45
24. Построение картограммы нагрузок предприятия
Для определения оптимального местоположения пункта приема
электроэнергии (ППЭ) и цеховых подстанций (ТП) при проектировании
системы электроснабжения выполним построение картограммы
электрических нагрузок [6].
2
р.ц i
Р r m
, (2.41)
где
i
r
– радиус круга;
m – масштаб;
Откуда выразим
i
r
:
рi
i
Р
r
m
. (2.42)
Осветительная нагрузка приемников электроэнергии (цехов,
промышленного предприятие в целом и т.п.) показывается на картограмме
в виде сегментов круга.
Угол сектора определяется по формуле:
освi
i
2
i
Р 360
rm
, (2.43)
где
освi
P
– активная мощность осветительной нагрузки i-го цеха, кВт.
Определим параметры окружности для склада слябов (№1 на плане).
Масштаб принимаем 5 кВт/мм.
Радиус окружности находим по формуле (2.42):
1
55,5
r 1,9 мм
3,14 5
.
Осветительная нагрузка показывается в виде сегментов круга. Угол
сектора определяется по формуле (2.43):
i
2
6,5 360
41,3
3,14 1,9 5
.
46
Результаты расчетов остальных цехов сведем в таблицу 2.7 для
нагрузок 0,4 кВ и в таблицу 2.8 для нагрузок 10 кВ.
Таблица 2.7
Картограмма электрических нагрузок 0,4 кВ
№
цеха
р.ц.i
P
,
кВт
x
i
, мм
y
i
, мм
r, мм
α, град
осв
P
,
кВт
р.ц.i i
Рх
,
кВтмм
р.ц.i i
Рy
,
кВтмм
1
55,5
13
7
1,9
41,3
6,5
721,5
388,5
2
46,5
30
7
1,7
51,5
6,5
1395
325,5
3
8007,7
83
77
22,6
11,2
249,5
664639,1
616592,9
4
9227
46
77
24,2
8,6
218,9
424442
710479
5
992
54
40
7,9
39
106,1
53568
39680
6
1148,8
15
77
8,6
45,7
147,5
17232
88457,6
7
644,5
85
40
6,4
55,7
99,6
54782,5
25780
8
1091,2
22
40
8,3
36
108,3
24006,4
43648
9
1031,8
14
103
8,1
18,4
52,7
14445,2
106275,4
10
635,7
14
123
6,4
41,2
73,7
8899,8
78191,1
11
236
33
23
3,9
39
25,9
7788
5428
12
471,8
15
23
5,5
19,9
26,3
7077
10851,4
13
128,4
90
106
2,9
41,1
15,1
11556
13610,4
14
118,2
75
23
2,7
55,6
17,7
8865
2718,6
15
176,2
84
6
3,3
59,8
28,4
14800,8
1057,2
16
400,9
49
23
5,1
18,2
20,7
19644,1
9220,7
17
221,1
56
7
3,8
57,6
36,3
12381,6
1547,7
18
49,9
64
22
1,8
62,2
8,8
3193,6
1097,8
19
201,7
88
22
3,6
35,9
20,3
17749,6
4437,4
20
150
83
124
3,1
120,2
50,4
12450
18600
Итого:
25034,9
1379637,2
1778387,2
Таблица 2.8
Картограмма электрических нагрузок 10 кВ
№
р.ц.i
P
, кВт
xi, мм
yi, мм
r, мм
р.ц.i i
Рх
,
кВтмм
р.ц.i i
Рy
, кВт
мм
3
12168
83
77
62,2
1009944,0
936936,0
4
14040
46
77
66,9
645840,0
1081080,0
5
2106
54
40
25,9
113724,0
84240,0
6
2673
15
77
29,2
40095,0
205821,0
7
2272,5
85
40
26,9
193162,5
90900,0
8
2232
22
40
26,7
49104,0
89280,0
10
1143
14
123
19,1
16002,0
140589,0
Итого:
36634,5
2067871,5
2628846,0
47
Координаты ЦЭН находятся по формулам:
i р.ц .i
0
р.ц .i
xP
x
P
, (2.44)
i р.ц .i
0
р .ц .i
yP
y
P
, (2.45)
где
i
х
,
i
y
– координаты центра электрических нагрузок для i-го цеха, мм;
р.ц .i
P
– расчетная нагрузка i-го цеха.
0
1379637,2 2067871,5
2
x 55,9 мм
3665034,9 34,5
,
0
1778387,2 2628846
y 71,5 мм
25034,9 36634,5
.
Таким образом, центр электрических нагрузок завода находится в
точке с координатами (55,9 мм; 71,5 мм). Согласно полученным данным
выполняем построение картограммы нагрузок (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 - Картограмма электрических нагрузок предприятия
48
2.5. Расчет системы питания
2.5.1. Выбор напряжения питания и главной схемы ГПП
Рациональное построение СЭС во многом зависит от правильного
выбора напряжения системы питания. Под рациональным напряжением
(U
рац
) понимается такое значение стандартного напряжения, при
котором сооружение и эксплуатация СЭС имеют минимальное
значение приведённых затрат.
В проектной практике обычно используют следующее выражение
(формула Илларионова) для определения приближенного значения
рационального напряжения U
рац
:
рац
1000
U,
500 2500
LP
(2.46)
где
р
Р
– значения расчетной нагрузки завода, МВт;
L – расстояние от подстанции энергосистемы до завода, км.
рац
1000
U 109,5 кВ.
500 2500
12 59,8
Таким образом, для проектируемого завода принимаем систему
электроснабжения с передачей электроэнергии от подстанции
энергосистемы до ГПП предприятия напряжением 110 кВ с понижением
его на ГПП до 10 кВ.
Схемы электрических соединений на стороне высшего напряжения
подстанций желательно выполнять наиболее простыми. Рекомендуется
использовать схемы ГПП с установкой выключателей на стороне высшего
напряжения, если имеются потребители электроэнергии первой категории,
49
в другом случае следует использовать блочную схему (блок «линия-
трансформатор»).
Так как на предприятии есть потребители 1-й категории, то на
стороне ВН трансформатора принимаем схему распределительного
устройства с выключателями в цепи трансформаторов и неавтоматической
перемычкой между ними, что делает схему более гибкой при производстве
оперативных переключений при выводе в ремонт ячейки одного из
выключателей.
Однолинейная схема ввода на стороне высшего напряжения ГПП
представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Схема ввода ВН ГПП
При установке на подстанции трансформаторов с расщепленной
вторичной обмоткой применяется схема РУ-10 кВ с двойной
секционированной системой сборных шин, как одна из наиболее
распространенных и надёжных [7]. Выбранная схема применена в данной
50
работе как схема РУ низкого напряжения пункта приёма электроэнергии и
приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Схема РУ НН ГПП
2.5.2. Построение графиков нагрузок
Графики электрических нагрузок (суточные, сезонные, годовые)
дают представление о характере изменения нагрузок в течение
определенного времени. Графики электрических нагрузок используются
при определении потерь электроэнергии в элементах СЭС, а также при
выборе силовых трансформаторов и других целей.
Для построения суточных графиков нагрузки по предприятию в
целом необходимо знать суточные графики нагрузок отдельных цехов и
его подразделений. При учебном проектировании принимают за основу
суточные графики, характерные для отрасли промышленности, к которой
относится данное предприятие.
За максимальную нагрузку принимается расчётная величина
нагрузки по предприятию в целом с учётом потерь в элементах
электрических сетей.
51
Для построения суточных графиков нагрузки предприятия
используем типовые графики нагрузки предприятий металлургической
отрасли промышленности.
В таблицу 2.9 внесены данные, необходимые для построения
суточных графиков нагрузки по предприятию (рисунки 2.5, 2.6, 2.7).
Таблица 2.9
Суточный график нагрузок предприятия
часы
зима
лето
РР
.З
,
%
Р,
МВт
Q,
МВар
S,
МВА
РР
.Л
,
%
Р,
МВт
Q,
МВар
S,
МВА
0
85
49,63
24,81
55,49
86
50,22
25,1
56,14
1
84
49,05
24,52
54,84
84
49,05
24,52
54,84
2
83
48,46
24,23
54,18
83
48,46
24,23
54,18
3
83
48,46
24,23
54,18
81
47,3
23,64
52,88
4
84
49,05
24,52
54,84
80
46,71
23,35
52,22
5
83
48,46
24,23
54,18
78
45,54
22,77
50,92
6
82
47,88
23,94
53,53
77
44,96
22,48
50,27
7
90
52,55
26,27
58,75
83
48,46
24,23
54,18
8
98
57,22
28,61
63,97
90
52,55
26,27
58,75
9
100
58,39
29,19
65,28
94
54,89
27,44
61,37
10
100
58,39
29,19
65,28
95
55,47
27,73
62,02
11
95
55,47
27,73
62,02
91
53,13
26,56
59,4
12
92
53,72
26,85
60,06
86
50,22
25,1
56,14
13
96
56,05
28,02
62,66
90
52,55
26,27
58,75
14
98
57,22
28,61
63,97
93
54,3
27,15
60,71
15
98
57,22
28,61
63,97
93
54,3
27,15
60,71
16
95
55,47
27,73
62,02
87
50,8
25,4
56,8
17
98
57,22
28,61
63,97
90
52,55
26,27
58,75
18
98
57,22
28,61
63,97
90
52,55
26,27
58,75
19
96
56,05
28,02
62,66
87
50,8
25,4
56,8
20
99
57,81
28,9
64,63
93
54,3
27,15
60,71
21
99
57,81
28,9
64,63
95
55,47
27,73
62,02
22
95
55,47
27,73
62,02
92
53,72
26,85
60,06
23
93
54,3
27,15
60,71
90
52,55
26,27
58,75
52
Рисунок 2.5 - Суточный график потребления Р
Рисунок 2.6 - Суточный график потребления Q
Рисунок 2.7 - Суточный график потребления S
53
Годовой график по продолжительности строится по характерным
сезонным (суточным) графикам нагрузок. При построении принимаем
продолжительность зимнего периода – 213 суток, летнего – 152 суток.
Для построения годового графика электрических нагрузок (рисунок
2.8) используем суточный график (рисунок 2.5). В таблицу 2.10 внесены
данные, необходимые для построения годового графика нагрузки.
Таблица 2.10
Годовой график нагрузок предприятия
Р
Р.З
,
%
t,
ч
Р,
МВт
Р∙t,
МВт∙ч
Р
Р.З
,
%
t,
ч
Р,
МВт
Р∙t,
МВт∙ч
100
426
58,39
24874,14
87
304
50,80
15443,20
99
426
57,81
24627,06
86
304
50,22
15266,88
98
1065
57,22
60939,30
85
213
49,63
10571,19
96
426
56,05
23877,30
84
578
49,05
28350,90
95
943
55,47
52308,21
83
943
48,46
45697,78
94
152
54,89
8343,28
82
213
47,88
10198,44
93
669
54,3
36326,70
81
152
47,30
7189,60
92
365
53,72
19607,80
80
152
46,71
7099,92
91
152
53,13
8075,76
78
152
45,54
6922,08
90
973
52,55
51131,15
77
152
44,96
6833,92
Итого:
8760
463684,61
Рисунок 2.8 - Годовой график нагрузки
Рассчитаем число часов использования максимальной нагрузки Тmax
исходя из годового графика нагрузки (рисунок 2.8).
54
Среднегодовое потребление активной мощности:
i
ср
Рt
P
8760
, (2.47)
ср
P 52,93 МВт
8
463684,61
760
.
Определим число часов использования максимальной нагрузки:
ср
max
max
P
T 8760
Р
, (2.48)
max
52,93
T 8760 7940 ч
58,39
.
2.5.3. Выбор силовых трансформаторов ГПП
Выбор силовых трансформаторов сводится к выбору: числа,
мощности и типа трансформатора. При выборе числа трансформаторов
необходимо учитывать условия надежности электроснабжения
потребителей, требования [1].
Так как на промышленных предприятиях, как правило, присутствуют
электроприемники 1-й и 2-й категории, на подстанции ГПП необходимо
устанавливать не менее двух трансформаторов.
Выбор мощности силовых трансформаторов ГПП производится по
среднеквадратичной мощности графика перетока мощности через
трансформатор с учетом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и
допустимой перегрузки в послеаварийном режиме [9].
Среднеквадратичная мощность рассчитывается по формулам:
2
ii
ср.кв.
i
Pt
P
t
(2.49)
ср.кв.
70595,8
P 54,24 МВт
24