CC BY
18
УДК 621.311.153.001.26
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Б.Б. Утегулов, А.Б. Утегулов, Д.Б. Утегулова, З.Д. Турсынбаева
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова В.В. Ткаченко
Костанайский государственный университет им. А. Байтурсыно&а
Булжумыста "тораптьщ экономикальщрадиусы " угымын крлданы жуктемеш Слркелт тарату кезтдег1 оптималдьщ параметрлерш аныкр~ edici dsipjBHzen, сонымен цатар электрик жуктеменщ ауданы бойын 61ркелк1 таратылган внЫргстщ электрмен жабдьщтау торабын-оптималды модел! салыстырмалы турде цурастырылган.
В работе разработан метод определения оптимальных па раме г :< -системы электроснабжения при равномерно распределенной нагрузке « котором, используя понятие "экономический радиус сети ", сравните а а просто строится оптимальная модель сети электроснабж-. a » предприятия с равномерно распределенной по площади электриче • ш J нагрузкой.
In work, the method of definition of optimum parame ters of system jrf electrosupply is developed at in regular intervals distributed (allocated) 1: in which, using concept "economic the radius of a network", rather simrty ж under construction optimum model of a network of electrosupply of the e ш ;■»■ prise with electric loading in regular intervals distributed (allocated - ie area.
При построении математической модели системы электросил" предприятия всегда требуется принимать ряд допущений, позв-: упростить реальную схему. Такие допущения идеализирую: г условия, но характер качественных изменений оптимальных ров системы электроснабжения можно изучать и по идеализм схеме.
Обычно считают, что нагрузка потребителей однородна, имеет одинаковое число часов использования максимальной нагрузки (Тм), коэффициент мощности (соэф) и равномерно распределена по территории. В частности, такие допущения принимают при исследовании систем электроснабжения городов и населенных пунктов, а также цехов некоторых производств с равномерной расстановкой технологического оборудования по площади (в машиностроении).
Поверхностная плотность нагрузки:
где - суммарная расчетная нагрузка потребителей, кВА,
И - площадь предприятия, км2 При равномерно распределенной нагрузке каждый из потребителей предприятия имеет одинаковую нагрузку 8о, расположенную в центре квадрата со стороной «а». Схема расположения нагрузок представлена на рис. 1
Рис. 1. Схема электроснабжения части предприятия с равномерно распределенной нагрузкой
Расчетная нагрузка одного потребителя (единичная нагрузка):
: о а
2
Для питания группы потребителей, занимающих площадь квадр_ ш со стороной равной 2г, служит одна трансформаторная подстанция, м: ■ ность которой составит
= 4г о,
Й
где г - радиус окружности вписанной в квадрат со стороной равней 1г.
Все потребители, входящие в зону обслуживания трансформатор подстанции (ТП) могут подключаться к ТП либо по радиальным, л по магистральным схемам. На рис. 1 потребители подключены к ТГ. магистральным схемам, по линиям с одинаковой нагрузкой. Длина более длинной линии превышает радиус г примерно в 1,7 раза.
Отношение фактической длины линии к радиусу вписанной окр\ сти г называют коэффициентом конфигурации сети
1 ф
=
г
Коэффициент -Ц) показывает во сколько раз фактическая длина л электропередачи больше ее минимально возможной длины. Обьге : личение длины линии связано с ограничениями планировочного ра. Значение коэффициента хр может находиться в пределах 1,0 зависимости от особенностей генерального плана предприятия.
При определении экономического радиуса для схемы, приведе рис. 1 за расчетную линию следует принимать линию с наиболы; ; ной, т.к. она будет находиться в наиболее тяжелых условиях по чению допустимых отклонений напряжения у электроприемникс в для самой длинной линии потери напряжения будут находиться 5 лах допустимых, то для более коротких линий потери напряже:-: :-меньше допустимых.
При расчетной нагрузке линий равной экономической нагр> - •: ство электрической энергии у электроприемников будет выше самой длинной линии.
Таким образом, длину самой протяженной линии электрон зоне обслуживания данной ТП можно принять равной эконсу радиусу сети низкого напряжения.
!экл =1ф.тогда гн = —,
с учетом выражения (5), выражение (4) будет иметь вид:
2 „ _ „ _ / лт т X2
^эк.н^ 4 О ,2 4 О
8=4 а ^£ 1
'ГШ1 , 2 ЭК.Н 7
1 ) Ц,1 -ф2
Дидоп
(6)
Нагрузка ТП определенная по выражению (6) будет являться оптимальной для данного участка площади предприятия, т.к. каждая линия, отходящая от ТП, имеет оптимальную нагрузку и количество отходящих линий оптимально.
Таким образом, при равномерно распределенной нагрузке для определения оптимальной нагрузки ТП следует определить экономический радиус сети (1эк) с учетом допустимой потери напряжения и оптимальной удельной потери напряжения в сети.
Если принять нагрузку подстанции 8ТП, равной номинальной мощности стандартного трансформатора Бн, то для каждого значения стандартной мощности трансформатора можно определить значение экономического радиуса сети:
, ¡$7
1эк.„=7 Л — (7)
2 V О
Для каждого стандартного трансформатора, при его загрузке равной номинальной, радиус окружности г зоны обслуживания подстанции:
А
г„ = 0,5
н
л/а '
(В)
где А = 0,5 Д^
Оптимальный радиус обслуживания каждой трансформаторной подстанции будет определяться номинальной мощностью ее трансформатора и плотностью нагрузки. Ограничением длины радиуса будет являться условие:
г гр Лиоптудо/о £ Лидоп.
Выражения (7) и (8) справедливы только для оптимальной за!рузки трансформатора. Для предприятия с площадью Б и равномерно распределенной нагрузкой оптимальное число трансформаторных подстанций:
= —у- (9)
^ 'эк.н
Каждая ТП при равномерно распределенной нагрузке будет находиться в центре квадрата с площадью равной 4 г2
Количество линий низкого напряжения отходящих от одной ТП буде: определяться оптимальной нагрузкой линий. Установлено, что оптимальная мощность линии обратно пропорциональна величине активног; удельного сопротивления го. Если принять го минимальным, т.е. соответствующим стандартному максимальному сечению проводника, то мощ ность головного участка каждой линии (при магистральной схеме) б%-дет равна Б
^ оптлаах
Оптимальное количество линий отходящих от одной ТП.
тн - ~
опт.тах
При известной величине единичной расчетной нагрузке потребите.-. !
8о, значение которой равно 80 подключаемых к одной линии:
а а, количество единичных нагр> з: -
пн =
а2 о
Таким образом, все основные оптимальные параметры огпимал!- I системы электроснабжения на напряжения до 1000 В нами определен.». |
Параметры линий 6-10 кВ (количество, длина) будут определят-количеством и нагрузкой потребительских (цеховых) подстанш-::- 6-10/0,38 кВ, а также местами их расположения.
Основные параметры линий 6-10 кВ будут определяться аналог параметрами для линий 0,38 кВ.
Обычно для электроснабжения предприятий средней мощности •: навливается одна главная понизительная подстанция (ГПП) их.-: главный распределительный пункт (ГРП). Если за единичную нагт линий 6-10 кВ принять оптимальную нагрузку трансформаторной станции 8ТП, то остальные параметры можно легко определить: а) экономический радиус сети 6-10 кВ
' эк.в
ди.
доив
дил
'опт.уд .в
Индекс «в» означает, что параметры относятся к сети 6-10 кВ
b) оптимальная мощность каждой линии 6-10 кВ 8 опрел ся для кабеля максимального сечения (с минимальным значением
c) оптимальная нагрузка ГПП или ГРП
'ГПП
8тп = сг
Сюда обычно прибавляют потери мощности в силовых трансформаторах, которые можно учесть некоторым коэффициентом к больше единицы.
Згпп = к оР=кМш (13)
<1) оптимальное количество линий 6-10 кВ отходящих от ГПП (ГРП):
каР
т=§-, (14)
опт.тах.в
где 8ош тахв - оптимальная нагрузка для линии 6 10 кВ с проводниками наибольшего сечения.
Для радиальных линий все оптимальные параметры определены.
Для магистральных линий 5опттахв будет являться нагрузкой головного участка. Оптимальное количество ТП, присоединяемых к одной линии 6-10 кВ:
с
„ ^опт.тах.в
--(15)
Для идеализированной площадки местом расположения ГПП (ГРП) будет являться центр площади Б (для квадрата - точка пересечения его диагонали).
Таким образом, оптимальные параметры системы электроснабжения для предприятий с равномерно распределенной по площади удельной нагрузкой а определяются довольно просто, если известны данные об оптимальной и допустимой потерях напряжения. Данную методику можно использовать для определения оптимальных параметров систем электроснабжения бытовых потребителей, где обычно считают нагрузку, распределенной равномерно по площади.
