Расчет системы электроснабжения

Основные расчеты при проектировании системы электроснабжения

К основным видам электрических расчетов относятся:

1. Расчет электрических нагрузок.
2. Расчет мощности компенсирующих устройств.
3. Выбор числа трансформаторов и расчет их мощности.
4. Расчет токов короткого замыкания.

Методы расчета электрических нагрузок

Электрическими нагрузками определяется выбор всех элементов, которые входят в состав системы электроснабжения, таких как:

1. Распределительные сети.
2. Сети питания.
3. Электрических подстанций.
4. Линии электропередач.

Расчет электрических нагрузок на разных уровнях может производиться разными методами, в зависимости от поставленных задач, необходимой точности и имеющихся исходных данных. Как правило расчет производится от низших уровней к высшим. В случае проектирования системы электроснабжения крупного предприятия иногда расчеты делают от высших уровней к низшим. Лучше всего для этого подходит комплексный метод, в основе которого информационная база аналогичного предприятия (номенклатура продукции, объем и технология производства). В этом случае сначала решаются вопросы электроснабжения объекта в целом, а после этого отдельного производства, района объекта. Комплексный подразумевает одновременное использование нескольких способов расчета максимальной нагрузки. Один из таких способов расчет по электрической емкости продукции:

$Р = Эi * Mi / Tm, $

Где: Эi - электроемкость продукции; Mi - объем выпускаемой продукции; Тm - количество часов максимального использования максимума нагрузки.

Основная формула для расчета максимальной нагрузки по электропотреблению за год выглядит следующим образом:

$Р = Кm * A / Tг$

Где: Km - среднегодовой коэффициент максимума; А - объем электропотребления за год; Tг - количество ччасов за год.

Расчет максимальной нагрузки по удельным мощностям осуществляется следующим образом:

$Р = y * F$

Где, у - удельная плотность нагрузки; F - площадь рассматриваемого объекта.

Рассчитать максимальную нагрузку по среднегодовому коэффициенту спроса можно следующим образом:

$Р = Кс * Руст$

Где: Кс - коэффициент спроса; Руст - сумма установленных мощностей

Метод упорядоченных диаграмм:

$Р = Кm * Ku * Pуст$

Где: Руст - сумма установленных мощностей; Кm - коэффициент максимума; Кu - коэффициент использования.

Методика расчета мощности компенсирующего устройства

Суммарная реактивная нагрузка, которая принимается для определения мощности компенсирующего устройства, рассчитывается по следующей формуле:

$Qp1 = К * Qp$

Где: К - коэффициент, который учитывает не совпадение самой большой активной нагрузки энергетической системы и реактивной мощности объекта по времени; Qp - расчетная нагрузка. Значение коэффициента несовпадения по времени принимается в зависимости от отрасли, в которой задействован объект. Например, для нефтеперерабатывающего завода этот коэффициент будет равняться 0,95.

Значения самых больших реактивной и расчетной нагрузок передается в энергосистему с целью определения оптимальной реактивной мощности, которая должна быть передана объекту в режимах наименьшей и наибольшей активной нагрузки системы.

При наибольшей входной нагрузке определяется суммарная мощность компенсирующих устройств объекта, а активная наименьшая нагрузка системы является регулируемой частью компенсирующих устройств.

В электрических сетях общего назначения в качестве компенсирующих устройств могут использоваться синхронные двигатели и батареи конденсаторов. Каждый синхронный двигатель представляет собой источник реактивной мощности, значение которой определяется по формуле:

$Qсд = Рсдн * Всд * tgф$

Где: Рсдн - номинальная активная мощность синхронного двигателя; Всд - коэффициент загрузки по активной мощности; tgф - номинальный коэффициент активной мощности.

В случае расчета мощности батареи конденсатора (в электрических сетях мощностью до 1000 В) определяется некомпенсированная реактивная нагрузка для каждой электрической подстанции объекта:

$Qт = Qрт – Qнкф + ΔQт$

Где: Qрт - максимальная расчетная реактивная мощность; Qнкф - принятая мощность компенсирующих устройств на стороне низкого напряжения; ΔQт - общие потери трансформаторе при его коэффициенте загрузки и с учетом компенсации.

Мощности батареи конденсаторов на напряжение до 1000 В определяется на основе результатов экономических расчетов, ее суммарная расчетная мощность определяется двумя этапами расчетов по минимуму приведенных затрат. Первый этап заключается в выборе оптимального количества трансформаторов и определении дополнительной мощности батареи конденсаторов на напряжение с целью уменьшения потерь в трансформаторах. Он состоит из расчета минимального количества трансформаторов, наибольшей активной мощность, формула которой выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Где: Nтэ - экономически оптимальное количество трансформаторов; Kзт - коэффициент загрузки трансформатора; Sm - суммарная мощность трансформаторов; Рр - максимальная суммарная нагрузка.

Затем рассчитываются суммарная мощность батарей конденсаторов на напряжения:

$Q1 = Qрт - Qт$

Где: Qрт - максимальная расчетная реактивная нагрузка.

А дополнительная мощность определяется по формуле:

$Q2 = Qрт - Q1 – y * Nтэ * Sнт$

Где: у - расчетный коэффициент; Sнт - принятая номинальная мощность одного трансформатора.