Области применения одно- и двухтрансформаторных подстанций
Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции. Применение трехтрансформаторных подстанций вызывает дополнительные капитальные затраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Трехтрансформаторные подстанции используются редко, как вынужденное решение, при реконструкции, расширении подстанции, при системе раздельного питания силовой и осветительной нагрузок, при питании резкопеременных нагрузок.
Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.
Однотрансформаторные ТП выгодны еще и в том отношении, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то можно за счет наличия перемычек между трансформаторными подстанциями на вторичном напряжении отключать частьтрансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы трансформаторов.
Под экономическим режимом работы трансформаторов понимается режим, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах. В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.
Такие трансформаторные подстанции могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6-10 кВ к электроприемникам, уменьшая протяженность сетей до 1 кВ за счет децентрализации трансформирования электрической энергии. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух однотрансформаторных по сравнению с одной двухтрансформаторной подстанцией.
Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного, другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этой ситуации можно временно отключить электроприемники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки. В этих случаях выгодно менять присоединенную мощность трансформаторов, например, при наличии сезонных нагрузок, одно или двухсменной работы со значительной различающейся загрузкой смен.
Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких трансформаторных подстанций. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных подстанцийопределяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения.
Расчёт электрических нагрузок при разработке проекта электроснабжения
Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при разработке проекта электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.
Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность, реактивная мощность и ток. В расчетах систем электроснабжения промышленных предприятий используют-следующие значения электрических нагрузок:
а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену для определения расчетной нагрузки и расхода электроэнергии;
б) расчетный получасовой максимум активной и реактивной мощностей или токов для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву, отклонению напряжения и экономическим соображениям;
в) пиковый ток для определения колебаний напряжения, выбора устройств защиты и их уставок.
В зависимости от стадии проекта электроснабжения и места расположения расчетного узла в схеме электроснабжения применяют методы определения электрических нагрузок упрощенные или более точные. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий осуществляют, как правило, в два этапа: стадия проектного задания и стадия рабочих чертежей. На стадии проектного задания предварительный расчет электрических нагрузок производят приближенно на основании данных о суммарной установленной мощности отдельных потребителей (отделения, цеха, корпуса и т. д.). На стадии рабочих чертежей производят окончательный уточненный расчет электрических нагрузок с использованием конкретных данных о единичных приемниках отделений, цехов и т. д.).
Определение расчетных нагрузок выполняют от низших к высшим ступеням системы электроснабжения по отдельным расчетным узлам в сетях напряжением до 1 кВ. На рис. 3.1 представлен участок схемы электроснабжения промышленного предприятия с указанием наиболее характерных узлов, для которых производят расчет электрических нагрузок с целью выбора сечений питающих и распределительных сетей напряжением до 1 кВ и выше, числа и мощности трансформаторов ТП и ГПП, сечений шин распределительных устройств ТП, РП и ГПП, коммутационной и защитной аппаратуры напряжением до 1 кВ и выше и т. п.
В настоящее время в практике проектирования применяют несколько методов определения расчетных (ожидаемых) электрических нагрузок:
1) по установленной мощности и коэффициенту, меньшему единицы;
2) по средней мощности и коэффициенту, большему или равному единице;
3) путем добавления к средней мощности некоторой величины, характеризующей отклонение расчетной нагрузки от средней;
К первой группе следует отнести метод определения расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса. Ко второй группе относят следующие методы определения расчетной нагрузки: по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки, по средней мощности и коэффициенту максимума нагрузки (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузки), по средней мощности и среднеквадратическому отклонению (статистический метод).
Особую группу составляют методы определения расчетных нагрузок по удельным показателям производства, а именно: по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период, по удельной нагрузке на единицу производственной площади.
