Активная нагрузка линий низкого напряжения, питающей группу жилых домов

,

где Р_уд.кв.- удельная нагрузка квартир, зависящая от типа кухонных плит и числа квартир N; N – суммарное число квартир, питаемых одной линией.

При наличии неоднородных потребителей нагрузка определяется с учётом коэффициента одновременности максимумов:

        ,

где Р_макс.- активная нагрузка потребителя, формирующего максимум нагрузки рассматриваемого элемента сети; k_0макс.i- коэффициент одновременности максимумов жилых домов (квартир и силовых приёмников) и общественных зданий относительно нагрузки, формирующей максимум; P_i- активная нагрузка всех потребителей, кроме формирующего максимум нагрузки.

Определение реактивной нагрузки производится в соответствии с величинами  отдельных потребителей.

   При наличии однородных потребителей суммарная активная (реактивная) нагрузка трансформаторной подстанции (ТП) находится суммированием этих нагрузок. При наличии неоднородных потребителей нагрузки определяются с учётом коэффициента одновременности максимумов аналогично нагрузке линии низкого напряжения. Полная нагрузка ТП .

Нагрузка линии среднего напряжения, питающей ряд ТП, определяется по сумме нагрузок трансформаторов 6-20/0,4 кВ с учётом коэффициентов одновременности k_oмакс.:

                      .

Нагрузка на шинах центра питания(ЦП) 6-20 кВ определяется как сумма нагрузок линий среднего напряжения с учётом коэффициента одновременности максимумов k_омакс.

При наличии на подстанции двух обмоточного трансформаторанагрузка ЦП напряжением 35-330 кВ находится по нагрузке ЦП напряжением 6-20 кВ. В трёхобмоточном трансформаторе учитывается дополнительная нагрузка третьей обмотки трансформатора. Суммарная нагрузка определяется с учётом коэффициента k_о.макс.

4.1.3. Определение расчётной нагрузки в сельских электрических сетях

следует отметить, что проектирование систем сельского электроснабжения (ССЭ) отличается от методов проектирования электроснабжения городов и промышленных предприятий. В связи с этим возникает необходимость рассмотрения некоторых особенностей ССЭ, в частности, расчёт нагрузок и выбор сечений питающих токопроводов.

Для проектирования систем электроснабжения населенного пункта и района необходимо знание электрических нагрузок. Расчет электрических нагрузок проводят в соответствии с методикой, изложенной в руководящих материалах «Сельэнергопроекта». Прежде всего, следует определить нагрузку на вводе в отдельные объекты, в качестве которых в населенных пунктах могут быть жилые дома, общественные коммунально-бытовые помещения (школы, столовые, магазины и т. д.), производственные предприятия по производству и обработке с.-х. продукции (теплицы, животноводческие объекты, молокозаводы, птицефабрики и др.), а также мелкие производственные предприятия (мастерские, мельницы, пилорамы и т. д.). Электрическая нагрузка на вводе в жилой дом может быть определена различными способами, в зависимости от наличия исходной информации об электропотребления за предыдущие годы, возможности использования газа в населенном пункте, типа застройки (старой и новой) и т. д.

При наличии сведений о существующем уровне годового электропотребления нагрузку на вводе в сельский жилой дом (или квартиру) определяют по номограмме рис. 4. 2. При этом следует иметь в виду возможный временный разрыв между процессами проектирования и введения в эксплуатацию системы электроснабжения, что учитывается увеличением расчетного года (на номограмме), по которому определяют нагрузку дома.

Если в течение расчетного периода электрифицируемый объект намечено газифицировать с использованием природного газа, то полученную по номограмме электрическую нагрузку следует уменьшить на 20 %.

Для вновь электрифицируемых населенных пунктов, а также при отсутствии сведений об электропотреблении расчетные нагрузки на вводах в жилые дома, в кВт, принимают по данным табл. 4.4.

При наличии бытовых кондиционеров расчетные нагрузки жилых домов увеличивают на 1 кВт.

Электрические нагрузки, как правило, рассчитывают отдельно для режимов дневного и вечернего максимумов. В случаях, когда известен только один какой-либо режим нагрузок, для расчета другого можно использовать коэффициенты дневного и вечернего максимумов к_д и к_в, табл. 4.5.

Полную дневную и вечернюю электрические нагрузки на вводе жилого дома определяют по формулам:

                и                (4.1)

(значения соs φ, приведены в табл. 4.6).

Максимальные дневные и вечерние электрические нагрузки на вводах в производственные и общественные коммунально-бытовые предприятия и помещения приведены в табл. 4.7.

Электрическая нагрузка наружного освещения улиц определяется типом светильника, шириной улиц и их покрытием. Значения электрической нагрузки уличного освещения в сельских населенных пунктах приведены в табл. 4.8.

Освещение территорий хозяйственных дворов принимается из расчета 250 Вт на помещение и 3 Вт на погонный метр длины периметра хоздвора.

Рис. 4.2. Зависимость расчетной нагрузки на вводе в сельский дом и перспективного потребления электроэнергии от существующего уровня электропотребления

Ориентировочную суммарную электрическую нагрузку населенного пункта определяют одним из методов:

- методом суммирования электрических нагрузок с помощью коэффициента одновременности;

                  ,                                        (4.2)

где S_дi, S_вi – дневная и вечерняя электрическая нагрузки на вводе I-го потребителя, кВ.А; S_ул – электрическая нагрузка уличного освещения, кВ.А; k_о – коэффициент одновременности (табл. 1.6), отн. ед.; n – количество потребителей в населенном пункте, шт.;

    - методом суммирования электрических нагрузок с помощью добавок

              ,                                       (4.3)

где S_{д max}, S_{в max} – наибольшая дневная и вечерняя электрические нагрузки из всех потребителей населенного пункта; ΔS_{д i} , ΔS_{в I} – добавки к значениям остальных дневной и вечерней электрических нагрузок.

При выборе способа суммирования электрических нагрузок необходимо учитывать, что если нагрузки потребителей отличаются по величине более чем в 4 раза, то применение коэффициента одновременности в этом случае не рекомендуется.

Выбор системы напряжения электроснабжения района. Электроснабжение района может осуществляться по одной из систем напряжений: 110/35/10/0,38 кВ; 110/35/20/0,38 кВ, 110/35/0,38 кВ, 110/20/0,38 кВ или 110/10/0,38 кВ. На данном этапе проектирования выбор системы напряжений электроснабжения района может производиться без экономических расчетов, но, с учетом предельных длин сетей, количества ТП, приходящихся на одну ВЛ 10(35) кВ и мощностей ТП. При количестве ТП, приходящихся на одну ВЛ, - 5÷8 штук, при мощности большинства ТП (70-80 %) более 100 кВ∙А, максимальной длине до наиболее удаленной точки ВЛ более 35 км целесообразно выбрать систему напряжений 110/35/0,38 кВ. Если количество ТП на одну ВЛ 10(35) кВ составляет 10-15 штук (мощность большинства (70-80 %) ТП боле 100 кВ∙А и максимальная длина до наиболее удаленной точки ВЛ более 35 км), может оказаться целесообразным строительство подстанций 35/10 кВ вблизи «центра тяжести» нагрузок этих ТП и применение системы напряжений 10/35/10/0,38 кВ. Если длина до наиболее удаленной точки ВЛ не превышает 15 км, то целесообразно выбрать систему напряжений 110/10/0,38 кВ. Применение систем напряжений 110/20/0,38 кВ и 110/35/20/0,38 кВ в настоящее время считается нецелесообразным при проектировании развития систем электроснабжения для районов, где это напряжение до сих пор не применялось. Эта рекомендация соответствует технико-экономическим расчетам, как самих сетей, так и дефицита оборудования на 20 кВ.

Выбор количества ТП в населенном пункте. Критерием выбора оптимального количества ТП в заданном населенном пункте является минимум дисконтированных затрат. Однако на первоначальном этапе проектирования еще неизвестны исходные данные, необходимые для определения этого критерия. Поэтому рекомендуется ориентироваться на дополнительные критерии выбора количества ТП в населенном пункте. К таким критериям относятся протяженность ВЛ 0,38 кВ, суммарная мощность подстанций и значения провала напряжения при запуске асинхронных электродвигателей.

Если радиус ВЛ 0,38 кВ превышает 0,5÷0,7 км при проектировании одной ТП в населенном пункте, то целесообразно рассмотреть вариант установки двух и более ТП. При суммарной электрической нагрузке населенного пункта свыше 400 кВ.А и невозможности обеспечения допустимой глубины провала напряжения при запуске электродвигателя также целесообразно рассмотреть варианты установки двух и более подстанций в населенном пункте.

При целесообразности установки двух и более подстанций в населенном пункте желательно проектировать электроснабжение производственных и коммунально-бытовых потребителей от разных подстанций. Место расположения ТП выбирается в центре «тяжести» электрических нагрузок, присоединенных к данной подстанции, которое может быть определено по формулам:

       и           (1.4)

где X_i , Y_i – координаты центров нагрузок потребителей, подключенных к ТП; S_i – расчетная мощность на вводе i –го потребителя.

При выборе места расположения подстанции на плане населенного пункта оси координат и масштаб Х и Y принимаются произвольно.

Окончательное местоположение подстанции выбирается с учетом удобства ее размещения, обслуживания и возможности взаимного резервирования между ТП по ВЛ 0,38 кВ, что необходимо для потребителей первой категории по надежности электроснабжения, таких как больницы, инкубаторы, крупные животноводческие фермы, птицеводческие комплексы и др.

Расчет электрической нагрузки на участках ВЛ 0,38 кВ и подстанции 10(35)/0,4 кВ. Расчетную электрическую нагрузку участков ВЛ 0,38 кВ и подстанции 10(35)/0,4 кВ определяют с учетом неодновременности включения потребителей, применяя для суммирования коэффициенты одновременности или добавки мощностей (формулы 4.2 и 4.3). При этом к большей из двух (или трех) нагрузок прибавляют добавку от меньшей. Отдельно рассчитывают дневной  и вечерний  максимумы нагрузок. Электрическую нагрузку ТП 10(35)/0,4 кВ получают, суммируя нагрузки головных участков отходящих линий (по добавкам мощностей или с помощью К_одн). В вечернем максимуме нагрузки необходимо учитывать также нагрузку наружного освещения с коэффициентом одновременности, равным единице. За расчетную нагрузку принимают большую (в целом для линии или подстанции) из  и .

При выборе количества трансформаторов на проектируемых подстанциях 10(35)/0,4 кВ принимают во внимание категории надежности электроснабжения потребителей.

Таким образом, если к отходящим от ТП 10(35)/0,4 кВ ВЛ 0,38 кВ подключены потребители I категории надежности электроснабжения, то необходимо на проектируемой подстанции 10(35)/0,4 кВ установить два трансформатора. Это связано с необходимостью обеспечения электроэнергией потребителей I категории по двум взаимно резервирующим ВЛ 0,38 кВ от двух независимых источников питания, причем переключение электроснабжения потребителя на резервную ВЛ (или на резервный источник питания) должно производиться автоматически.

Для обеспечения надежности электроснабжения потребителей II категории, мощностью 250 кВт и более также проектируют двухтрансформаторную подстанцию 10(35)/0,4 кВ, а при меньшей мощности – однотрансформаторную. Кроме того, электропитание потребителей II категории, не допускающих перерыва более 0,5 ч, осуществляют по двум ВЛ 0,38 кВ с возможностью ручного переключения с одной ВЛ на другую.

При наличии в населенном пункте только потребителей III категории по надежности электроснабжения достаточно установить на ТП 10(35)/0,4 кВ один трансформатор.

Номинальную мощность трансформаторов на однотрансформаторной подстанции 10(35)/0,4 кВ выбирают по экономическим интервалам нагрузок по табл. 1.7 в зависимости от расчетной полной мощности, среднесуточной температуры окружающей среды и вида электрической нагрузки.

Номинальная мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции 10(35)/0,4 кВ определяется из условий их работы в нормальном и аварийном режимах. Если нет резервирования в сетях 0,38 кВ, то номинальную мощность трансформатора выбирают по условию:

                                                              (4.5)

где S _рас – расчетная мощность подстанции 10(35)/0,4 кВ, кВ·А; К_ПС – коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора подстанции.

    Если в сетях 0,38 кВ применяется резервирование, то номинальную мощность трансформаторов на проектируемой подстанции 10(35)/0,4 выбирают по двум условиям:

                                                             (1.6)

где S _рез – электрическая нагрузка, резервируемая по сетям 0,38 кВ, кВ·А; К_па – коэффициент допустимой аварийной перегрузки подстанции, зависящий от степени загрузки трансформатора до аварии, и достигающий значений 1,5÷1,9.

Как правило, марка трансформатора, устанавливаемого на проектируемой подстанции 10(35)/0,4 кВ – ТМ – трансформатор масляный.

Все вновь сооружаемые и реконструируемые подстанции 10(35)/0,4 кВ в основном следует проектировать, применяя серийно выпускаемые комплектные трансформаторные подстанции (КТП), при этом рекомендуется учитывать следующее:

- схемы электрических соединений подстанций приняты на основании утвержденных типовых схем и технико-экономического расчета;

- трансформатора на таких КТП применяются с переключением ответвлений без возбуждения (ПБВ);

- чтобы использовать трансформаторы с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН), необходимо специальное технико-экономическое обоснование;

- трансформаторы мощностью до 250 кВ·А рекомендуется применять со схемой соединения обмоток звезда-зигзаг с выведенной нейтралью обмотки 0,4 кВ;

- распределительное устройство 0,4 кВ рекомендуется использовать с автоматическими воздушными выключателями;

-  мачтовые подстанции допускается применять наравне с КТП;

- при проектировании электроснабжения крупных с.-х. комплексов рекомендуется предусматривать подстанции внутренней установки, размещаемые в пристройках или в производственных зданиях;

- подстанции закрытого типа (в зданиях) применяют в районах с расчетными температурами ниже минус 40^оС, со снежными заносами, с загрязненной атмосферой, с пыльными бурями, со стесненной застройкой поселков городского типа или при сооружении с.-х. комплексов;

- закрытые мачтовые подстанции и КТП наружной установки не ограждают, если расстояние от земли до высоковольтных вводов не менее 4,5 м;

- при проектировании больших производственных с.-х. объектов мощность отдельных ТП 10(35)/0,4 кВ не должна превышать 1000 кВ·А.