5.1 Общие положения

Подключение систем электроснабжения промышленных предприятий к сетям энергосистем производится согласно техническим условиям (ТУ) на присоединение электрических нагрузок. ТУ выдаются энергоснабжающей организацией в соответствии с Правилами пользования электрической энергией [13]. Пользование электрической энергией допускается только на основании договора, заключаемого между энергоснабжающей организацией (компанией) и потребителем, электроустановки которого непосредственно присоединены к сетям энергоснабжающей организации. Поэтому перед началом проектирования системы электроснабжения необходимо обратиться к поставщику электроэнергии за соответствующими ТУ.

При проектировании СЭС промпредприятий должны выполняться следующие требования [1, 14]:

1. Источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии.

2. Число ступеней трансформации и распределения электроэнергии на каждом напряжении должно быть минимально возможным. 

3. Распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам. В обоснованных случаях могут применяться радиальные схемы.

4. Схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны быть выполнены таким образом, чтобы требуемый уровень надежности и резервирования был обеспечен при минимальном количестве электрооборудования и проводников.

5. Схемы электроснабжения должны быть выполнены по блочному принципу с учетом технологической схемы предприятия. Питание электроприемников параллельных технологических линий следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин.

6. Питание вторичных цепей не должно нарушаться при любых переключениях питания силовых цепей параллельных технологических потоков.

5.2 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).

^{Sр 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.