1.2. Выбор схемы внешнего электроснабжения

К схеме внешнего электроснабжения относятся линии электропередач высокого напряжения и главная понизительная подстанция предприятия (ГПП). При проектировании схем электроснабжения может быть большое количество вариантов решения. Эта многовариантность и ставит задачу выбора наиболее рациональной схемы электроснабжения.

При выполнении работы сначала надо выбрать напряжение питающей линии электропередачи. Для этого определяют величину нестандартного напряжения по формулам, полученным на основе обработки статистических данных, например, по формуле Стилла:

, (1.10)

где l — расстояние, км, из задания к курсовой работе (табл. П.2.3);

Р— передаваемая мощность, МВт.

Она принимается равной расчетной активной нагрузке предприятия .

Затем выбираются два ближайших по величине стандартных номинальных напряжений U_cт1 и U_cт2:

U_cт1≤U≤U_cт2. (1.11)

Таким образом, можно сравнивать четыре варианта внешнего электроснабжения:

1. одноцепная с резервной кабельной линией напряжением U_cт1;

2. одноцепная с резервной кабельной линией напряжением U_cт2;

3. двухцепная линия напряжением U_cт1;

4. двухцепная линия напряжением U_cт2.

Для каждого варианта рассчитывают значение номинального тока.

Для одноцепной линии:

, (1.12)

где S_p — полная расчетная нагрузка предприятия, кВ∙А, определяемая по формуле (1.2);

U_стi — выбранное стандартное напряжение, кВ.

Для двухцепной линии:

. (1.13)

Для резервной кабельной линии:

, (1.14)

где S_p1 — полная расчетная нагрузка потребителей первой категории (табл. П.2.4), кВ∙А;

U_кл — номинальное напряжение резервной кабельной линии, кВ.

По величине номинального тока и экономической плотности тока определяют нестандартные значения сечений проводов всех линий по схеме S_i:

, (1.15)

где j_эк — экономическая плотность тока, А/мм², берется из табл. П.1.2.

Исходя из рассчитанной величины S_i, по справочникам выбирают стандартные сечения и марки проводов линий.

Мощность трансформаторов ГПП S_тр выбирают с учетом их допустимой перегрузки в соответствии с ПУЭ:

, (1.16)

где n_т — число трансформаторов на ГПП (по схеме);

К_пер — коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, зависящий от графика нагрузки, условий окружающей среды и др. Можно принимать К_пер = 1,3.

При выборе мощности трансформаторов для варианта с двухцепной линией следует учитывать, что при аварийном отключении одного трансформатора другой должен обеспечить питание потребителей первой категории. При выборе типа и мощности силовых трансформаторов пользуются справочным материалом

Потери электроэнергии в элементах схемы можно определять по формулам:

• потери в линиях:

, (1.17)

где ΔР_л — потери активной мощности в линии, Вт;

τ — число часов максимальных потерь;

U — номинальное напряжение линии, кВ;

R — активное сопротивление линии, Ом;

r_o — удельное сопротивление линии, Ом/км, которое определяется по справочникам;

l — длина линии, км;

n_ц — число цепей воздушных линий.

• потери в трансформаторах:

, (1.18)

где п_т — число параллельно работающих трансформаторов;

ΔР'_х.х — приведенные потери холостого хода, кВт:

, (1.19)

, (1.20)

ΔР'_к.з — приведенные потери короткого замыкания, кВт:

, (1.21)

, (1.22)

где ΔР_х.х, ΔР_к.з — потери холостого хода и потери короткого замыкания трансформатора по справочникам, кВт;

ΔQ_х.х — постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода трансформатора, кВ∙А;

ΔQ_к.з Рк-з — реактивные потери мощности при полной нагрузке, кВ∙А;

J_х.х, e_х.х — ток холостого хода и напряжение короткого замыкания в процентах по справочникам;

К_э — экономический эквивалент реактивной мощности (коэффициент превышения потерь). Величина К_э может быть принята в среднем 0,05—0,07 кВт/(кВ∙А);

Т_вкл — число часов работы трансформаторов в году, ч. Можно принимать Т_вкл = 8760 ч;

S_н.т — номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

Выбрав силовые трансформаторы на ГПП и параметры линий электропередачи, переходят к расчету экономических показателей вариантов схем внешнего электроснабжения для определения оптимального варианта.