4.4. Розрахунок навантаження розподільних ліній напругою до 1 кВ і трансформаторних підстанцій

Розрахункове навантаження при змішаному живленні споживачів житлових будинків і громадських будинків визнача-ють з урахуванням коефіцієнтів сполучення графіків наванта-ження.

Для визначення розрахункового реактивного навантаже-ння лінії необхідно врахувати коефіцієнти реактивного наванта-ження для житлових будинків і для магазину.

Активне і повне навантаження ТП визначаємо аналогіч-но, але при цьому враховуємо всіх споживачів даної підстанції. Отримане навантаження вважається приведеним до шин напру-гою 0,4 кВ трансформаторної підстанції.

Активне навантаження ліній передачі 0,4 кВ визнача-ється як , де Р_мах – максимальне навантаження з під’єднаної групи споживачів, Р_і – інші споживачі.

Активне навантаження лінії напругою 10 кВ, що живить ряд ТП, визначається як , де K_тпi – коефіцієнт сполучення максимумів навантажень ТП; Р_тп∑ – сумарне нава-нтаження окремих ТП, приєднаних до лінії. Повне наванта-ження лінії напругою 10 кВ визначається з урахуванням кое-фіцієнта потужності в період максимуму навантаження, прий-нятого рівним 0,92 (tgφ = 0,43).

Активне і повне навантаження на шинах розподільного пункту (РП) або центру живлення (ЦЖ) визначають аналогічно, але при цьому враховуються всі ТП, приєднані до даного РП або ЦЖ. Крім того, враховуються коефіцієнти сполучення максиму-мів навантажень K_max1 міських мереж і промислових підпри-ємств, а також коефіцієнт сполучення максимуму навантажень елементів K_max2 у максимум енергосистеми.

Якщо навантаження промислових підприємств складає менш 30% навантаження громадського сектора, то значення K_тпi трансформаторних підстанцій приймаються як для громадського сектора. У цій таблиці менші значення приймають для однозмін-них, більші – для дво- і тризмінних підприємств.

Розподіл системи електропостачання за напругою до 1 кВ і вище традиційний. Але такий розподіл не враховує, що система електропостачання до 1 кВ і вище також багаторівнева, ієрархічна. Багаторівневість потрібно враховувати при розрахун-ку електричних навантажень, регулюванні електроспоживання, компенсації реактивної потужності, оптимізації втрат у мережах тощо.

Раціональним було визнане будівництво ТП, що макси-мально наближені до споживачів електроенергії і в багатьох випадках сполучаються з РП цехів. Кількість рівнів системи електропостачання збільшилася, схема ускладнилася. На кожному рівні стала виявлятися специфіка, що впливає на прийняті технічні рішення.

4.5. Визначення електричних навантажень на рівнях системи електропостачання

Визначення електричних навантажень в СЕП промисло-вих підприємств виконують для характерних місць приєднання приймачів електричної енергії. При цьому окремо розглядають мережі напругою до 1 кВ і вище.

Розглянемо особливості визначення навантажень, пере-ходячи від нижчих рівнів до вищих. Теоретично і практично розрізняють наступні рівні (ступені) системи електропостачання (рис.4.1):

• І рівень – окремий електроприймач, агрегат (верстат) з багаторуховим приводом або іншою групою електроприймачів, зв'язаних технологічно або територіально, утворюють єдиний виріб з визначеною заводом-виготовлювачем паспортною поту-жністю;

• ІІ рівень – щити розподільчі напругою до 1кВ змінного струму і до 1,5 кВ постійного струму, щити керування, шафи силові, ввідно-розподільчі пристрої, шинні виводи, магістралі;

• ІІІ рівень – щит низької напруги трансформаторної підстанції 10(6)/0,4 кВ або власне трансформатор;

• ІV рівень – шини розподільчої підстанції РП 10(6) кВ. При розгляді наступного рівня – завантаження РП у цілому;

• V рівень – шини головної знижувальної підстанції, підстанції глибокого введення, опорної підстанції району;

• VІ рівень – межа розподілу підприємства й енергосис-теми.

Рис.4.1. Рівні системи електропостачання

Визначення електричних навантажень в СЕП промисло-вих підприємств виконують для характерних місць приєднання приймачів електричної енергії. При цьому окремо розглядають мережі напругою до 1 кВ і вище.

Розглянемо особливості визначення навантажень, пере-ходячи від нижчих рівнів до вищих:

1) Розрахункове навантаження, що створюється одним приймачем електричної енергії (напругою до 1 кВ і вище), прий-мають рівним номінальній потужності приймача (для приймачів з повторно-короткочасним режимом роботи потужність приво-диться до ТВ=1). При цьому навантаженні вибирають переріз лі-ній, що живлять приймача, і комутаційно-захисну апаратуру.

(4.14)

де p_зм, q_зм – середня потужність за найбільш завантажену зміну приймача електричної енергії, p_p1, q_p1 – розрахункові наванта-ження приймачів на першому рівні СЕП.

2) Розрахункове навантаження, що створюється групою приймачів, визначається за допомогою прийнятого методу роз-рахунку з врахуванням освітлювального навантаження і встано-вленої потужності компенсуючи пристроїв.

(4.15)

де p_p1, q_p1 – розрахункові навантаження приймачів на першому рівні СЕП; P_p.o., Q_p.o. – відповідно розрахункова активна і реак-тивна потужність освітлювальних установок; Q_к.п. – встановлена потужність компенсуючого пристрою.

3) За розрахункове навантаження на шинах низької напруги НН цехової ТП приймають середню споживану потуж-ність за найбільш завантажену зміну S_зм, і тільки у винятках за розрахункове навантаження можна приймати півгодинний мак-симум S_max. За цим навантаженням вибирають число і потуж-ність ЦТП, переріз шин ЦТП, комутаційно-захисну апаратуру на стороні НН.

(4.16)

де ΣP_p2, ΣQ_p2 – сума розрахункових навантажень на другому рівні СЕП груп приймачів, що живляться від даної ЦТП;

4. Розрахункове навантаження на стороні ВН ЦТП ви-значається за наступною формулою:

(4.17)

де ΣP_p3, ΣQ_p3 – сума розрахункових навантажень на третьому рівні СЕП; ΔP_Т, ΔQ_Т – втрати активної і реактивної потужності в ЦТП (при орієнтувальних розрахунках, якщо невідомий тип силового трансформатора, можна прийняти ΔP_Т = 0,02S_р3, ΔQ_Т = = 0,1S_р3.

За потужністю S_р4 вибирають переріз ліній, що живлять ЦТП, комутаційно-захисну апаратуру цих ліній.

5) Для вибору перерізу шин і ліній, що живлять голо-вного розподільчого пристрою ГРП (РП) і комутаційно-захисну апаратуру зі сторони ГПП визначаються навантаження на кож-ній секції шин ГРП (РП).

Розрахункову активну потужність на шинах ГРП (РП) визначимо за формулою:

(4.18)

де ΣP_p4 – розрахункове активне навантаження на 4-му рівні СЕП; ΣP_p.с.5 – сумарна розрахункова активна потужність сило-вих приймачів, напругою вище 1 кВ; P_о.т – розрахункова акти-вна потужність, що споживається на освітлення території під-приємства з шин ГРП (РП); ΔP_к.п. = Δp_пит.·ΔQ_к.п.5 – втрати актив-ної потужності в компенсуючи пристроях, напругою вище 1 кВ; ΔQ_к.п.5 – встановлена потужність КУ на шинах ГРП; Δp_пит – пи-томі втрати активної потужності в КП; K_р.м. – коефіцієнт різно-часності максимумів силового навантаження;

Розрахункову реактивну потужність на шинах ГРП (РП) визначимо з виразу:

(4.19)

де ΣQ_p.4 – розрахункове реактивне навантаження на 4-му рівні СЕП; ΣQ_p.c.5 – сумарна розрахункова реактивна потужність сило-вих приймачів, напругою вище 1 кВ; Q_о.т. – розрахункова реак-тивна потужність, що споживається на освітлення території під-приємства з шин ГРП (РП);

Повна розрахункова потужність на шинах ГРП (РП) складає:

(4.20)

За розрахунковим навантаженням S_p.5 визначаємо переріз ліній, для живлення ГРП (РП) і комутаційно-захисну апаратуру живлячих ліній.

6) Вибір перерізу ліній, що живлять ГПП, здійснюється за розрахунковим навантаженням S_p.6, що визначається на сто-роні ВН ГПП:

, (4.21)

де ΔP_Т, ΔQ_Т – втрати активної і реактивної потужності в силових трансформаторах ГПП.

Зазначену кількість рівнів, якщо розглядати систему еле-ктропостачання підприємства в цілому, можна прийняти як мініма-льну. Подібні схеми і підхід можна застосувати до системи обслу-говування і ремонту електроустаткування, до інших питань, пов'я-заних зі створенням електричного господарства і керування ним. Можлива поява заводських розподільних пунктів на 10 (220) кВ, що живляться від районних джерел живлення і призначені для збільшення кількості приєднань (вузлів) і економії провідни-кової продукції. Від розподільчих пунктів РП 10 кВ можуть живитися не тільки ТП 10/0,4 кВ і високовольтні двигуни, але і РП 10 кВ. Є випадки, коли і ці РП, у свою чергу живлять ще РП 10 кВ. У зв'язку з впровадженням напруги 10 кВ, як доміную-чої, виникають підстанції 10/6 кВ з відповідним РП 6 кВ. Для другого рівня поширене живлення розподільного щита 0,4 кВ від іншого щита (поява ще декількох підрівнів), що особливо характерно для віддалених і малопотужних споживачів.

У деяких випадках РП сполучаються з цеховими ТП для зручності живлення цехових споживачів електроенергії.

5-й і 4-й рівень відносять до позацехового електропоста-чання, мережі називають міжцеховими (магістральними), а напру-гу – розподільчою (зазвичай 10 кВ, іноді вона досягає 110 кВ. Напруга 6 кВ зберігається для заводів, що реконструюються, або при великій кількості високовольтних двигунів середньої поту-жності напругою 6 кВ). Від 5-го рівня здійснюється електропос-тачання великого цеху або району (район конвеєрного цеху, ра-йон ремонтних цехів та ін.), від 4-го рівня живляться цехи, ок-ремі будинки і споруди. Обслуговування 5-го рівня здійсню-ється цехом мереж і підстанцій. Частина підстанцій 4-го рівня тісно пов'язана з виробничим процесом – технологією (часте включення високовольтного устаткування) – і обслуговується виробничим персоналом технологічного цеху. Кількість підста-нцій 5-го рівня для великого заводу складає декілька штук, дося-гаючи іноді 10 і більше; кількість підстанцій 4-го рівня стано-вить 3– 8 із двома-трьома вводами на кожний РП.

Цехові ТП призначені для перетворення електроенергії напругою 10(6) кВ у напругу 220/380, 660 В і живлення на цій напрузі цехових електричних мереж. Вони відносяться до 3-го рівня. До цехових електричних мереж 220/380 і 660 В приєднана більшість електроприймачів промислових підприємств. Одними з елементів системи електропостачання є перетворюючі підста-нції, що призначені для перетворення змінного струму в пос-тійний, а також для перетворення енергії однієї частоти в іншу.

При сучасних тенденціях розвитку систем розподілу елек-троенергії на 0,4 кВ через ТП низьковольтних щитів безпосередньо у трансформатора може і не бути, тоді розподільні функції виконує щит станцій керування (ЩСК) при застосуванні схеми блок транс-форматор – ЩСК або струмопровід при застосуванні схеми блок трансформатор – магістраль.

Кількість силових елементів для 3-го рівня великих заводів велика, наприклад трансформаторів 1-111 габаритів 500-1500 шт. (високовольтних двигунів і інших високовольтних електроприйма-чів може бути менше або більше). Розрахунок, що жорстко визна-чає кожен елемент на стадії техніко-економічного обґрунтуван-ня підприємства, можливий лише при багатьох допущеннях для 6-го рівня, 5-го рівня і в окремих випадках – для 4-го рівня. Для низьких рівнів можливі лише локальні розрахунки (вибір кабе-лю, цехової ТП, розподільної шафи), тому що кількість елемен-тів системи електропостачання росте в напрямку зверху вниз, тобто від межі розподілу підприємства з енергосистемою до кін-цевих електроприймачів у мережі напругою до 1 кВ.

Рівні відбивають сформовану або проектовану систему еле-ктропостачання, представлену різними схемами. Вони можуть бу-ти спрощеними (на всіх рівнях) для прийняття принципових рі-шень за схемою електропостачання заводу в цілому, окремого ви-робництва, цеху, відділення або ділянки або одиничного електро-приймача. На таких схемах указуються не всі комутаційні апара-ти, секції тощо. Так звані принципові схеми окремих елементів 1-го тв 3-го рівнів містять усі необхідні дані, відповідаючи робо-чій документації – фактичному станові рівня.

Схеми електропостачання окремих елементів того чи ін-шого рівня доповнюються планами (для 6-го і 5-го рівнів вони складаються на основі генерального плану в масштабах 1:500, 1:2000, 1:5000, для 4-го, 3-го, 2-го – на основі будівельного або технологічного плану). Такі плани являють собою плани-схеми, метою яких є розміщення електроустаткування в цілому.