+7 (812) 448-30-88
+7 (812) 910-22-50
Заказать звонок →
Мы перезвоним вам

Содержание:
  1. Выбор местоположения ГПП или ГРП и цеховых трансформаторных подстанций
  2. Общие положения о выборе местоположения питающих подстанций
  3. Определение условного центра электрических нагрузок

Выбор местоположения ГПП или ГРП и цеховых трансформаторных подстанций

Главную питающую подстанцию или главный распределительный пункт, исходя из технико-экономических данных, желательно размещать в центре электрических нагрузок предприятия. Для определения центра нагрузок строится картограмма электрических нагрузок, представляющая собой генеральный план предприятия, на котором показаны силовые и осветительные нагрузки по каждому зданию.

Методами построения равнодействующей нагрузок, аналогичными известным методам теоретической механики, может быть найден центр нагрузок. Однако далеко не всегда удается расположить ГПП или ГРП в центре нагрузок, поскольку определяющими факторами часто являются противопожарные, транспортные, а иногда и архитектурно-строительные особенности. Поэтому местоположение ГПП и ГРП следует находить, сопоставляя различные варианты с учетом этих факторов.

Выбрать число и местоположение цеховых трансформаторных подстанций, а также число и мощность трансформаторных единиц довольно сложно. Для этого необходимо сопоставить несколько вариантов, стремясь получить минимум капитальных затрат и эксплуатационных расходов, наименьший расход цветных металлов и обеспечить необходимый уровень надежности электроснабжения. Есть несколько методов для аналитического определения количества и наивыгоднейшей установленной мощности подстанции, однако они не получили распространения.

В практике проектирования применяется система дробления цеховых подстанций, при которой подстанции располагаются вблизи или внутри производственных цехов. Мощность отдельных трансформаторов обычно не превышает 1000 кВа при напряжении цеховой сети 380/220 В. Такая система позволяет снизить расходы на сеть низкого напряжения как капитальные, так и эксплуатационные (последние в основном за счет сокращения потерь энергии в сети низкого напряжения). Вместе с тем при этом повышаются затраты на аппаратуру высокого напряжения. В целом система с мелкими подстанциями, приближенными к цехам, оказывается выгодной и применяется повсеместно.

Места расположения цеховых  подстанций определяются так же, как и место ГРП, по картограмме электрических нагрузок. При размещении подстанций учитывается очередность строительства отдельных объектов и перспективный рост нагрузок. Во всех случаях необходимо стремиться, чтобы цеховые подстанции принимались встроенного или пристроенного типа, поскольку при этом снижаются затраты на устройство сети низкого напряжения и на строительную часть.

В настоящее время ряд предприятий электропромышленности выпускает малогабаритные комплектные трансформаторные подстанции (КТП), пригодные для размещения внутри цеха с простейшей схемой электрических соединений, без сборных шин и выключателей со стороны высокого напряжения, которые благодаря своей простоте и дешевизне получили широкое применение.

Отдельно стоящие подстанции необходимо применять лишь для пожаро- и взрывоопасных цехов или цехов с химически активной средой, воздействующей на оборудование подстанций, а также в тех случаях, когда группа мелких разбросанных цехов с общей нагрузкой до 1000 кВа питается от одной подстанции.

Для учета перспективного роста нагрузок целесообразно при сооружении ТП предусматривать возможность установки в ней силового трансформатора большей мощности. Так, например, при установке трансформатора 400 кВа предусматриваются габариты камеры под трансформатор 630 кВа и т.д.

Для обеспечения надежности электроснабжения потребителей I категории в трансформаторных подстанциях устанавливаются два трансформатора, подключаемых к двум независимым источникам питания. Включение резерва должно осуществляться автоматически.

Для цеховых трансформаторных подстанций вместо установки второго трансформатора может быть обеспечено автоматическое резервирование от смежной подстанции, для чего прокладываются соответствующие перемычки между шинами низкого напряжения. Для питания потребителей II категории применяются, как правило, двухтрансформаторные подстанции и реже однотрансформаторные (с резервированием от смежных подстанций) при наличии централизованного резерва.

Для питания потребителей III категории сооружаются однотрансформаторные подстанции.

Не следует, чтобы на подстанции было больше двух трансформаторов, поскольку в этом случае возрастают капитальные затраты и усложняется электрическая схема. Наиболее дешевыми являются однотрансформаторные подстанции, однако на предприятиях с резко изменяющейся в течение суток нагрузкой в целях снижения потерь электроэнергии все-таки целесообразно иметь на подстанции два трансформатора, а в некоторых (редких) случаях и большее количество при соответствующем графике нагрузки и экономическом обосновании. Во всех случаях следует стремиться, чтобы на подстанции устанавливались трансформаторы одинаковой мощности

Общие положения о выборе местоположения питающих подстанций

Подстанция (главная понизительная ГПП, главная распределительная ГРП, цеховая трансформаторная ТП) является одним из основных звеньев системы электроснабжения любого промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанций на территории промышленного предприятия – важнейший вопрос при построении рациональных систем электроснабжения.

Одной из основных задач проектирования является оптимальное размещение ГПП, ГРП и ТП на территории промышленного предприятия. Это означает, что размещение всех подстанций должно соответствовать наиболее рациональному сочетанию капитальных затрат на сооружение системы электроснабжения и эксплуатационных расходов.

Картограмма нагрузок предприятия составляется для определения местоположения ГПП, ГРП и ТП. Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на генеральном плане промышленного предприятия окружности, причем площадь, ограниченная этими окружностями, в выбранном масштабе равна расчетным нагрузкам цехов (см. рис. 1).

fa61d-clip-25kb

Рис. 1. Генеральный план промышленного предприятия с картограммой

и центром электрических нагрузок

Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха. ГПП, ГРП и ТП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, т.к. это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Площадь каждой окружности πr i2 в выбранном масштабе m равна расчетной нагрузке соответствующего цеха Рi:

f7f11-clip-839b

Из этого выражения радиус окружности:

23f0e-clip-2kb

где m – масштаб для определения площади круга.

Каждый круг может быть разделен на секторы, соответствующие осветительной и силовой нагрузкам.

Однако картограммы следует наносить на генеральный план промышленного предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок. Причиной этого является то обстоятельство, что питание активных и реактивных нагрузок производится от разных источников.

Питание активных нагрузок обеспечивается или от собственных подстанций (электростанций) промышленного предприятия. Питание реактивных нагрузок осуществляется от конденсаторных батарей, расположенных в местах потребления реактивной мощности (индуктивного характера), от превозбужденных синхронных двигателей или синхронных компенсаторов, которые, как правило, располагаются вблизи мест потребления реактивной мощности.

В этом случае следует находить центр потребления реактивной мощности.

Неправильный выбор места установки синхронных компенсаторов вызывает перемещение реактивной мощности по элементам системы электроснабжения промышленного предприятия и вызывает значительные потери электроэнергии.

На основании изложенного рекомендуется иметь два генплана: один с картограммой активных и второй с картограммой реактивных нагрузок, чтобы выбрать место ГПП (ГРП), ТП по активной нагрузке и рациональное место компенсирующего устройства по реактивной нагрузке.

Определение условного центра электрических нагрузок

Первый метод, использующий некоторые положения теоретической механики, позволяет определить центр электрических нагрузок (ЦЭН) приближенно в зависимости от конкретных требований.

Так, если считать нагрузки цеха равномерно распределенными по площади цеха, то центр нагрузок уже не будет совпадать с центром тяжести фигуры цеха в плане.

Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов Рi, координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:

29b3f-clip-5kb

Учитывать третью координату z , как правило, не требуется.

Второй метод, являющийся разновидностью первого, учитывает не только электрические нагрузки потребителей электроэнергии, но и продолжительность Тi работы этих потребителей в течение расчетного периода времени. Формулы для определения ЦЭН записываются следующим образом:

a772d-clip-5kb

Третий метод, согласно которому рациональное размещение ГПП, ГРП или ТП должно соответствовать минимуму приведенных годовых затрат, предусматривает для определения электрических нагрузок решение системы алгебраических уравнений методом простой итерации.

1) Проверка возможного совпадения центра нагрузок с местоположением одного из цехов (потребителей) по уравнению

72231-clip-7kb

где Зi – приведенные годовые затраты на единицу длины линии (Зi = пост.);

xi, yi – координаты i-го цеха;

xk, yk – координаты ЦЭН.

2) Определение положения новой системы координат, при которой итерационный процесс будет заведомо сходящимся, по уравнениям (9) и (10)

d0e7b-clip-14kb

где:

f310e-clip-666b – начало новой системы координат; β – угол между осями абсцисс (положительное направление) новой и старой систем координат.

3) Определение искомых координат путем решения следующей системы уравнений методом простой итерации:

2e180-clip-12kb

Анализируя третий метод определения ЦЭН, следует указать на значительную трудоемкость расчетов, особенно в случае сложных схем электроснабжения. Однако этот метод обеспечивает большую точность решения (до 5%).