Расчетные уровни электрических нагрузок

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование и токоведущие элементы системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии, производится расчет отклонений и колебаний напряжений. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

При проектировании СЭС выделяют характерные места, называемые уровнями [11, 12] для которых несколько отличаются подходы в определении нагрузок.

1-й уровень (1УР) – это расчетная нагрузка, которая определяется мощностью одного конкретного электроприемника, т.е. его паспортными данными: Р_р = Р_н. По этой нагрузке выбираются сечения провода или кабеля, питающего данный приемник, а также выбирается коммутационный аппарат, с помощью которого приемник подключается к сети.

2-й уровень (2УР) – расчетная нагрузка, которая создается группой приемников напряжением до 1000 В, подключенных к щитку, шинопроводу, шкафу 0,4 кВ и т.п. Определяется она по принятому методу расчета (см. раздел 3.2).

S_{р po}= , (5.1)

По указанной нагрузке выбирается сечение радиальной линии или распределительной магистрали, питающих данную группу электроприемников. По этой нагрузке осуществляется также выбор коммутационных аппаратов, с помощью которых данная линия или магистраль подключаются к главному силовому распределительному шкафу или к питающей магистрали в схеме блока трансформатор – магистраль.

3-й уровень (3УР) – расчетная нагрузка, потребляемая отдельными крупными электроприемниками или группами приемников с шин напряжением до 1000В ПС. Фактически это нагрузка отдельных линий, отходящих от шин РУ 0,4(0,69)кВ цеховых ТП. По этой нагрузке выбираются сечения проводов и кабелей, отходящих от шин РУ соответствующего напряжения, и коммутационные и защитные аппараты, с помощью которых эти линии присоединяются к шинам РУ НН цеховых ТП.

4-й уровень (4УР) – расчетная нагрузка, получаемая на шинах низкого напряжения 0,69-0,4/0,23 кВ цеховой ТП или главной магистрали в блоке «трансформатор-магистраль». Эта нагрузка является суммарной (но не простой арифметической суммой) нагрузкой всех магистралей, распределительных шкафов и щитов, а также отдельных крупных двигателей, подключаемых к РУ 0,4(0,69) кВ цеховых ТП. В качестве расчетной нагрузки на этом уровне СЭС обычно принимают получасовой максимум нагрузок (Р_р = Р₃₀) По нагрузкам 4-го уровня определяются число и мощность трансформаторов цеховых ТП, сечение и материал шин РУ НН цеховой ТП или главной магистрали, выбираются комму тационные аппараты, устанавливаемые на вводе в РУ НН.

5-й уровень(5УР) – расчетная нагрузка, создаваемая на высокой стороне ТП с учетом потерь в трансформаторах, а также нагрузка, создаваемая электроприемниками напряжением 10(6)- 20кВ (например, мощные насосы или компрессоры, электросталеплавильные печи и.т.п.), присоединенными к шинам заводских РП 10(6)-20 кВ.

S_{p 5УP} = , (5.2)

где ΔР_Т и ΔQ_T – активные и реактивные потери в трансформаторах, которые можно определять по (4.28 – 4.31).

По расчетной нагрузке 5-го уровня выбирается коммутационная аппаратура, устанавливаемая в ячейках отходящих линий РУ 10(6) кВ, а также сечения и материал кабелей и токопроводов отходящих линий 10(6)- 20кВ, питающих цеховые ТП.

6-й уровень(6УР) – расчетная нагрузка на шинах каждой секции РП 10(6)- 20кВ. По этой нагрузке выбирается сечение шин РП, сечение кабелей или токопроводов, питающих РП, аппараты, устанавливаемые на вводе в РП и в ячейках соответствующих питающих линий РУ 10(6)- 20кВ ГПП или ПГВ завода.

Р_р.6УР = (ΣР_р.5УР + ΣР_{р.сил 6УР})·К_.о.м + ΣР_р.о.т + ΔР_ку , (5.3)

где ΣР_р.5УР – сумма расчетных нагрузок на стороне ВН цеховых ТП;

ΣР_{р.сил 6УР} – суммарная расчетная мощность силовых электроприемников напряжением выше 1 кВ, подключенных к шинам РП (ГРП) 10(6)кВ,

ΣР_р.о.т - суммарная расчетная мощность, потребляемая на освещение территории предприятия и запитанная от шин 10(6)кВ РП;

ΔР_ку - потери расчетной мощности в компенсирующих устройствах (КУ);

К_.о.м – коэффициент одновременности максимумов силовой нагрузки.

Аналогично определяется расчетная реактивная нагрузка Q_р.6УР с учетом выдачи мощности КУ.

7-й уровень(7УР) – общая расчетная нагрузка на шинах каждой секции шин 10(6)- 20кВ ГПП или ПГВ завода. Определяется по расчетным нагрузкам отходящих линий с учетом одновременности максимумов нагрузок:

S_{p 7YP} = ΣS_{pi 7УP}·K_{O M} (5.4)

где ΣS_{pi 7УP}· - расчетные нагрузки отходящих фидеров 10(6) кВ ГПП;

K_{O M} - коэффициент одновременности максимума нагрузок, который может приниматься в пределах 0,85÷1 в зависимости от места данного узла в СЭС предприятия.

По этой нагрузке выбираются понизительные трансформаторы, устанавливаемые на ГПП (их число и мощность), коммутационные аппараты вводов в РУ 10(6)- 20кВ ГПП или ПГВ, ошиновка трансформаторов.

8-й уровень(8УР) – расчетная нагрузка на стороне высшего напряжения (ВН) ГПП или ПГВ предприятия. Определяется аналогично расчету нагрузок 5УР, т.е. с учетом потерь в трансформаторах ГПП или ПГВ предприятия.

Определение этой нагрузки необходимо для выбора сечения ВЛ (КЛ), питающих предприятие, параметров коммутационных аппаратов на стороне ВН, схемы присоединения ПС к питающей сети системы, измерительных трансформаторов, уставок РЗА на стороне ВН, а также на питающем конце.

В зависимости от схемы ЭС завода некоторые уровни могут отсутствовать (например, при одноступенчатой радиальной схеме не будет 6УР). В этом случае расчет нагрузок ведется для следующего уровня схемы.