Формализуемые методы расчета электрических нагрузок

В соответствии с теорией расчета электрических нагрузок, основы которой сложились в 30-е годы, был определен набор формул, дающих однозначное решение при заданных электроприемниках и графиках (показателях)

Режим работы потребителей меняется в течение суток, дней недели и месяцев года. Соответственно этому изменяется и нагрузка системы электроснабжения и её элементов.

Изменение нагрузок электрических установок представляют в виде графиков. При построении графика в течение некоторого заданного периода времени откладывают величины нагрузок через определённые интервалы времени и полученные точки соединяют прямыми линиями.

Для определения величины расхода электроэнергии в течение рассматриваемого периода времени график нагрузки удобно выражать в виде ступенчатой линии.

В зависимости от задач, для решения которых производят построение графиков нагрузок , последние могут быть выполнены для периодов времени и места приложения нагрузок.

В зависимости от продолжительности периода , для которого произведено построение графика, различают:

- суточные графики нагрузок

- месячные; графики нагрузок

- годовые графики нагрузок

Графики строят как для активных, так и для реактивных нагрузок.

Показатели графиков нагрузки

1 Средняя величина нагрузки установки в течение суток , Р _ср.сут кВт:

,

где А_сут – количество электроэнергии, которая потреблена или отдана

электрической установкой в течение суток

2. Средняя величина нагрузки установки в течение года , Р_ср.год кВт:

,

где А_год - количество электроэнергии, которая потреблена или отдана

электрической установкой в течение года

3. Коэффициент нагрузки или коэффициент графика α, характеризует степень неравномерности заполнения графика нагрузки:

где Р_ср – средняя величина нагрузки

Р_макс - максимальная величина нагрузки

4. Число часов использования максимальной нагрузки Т_мах

,

где А - количество электроэнергии, которая потреблена или отдана

электрической установкой в течение суток или года

5 Степень использования установленной мощности

6 Коэффициент резерва

Категорийность электроприёмников

В отношении обеспечения надёжности электроснабжения электроприёмники разделяются на следующие категории:

- первой категории ( питание от 2-х независимых источников питания, перерыв в электроснабжении допускается на время автоматического перехода на резервный источник питания), из состава 1 категории выделяется особая группа электроприёмников, имеющих 3 независимых источника питания)

- второй категории ( питание от 2-х независимых источников питания, перерыв в электроснабжении допустим на время, необходимое дежурному персоналу для включения резервного источника)

- третьей категории ( питание может выполняться от одного источника питания, перерыв допустим на время , необходимое для ремонта;

перерыв не более суток.

Для питания потребителей 1-й категории устанавливают, как прави­ло, два трансформатора, из которых один рабочий, а второй резервный. Если двухтрансформаторная под­станция питает потребителей всех категорий, то трансформаторы выби­рают с учетом надежного электроснабжения потреби­телей только 1-й категории при аварийном отключении одного из транс­форматоров.

Потребители 2-й и 3-й категорий на это время отключают­ся. Выбранные трансформаторы необходимо проверить на обеспечение питания потре­бителей 1-й категории в аварийном режиме. Из этого следует, что в нор­мальном режиме в работе могут находиться один или два трансформато­ра в зависимости от величины нагрузки.

Для потребителей 3-й категории выбирают один трансформатор. В случае аварийного выхода из работы трансформатора однотрансфор­маторной подстанции его заменяют передвижным. Мощность послед­него не всегда может удовлетворять условию ,поэтому для пере­движных трансформаторов ПУЭ допускают аварийную перегрузку на 40% во время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более 6 ч в течение не более пяти суток. (В течение пяти суток по­врежденный трансформатор должен быть отремонтирован.) При этом коэффициент нагрузки суточного графика в условиях перегрузки трансформатора должен быть не более 0,75. Это же условие может быть использовано и при выборе трансформаторов двухтрансформаторной подстанции, пи­тающей потребителей всех категорий, на случай выхода из работы одно­го из них, чтобы избежать выбора трансформаторов завышенной мощности и снизить стоимость

Задание: по таблицам исходных данных рассчитать и построить суточные графики нагрузок и рассчитать основные показатели графиков нагрузки.

Домашнее задание:

По заданию преподавателя согласно таблицы 1 построить суточные графики

нагрузки и рассчитать основные показатели графика нагрузки.

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите виды графиков нагрузки.

2. Перечислите основные показатели графиков нагрузки.

3. Что характеризует коэффициент α?

4. Назовите категории электроприёмников

Таблица 1-Типовые суточные графики нагрузок районных потребителей

Мощность потребителя по часам в сутках n, %
Часы N потребителя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0-1	50	70	68	35	30	30	52	46	75	32	86	50
2	52	81	70	34	24	60	46	50	48	30	76	25
3	48	72	68	33	24	44	39	46	66	32	100	25
4	46	82	64	32	24	10	30	50	48	24	86	25
5	48	78	68	30	90	30	34	52	100	22	38	25
6	50	80	70	32	90	38	30	55	30	25	38	25
7	52	82	68	36	100	28	38	58	44	38	86	40
8	67	72	71	61	98	64	45	76	35	34	38	54
9	92	94	94	94	70	20	80	96	78	76	26	54
10	100	96	100	100	40	55	100	88	94	94	38	45
11	96	98	98	94	40	84	90	86	74	90	38	45
12	81	94	96	75	60	96	66	100	100	76	26	36
13	83	90	94	70	80	54	74	54	55	54	26	36
14	91	95	98	94	95	90	90	74	98	90	38	36
15	90	90	94	86	90	80	86	96	86	100	26	45
16	82	88	90	78	50	55	60	88	64	76	26	60
17	83	81	92	72	40	40	64	90	44	70	26	95
18	84	100	94	82	40	80	70	58	6	86	38	100
19	81	98	90	80	40	100	64	66	64	64	26	100
20	75	100	88	70	44	24	50	86	100	55	26	100
21	78	92	88	72	44	65	54	82	78	48	26	100
22	73	90	82	79	35	75	82	72	92	55	38	80
23	63	88	70	56	30	52	76	66	56	26	38	80
24	50	70	68	38	30	50	68	60	36	22	75	50

Примечание: 1 - машиностроительный завод; 2 - завод стройматериалов;

3 - хлебокомбинат; 4 - деревообрабатывающий завод; 5 - совхоз;

6 - локомотивное депо; 7 - локомотивовагоноремонтный завод;

8 - вагонное депо; 9 - шпалопропиточный завод; 10 - электротехнический завод; 11 - вокзал и освещение станции; 12 - освещение и бытовая нагрузка.

Практические занятия № 2,3

Тема занятий : Составление схемы главных электрических соединений

опорной тяговой подстанции

Студенты должны знать: принципы построения структурных схем и

схемы главных электрических соединений ОРУ 110 (220) кВ тяговой подстанции переменного тока

Студенты должны уметь: разработать схему главных электрических

Соединений ОРУ-110(220) кВ опорной тяговой подстанции переменного тока

Основные теоретические сведения и вопросы, необходимые

для подготовки данной темы:

1. Знать определение «распределительное устройство»;

2. Основное оборудование распределительных устройств;

3. Чем определяется конструкция распределительного устройства.

План занятий

1 Составление структурной схемы тяговой подстанции

согласно задания преподавателя по таблице ;

2. Составление схемы главных электрических соединений ОРУ-110(220)

опорной тяговой подстанции

2. Составление схемы главных электрических соединений ОРУ-27,5 кВ

подстанции переменного тока 27,5 кВ;

2. Составление схемы главных электрических соединений ОРУ- 35 кВ

подстанции переменного тока 27,5 кВ;

Первоначальной задачей является разработка структурной схемы тяговой подстанции , которая определяет количество распределительных устройств тяговой подстанции.

Разработка схемы главных электрических соединений тяговой подстанции

Схемы распределительных устройств подстанции определяются ме­стом ТП тяговых трансформаторов, а также количеством силовых и тяговых трансформаторов

Однолинейная схема ТП составляется на основе типовых проектов и

конкретных условий задания.

Однолинейная схема выполняется в виде чер­тежа, на котором показаны все РУ подстанции и соединения между ними. После выбора оборудования и

аппаратуры на чертеже указываются их ти­пы. Чертеж выполняется с

учетом требований ЕСКД для электрических схем

При выборе схемы главных электрических соединений ТП необхо­димо

учитывать следующие требования:

- надежность работы;

- экономичность;

- удобство эксплуатации;

- безопасность обслуживания;

- возможность расширения.

Надежность работы тяговой подстанции обеспечивается:

- резервированием силовых трансформаторов, преобразовательных

агрега­тов, аппаратуры и токоведущих частей;

- секционированием сборных шин разъединителями или выключателями

Снабжёнными соответствующими автоматическими устройствами

- устройством обходных цепей с выключателями для замены основных вы­ключателей на время ремонта.

Удобство эксплуатации и безопасность обслуживания основного оборудования схемы главных электрических соединений обеспечиваются простотой и наглядностью схемы, обеспечением минимального объема переключений при изменении режима работы, доступностью оборудова­ния и аппаратуры для ремонта.

В соответствии с указанными требованиями разработаны типовые схемы РУ:

1. ОРУ-110(220) кВ опорных тяговых подстанций: а) с количеством вводов до 5 выполняется по схеме с одинарной, секционированной выключате­лем, и обходной системами шин; б) с количеством вводов 5 и более - с двумя рабочими системами шин и обходной системой шин. Схемы ОРУ-110(220) кВ опорных подстанций приведены на рисунке 2 и 3

2 ОРУ-35(10) кВ с первичным напряжением ТП 110(220) кВ выполняют­ся по схеме с одной рабочей системой шин, секционированной выключа­телем. Схема приведена на рисунке 4,

3 РУ-27,5 кВ имеет трехфазную рабочую систему шин и запасную шину. Две фазы секционированы разъединителями. Третья фаза соединяется с контуром заземления и не секционируется. Схема приведена на рисунке 5.

На рисунке, 1представлена структурная схема опорной тяговой подстанции 110/35/27,5 кВ

Рисунок 1- Структурная схема тяговой подстанции переменного тока

Рисунок 2- Схема опорной подстанции 220 с одной, секционированной системой шин, обходной шиной, обходным и секционированным выключателем

Рисунок 3 Схема опорной подстанции 220( 110) с двумя рабочими системами шин и обходной шиной

Рисунок -4 РУ-35 с одинарной , секционированной выключателем система шин

Рисунок 5- Схема тяговых РУ-27,5 кВ с одинарной, секционированной, двумя разъединителями системой шин в двухпроводном исполнении, дополненной запасным выключателем и запасной шиной

Вопросы для самопроверки:

1. Когда применяется в ОРУ-110(220) кВ одинарная, секционированная выключателем и обходная системы шин ?

2. Когда применяется в ОРУ-110(220) кВ двойная рабочая и обходная системы шин?

3. Какая подстанция называется опорной ?

4. Назовите основное оборудование ОРУ-220 (110) кВ.