Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения. Учебно-методическое пособие

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

__________________________________________________________________________

С.В. РОДЫГИНА, Д.А. ПАВЛЮЧЕНКО

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Учебно-методическое пособие

НОВОСИБИРСК

2017

Выбор напряжения

Напряжение каждого звена системы электроснабжения должно выбираться с учетом напряжений смежных звеньев. Выбор напряжения питающей сети следует производить на основании технико-эконо- мических сравнений вариантов.

При выборе предпочтение следует отдавать варианту с более высоким напряжением даже при экономических преимуществах варианта с низшим из сравниваемых напряжений в пределах до 5…10 % по приведенным затратам.

Для питания больших предприятий на первых ступенях распределения энергии следует применять напряжения 110, 220 и 330 кВ.

Напряжение 35 кВ используется в следующих случаях:

при наличии крупных электроприемников на напряжении 35 кВ;

при схеме глубокого ввода для питания группы подстанций 35/0,4…0,66 кВ малой и средней мощности.

Напряжение 6 (10) кВ применяется при питании объектов от собственной электростанции на генераторном напряжении.

Графики нагрузки потребителей

Одной из первых и основополагающих частей проекта электроснабжения объекта является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей. Именно нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей – сечения жил и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования. Излишнее увеличение ожидаемых нагрузок при проектировании по сравнению с реально возникающими нагрузками при эксплуатации объекта приводит к перерасходу проводников и неоправданному использованию средств, вложенных в избыточную мощность электрооборудования; преуменьшение – к излишним потерям мощности в сетях, перегреву, повышенному износу и сокращению срока службы электрооборудования.

График электрической нагрузки – это графическое отображение изменений мощности или тока нагрузки во времени. Графики нагрузки классифицируют следующим образом:

графики мощности: активной P(t), реактивной Q(t), полной S(t) и графики тока I(t);

6

регистрированные и осредненные графики;

годовые и сезонные графики, имеющие суточный интервал осреднения, и суточные графики, имеющие часовой или получасовой интервал осреднения.

Режим и графики нагрузки потребителей чрезвычайно разнообразны. Они не являются стабильными и меняются во времени. Меняются технология производства, удельное потребление электроэнергии на единицу продукции, увеличиваются производственные мощности, внедряются средства автоматизации и многое другое. Вместе с тем имеются типовые графики нагрузки потребителей, составленные для различных отраслей промышленности, которые в общих чертах отражают режим данного потребителя. Типовые графики строят в относительных единицах, при этом нагрузку в различные часы суток выражают в процентах от максимальной нагрузки, принимаемой за 100 %.

При обобщенном исследовании и расчетах нагрузок необходимо применение некоторых параметров и безразмерных коэффициентов, характеризующих режим работы приемников электроэнергии.

1n

Среднее значение: Pср n i 1Pi ,

где n – число интервалов осреднения;

среднеквадратическое (эффективное) значение:

i 1

среднеквадратическое отклонение: Р 2Р ;

коэффициент формы: Kф Pэф 1 ;

Pср

коэффициент максимума: KМ Pmax 1,

Рср

где Pmax – максимальная мощность графика нагрузки;

7

коэффициент заполнения: Kз Рср 1;

Рmax

коэффициент равномерности: Kр Рmin 1 .

Pmax

Графики нагрузки энергосистем

Потребление электрической энергии в электроэнергетических системах (ЭЭС) зависит от вида электроприемников, режимов их работы, времени и других факторов. Существуют графики суточные, недельные, сезонные и годовые, а также годовые по продолжительности. Суточные графики нагрузки являются основными и используются для построения недельных и годовых графиков при соответствующем осреднении.

Суточные графики нагрузки ЭЭС. Конфигурация суточного гра-

фика электрической нагрузки промышленных потребителей определяется особенностями технологического процесса данного производства. Суточный график бытовой нагрузки отличается большой неравномерностью. Он характеризуется двумя явно выраженными максимальными значениями – суточными максимумами в утреннее и вечернее время. Суточные графики одного и того же потребителя меняются в зависимости от времени года из-за различной продолжительности светового дня, изменения температуры и т. д. Поэтому в зависимости от сезона потребление мощности характеризуется разными графиками.

Суточный график характеризуется следующими показателями:

максимальной и минимальной нагрузкой Рmax , Рmin ;

среднесуточной нагрузкой: Рср W24сут ,

Tсут

где Wсут Р(T )dt – суточная потребляемая электроэнергия;

0

коэффициентом неравномерности нагрузки: сут Рmin ;

Pmax

плотностью графика нагрузки: сут Рср ;

Рmax

8

числом часов использования максимальной нагрузки, которое

обычно рассчитывается для годового периода: Tmax Wгод .

Рmax

Суточный график нагрузки условно делится на три характерные зоны: базисную, расположенную ниже линии минимальной нагрузки; полупиковую – между линиями минимальной и среднесуточной нагрузки; пиковую – выше линии среднесуточной нагрузки. Используются суточные графики для оперативного планирования и регулирования балансов электрической энергии и мощности с заблаговременностью от минут до нескольких суток, а также для регулирования отношений купли-продажи на электроэнергетическом рынке.

Недельные графики нагрузки ЭЭС. Недельные периоды позво-

ляют выявить процесс изменения электропотребления и нагрузки и разработать мероприятия по управления энергосистемой, например, по пуску-останову агрегатов, по проведению текущих ремонтов на станциях и линиях, по проведению испытаний оборудования. Недельные графики чаще всего представляют следующим образом:

графики изменения электропотребления по дням недели, W ( ), – день недели;

графики изменения максимальных мощностей по дням недели,

Рmax ( ) ;

графики изменения почасовых мощностей в течение недели,

P(t) , т. е. последовательность из суточных графиков нагрузки за все

дни недели.

Недельные графики нагрузки используются для определения готовности работы оборудования; для управления режимами с учетом недельной неравномерности нагрузки; для проведения текущих ремонтов, осмотров, ревизий, а также для недельного регулирования водноэнергетических режимов гидроэлектростанций (ГЭС).

Годовые графики нагрузки ЭЭС представляются в виде:

изменения максимальных месячных мощностей за все месяцы года Рmax (K) , где K – номер месяца;

электропотребления по месяцам W (K) .

Годовые графики характеризуются значительным летним провалом. Это связано с сезонными изменениями нагрузки. Максимум нагрузки имеет место в зимние периоды и в зависимости от температуры наблюдается в январе, феврале, декабре. Минимальная нагрузка

9

наблюдается в летние месяцы (июль, август) и может снижаться на

10…20 % и более.

Годовые графики по продолжительности представляют собой диаграммы постепенно убывающих значений мощности, каждому из которых соответствует время (продолжительность), в течение которого данная мощность требуется потребителю.

Используются годовые графики для планирования хозяйственной деятельности, капитальных ремонтов, обеспечения топливом; для вод- но-энергетического регулирования ресурсов водохранилищ ГЭС; для планирования товарно-ценовой деятельности.

Описание программного комплекса NEPLAN

Интерфейс пользователя

NEPLAN – информационная система для планирования систем га- зо-, водо- и электроснабжения. Все части меню и модулей описаны детально далее (рис. 1.1) [www.neplon.ch/en-demo-request 1].

Панель инструментов

У всех командных кнопок имеется всплывающий текст помощи, который появляется при наведении мыши на кнопку без нажатия. Многие команды, которые размещены на панели инструментов, могут также находиться в соответствующем меню. Другие, преимущественно графические команды могут быть только в панели инструментов.

Рабочая область

В рабочей области могут быть открыты различные диаграммы. Диаграммы также могут быть использованы для добавления сети, построения схем управления и т. д.

Окно открытых файлов

Окно открытых файлов дает возможность открытия проектов и вариантов. Новые проекты могут быть отредактированы, т. е. их можно удалить, добавить, активировать, деактивировать. Из Окна открытых файлов пользователь может переключаться в Менеджер Диаграмм, который дает возможность открытия диаграмм с их графическими слоями.

10