4.6. Выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения и трансформаторов главной понизительной подстанции

Величина напряжения питания главной понизительной подстанции предприятия определяется наличием конкретных источников питания, уровнями напряжения на них, расстоянием от ГПП до этих источников, возможностью сооружения воздушных или кабельных линий для передачи электроэнергии и другими факторами.

Из всех возможных вариантов внешнего электроснабжения нужно выбрать оптимальный, то есть имеющий наилучшие технико-экономические показатели. Для этого, прежде всего, следует найти величину рационального напряжения, которую можно оценить по формуле Стилла

,

(4.25)

где Li – длина питающей ГПП линии; Р_РП – расчетная нагрузка предприятия на стороне низшего напряжения ГПП.

Расчетная (максимальная) нагрузка предприятия

РРП = РРН + РРВ + РОСВ + ΔРТΣ,

(4.26)

где Р_РН - расчетная активная низковольтная нагрузка всех цехов и других потребителей предприятия; Р_РВ - расчетная активная высоковольтная нагрузка предприятия; Р_ОСВ - расчетная активная нагрузка освещения предприятия, включающая внутрицеховое и наружное освещение; ΔР_ТΣ – суммарные потери активной мощности в трансформаторах цеховых ТП.

Для сравнения принимаются два варианта внешнего электроснабжения соответственно с большим и меньшим напряжениями по отношению к U_РАЦi.

Полная расчетная нагрузка предприятия, необходимая для выбора силовых трансформаторов ГПП, находится приближенно по формуле

,

(4.27)

где Q_ЭСi - экономически целесообразная реактивная мощность на стороне высшего напряжения ГПП, потребляемая предприятием из энергосистемы.

В курсовом проекте Q_Эсi допускается рассчитывать с помощью соотношения

QЭСi = РРП tgi,

(4.28)

где коэффициент реактивной мощности tg_I находится из табл.4.5.

При наличии одной ГПП и отсутствии электрической связи с другими источниками трансформаторы ГПП питают всю нагрузку предприятия.

Таблица 4.5

Напряжение сети, кВ	35	110…150	220 и более
tgi	0,23	0,28	0,37

Для потребителей 3-й или 2-й категории с резервированием по стороне низшего напряжения, как правило, выбирается однотрансформаторная ГПП. Номинальная мощность трансформатора S_НОМ.Т приближенно определяется с учетом перегрузки в нормальном режиме на 30% и допустимой перегрузки на 15% из-за неравномерности годового графика нагрузки по выражению [24]:

,

(4.29)

где К_ЗАП – коэффициент заполнения графика нагрузки предприятия.

Двухтрансформаторная ГПП, как правило, выбирается для потребителей 1-й и 2-й категории без резервирования по стороне низшего напряжения. Допустимая номинальная мощность каждого трансформатора S_НОМ.Т с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме определяется по выражению:

,

(4.30)

где К_1-2 – коэффициент участия в нагрузке предприятия потребителей 1-й и 2-й категории (для ГПП принимают равным 0,75…0,85); К_ПЕР = 1,4 – коэффициент приближенной допустимой аварийной перегрузки трансформатора.

На ГПП может быть установлено три и более трансформаторов с целью обеспечения надежного электроснабжения всех основных потребителей предприятия. Такое решение принимают:

• при наличии крупных резкопеременных и ударных нагрузок и необходимости выделения их питания (прокатные станы, дуговые электропечи, крупные сварочные производства, кузнечно-прессовые цехи и т.д.);

• при концентрированных нагрузках, когда двухтрансформаторные ГПП невозможно применить по схемным либо конструктивным соображениям;

• при явных экономических преимуществах выполнения трехтрансформаторных ГПП, обусловленных, например, упрощением схемных решений или условиями дальнейшего роста нагрузок и развития ГПП предприятия.

Подробно практические методы выбора номинальной мощности трансформаторов ГПП по суточным и годовым графикам нагрузки изложены в [7,10,24].

На крупных предприятиях может быть установлена не одна, а несколько ГПП. Такое решение определяется на основе технико-экономических расчетов и его целесообразно рассматривать, как правило, при полной расчетной нагрузке предприятия более 90…100 МВА.

Промышленные предприятия получают электрическую энергию, как правило, от районных понижающих подстанций энергосистемы или электростанций на напряжении 220, 110, 35 кВ и сравнительно редко 10 или 6 кВ. В схему внешнего электроснабжения входят главная понизительная подстанция или центральный распределительный пункт предприятия, воздушные или кабельные линии электропередачи от районной подстанции энергосистемы или распределительного устройства электростанции до предприятия и коммутационные аппараты отходящих линий этой подстанции или электростанции.

При рассмотрении вариантов внешнего электроснабжения необходимо выбрать схемы на два напряжения, отвечающие требованиям надежности электроснабжения проектируемого предприятия, его технологическим особенностям и условиям окружающей среды [4,9,18]. Для каждого варианта рисуются однолинейные электрические схемы, на которых показывается коммутационная аппаратура подстанции энергосистемы или электростанции, воздушные или кабельные линии электропередач, элементы ГПП или ЦРП, а именно: открытое или закрытое распределительное устройство на стороне высшего напряжения, вводные и секционные выключатели на стороне низшего напряжения. Около каждого элемента схемы указывается его тип со всеми основными номинальными данными, а для разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, выключателей – тип привода.

Пример схем внешнего электроснабжения предприятия приведен на рис. 4.1 и 4.2.