нагрузки городских сетей 10(6) кВ определяются умножением суммы расчетных нагрузок трансформаторов отдельных ТП, присоединенных к данному элементу сети (ЦП, РП, линии и др.), на коэффициент, учитывающий совмещение максимумов их нагрузок (коэффициент участия в максимуме нагрузок), принимаемый потабл. 2.1.1. Коэффициент мощности для линий 10(6) кВ в период максимума нагрузки принимается равным 0,92 (коэффициент реактивной мощности 0,43).

2.4.2. Для реконструируемых электрических сетей в районах сохраняемой жилой застройки при отсутствии существенных изменений в степени ее электрификации (например, не предусматривается централизованный переход на электропищеприготовление) расчетные электрические нагрузки допускается принимать по фактическим данным.

2.4.3. Расчетные нагрузки на шинах 10(6) кВ ЦП определяются с учетом несовпадения максимумов нагрузок потребителей городских распределительных сетей и сетей промышленных предприятий (питающихся от ЦП по самостоятельным линиям) путем умножения суммы их расчетных нагрузок на коэффициент совмещения максимумов, принимаемый по табл. 2.4.2.

2.4.4. Для ориентировочных расчетов электрических нагрузок города (района) на расчетный срок концепции развития города рекомендуется применять укрупненные удельные показатели по табл. 2.4.3

0. 12. Какова конструкция и проектные условия выбора и проверки линии, питающей насосную станцию?

Ответ: Основное требование: насосная станция относится к потребителям первой категории надежности по ПУЭ, поэтому линия должна быть двухцепной. Основной проверкой является допустимый ток, который должна выдерживать каждая из линий в послеаварийном режиме.

10.1. По степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемники установок следует относить к I категории согласно "Правилам устройства электроустановок" (ПУЭ), за исключением электродвигателей компрессоров, дренажных насосов и насосов подкачки пенообразователя, относящихся к III категории, а также случаев, указанных в п. 10.2 настоящего раздела.

10.2. При наличии одного источника электроснабжения (на объектах III категории по надежности электроснабжения) следует предусматривать привод резервного пожарного насоса от двигателя внутреннего сгорания, включаемого вручную.

В этом случае для запуска двигателя внутреннего сгорания, а также для электропитания устройств сигнализации установок следует предусматривать аккумуляторные батареи. Емкость аккумуляторной батареи должна обеспечивать, помимо расхода на запуск двигателя, питание электроприемников устройств сигнализации установок в течение 24 ч в дежурном режиме и не менее 3 ч при срабатывании АУП, т.е. в режиме "Тревога".

10.3. При невозможности по местным условиям обеспечить питание электроприемников, указанных в п. 10.1, от двух независимых источников допускается по согласованию с заказчиком проектно-сметной документации осуществлять питание их от одного источника: от разных трансформаторов двухтрансформаторной подстанции или от двух близлежащих однотрансформаторных подстанций, подключенных к разным питающим линиям, проложенным по разным трассам, с устройством автоматического ввода резерва (АВР), как правило, на стороне низкого напряжения.

10.4. Для электроприемников I категории по надежности электроснабжения, имеющих автоматически включающийся технологический резерв (при наличии одного рабочего и одного резервного насосов), устройство АВР не требуется.

10.5. Место размещения устройства АВР - централизованно на вводах установки или децентрализованно у электроприемников I категории по надежности электроснабжения - определяется в зависимости от взаимного расположения и условий прокладки питающих линий до удаленных электроприемников.

10.6. В случае питания электроприемников I категории от резервного ввода допускается при необходимости обеспечивать их электропитание за счет отключения на объекте электроприемников II и III категорий по надежности электроснабжения.

0. 13. Какие условия необходимо выполнить при проектировании кабельных линий, питающих компрессорную станцию?

Ответ: Основное требование: компрессорная станция относится к потребителям первой категории надежности по ПУЭ, поэтому линия должна быть двухцепной (двухлучевой). Основной проверкой является допустимый ток, который должна выдерживать каждая из линий в послеаварийном режиме.