• Картограмма электрических нагрузок.

Для определения местоположения ГПП и ЦТП на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок. Картограмма нагрузок предприятия - размещённые по генеральному плану окружности, площади которых в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха.

Центр нагрузки цеха (предприятия) является символическим центром потребления эл. энергии цеха (предприятия). ГПП и ЦТП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, т.к. это позволяет приблизить высокое Uк центру потребления эл. энергии и значительно сократить протяжённость сетей.

Для построения картограммы нагрузок завода нужно определить радиусы окружностей для каждого цеха. Площадь окружности  в выбранном масштабе равна полной нагрузке цехаS (кВА): . (6.23)

Из выражения (6.23) получают формулу для определения радиуса окружности:

. (6.24) ,где  - радиус окружности для i-го цеха, см или мм; - мощность i-го цеха, кВА; - масштаб площади круга, или .

Каждый круг делится на секторы, соответствующие осветительной нагрузке, силовой нагрузке, требующей напряжения 400-660 В, и нагрузкам 3, 6и 10 кВ.

Определение центра электрических нагрузок (цэн)

Территория завода принимается за плоскость, на которой расположены цехи, которые имеют эл.нагрузку.

Определение координат ЦЭН производится по формулам:

  (6.25)

где  , , - координаты эл. нагрузок цехов; - полная мощ-ть цехов, кВА.

Учёт третьей координаты не требуется в двух случаях:

1. если высота зданий гораздо меньше расстояний на плане;

если расстояние от центра нагрузки цеха до центра нагрузок завода на плоскости больше или равно, чем полторы высоты здания, т.е.:  (6.26)

работы на XXпревышают 10с. Когда промежутки XXменьше 10с, вопрос об эффективности ограничителей решается на основании технико-экономических расчётов.

• Выбор проводников по допустимому и форсированному току.

Расчётный ток нагрузки – это величина тока, определяемого, исходя из величины расчётной мощности потребителей.

Основой расчета сети является определение электрических нагрузок,

Длительно допустимые нагрузки проводников

Определенному значению длительно проходящего тока при неизменных температурах окружающей среды и условиях прокладки соответствует и определенная температура проводника. Соответственно наибольшей допусти­мой температуре нагрева проводника устанавливается величина длительно допустимого тока, нормируемая ПУЭ. Эта величина зависит от материала, сечения проводника, температуры окружающей среды материала изоляции и способа прокладки.

Длительно допустимые токовые нагрузки могут определяться на основе теплового расчета.

Длительнодопустимой токовой нагрузкойназывается такая величина силы тока, при длительном протекании которого установившаяся температура проводника не превышает установленной допустимой температуры по величине теплового износа изоляции или по тепловому воздействию на голый проводник.

• Выбор сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока

В стоимость передачи электрической энергии входят стоимость потерь энергии в проводах электрических сетей и в трансформаторах, годовые эксплуатационные расходы, слагаемые из отчислений на амортизацию, расходы на текущий ремонт и обслуживание.

При проектировании электрических сетей важно обеспечить наименьшую стоимость электроэнергии. В значительной степени это зависит от выбранных сечений проводов. Если их занизить, то потери возрастут, а увеличить - уменьшится стоимость потерянной электроэнергии. Однако это приводит к росту первоначальных капитальных затрат на сооружение сети.

Сечение, соответствующее минимуму стоимости передачи электроэнергии, называют экономическим. Установлена экономическая плотность тока, которая соответствует минимуму приведенных затрат и удовлетворяет оптимальному соотношению между затратами цветного металла и потерями энергии в линии.

Экономическая плотность тока– это плотность, при которой обеспечивается минимум денежных затрат на эксплуатацию системы электроснабжения

ПУЭ рекомендуют пользоваться следующей формулой для определения экономического сечения жил проводов и кабелей (мм²):

где I_мах— расчетный ток линии при нормальной работе сети, А;I_эк —экономическая плотность тока(11.3), А/мм², определяемая в зависимости от материала и времени использования максимальной нагрузки.

Расчетный ток линии принимают при нормальной работе сети без учета повышенной нагрузки при авариях и ремонтах.

Полученное сечение проводника округляют до ближайшего стандартного сечения.

В табл. 11.3 приведены экономические плотности тока, рекомендуемые ПУЭ.

Выбирают сечения проводов линии по экономической плотности тока. Выбранное сечение проверяют по допустимому нагреву, допустимой потере напряжения и механической прочности. Окончательно принимают наибольшее сечение, полученное в результате этих расчетов.

Согласно указаниям ПУЭ по экономической плотности тока, не выбирают:

а) сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000В при числе часов использования максимума нагрузки предприятия до 4000—5000 в год;

б) ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, проверенные по потере напряжения;

в) сборные шины электроустановок всех напряжений;

г) сети временных сооружений, а также установки с малым сроком службы (3-5 лет)

д) провода, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам.

Для проводов и кабелей всех сечений экономическая плотность тока повышается на 40% при максимуме нагрузки в ночное время, а для изолированных проводов сечением до 16 мм²— независимо от времени максимума.

• Выбор сечений проводов по допустимой потере напряжения.

Задача заключается в том, чтобы выбрать такие площади сечения проводников на участках сети, при которых фактическая наибольшая потеря напряжения от источника питания ИП до наиболее удаленного узла сети m была бы не больше допустимой:

Потерю напряжения можно представить в виде

где P_iл, Q_iл – соответственно активная и реактивная мощности на i-м участке, определяемые по заданным нагрузкам в узлах сети; R_iл, X_iл – активное и реактивное сопротивление i-го участка сети; n – число последовательных участков; ΔU_а, ΔU_p – соответственно потери напряжения в активном и реактивном сопротивлении.

При решении задачи имеют в виду, что реактивные сопротивления линий слабо зависят от площади сечения проводников. Их усредненные значения составляют для ВЛ напряжением 0,38 кВ x₀≈0,3 Ом/км, напряжением 6–20 кВ x₀≈0,36 Ом/км, а для кабельных линий соответственно 0,06 Ом/км и 0,09 Ом/км.

• Выбор проводника по электродинамической и термической стойкости.

Требования к ВВ выдерживать без повреждений воздействие токов КЗ, характеризуются понятиями электродинамической и термической стойкости ДУ.

Ток электродинамической стойкости I_д определяет максимально возможные механические (электродинамические) усилия, возникающие вследствие протекания тока по токоведущим и контактным системам ДУ, способные не только деформировать токоведущие и контактные системы ДУ, но и вызвать вибрацию контактов, что, в конечном счете, приведет к свариванию последних. Так как I_д = К_д I_{о. ном}, где К_д = 2,5 — коэффициент электродинамической стойкости, то последний действителен (в соответствии с ГОСТ 52565-06) для сетей с сos φ < 0,15 и постоянной времени 45 мсек. Этот частный случай в энергосистеме выбран как нормирующий при испытаниях ВВ. Процесс возникновения тока КЗ и апериодической составляющей носит случайный характер и реальная предельная амплитуда тока КЗ — ударный ток I_у (см. рис. 1.1), а, следовательно, и коэффициент К_д, зависят от многих параметров электроэнергосистемы (более подробно см. Приложение 4).

Термическая стойкость ВВ характеризуется значением номинального тока отключения (тока термической стойкости) I_т = I_{о. ном} и нормированным временем его протекания (время короткого замыкания). ВВ должен выдерживать в течение заданного времени протекание тока КЗ без перегрева токоведущего контура свыше допустимой температуры: перегрев может привести к уменьшению механической прочности токоведущих и контактных систем ДУ. Время протекания тока I_твыбирается из ряда 1, 2, 3 с.