Выбор места расположения источников питания

Теория определения местоположения источника питания основана на законах классической механики (определения центра тяжести).

Имеется ряд математических методов, позволяющих аналитически определить условный центр электрических нагрузок промышленного предприятия или отдельных его цехов. При отыскании центра электрических нагрузок, например цеха для размещения распределительной подстанции 4УР, используется план цеха с расположением ТП 10/0,4 кВ (ЗУР) и отдельных высоковольтных электроприемников 1УР, а при отыскании центра электрических нагрузок предприятия средней мощности (для крупного поиск центра не имеет смысла) используется его генеральный план, а в качестве отдельных потребителей рассматриваются цехи предприятия.

Наибольшее распространение получил метод, согласно которому если считать нагрузки цеха равномерно распределенными по его площади, то центр нагрузок (ЦЭН) можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане (рис. 4.3). В действительности же нагрузки цеха распределены по его площади неравномерно, поэтому центр нагрузок не совладает с центром тяжести цеха в плане.

Рисунок 4.3 - Схема плана промышленного предприятия и картограмма нагрузок по цехам (1–7)

При разработке схемы электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется размещать источники питания с наибольшим приближением к центру питаемой нагрузки, под которым понимается условный центр. Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками производств, цехов, отделений, участков, координаты их центра для размещения источника питания следующего уровня системы электроснабжения можно определить по формулам:

n n n n

X₀=∑ P_ix_i / ∑ P_i ; Y₀=∑ P_iy_i / ∑ P_i. (4.1)

i=1 i=1 i=1 i=1

Описанный метод отыскания центра электрических нагрузок (ЦЭН) отличается простотой и наглядностью, он легко реализуется на ЭВМ. Погрешность расчетов по этому методу не превышает 5–10 % и определяется точностью исходных данных.

Для отыскания местоположения подстанций 5УР и 4УР широко применяют картограмму нагрузок.

Картограмма представляет собой размещенные на генеральном плане круги (см. рис. 4.3), площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Аналогично на плане цеха можно разместить нагрузки отделений, участков, крупных электроприемников. Каждому цеху, отдельному зданию, сооружению соответствует окружность, центр которой совмещают с центром нагрузок цеха, т. е. с символической точкой потребления ими электроэнергии. Поэтому расположение главной понизительной или распределительной подстанции вблизи питаемых ими нагрузок позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность как сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей.

Картограмма электрических нагрузок дает возможность проектировщику наглядно представить распределение нагрузок по территории промышленного предприятия. Она состоит из окружностей, причем площадь круга πr², ограниченная каждой из этих окружностей, с учетом принятого масштаба m равна расчетной нагрузке Р_р(i) соответствующего цеха, что определяет радиус окружности:

r_i=1/m√P_p(i)/π. (4.2)

Каждый круг может быть разделен на секторы, соответствующие силовой нагрузке, нагрузке на технологические процессы (электроплавка, сварка, нагрев и др.) и осветительной нагрузке. Иногда на картограмме разделяют нагрузки до и выше 1 кВ. Все это дает представление о структуре нагрузок. Цехи, которые должны быть построены во вторую очередь, или нагрузки цехов, связанных с расширением производства, графически изображают различно (цветом, пунктиром).

Аналогичен подход к построению картограмм реактивных нагрузок и построению их центра. Реактивные нагрузки могут питаться от конденсаторных установок, которые располагаются в местах потребления реактивной мощности, а также от синхронных компенсаторов и синхронных электродвигателей. В связи с этим для отыскания оптимальных условий и мест установки источников реактивной мощности нужно находить отдельно центры потребления реактивной мощности предприятия.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите необходимые исходные данные для выбора схемы электроснабжения, увязав их с количественной оценкой величины предприятия и его производств (значения проектной расчетной мощности).

2. Укажите применяемые напряжения и обоснуйте их выбор с учетом особенностей присоединений, обусловленных величиной предприятия и условиями энергосистем.

3. Изобразите узлы присоединения предприятия к РУ подстанции энергосистемы.

4. Укажите варианты возможных присоединений предприятия с использованием ЛЭП энергосистем.

5. Сравните схемы высоковольтной части присоединения предприятия для 6УР системы электроснабжения.

6. Научитесь быстро и упрощенно изображать типовые схемы РУ подстанции предприятий и энергосистем.

7. Поясните основные понятия надежности, относящиеся к электроснабжению.

8. Приведите примеры количественных показателей надежности систем электроснабжения.

9. Перечислите методы исследования надежности и укажите область их применения.

10. Оцените величину ущерба от низкого уровня надежности.

11. Укажите различия в принципах построения схем электроснабжения предприятий, различающихся по величине заявляемой мощности.

12. Поясните физический смысл теоретического центра электрических нагрузок и определите местоположение источника питания для нескольких нагрузок.

Литература:[11, 14, 17, 25].