ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 201
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4.3.5. Система оперативной блокировки
Значительный ущерб подстанции могут нанести ошибочные действия персонала при выполнении задач оперативного управления. В связи с этим на подстанции имеется инструкция, предписывающая определенную последовательность действий по распределению электроэнергии. Основные правила состоят в следующем.
При отключении от шин РУ линии электропередачи в первую очередь отключается высоковольтный выключатель, затем линейный разъединитель, а только после этого – шинный разъединитель. При включении должна
234 соблюдаться обратная последовательность – шинный разъединитель, линейный разъединитель, выключатель.
При использовании однополюсных разъединителей в вертикальном исполнении отключение начинается со среднего, затем отключаются сначала левый, потом правый. Включение должно происходить в обратном порядке – сначала правый, затем левый, а потом средний.
Если разъединители расположены горизонтально, то последовательность отключения должна быть следующая – средний, верхний, нижний. При включении сначала включается нижний, затем верхний, в последнюю очередь средний.
Если имеет место необходимость отступления от вышеуказанного порядка действий, то это должно быть обосновано и отражено в документации подстанции.
Для исключения из оперативного управления подстанцией, насколько это возможно, человеческого фактора применяется система блокировок, препятствующая ошибочным действиям персонала. Эта система объединяет программные и аппаратные меры защиты всех силовых цепей от нештатных ситуаций. Она касается всех устройств коммутации, включая заземлители.
Она предусматривает блокирование непредусмотренных операций со всех автоматизированных рабочих мест, шкафов управления распределительных устройств и непосредственно от привода аппарата. На надежность работы системы оперативной блокировки не должно влиять отключение напряжения.
Блокировочные цепи оснащаются оборудованием контроля питающих напряжений, а исполнительные устройства приводов должны функционировать при их понижении до 60–70 % от номинальных значений.
В качестве примера рассмотрим механическую замковую блокировку, которая иллюстрируется рис. 157.
235
Рис. 157. Схема механической замковой блокировки
В составе высоковольтного выключателя или разъединителя имеется запорный замок. Он состоит из корпуса 3 и частично выступающего наружу выдвижного стержня 1. Механизм блокировки состоит во введении стержня в стопорное отверстие привода 2. Внутреннее устройство корпуса представляет собой механический замок, в который вставляется ключ 4.
Вставление или изъятие ключа из корпуса возможно только при крайних положениях привода.
Работа блокировки происходит в следующем порядке. Исходное положение ключа – в замке выключателя. Для его изъятия необходимо выключатель перевести в положение «отключено». После этого вынутый из выключателя ключ вставляют в замок линейного разъединителя и поворотом ключа вытягивают стержень. Затем отключают линейный разъединитель
QS1. Далее разъединитель запирают, а ключ освобождают.
Описанная механическая блокировка используется в схемах с числом присоединений менее 10. При большем их числе применяют более эффективную электромагнитную блокировку, принцип которой изображен схематично на рис. 158.
Рис. 158. Принцип электромагнитной блокировки
В электромагнитной системе блокировки происходят процессы, аналогичные вышеописанным, но вместо механического ключа применяется соленоид. Замок коммутационного устройства имеет пластиковый корпус 1 с контактами 2. Запорный стержень 3 удерживается в фиксированном положении пружиной 4. Роль ключа выполняет катушка 5 с сердечником 6.
Ее выводы соединены со штыревыми контактами 7.
236
Если выключатель отключен, на контактах 2 присутствует управляющее напряжение. Если штыри 7 катушки 5 войдут в соприкосновение с контактами, то сердечник 6 вытянет стержень из блокировочного гнезда. В отсутствие разрешающего напряжения на контактах 2 данная операция невозможна.
На наиболее современных подстанциях используется программная блокировка. Она реализуется в автоматизированной системе управления подстанцией.
5. Основы электроэнергетических расчетов
5.1. Расчет электрических нагрузок в электрических сетях до 1 кВ
Из всех вариантов электроэнергетических расчетов рассмотрим два: расчет электрических нагрузок и токов в локальных электрических сетях напряжением до 1000 В и расчет районной электроэнергетической сети напряжением более 1000 В.
Основным руководящим документом для расчета электрических нагрузок является «РТМ 36.18.32.4-92 Указания по расчету электрических нагрузок».
Его легко найти в интернете, поэтому в полном объеме здесь он не приводится. Основные принципы расчета заключаются в следующем.
Расчет выполняется для каждого узла питания, например распределительного щитка. Для наглядности будем считать, что этот щиток находится в мастерской и питает три станка.
Далее нужно заполнить таблицу по форме Ф636-92 из вышеназванного документа.
Для ее заполнения используются характеристики электроприемников, полученные от технологов или руководства предприятия, а также результаты расчетов. При этом применяются следующие условные обозначения:
N – общее количество электроприемников – известная величина;
237
ПВ – продолжительность включения – рассчитывается по графикам нагрузки или берется усредненная для данного типа оборудования из справочников;
Рн – номинальная мощность каждого электроприемника – паспортная величина, также обычно указанная на корпусе;
Кu – коэффициент использования – рассчитывается, по возможности, на основе реальных графиков использования оборудования, а в отсутствие таковых берется из справочников для каждого типа оборудования;
m – количество фаз питающей сети – паспортное значение;
tgφ – отношение реактивной и активной мощностей – паспортное значение;
Рс – мощность, усредненная за смену;
Qс – реактивная среднесменная мощность;
n
э
– эффективное число электроприемников;
Рр – расчетная активная мощность;
Qр – реактивная расчетная мощность;
Sр – расчетная мощность всей группы электроприемников;
р
I
– расчетный ток.
Сначала готовят данные, необходимые для выполнения расчетов, как правило, в форме таблицы. Ниже в табл. 9 показан пример исходных данных.
Таблица 9
Исходные данные для расчетов (пример)
№ п/п Оборудование
Мощность, кВт
Кол-во ПВ, % cosφ
k
и
1
Токарный станок
4 3
40 0,65 0,14
238 2
Фрезерный станок
2,5 5
30 0,5 0,14 3
Эрозионный станок
8 7
10 0,75 0,4
При выполнении расчетов принимается во внимание следующее:
1. Все электроприемники распределяются по группам, например
«металлообрабатывающие станки», среди которых выделяются изделия с одинаковыми коэффициентами использования и коэффициентами мощности.
2. Из расчетов исключаются электроприемники, работающие эпизодически, например пожарные насосы, а также находящиеся в ремонте.
3. В устройствах, имеющих несколько электродвигателей, учитываются только те, которые могут работать одновременно.
4. Для устройств, работающих в повторно-кратковременном режиме, приведение к длительному режиму не производится, то есть продолжительность включения принимается равной 100 %.
5. Отдельные однофазные электроприемники (ЭП) учитываются как эквивалентные трехфазные с утроенной мощностью. Если ЭП распределены по фазам с неравномерностью не более 15 %, они учитываются как эквивалентные трехфазные той же мощности. Если неравномерность более 15 %, эквивалентная трехфазная мощность принимается равной утроенной мощности самой загруженной фазы.
В реальных мастерских обычно бывает несколько образцов однотипного оборудования. В таком случае для определения активной мощности группы применяется выражение
n
н
Р
н
Р
,
(71)
где
н
Р
– мощность, потребляемая группой однотипных электроприемников;
н
Р
– индивидуальная паспортная мощность;
239
n
– число электроприемников.
Для определения группового коэффициента использования электроприемника k
u используется формула
н
P
P
k
c
u
,
(72) где – сумма среднесменных мощностей;
н
Р
– сумма паспортных мощностей.
Мощность электроприемника среднесменная активная Р
с
, вычисляется по формуле
????
с
= ????
и
· ∑ ????
н
. (73)
Реактивная среднесменная мощность электроприемника Q
с определяется по формуле
????
с
= ????????φ · ????
с
, (74) где tgφ – отношение реактивной и активной мощностей.
Для вычисления tgφ
ср используется формула
????????φ
ср
=
∑ ????
с
∑ ????
с
, (75) где – суммарная реактивная мощность электроприемников;
– суммарная активная мощность электроприемников.
Эффективное число электроприеников n
э определяется по формуле
????
э
=
2·∑ ????
н
????
Н наиб
. (76)
Для определения расчетной мощности электроприемников Р
р
, Вт, применяется формула
????
р
= ∑ ????
с
· ????
м
, (77) где
м
к
– коэффициент максимума, выбирается из таблицы, исходя из данных
э
п
и
т
240
Реактивная расчетная мощность Q
р
, вар., определяется по формуле
????
р
= ∑ ????
????
· ????????φ
ср
. (78)
Полная расчетная мощность всех электроприемников S
р
, ВА, определяется по формуле:
????
р
= √????
р
2
+ ????
р
2
, (79) где
н
U
– номинальное напряжение, равное 0,4 кВ;
р
I
– расчетный ток, необходимый для выбора кабелей, находится по формуле
????
р
=
????
р
√3·????
н
. (80)
Заполненная форма Ф636-92 имеет вид приведенной ниже табл. 10.
Последней расчетной величиной в ней является рабочий ток. Так как напряжение сети и условия прокладки кабелей известны, на основе этих данных можно выбрать кабель питания всей группы станков и кабели питания каждого из них. Также можно выбрать необходимые коммутационные и защитные аппараты.
241
Таблица 10
Характеристики электроприемников объекта (пример) п/
п
Наименование оборудования
Кол- во
ЭП,
N
Установленн ая мощность
Рн, кВт, приведенная к ПВ = 100 %
Кu
m
Cosϕ/
tgϕ
Средняя нагрузка
n
э
Кр
Ка Расчетная нагрузка Iр, А
Одно
-го
ЭП
Всех
ЭП
Р
С,
кВт
Q
С,
кв ар
Р
р
, кВт
Q
p
, квар
S
p
, кВА
1 Токарный станок
1 4
4 0,14 3
0,65/1
,2 0,56 2,4 9
1,1 1,86 2 Фрезерный станок
1 2,5 2,5 0,14 3
0,5/1,
73 0,35 0,6 9
1,1 1,86 3 Эрозионный станок
1 8
8 0,4 3
0,75/0
,88 3,2 2,8 9
1,1 1,86
Итого
18,5 12,4 22,3 33,74
242
5.2. Расчет районной электроэнергетической сети
Для обеспечения приемников и потребителей района электроэнергией необходимы линии электропередачи, трансформаторные подстанции и многое другое. Из всего многообразия задач электроэнергетических расчетов выделим только самые необходимые для электроснабжения объектов.
В общем случае задача электроэнергетических расчетов формулируется примерно так: есть источники электроэнергии (например, электростанции) и потребители. Требуется спроектировать электрическую сеть, которая по критерии «цена–качество» будет оптимальной для данных конкретных условий.
Исходя из экономических возможностей и особенностей ландшафта, можно предварительно определить варианты структуры данной сети. В результате мы получим ряд вариантов, из которых нужно выбрать лучший.
Для этого и выполняются электроэнергетические расчеты. Они предполагают ряд последовательных расчетных задач, которые рассматриваются ниже. На данном этапе многое еще неизвестно. Исходными данными являются лишь мощности, потребляемые каждым объектом, и расстояния между ними. Все эти задачи решаются для каждого варианта электрической сети, например для изображенного на рис. 159.
Рис. 159. Вариант структуры электрической сети
Для наглядности в последующих примерах будем исходить из исходных данных, приведенных в табл. 11.
Таблица 11
Исходные данные для примеров расчета
Расстояния между объектами, Мощность
Т
м
Cosφ
243 км потребителей, МВт
А–1 1–2 2–В
Р
1
Р
2 17 42 38 41 32 5700 0,83
Задача 1. Расчет предварительного распределения мощности
Для определения предварительного распределения мощности примем следующие допущения: исходную сеть будем считать однородной, т. е. все линии выполнены проводом одного сечения. В этом случае распределение мощностей в линиях определяется их длинами и может быть найдено на основе метода расчета линий с двухсторонним питанием.
С учетом принятых допущений передаваемая по каждому участку сети мощность определяется по эмпирической формуле, для которой достаточно знать длины участков и мощности потребителей.
Для участка А–1:
????
????1
=
????
1
·(????
12
+????
2????
)+????
2
·????
2????
????
????1
+????
12
+????
2????
.(81)
Для участка 2–В:
????
2В
=
????
2
·(????
12
+????
????1
)+????
1
·????
????1
????
????1
+????
12
+????
2????
.(82)
Баланс мощностей предполагает выполнение следующего равенства:
????
????1
+ ????
2В
= ????
1
+ ????
2
. (83)
Для участка 1–2 должно выполняться условие
????
12
+ ????
2В
− ????
2
= 0. (84)
ПРИМЕР
Для участка А–1:
????
????1
=
????
1
· (????
12
+ ????
2????
) + ????
2
· ????
2????
????
????1
+ ????
12
+ ????
2????
=
41(42 + 38) + 32 · 38 17 + 42 + 38
= 46,35 МВт.
Для участка 2–В:
244
????
2В
=
????
2
· (????
12
+ ????
????1
) + ????
1
· ????
????1
????
????1
+ ????
12
+ ????
2????
=
32(42 + 17) + 41 · 17 17 + 42 + 38
= 26,65 МВт.
Проведем проверку баланса мощностей:
????
????1
+ ????
2В
= ????
1
+ ????
2 46,35 + 26,65 = 41 + 32 73 МВт = 73 МВт
Для участка 1–2:
????
12
+ ????
2В
− ????
2
= 0
????
12
= ????
2
− ????
2????
= 32 − 26,65 = 5,35 МВт
Задача 2. Выбор номинального напряжения электрической сети
Для заданной схемы сети напряжение в основном определяется техническими характеристиками, так как зависит от мощности нагрузок и удаленности от источника питания. Однако необходимость учета экономических критериев определяет проведение предварительного выбора напряжения сети на основе имеющегося опыта проектирования электрических сетей. Наличие связи между номинальным напряжением и характеристиками передачи позволило установить наиболее приемлемые значения номинальных напряжений для тех или иных сочетаний длин линий и передаваемых по ним мощностей. При этом могут использоваться различные эмпирические формулы. В нашем проекте используются две:
????
уч
= 4,34 · √????
уч
+ 0,016 · ????
уч
· 10 3
и (85)
????
уч
=
1000
√
500
????уч
+
2500
????уч
. (86)
Если ваши расчеты выполнены верно, то полученные по данным формулам результаты будут отличаться незначительно (не более 10 %).
Конкретизируем вышеприведенные выражения применительно к каждому участку сети.
Для участка А–1:
Значительный ущерб подстанции могут нанести ошибочные действия персонала при выполнении задач оперативного управления. В связи с этим на подстанции имеется инструкция, предписывающая определенную последовательность действий по распределению электроэнергии. Основные правила состоят в следующем.
При отключении от шин РУ линии электропередачи в первую очередь отключается высоковольтный выключатель, затем линейный разъединитель, а только после этого – шинный разъединитель. При включении должна
234 соблюдаться обратная последовательность – шинный разъединитель, линейный разъединитель, выключатель.
При использовании однополюсных разъединителей в вертикальном исполнении отключение начинается со среднего, затем отключаются сначала левый, потом правый. Включение должно происходить в обратном порядке – сначала правый, затем левый, а потом средний.
Если разъединители расположены горизонтально, то последовательность отключения должна быть следующая – средний, верхний, нижний. При включении сначала включается нижний, затем верхний, в последнюю очередь средний.
Если имеет место необходимость отступления от вышеуказанного порядка действий, то это должно быть обосновано и отражено в документации подстанции.
Для исключения из оперативного управления подстанцией, насколько это возможно, человеческого фактора применяется система блокировок, препятствующая ошибочным действиям персонала. Эта система объединяет программные и аппаратные меры защиты всех силовых цепей от нештатных ситуаций. Она касается всех устройств коммутации, включая заземлители.
Она предусматривает блокирование непредусмотренных операций со всех автоматизированных рабочих мест, шкафов управления распределительных устройств и непосредственно от привода аппарата. На надежность работы системы оперативной блокировки не должно влиять отключение напряжения.
Блокировочные цепи оснащаются оборудованием контроля питающих напряжений, а исполнительные устройства приводов должны функционировать при их понижении до 60–70 % от номинальных значений.
В качестве примера рассмотрим механическую замковую блокировку, которая иллюстрируется рис. 157.
235
Рис. 157. Схема механической замковой блокировки
В составе высоковольтного выключателя или разъединителя имеется запорный замок. Он состоит из корпуса 3 и частично выступающего наружу выдвижного стержня 1. Механизм блокировки состоит во введении стержня в стопорное отверстие привода 2. Внутреннее устройство корпуса представляет собой механический замок, в который вставляется ключ 4.
Вставление или изъятие ключа из корпуса возможно только при крайних положениях привода.
Работа блокировки происходит в следующем порядке. Исходное положение ключа – в замке выключателя. Для его изъятия необходимо выключатель перевести в положение «отключено». После этого вынутый из выключателя ключ вставляют в замок линейного разъединителя и поворотом ключа вытягивают стержень. Затем отключают линейный разъединитель
QS1. Далее разъединитель запирают, а ключ освобождают.
Описанная механическая блокировка используется в схемах с числом присоединений менее 10. При большем их числе применяют более эффективную электромагнитную блокировку, принцип которой изображен схематично на рис. 158.
Рис. 158. Принцип электромагнитной блокировки
В электромагнитной системе блокировки происходят процессы, аналогичные вышеописанным, но вместо механического ключа применяется соленоид. Замок коммутационного устройства имеет пластиковый корпус 1 с контактами 2. Запорный стержень 3 удерживается в фиксированном положении пружиной 4. Роль ключа выполняет катушка 5 с сердечником 6.
Ее выводы соединены со штыревыми контактами 7.
236
Если выключатель отключен, на контактах 2 присутствует управляющее напряжение. Если штыри 7 катушки 5 войдут в соприкосновение с контактами, то сердечник 6 вытянет стержень из блокировочного гнезда. В отсутствие разрешающего напряжения на контактах 2 данная операция невозможна.
На наиболее современных подстанциях используется программная блокировка. Она реализуется в автоматизированной системе управления подстанцией.
5. Основы электроэнергетических расчетов
5.1. Расчет электрических нагрузок в электрических сетях до 1 кВ
Из всех вариантов электроэнергетических расчетов рассмотрим два: расчет электрических нагрузок и токов в локальных электрических сетях напряжением до 1000 В и расчет районной электроэнергетической сети напряжением более 1000 В.
Основным руководящим документом для расчета электрических нагрузок является «РТМ 36.18.32.4-92 Указания по расчету электрических нагрузок».
Его легко найти в интернете, поэтому в полном объеме здесь он не приводится. Основные принципы расчета заключаются в следующем.
Расчет выполняется для каждого узла питания, например распределительного щитка. Для наглядности будем считать, что этот щиток находится в мастерской и питает три станка.
Далее нужно заполнить таблицу по форме Ф636-92 из вышеназванного документа.
Для ее заполнения используются характеристики электроприемников, полученные от технологов или руководства предприятия, а также результаты расчетов. При этом применяются следующие условные обозначения:
N – общее количество электроприемников – известная величина;
237
ПВ – продолжительность включения – рассчитывается по графикам нагрузки или берется усредненная для данного типа оборудования из справочников;
Рн – номинальная мощность каждого электроприемника – паспортная величина, также обычно указанная на корпусе;
Кu – коэффициент использования – рассчитывается, по возможности, на основе реальных графиков использования оборудования, а в отсутствие таковых берется из справочников для каждого типа оборудования;
m – количество фаз питающей сети – паспортное значение;
tgφ – отношение реактивной и активной мощностей – паспортное значение;
Рс – мощность, усредненная за смену;
Qс – реактивная среднесменная мощность;
n
э
– эффективное число электроприемников;
Рр – расчетная активная мощность;
Qр – реактивная расчетная мощность;
Sр – расчетная мощность всей группы электроприемников;
р
I
– расчетный ток.
Сначала готовят данные, необходимые для выполнения расчетов, как правило, в форме таблицы. Ниже в табл. 9 показан пример исходных данных.
Таблица 9
Исходные данные для расчетов (пример)
№ п/п Оборудование
Мощность, кВт
Кол-во ПВ, % cosφ
k
и
1
Токарный станок
4 3
40 0,65 0,14
238 2
Фрезерный станок
2,5 5
30 0,5 0,14 3
Эрозионный станок
8 7
10 0,75 0,4
При выполнении расчетов принимается во внимание следующее:
1. Все электроприемники распределяются по группам, например
«металлообрабатывающие станки», среди которых выделяются изделия с одинаковыми коэффициентами использования и коэффициентами мощности.
2. Из расчетов исключаются электроприемники, работающие эпизодически, например пожарные насосы, а также находящиеся в ремонте.
3. В устройствах, имеющих несколько электродвигателей, учитываются только те, которые могут работать одновременно.
4. Для устройств, работающих в повторно-кратковременном режиме, приведение к длительному режиму не производится, то есть продолжительность включения принимается равной 100 %.
5. Отдельные однофазные электроприемники (ЭП) учитываются как эквивалентные трехфазные с утроенной мощностью. Если ЭП распределены по фазам с неравномерностью не более 15 %, они учитываются как эквивалентные трехфазные той же мощности. Если неравномерность более 15 %, эквивалентная трехфазная мощность принимается равной утроенной мощности самой загруженной фазы.
В реальных мастерских обычно бывает несколько образцов однотипного оборудования. В таком случае для определения активной мощности группы применяется выражение
n
н
Р
н
Р
,
(71)
где
н
Р
– мощность, потребляемая группой однотипных электроприемников;
н
Р
– индивидуальная паспортная мощность;
239
n
– число электроприемников.
Для определения группового коэффициента использования электроприемника k
u используется формула
н
P
P
k
c
u
,
(72) где – сумма среднесменных мощностей;
н
Р
– сумма паспортных мощностей.
Мощность электроприемника среднесменная активная Р
с
, вычисляется по формуле
????
с
= ????
и
· ∑ ????
н
. (73)
Реактивная среднесменная мощность электроприемника Q
с определяется по формуле
????
с
= ????????φ · ????
с
, (74) где tgφ – отношение реактивной и активной мощностей.
Для вычисления tgφ
ср используется формула
????????φ
ср
=
∑ ????
с
∑ ????
с
, (75) где – суммарная реактивная мощность электроприемников;
– суммарная активная мощность электроприемников.
Эффективное число электроприеников n
э определяется по формуле
????
э
=
2·∑ ????
н
????
Н наиб
. (76)
Для определения расчетной мощности электроприемников Р
р
, Вт, применяется формула
????
р
= ∑ ????
с
· ????
м
, (77) где
м
к
– коэффициент максимума, выбирается из таблицы, исходя из данных
э
п
и
т
240
Реактивная расчетная мощность Q
р
, вар., определяется по формуле
????
р
= ∑ ????
????
· ????????φ
ср
. (78)
Полная расчетная мощность всех электроприемников S
р
, ВА, определяется по формуле:
????
р
= √????
р
2
+ ????
р
2
, (79) где
н
U
– номинальное напряжение, равное 0,4 кВ;
р
I
– расчетный ток, необходимый для выбора кабелей, находится по формуле
????
р
=
????
р
√3·????
н
. (80)
Заполненная форма Ф636-92 имеет вид приведенной ниже табл. 10.
Последней расчетной величиной в ней является рабочий ток. Так как напряжение сети и условия прокладки кабелей известны, на основе этих данных можно выбрать кабель питания всей группы станков и кабели питания каждого из них. Также можно выбрать необходимые коммутационные и защитные аппараты.
241
Таблица 10
Характеристики электроприемников объекта (пример) п/
п
Наименование оборудования
Кол- во
ЭП,
N
Установленн ая мощность
Рн, кВт, приведенная к ПВ = 100 %
Кu
m
Cosϕ/
tgϕ
Средняя нагрузка
n
э
Кр
Ка Расчетная нагрузка Iр, А
Одно
-го
ЭП
Всех
ЭП
Р
С,
кВт
Q
С,
кв ар
Р
р
, кВт
Q
p
, квар
S
p
, кВА
1 Токарный станок
1 4
4 0,14 3
0,65/1
,2 0,56 2,4 9
1,1 1,86 2 Фрезерный станок
1 2,5 2,5 0,14 3
0,5/1,
73 0,35 0,6 9
1,1 1,86 3 Эрозионный станок
1 8
8 0,4 3
0,75/0
,88 3,2 2,8 9
1,1 1,86
Итого
18,5 12,4 22,3 33,74
242
5.2. Расчет районной электроэнергетической сети
Для обеспечения приемников и потребителей района электроэнергией необходимы линии электропередачи, трансформаторные подстанции и многое другое. Из всего многообразия задач электроэнергетических расчетов выделим только самые необходимые для электроснабжения объектов.
В общем случае задача электроэнергетических расчетов формулируется примерно так: есть источники электроэнергии (например, электростанции) и потребители. Требуется спроектировать электрическую сеть, которая по критерии «цена–качество» будет оптимальной для данных конкретных условий.
Исходя из экономических возможностей и особенностей ландшафта, можно предварительно определить варианты структуры данной сети. В результате мы получим ряд вариантов, из которых нужно выбрать лучший.
Для этого и выполняются электроэнергетические расчеты. Они предполагают ряд последовательных расчетных задач, которые рассматриваются ниже. На данном этапе многое еще неизвестно. Исходными данными являются лишь мощности, потребляемые каждым объектом, и расстояния между ними. Все эти задачи решаются для каждого варианта электрической сети, например для изображенного на рис. 159.
Рис. 159. Вариант структуры электрической сети
Для наглядности в последующих примерах будем исходить из исходных данных, приведенных в табл. 11.
Таблица 11
Исходные данные для примеров расчета
Расстояния между объектами, Мощность
Т
м
Cosφ
243 км потребителей, МВт
А–1 1–2 2–В
Р
1
Р
2 17 42 38 41 32 5700 0,83
Задача 1. Расчет предварительного распределения мощности
Для определения предварительного распределения мощности примем следующие допущения: исходную сеть будем считать однородной, т. е. все линии выполнены проводом одного сечения. В этом случае распределение мощностей в линиях определяется их длинами и может быть найдено на основе метода расчета линий с двухсторонним питанием.
С учетом принятых допущений передаваемая по каждому участку сети мощность определяется по эмпирической формуле, для которой достаточно знать длины участков и мощности потребителей.
Для участка А–1:
????
????1
=
????
1
·(????
12
+????
2????
)+????
2
·????
2????
????
????1
+????
12
+????
2????
.(81)
Для участка 2–В:
????
2В
=
????
2
·(????
12
+????
????1
)+????
1
·????
????1
????
????1
+????
12
+????
2????
.(82)
Баланс мощностей предполагает выполнение следующего равенства:
????
????1
+ ????
2В
= ????
1
+ ????
2
. (83)
Для участка 1–2 должно выполняться условие
????
12
+ ????
2В
− ????
2
= 0. (84)
ПРИМЕР
Для участка А–1:
????
????1
=
????
1
· (????
12
+ ????
2????
) + ????
2
· ????
2????
????
????1
+ ????
12
+ ????
2????
=
41(42 + 38) + 32 · 38 17 + 42 + 38
= 46,35 МВт.
Для участка 2–В:
244
????
2В
=
????
2
· (????
12
+ ????
????1
) + ????
1
· ????
????1
????
????1
+ ????
12
+ ????
2????
=
32(42 + 17) + 41 · 17 17 + 42 + 38
= 26,65 МВт.
Проведем проверку баланса мощностей:
????
????1
+ ????
2В
= ????
1
+ ????
2 46,35 + 26,65 = 41 + 32 73 МВт = 73 МВт
Для участка 1–2:
????
12
+ ????
2В
− ????
2
= 0
????
12
= ????
2
− ????
2????
= 32 − 26,65 = 5,35 МВт
Задача 2. Выбор номинального напряжения электрической сети
Для заданной схемы сети напряжение в основном определяется техническими характеристиками, так как зависит от мощности нагрузок и удаленности от источника питания. Однако необходимость учета экономических критериев определяет проведение предварительного выбора напряжения сети на основе имеющегося опыта проектирования электрических сетей. Наличие связи между номинальным напряжением и характеристиками передачи позволило установить наиболее приемлемые значения номинальных напряжений для тех или иных сочетаний длин линий и передаваемых по ним мощностей. При этом могут использоваться различные эмпирические формулы. В нашем проекте используются две:
????
уч
= 4,34 · √????
уч
+ 0,016 · ????
уч
· 10 3
и (85)
????
уч
=
1000
√
500
????уч
+
2500
????уч
. (86)
Если ваши расчеты выполнены верно, то полученные по данным формулам результаты будут отличаться незначительно (не более 10 %).
Конкретизируем вышеприведенные выражения применительно к каждому участку сети.
Для участка А–1: