1.3 Построение картограммы и определения теоретического центра электрических нагрузок

Для определения места расположения ГПП и цеховых трансформаторных подстанций на ситуационном плане предприятия строится картограмма нагрузок, которая выполняется по результатам определения расчетных нагрузок цехов.

Картограмма строится из условия, что площадь кругов на картограмме в выбранном масштабе равна полным нагрузкам цехов. Радиус круга определяется по формуле:

,

где S_p.i - расчетная низковольтная (высоковольтная) нагрузка i- го цеха, кВА;

m – масштаб – выбирается самостоятельно, кВА/мм².

Нагрузки до и выше 1000В изображаются отдельными кругами.

Рассчитанные величины сводятся в таблицу. Пример изображения картограммы показан на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Пример изображения картограммы нагрузки

Для определения места расположения ГПП определяется центр электрических нагрузок. На ситуационном плане предприятия произвольно наносятся оси координат X и Y. Координаты центра электрических нагрузок (места расположения ГПП) определяются по формулам:

, ,

где Х_i, Y_i - координаты центра i- го цеха.

В случае невозможности расположения ГПП в точке центра электрических нагрузок его переносят на свободное место на плане.

2 Выбор схемы внешнего электроснабжения

На основании анализа расчетной нагрузки предприятия, сведений о расстоянии от источников питания и возможных напряжениях принимается решение о необходимости сооружения ГПП или ГРП.

Число трансформаторов на ГПП зависит от категории надежности потребителей предприятия [7]. Поскольку в задании на курсовой проект нет подробных сведений об установленном электрооборудовании, то условно принимается 1-3 категории потребителей (что является обоснованием для установки 2-х трансформаторов). Необходимая мощность трансформаторов на ГПП выбирается в соответствии с инструкцией [8].

.

После чего выбирается ближайшая стандартная мощность трансформаторов ГПП и его технические параметры. Вычисляется коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме

.

Если в послеаварийном режиме перегрузка превышает допустимое значение 1,4, необходимо рассмотреть возможность отключения части потребителей III категории в этом режиме или принять более мощный трансформатор.

На основании анализа возможных источников питания, имеющихся уровней напряжения, расстояния от предприятия, а также мощности самого предприятия намечаются два варианта внешнего электроснабжения. Дается краткая характеристика предлагаемых вариантов, причем преимущество отдается самым простым решениям [7]. Как правило, выбираются воздушные линии передач (ВЛЭП).

Определяются потери мощности в трансформаторах ГПП и рассчитывается нагрузка предприятия с учетом потерь в трансформаторах.

Потери мощности в трансформаторах (число трансформаторов n=2):

-активной мощности

;

-реактивной мощности

.

Значения I₀ и потери Р₀ холостого хода, а также значение U_к и потери Р_к короткого замыкания берутся из справочных данных.

Для трехобмоточного трансформатора рассчитываются коэффициенты загрузки трансформатора по разным обмоткам: , .

Тогда потери мощности в трансформаторах ГПП определяются по формулам:

,

,

где Р_кВН = Р_кСН =Р_кНН = 0,5Р_к - потери короткого замыкания для трансформатора, кВт;

u_кВ, u_кС, u_кН - напряжения короткого замыкания для обмоток соответственно высшего, среднего и более низкого напряжения трансформатора %;

Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток пересчитываются по формулам (в соответствии с паспортными данными трансформатора) %:

,

,

.

Расчетная (приведенная) мощность с учетом потерь в трансформаторах:

.

Выбор сечения питающей линии выполняется по требованиям ПУЭ и проверяется по нагреву и допустимой потере напряжения.

Расчетный ток линии электропередач:

,

где n = 2 - количество линий;

U_н - напряжение питающей линии кВ.

Ток в линии в послеаварийном режиме:

.

Принятое стандартное сечение линии проверяется по допустимому току

и допустимым потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах:

,

где , - соответственно активное и реактивное сопротивления линии, которые определяются по удельным значениям r₀ , x₀ сопротивлений и длине l питающей линии, Ом.

Определяются потери мощности в линии:

,

.

Время максимальных потерь, часов/год:

 = ,

где Т_М - число часов использования максимума нагрузки [3].

Потери электроэнергии в трансформаторе:

,

,

где Т_г - число часов работы трансформатора в году, принимается Т_г =8735 ч/год.

Потери электроэнергии в линиях:

,

.

Суммарные потери энергии по варианту: