1.3 Расчет картограммы нагрузок и определение центра электрических нагрузок предприятия

Для определения места расположения ГПП или ГРП при проектировании системы электроснабжения рассчитывается и строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма представляет собой окружности, площадь которых в выбранном масштабе соответствует расчетным нагрузкам. Для каждого цеха определяется своя окружность, которая наносится на генеральный план предприятия. Центр окружности должен совпадать с центром нагрузок цеха. Не всегда представляется возможным определить центр нагрузок цеха из-за недостатка исходных данных. За центр нагрузок цеха рекомендуется при проектировании принимать центр тяжести геометрической фигуры, изображающей в плане данный цех.

Целесообразно строить картограммы отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание потребителей активной и реактивной мощностью может осуществляться от разных источников. Например, центр реактивных нагрузок следует определять для того, чтобы выяснить, куда необходимо установить синхронный компенсатор, если он выбран в качестве компенсирующего устройства.

В курсовой работе допускается определять центр электрических нагрузок по полной расчетной мощности цехов. В этом случае задаем произвольно масштаб для определения площади круга, принимаемый постоянным для всех цехов предприятия. Масштаб следует подобрать таким, чтобы радиус окружности самого меньшего по мощности цеха был бы не менее 10 мм (по возможности).

Площадь окружности в выбранном масштабе равна расчетной мощности соответствующего цеха

S_р.i = π∙ r²_i∙ m,

где S_р.i – расчетная мощность i-го цеха, кВ∙А;

m - принятый масштаб, кВ∙А/мм².

Из приведенного выражения определяем радиус окружности r_i, мм, по формуле

. (1.17)

Силовые нагрузки напряжением выше 1 кВ изображаются отдельными окружностями из одного центра с низковольтными нагрузками, или их центр можно несколько сместить в любую сторону от центра низковольтной нагрузки. Можно также выделить окружности высоковольтной нагрузки штриховкой.

Осветительная нагрузка изображается в виде сектора круга, соответствующего низковольтной нагрузке данного цеха. Угол сектора α, град, определяется из соотношения полных расчетных S_р.i и осветительных S_р.о.i нагрузок цехов, т.е.

. (1.18)

Расчетные нагрузки, подставляемые в формулу (1.17), принимаются из таблицы 1.2. Приведем пример расчета для главного корпуса. Принимаем масштаб для построения картограммы m = 0,2 кВ∙А/мм². Тогда радиус окружности цеха в соответствии с формулой (1.17) будет равен

мм².

Угол сектора осветительной нагрузки определяем по формуле (1.18)

.

Расчетные величины радиусов и углов для остальных цехов определяются аналогично и приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Расчет картограммы нагрузок и определение центра нагрузок

Номер цеха по плану	Полная расчетная мощность цеха Sр.i, кВ∙А	Полная расчетная мощность освещения Sр.о.i, кВ∙А	Расчетный радиус окружности r, мм	Расчетный угол сектора α, град	хi, м	yi, м	Sрi∙хi, кВ∙А∙м	Sрi∙yi, кВ∙А∙м
1	10317	297	128	10	260	100	2682420	1031700
2	2430	207	62	31	88	100	213840	243000
3	3699	148	77	14	270	248	998730	917352
4	1481	68	49	16,5	56	274	82936	405794
5	182	18	17	36	134	250	24388	45500
6	198	24	18	44	294	336	58212	66528
7	45	3	8,5	24	132	308	5940	13860
Потребители энергии напряжением 6 (10) кВ
2	4966	-	89	-	88	100	437008	496600
5	2532	-	63,5	-	134	250	339288	633000
Всего	25850	-	-	-	-	-	4842762	3853334

Пример выполнения картограммы электрических нагрузок представлен на рисунке 1.1.

Главную понизительную или распределительную подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность распределительных сетей высокого напряжения предприятия и цеховых сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии [3].

Для определения места расположения приемного пункта электроэнергии на предприятии определяются координаты центра электрических нагрузок х0, y0, м по формулам

, (1.19)

, (1.20)

где х_i, y_i – координаты центра электрических нагрузок i-го цеха, м.

Координаты условных центров электрических нагрузок цехов определяются по генплану предприятия, на который произвольно наносятся оси координат. Условный центр нагрузки каждого цеха определяется как центр тяжести геометрической фигуры, изображающей данный цех.

В приведенном примере, учитывая данные таблицы 1.3, имеем

м, м.

Полученные ординаты х₀ и y₀ необходимо указать на генплане и обосновать решение об установке ГПП ( ГРП) непосредственно в определенном по формулам центре нагрузок или его необходимо по тем или иным причинам перенести в другое место.

Например, в рассматриваемом примере вычисленный центр электрических нагрузок с координатами х₀ = 187 м и y₀ = 149 м располагается в непосредственной близости от цеха №1.Установить приемный пункт электроэнергии в центре нагрузок не представляется возможным, так как расстояние между цехами №1 и №2, равное 40 м, является недостаточным для его сооружения. Кроме того, между цехами может проходить автомобильная дорога, как указано на генеральном плане предприятия. Поэтому приемный пункт электроэнергии предприятия следует перенести в сторону источника питания (указан стрелкой) на свободную территорию.

Рисунок 1.1 – Картограмма электрических нагрузок