Определение зоны рассеяния центра электрических нагрузок для статического состояния системы.

Для определения зоны рассеяния центра нагрузок необходимо найти закон распределения координат центра электрических нагрузок. Распределение координат подчиняются нормальному закону распределения (закону Гаусса – Лапласа):

; , (8.5)

где h_x, h_y – меры точности случайных величин:

; , (8.6)

σ_х² , σ_у² – дисперсия случайных координат.

Двумерная плотность распределения вероятностей случайных независимых координат выражается:

(8.7)

Последнее выражение получено при условии, что начало координат совмещено с математическим ожиданием.

Нормальный закон распределения определяется математическими ожиданиями a_x, a_y, определяющими положение условного центра нагрузок и среднеквадратичными отклонениями σ_х² , σ_у² или мерами их точности h_x, h_y.

Обычно, при определении теоретического закона распределения эти величины неизвестны и предполагается, что они совпадают с соответствующими величинами эмпирического распределения.

Числовые характеристики эмпирического распределения определяются из выражений:

; (8.8)

; (8.9)

и по выражениям (8.6).

После нахождения закона распределения случайных координат центра нагрузок определяется зона рассеяния центра электрических нагрузок. При пересечении поверхности нормального распределения горизонтальной плоскостью Н, проекция сечения, а, следовательно, и зона рассеяния описывается выражением:

, (8.10)

где . (8.11)

Уравнение (8.10) представляет собой уравнение эллипса, полуоси которого равны:

; . (8.12)

Исходя из [17] полуоси с вероятностью 0,95 принимают значения:

; (8.13)

Таким образом, зона рассеяния центра электрических нагрузок представляет собой эллипс. Форма эллипса зависит от соотношений меры точности случайных величин h_x, h_y. Центр эллипса совпадает с центром нагрузок.

Координаты центра нагрузок можно в силу ряда причин рассматривать как случайные величины, тогда оси полученного эллипса рассеяния центра нагрузок параллельны осям координат на генплане предприятия. В общем же случае, из [17] оси эллипса рассеяния образуют с осями координат некоторый угол α, который определяется следующим образом:

, (8.14)

где К_к –коэффициент корреляции :

(8.15)

Для ориентации осей эллипса рассеяния необходимо найти угол α, который составляют оси эллипса с осью абсцисс произвольно взятой системы координат. Угол α может иметь как положительное, так и отрицательное значение, в зависимости от выбранного положения осей координат.

Местоположение ГПП, либо другой распределительной подстанции выбирается в любой точке построенной зоны рассеяния центра нагрузок.

В некоторых случаях, когда нагрузки предприятия размещены по территории неравномерно, рациональней строить не одну ГПП, а две или несколько, поскольку зона рассеяния предприятия получается довольно обширной.

4. Учёт развития предприятия при определении местоположения ГПП.

В случаях, когда при проектировании предприятия не производился учёт его расширения, модернизации может возникнуть потребность изменения системы электроснабжения, так как распределительные сети не отвечают изменившимся условиям. С другой стороны, неверная оценка развития предприятия, особенно в рыночных условиях, приводит к неоправданному завышению мощности питающих трансформаторов с предполагаемой перспективой развития. Поэтому изменение предприятия, и возможное изменение системы электроснабжения глубиной более чем 10-15 лет представляет собой чрезвычайно сложную и нецелесообразную задачу.

Производить изменение системы электроснабжения в эксплуатации, чтобы не нарушать технологического процесса достаточно сложно, а в некоторых случаях невозможно.

Основные трудности при реконструкции электрических сетей являются:

· необходимость изменения положения ГПП,

· необходимость перехода на другой класс напряжений.

Для оптимального выбора местоположения ГПП с учётом развития предприятия, изменения электрических нагрузок следует на генплан промышленного предприятия нанести:

1) зону рассеяния центра нагрузок, которая соответствует состоянию системы на текущий период;

2) зону рассеяния центра нагрузок, соответствующую развитию предприятия на планируемый срок (10-15 лет) без учёта строительства новых цехов, освоения новых территорий;

3) зону рассеяния центра нагрузок, которая соответствует перспективному развитию предприятия и росту нагрузок при условии изменения геометрии генплана предприятия (рис. 8.3).

Нанесение зон рассеяния центров нагрузок на генплан позволяет наметить количество ГПП. Чем больше расстояние между зонами рассеяния, тем больше целесообразность сооружения двух ГПП.

Рис. 8.3. Зоны рассеяния на территории предприятия.

Зр1 – характеризует зону рассеяния электрических нагрузок на текущий период, Зр2 – зона рассеяния нагрузок с учётом изменения потребления электрической энергии без учёта строительства, Зр3 – зона рассеяния с учётом расширения производства.

В некоторых случаях построение в зоне рассеяния центров нагрузок ГПП не представляется возможным (например, в нашем случае). Это может быть обусловлено плотной застройкой территории предприятия, проходящими коммуникациями, особенностью местности (река) и др. В таких случаях строительство подстанции производят наиболее близко к месту расположения зоны рассеяния. В исключительных случаях ГПП размещаются на довольно большом расстоянии от зоны рассеяния, например из-за большой зоны отчуждения вводных ВЛ и при плотной застройке территории, тогда единственный выход, это отказ от глубокого ввода на предприятие, а ГПП построить на границе предприятия. Последний вариант может быть экономически не выгоден, но единственно возможным.