ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ОБЪЕКТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ОБЪЕКТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1. Влияние окружающей среды на работу подстанции «Правобережная»

В данном проекте в качестве объекта электроснабжения рассматриваем подстанцию «Правобережная». Она работает в системе совместно с другими подстанциями этого же класса. Работа в таком режиме позволяет осуществлять дополнительное резервирование потребителей и значительно повышает надежность их электроснабжения. Подстанция «Правобережная» получает энергию в виде трехфазного тока частотой 50 Гц по линии напряжением 220 кВ длиной 11,9 км от подстанции «Борино – 500». Затем энергия преобразуется на напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ и распределяется соответствующим электроприемникам.

Подстанция «Правобережная» находится в юго-западной части города Липецка. Липецкая область располагается в средней полосе с умерено – континентальным климатом. Колебание температуры в течение года не очень значительны и составляют 20 – 30⁰С. При этом среднегодовой уровень осадков в области составляет 550 – 600 мм, а количество грозовых дней в году — 40 – 60. Давление ветра в среднем не превышает 35 Н/м. Толщина ледяного покрова при обледенении проводов и других открытых конструкций составляет 3 мм. Надежность работы основного электрооборудования зависит от условий внешней среды. На работу различных электротехнических устройств оказывают влияние различные факторы: удары, вибрация, перегрузки, перепады температуры, электрические и магнитные поля, влажность, песок, вызывающие коррозию жидкости и газы, солнечная радиация. В городе расположен крупный металлургический комбинат АО «НЛМК». Работа комбината сопровождается повышенным содержанием пыли, взвешенных твердых частиц и химических примесей. Из химических примесей наибольшую концентрацию имеют окислы серы и азота. Это приводит к необходимости использования двойной изоляции и других мер по обеспечению необходимого уровня изоляции. Обслуживающему персоналу необходимо принимать ряд мер по обеспечению нормальной работы оборудования. К ним относятся: протирка керамических изоляторов, профилактика и другие операции. Поэтому при выборе основного электрооборудования необходимо принять во внимание то, что подстанция работает в непосредственной близости от крупного металлургического комбината.

1.2. Выбор месторасположения

Подстанция «Правобережная», как и любая другая подстанция, является важным звеном системы электроснабжения. Таким образом, выбор оптимального месторасположения подстанции является одним из важных этапов проектирования любой системы электроснабжения. В самом начале расчета составляется список всех объектов, которые получают энергию от данной подстанции, а затем наносится на план их расположение. Кроме того, необходимо знать графики активной и реактивной нагрузок всех приемников электрической энергии. При рациональном размещении подстанции на местности технико-экономические показатели системы электроснабжения близки к оптимальным. Это позволяет снизить затраты при эксплуатации, так как при передачи потери электрической энергии минимальны. Для определения месторасположения подстанции при проектировании системы электроснабжения строится картограмма нагрузок.

1.3. Картограмма нагрузок

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные на плане местности окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам объектов электроснабжения. Для каждого приемника электрической энергии строится своя окружность, центр которой совпадает с центром объекта. Каждый круг может быть разделен на секторы, соответствующие осветительной, силовой, низковольтной, высоковольтной нагрузкам. В этом случае картограмма нагрузок дает представление не только о величине нагрузок, но и их структуре. Центр нагрузки объекта электроснабжения является символическим центром потребления электрической энергии. Картограмма нагрузок позволяет достаточно наглядно представить распределение нагрузок по территории. Тогда, согласно [1]:

, (1.1)

где P_i – нагрузка объекта электроснабжения, кВт;

r_i – радиус окружности, км;

т – масштаб для определения площади круга, кВт/км².

Из формулы (1.1) можно легко определить радиус окружности:

.  (1.2)

Подстанция «Правобережная» получает питание по двухцепной линии 220 кВ «Правобережная» длиной 11,9 км. На линии 220 кВ «Правобережная» используются провода марки АСО – 300. Провод выбран по условию обеспечения механической прочности, а также наличием в атмосфере вредных веществ. На подстанции осуществляется преобразование электрической энергии с напряжения 220 кВ до напряжений 110, 35 и 10 кВ. Преобразованная электрическая энергия передается соответствующим приемникам по воздушным и кабельным линиям. Мощность, передаваемая по воздушным и кабельным линиям, а также расстояния до приемников приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Мощность приемников электрической энергии и расстояния до них

Напряжение, кВ	Приемник	Мощность, кВ×А	Расстояние, км
110	Дон	1898 + j339	70,2
	Лебедянь	156 + j220	72,0
	Сухая Лубна	613 + j284	30,0
	Центролит	55 + j18	6,9
	Московская	92 + j37	9,7
	Бугор	339 + j119	5,0
	Вербилово	587 + j0	32,5
35	Кирпичный завод	5 + j4	1,0
	ЛОЭЗ	88 + j80	5,2
	Борино	202 + j94	15,3
	Мясокомбинат	202 + j133	3,0
10	КТП – 307	275 + j222	0,8
	МСУ – 14	100 + j88	1,4
	РП – 17	530 + j327	1,9
	Брикетная	47 + j45	1,0
	База ПСМК	204 + j170	1,1
	Телецентр	33 + j5	0,5
	Сырское	15 + j15	1,2
	ГРС	86 + j17	0,9
	Подгорное	16 + j15	1,6
	Совхоз 50 лет Октября	28 + j29	1,2

Данные по мощности приемников электрической энергии взяты на АО «Липецкэнерго – ЛЭС» по результатам контрольных замеров от 16 июня 1999 года. Определим радиус окружностей, характеризующих мощность приемников электрической энергии, по формуле (1.2):

, км;

, км.

Для остальных приемников расчет проводится аналогично. Результаты расчета сведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Радиусы окружностей, характеризующих активные и реактивные мощности приемников

Приемник	rа, км.	rр, км.
Лебедянь	3,151	3,742
Сухая Лубна	6,247	4,252
Центролит	1,871	1,070
Московская	2,420	1,535
Бугор	4,646	2,752
Вербилово	6,113	0
Кирпичный завод	0,101	0,505
ЛОЭЗ	2,367	2,257
Борино	3,586	2,446
Мясокомбинат	3,586	2,910
КТП – 307	4,184	3,759
МСУ – 14	2,523	2,367
РП – 17	5,809	4,563
Брикетная	1,730	1,693
База ПСМК	3,604	3,290
Телецентр	1,449	0,564
Сырское	0,997	0,997
ГРС	2,340	1,040
Подгорное	1,009	0,977
Совхоз 50 лет Октября	1,335	1,359

Теперь определим условный центр электрических нагрузок. Он необходим для выбора наиболее оптимального месторасположения объекта электроснабжения. При проведении расчета будем считать, что электрические нагрузки распределены равномерно по всей площади приемника, тогда центр электрических нагрузок совпадает с центром тяжести данной системы масс. Координаты условного центра активных и реактивных нагрузок, согласно [1], определяются по следующим общим формулам:

; (1.3)

. (1.4)

Определяем условный центр активных электрических нагрузок:

;

.

Расчет условного центра реактивных нагрузок проводится аналогично. Тогда условный центр реактивных нагрузок находится в точке с координатами х_0,р. » 8,3 и у_0,р. » 15. Как видно из расчета центр электрических нагрузок на картограмме представлен в виде стабильной точки. В реальности приемники работают с нагрузкой, которая изменяется с течением времени. Поэтому нельзя говорить о центре электрических нагрузок, как о некоторой стабильной точки на генеральном плане. В действительности можно говорить о зоне рассеяния центра электрических нагрузок, как о зоне, в которой с некоторой вероятностью должен находится объект электроснабжения.

Определим удельную (взвешенную) активную и реактивную мощность каждого приемника:

;

.

Для остальных приемников расчет проводится аналогично. Результаты расчета представлены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Удельная (взвешенная) активная и реактивная мощность каждого приемника

Приемник	Р’	Q’
1	2	3
Лебедянь	0,028	0,097
Сухая Лубна	0,110	0,126
Центролит	0,010	0,008
Московская	0,017	0,016
Бугор	0,061	0,053
Вербилово	0,105	0
Кирпичный завод	0,001	0,002
ЛОЭЗ	0,016	0,035
Борино	0,036	0,042

Окончание табл. 1.3

1	2	3
Мясокомбинат	0,036	0,059
КТП – 307	0,049	0,098
МСУ – 14	0,018	0,039
РП – 17	0,095	0,145
Брикетная	0,008	0,020
База ПСМК	0,037	0,075
Телецентр	0,006	0,002
Сырское	0,003	0,007
ГРС	0,015	0,008
Подгорное	0,003	0,007
Совхоз 50 лет Октября	0,005	0,013

Теперь определим параметры нормального закона распределения координат центра активных электрических нагрузок:

;

;

;

.

После нахождения закона распределения координат центра активных электрических нагрузок определим зону рассеяния. Для этого необходимо определить радиусы эллипса зоны рассеяния. При этом примем, что точка с координатами х и у попадет в этот эллипс с вероятностью Р(l) = 0,95. Тогда:

;

.

Зона рассеяния центра активных электрических нагрузок представляет собой эллипс. Картограмма активных нагрузок представлена на рис. 1.1. Расчет зоны рассеяния центра реактивных электрических нагрузок проводится аналогично. Результаты расчета сведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Параметры нормального закона распределения координат центра реактивных электрических нагрузок

5,185	32,119	0,311	0,125	5,569	13,856

Зона рассеяния центра реактивных электрических нагрузок, также как и зона рассеяния центра активных электрических нагрузок, представляет собой эллипс. Картограмма реактивных нагрузок представлена на рис. 1.2.