Как найти центр электрических нагрузок

Для определения
места расположения ГПП или ГРП при
проектировании системы электроснабжения
рассчитывается и строится картограмма
электрических нагрузок. Картограмма
представляет собой окружности, площадь
которых в выбранном масштабе соответствует
расчетным нагрузкам. Для каждого цеха
определяется своя окружность, которая
наносится на генеральный план предприятия.
Центр окружности должен совпадать с
центром нагрузок цеха. Не всегда
представляется возможным определить
центр нагрузок цеха из-за недостатка
исходных данных. За центр нагрузок цеха
рекомендуется при проектировании
принимать центр тяжести геометрической
фигуры, изображающей в плане данный
цех.

Целесообразно
строить картограммы отдельно для
активной и реактивной нагрузок, так как
питание потребителей активной и
реактивной мощностью может осуществляться
от разных источников. Например, центр
реактивных нагрузок следует определять
для того, чтобы выяснить, куда необходимо
установить синхронный компенсатор,
если он выбран в качестве компенсирующего
устройства.

В курсовой работе
допускается определять центр электрических
нагрузок по полной расчетной мощности
цехов. В этом случае задаем произвольно
масштаб для определения площади круга,
принимаемый постоянным для всех цехов
предприятия. Масштаб следует подобрать
таким, чтобы радиус окружности самого
меньшего по мощности цеха был бы не
менее 10 мм (по возможности).

Площадь окружности
в выбранном масштабе равна расчетной
мощности соответствующего цеха

S_р.i
= π∙
r²_i∙
m,

где S_р.i
– расчетная мощность i-го
цеха, кВ∙А;

m
– принятый масштаб, кВ∙А/мм².

Из приведенного
выражения определяем радиус окружности
r_i,
мм, по формуле

.
(1.17)

Силовые нагрузки
напряжением выше 1 кВ изображаются
отдельными окружностями из одного
центра с низковольтными нагрузками,
или их центр можно несколько сместить
в любую сторону от центра низковольтной
нагрузки. Можно также выделить окружности
высоковольтной нагрузки штриховкой.

Осветительная
нагрузка изображается в виде сектора
круга, соответствующего низковольтной
нагрузке данного цеха. Угол сектора α,
град, определяется из соотношения полных
расчетных S_р.i
и осветительных S_р.о.i
нагрузок цехов, т.е.

.
(1.18)

Расчетные нагрузки,
подставляемые в формулу (1.17), принимаются
из таблицы 1.2. Приведем пример расчета
для главного корпуса. Принимаем масштаб
для построения картограммы m
= 0,2 кВ∙А/мм².
Тогда радиус окружности цеха в соответствии
с формулой (1.17) будет равен

мм².

Угол сектора
осветительной нагрузки определяем по
формуле (1.18)

.

Расчетные величины
радиусов и углов для остальных цехов
определяются аналогично и приведены в
таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Расчет
картограммы нагрузок и определение
центра нагрузок

Номер цеха по плану	Полная расчетная мощность цеха Sр.i, кВ∙А	Полная расчетная мощность освещения Sр.о.i, кВ∙А	Расчетный радиус окружности r, мм	Расчетный угол сектора α, град	хi, м	yi, м	Sрi∙хi, кВ∙А∙м	Sрi∙yi, кВ∙А∙м
1	10317	297	128	10	260	100	2682420	1031700
2	2430	207	62	31	88	100	213840	243000
3	3699	148	77	14	270	248	998730	917352
4	1481	68	49	16,5	56	274	82936	405794
5	182	18	17	36	134	250	24388	45500
6	198	24	18	44	294	336	58212	66528
7	45	3	8,5	24	132	308	5940	13860
Потребители энергии напряжением 6 (10) кВ
2	4966	–	89	–	88	100	437008	496600
5	2532	–	63,5	–	134	250	339288	633000
Всего	25850	–	–	–	–	–	4842762	3853334

Пример выполнения
картограммы электрических нагрузок
представлен на рисунке 1.1.

Главную понизительную
или распределительную подстанции
следует располагать как можно ближе к
центру нагрузок, так как это позволяет
приблизить высокое напряжение центру
потребления электрической энергии и
значительно сократить протяженность
распределительных сетей высокого
напряжения предприятия и цеховых сетей
низкого напряжения, уменьшить расход
проводникового материала и снизить
потери электрической энергии [3].

Для определения
места расположения приемного пункта
электроэнергии на предприятии определяются
координаты центра электрических нагрузок
х0, y0, м по формулам

,
(1.19)

,
(1.20)

где х_i,
y_i
– координаты центра электрических
нагрузок i-го
цеха, м.

Координаты условных
центров электрических нагрузок цехов
определяются по генплану предприятия,
на который произвольно наносятся оси
координат. Условный центр нагрузки
каждого цеха определяется как центр
тяжести геометрической фигуры,
изображающей данный цех.

В приведенном
примере, учитывая данные таблицы 1.3,
имеем

м,
м.

Полученные ординаты
х₀
и y₀
необходимо указать на генплане и
обосновать решение об установке ГПП (
ГРП) непосредственно в определенном
по формулам центре нагрузок или его
необходимо по тем или иным причинам
перенести в другое место.

Например, в
рассматриваемом примере вычисленный
центр электрических нагрузок с
координатами х₀
= 187 м и y₀
= 149 м располагается в непосредственной
близости от цеха №1.Установить приемный
пункт электроэнергии в центре нагрузок
не представляется возможным, так как
расстояние между цехами №1 и №2, равное
40 м, является недостаточным для его
сооружения. Кроме того, между цехами
может проходить автомобильная дорога,
как указано на генеральном плане
предприятия. Поэтому приемный пункт
электроэнергии предприятия следует
перенести в сторону источника питания
(указан стрелкой) на свободную территорию.

Рисунок 1.1 –
Картограмма электрических нагрузок

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В настоящее время имеется ряд математических методов, позволяющих аналитическим путем определить центр электрических нагрузок (ЦЭН) как отдельных цехов, так и всего промышленного предприятия.
Первый метод, использующий некоторые положения теоретической механики, позволяет определить ЦЭН цеха (предприятия) с большей или меньшей точностью (приближенно) в зависимости от конкретных требовании.
Так, если считать нагрузки цеха равномерно распределенными по площади цеха, то центр нагрузок можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане.
Если учитывать действительное распределение нагрузок в цехе, то центр нагрузок уже не будет совпадать с центром тяжести фигуры цеха в плане, и нахождение центра нагрузок сведется к определению центра тяжести данной системы масс.
Наличие многоэтажных зданий цехов обусловливает учет в расчетах третьей координаты z.
Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов , координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:

Как показала практика проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий, учета третьей координаты z, как правило, не требуется. При необходимости учитывать третью координату следует воспользоваться материалом, приведенным в разделе.
Определение центра нагрузок предприятия производится аналогично. Этот метод отличается простотой, наглядностью, легко реализуется на ЦВМ (при значительном числе цехов), однако обеспечиваемая им точность находится в пределах 5—10%.
Второй метод, являющийся разновидностью первого, учитывает не только электрические нагрузки потребителей электроэнергии, но и продолжительность работы этих потребителей в течение расчетного периода времени. Формулы для определения ЦЭН по этому методу записываются следующим образом:

Третий метод, согласно которому рациональное размещение ГПП, ГРП или ТП должно соответствовать минимуму приведенных годовых затрат, предусматривает для определения электрических нагрузок решение системы алгебраических уравнений методом простой итерации.
Порядок расчета координат центра электрических нагрузок в этом случае следующий:
1) проверка возможного совпадения центра нагрузок с местоположением одного из цехов (потребителей) по уравнению

где — приведенные годовые затраты на единицу длины линии (); — координаты 1-го цеха; — координаты ЦЭН;
2) определение положения новой системы координат, при которой итерационный процесс будет заведомо сходящимся, по уравнениям (9-5) и (9-6)

где — начало новой системы координат; — угол между осями абсцисс (положительное направление) новой и старой систем координат;
3) определение искомых координат путем решения следующей системы уравнений методом простой итерации:

Анализируя третий метод определения ЦЭН, следует указать на значительную трудоемкость расчетов, особенно в случае сложных систем электроснабжения. Однако по сравнению с описанными выше данным метод обеспечивает большую точность решения (до 5%). Ниже приводится пример определения центра электрических нагрузок по первому методу.

Пример 9-1. Определить положение центра электрических нагрузок завода
а) Определение положения центра активных нагрузок завода (см. рис. 9-1). В целях упрощения расчетов принимаем, что центры нагрузок цехов совпадают с центрами тяжести площадей цехов в плане, и не делаем различия между видами активных нагрузок (объединяем силовую, осветительную нагрузки и т. д.).
Решение
Проводим произвольно оси координат, как указано на рис. 9-1, и находим координаты центров нагрузок цехов (размеры х и y в метрах, генплан дан в масштабе 1 : 10 000):

Начерченные на генплане пунктиром цеха 8, 9 и 10 и пунктирные окружности на картограмме отражают динамику роста нагрузок, учитываемую ниже. Подставив в формулу (9-2) соответствующие величины, получим координаты центра активных нагрузок завода, обозначенные на рис. 9-1 точкой А.

б) Определение положения центра реактивных нагрузок завода (рис. 9-2). Центр реактивных нагрузок определяется аналогично приведенному выше и имеет координаты ()

Центр реактивных нагрузок найден для сравнения технико-экономических показателей двух вариантов компенсации реактивной мощности. Один вариант — с размещением компенсирующих устройств в каждом цехе и второй с установкой синхронного компенсатора вблизи точки В (рис.9-2).
В последние годы при решении задач построения рациональных систем электроснабжения получили распространение новые математические методы оптимизации — планирование экстремальных экспериментов (метод крутого восхождения, градиентный, случайного поиска, симплексный и т. п.), которые позволяют решать самые разнообразные задачи проектирования, связанные с нахождением оптимальных значений различных параметров. Так, например, с помощью симплексного метода можно определить ЦЭН, построить модель рассматриваемой системы с учетом всех существенных факторов, влияющих на выбор координат центра нагрузок. Этот метод проще по своей структуре, чем итеративный (с учетом всех дополнительных условий и ограничений, которые связаны с последним при использовании его в третьем методе определения центра нагрузок).
Следует учесть, что во всех описанных выше методах определения ЦЭН линия (кабельная или воздушная), связывающая потребителей электроэнергии с подстанцией (ГПП, ГРП и ТП), координаты которой мы находим, принимается прямолинейной.
В действительности, если схема электроснабжения задана, то в зависимости от характера технологического процесса производства и топографического размещения цехов на генплане предприятия конфигурация распределительной сети промышленного предприятия будет такова, что линии в большей или меньшей степени будут отклоняться от прямолинейных. Поэтому после определения теоретического ЦЭН в формулы для нахождения ЦЭН следует подставить действительные длины линий.
Все известные методы нахождения ЦЭН сводятся к тому, что центр электрических нагрузок определяется как некоторая постоянная точка на генплане промышленного предприятия. Как показали исследования, такое положение нельзя считать правильным и найденный выше ЦЭН следует рассматривать как некоторый условный центр, так как определение его еще не решает до конца задачи выбора местоположения подстанций. Дело в том, что положение найденного по тому или иному математическому методу условного центра электрических нагрузок не будет постоянным.
Это объясняется следующими причинами, вызывающими постоянное смещение ЦЭН:
1) изменениями потребляемой отдельным приемником, цехом, предприятием мощности в соответствии с графиком нагрузок; график претерпевает постоянные изменения в связи с изменениями технологического процесса производства, внедрением новых прогрессивных производственных процессов, изменениями удельного потребления электроэнергии на единицу продукции, повышением использования оборудования за счет интенсификации и автоматизации производственных процессов и т. д.);
2) изменениями сменности промышленного предприятия;
3) развитием предприятия.
В соответствии со сказанным выше ЦЭН описывает на генплане промышленного предприятия фигуру сложной формы. Поэтому правильнее говорить не о ЦЭН цеха (предприятия) как некоторой стабильной точке на генеральном плане, а о зоне рассеяния ЦЭН.
Для построения зоны рассеяния ЦЭН в зависимости от требуемой точности расчетов используется та или иная формула определения условного центра электрических нагрузок. Следует отметить, что задачи, связанные с построением рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, относятся к числу оптимизационных, которые решаются с помощью целого ряда математических методов (линейного, динамического программирования, планирования эксперимента и т. д.).
В настоящее время существуют два подхода к решению оптимизационных задач в промышленной энергетике: статический и динамический. При статическом подходе к решению технико-экономических задач проектирования не учитывается изменение электрических нагрузок, что может привести иногда к принятию не оптимальных вариантов проектируемой сети.
При динамическом подходе получаемые решения являются более обоснованными, так как при этом учитываются динамика систем электроснабжения на достаточно длительный период времени (15— 20 лет) и изменения ее параметров.
Как показала практика проектирования и эксплуатации систем электроснабжения объектов различных отраслей промышленности, процесс проектирования необходимо вести с учетом динамики электрических нагрузок как отдельных цехов, так и предприятия в целом. Исходя из изложенного выше, можно сказать, что выбор оптимальных параметров системы электроснабжения, таких как напряжение, сечение, число и местоположение подстанций и т. п., следует рассматривать как задачи динамического проектирования.

Учебник “Онлайн Электрик”

>

Содержание

Расчет | Пример | Источники | Теория

Пример расчета центра электрических нагрузок

[Расчет]

Описание:
Раздел сайта содержит пример и формулы расчета центра электрических нагрузок.

Ключевые слова:

Теоретический пример расчета центра электрических нагрузок

Библиографическая ссылка на ресурс “Онлайн Электрик”:

Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN.

Центр электрических нагрузок (ЦЭН) — точка, в которой показатели разброса потребителей электроэнергии в системе электроснабжения имеют наименьшее значение.

При проектировании систем электроснабжения важным является вопрос о наиболее выгодном расположении источника питания потребителей электроэнергии. Доказано, что наиболее оптимальным расположением источника питания (главная понижающая подстанция, центральная подстанция и др.) является точка, в которой находится центр электрических нагрузок. Координаты ЦЭН вычисляются аналогично координатам центра масс в механике:

где — суммарная мощность потребителей электрической энергии;
и — координаты -го потребителя.

Если источник питания находится в ЦЭН, то затраты на систему электроснабжения достигают наименьшего значения, когда нагрузки приёмников распределены симметрично относительно этого центра^[1].

Однако обычно расположить источник питания в центре электрических нагрузок не удаётся. В этом случае рекомендуется смещать источник питания в сторону высоковольтных линий.

На практике мощность, потребляемая разными потребителями, с течением суток меняется, и ЦЭН меняет своё положение. Поэтому источник питания рекомендуется размещать в центре зоны рассеяния центра электрических нагрузок.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

1. Фёдоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 472 с.
2. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок / Б. Ю. Липкин. – М.: Высш. шк., 1990.

ЛЕКЦИЯ № 8

Выбор места расположения питающих подстанций.

Цель лекции:

· ознакомление с методами определения центра электрических нагрузок,

· методика определения зоны рассеяния центра электрических нагрузок,

· выбор местоположения ГПП на территории предприятия с учётом  его перспективы.

Рекомендуемые материалы

Подстанция, будь то ГПП, либо ТП является одним из основных звеньев системы электроснабжения любого промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанций на территории предприятия является наиважнейшим вопросом. Проектирование систем электроснабжения предприятия начинается, когда уже известен генеральный план проектируемого предприятия с расположением производственных цехов, зданий и сооружений, а так же подъездными путями. Расположение всех строений обусловлено технологическим процессом предприятия.

На генеральном плане указываются расчётные мощности всего предприятия. Кроме этого известны графики электрических нагрузок по каждому цеху, режимы работы электроприёмников и сменность предприятия. Первоначальной и важнейшей задачей является оптимальное размещение ГПП и ТП на территории. Это означает, что размещение всех подстанций должно соответствовать наиболее рациональному сочетанию капитальных затрат на сооружение системы электроснабжения и эксплуатационных расходов.

Для решения поставленной задачи на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок.

1. Картограмма нагрузок.

Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещённые на генеральном плане окружности. Площади, ограниченные этими окружностями соответствуют расчётным нагрузкам участка. Для каждого цеха или отдельного участка наносится своя окружность, причём центр окружности совпадает с центром нагрузки цеха. Центр нагрузок цеха, или всего предприятия, является символическим центром потребления электрической энергии цеха или предприятия. ГПП, цеховые ТП поэтому следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяжённость, как распределительных сетей высокого напряжения, так и цеховых распределительных сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Картограмма нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия. Как уже отмечалось, картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей, и площадь, ограниченная окружностью πr² в выбранном масштабе m равна расчётной нагрузке соответствующего цеха Р_i:

P_i=πr²m,                                                                                        (8.1)

откуда радиус:

                                                                                          (8.2)

Рис. 8.1 Картограмма нагрузок цехов промышленного предприятия для активной нагрузки.

Пунктиром нанесены цеха, которые должны быть построены с учётом перспективы развития. Точка А – центр нагрузок без учёта расширения производства, А1 – центр нагрузок с учётом расширения.

На рис. 8.1 изображена картограмма активных нагрузок промышленного предприятия с учётом его возможного расширения. Площадь круга характеризует величину всей нагрузки цеха, а площадь сектора – величину осветительной нагрузки. В этом случае картограмма даёт представление не только о значении нагрузок, но и об их структуре. Картограммы следует наносить на генеральный план предприятия отдельно для активной и для реактивной нагрузок (рис 8.2). Это обусловлено тем, что питание активных и реактивных нагрузок производится от разных источников.

Питание активных нагрузок обеспечивается обычно от подстанций энергосистемы или от собственной электростанции. Питание реактивных нагрузок осуществляется от конденсаторных батарей, располагаемых в местах потребления реактивной мощности, либо от синхронных компенсаторов, которые также располагаются, как правило, вблизи мест потребления реактивной мощности. Неправильный выбор места установки синхронных компенсаторов вызывает перемещение потоков реактивной мощности по элементам системы электроснабжения предприятия и вызывает потери электроэнергии.

Рис. 8.2. Картограмма нагрузок цехов промышленного предприятия для реактивной нагрузки.

Точка В – центр нагрузок без учёта расширения производства, В1 – центр нагрузок с учётом расширения.

Картограмма для активных нагрузок предназначена для выбора рационального места расположения ГПП. Картограмма реактивных нагрузок помогает определить рациональное размещение компенсирующих устройств в конкретной системе электроснабжения предприятия.

2. Определение условного центра электрических нагрузок.

В настоящее время существует ряд методов для аналитического определения центра электрических нагрузок.

Первый рассматриваемый метод позволяет определить центр нагрузок цеха приближённо. Так, если считать нагрузки цеха равномерно распределёнными по площади цеха, то центр нагрузок можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане. Если учитывать действительное распределение нагрузки в цехе, то центр нагрузок уже не будет совпадать с центром тяжести фигуры цеха, и нахождение центра нагрузок сведётся к определению центра тяжести данной системы масс.

Наличие многоэтажных зданий цехов требует учитывать третью координату z.

Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов P_i , координаты их центра можно определить:

;                                                                  (8.3)

Как показала практика проектирования систем электроснабжения, учёт третьей координаты  z не требуется.

Этот метод отличается простотой, наглядностью, но точность расчётов лежит в пределах 10 %.

Разновидностью первого метода является метод, учитывающий не только электрические нагрузки потребителей, но и продолжительность работы T_i этих потребителей в течение расчётного периода времени:

;                                                             (8.4)

Другие методы являются более трудоёмкими, особенно в сложных системах электроснабжения, но они могут быть использованы, когда необходима высокая точность расчётов.

Следует учесть то обстоятельство, что линии, которые связывают потребителей нагрузок с подстанцией (ГПП или ТП), координаты которой мы находим, принимаются прямолинейными. В действительности, если схема электроснабжения задана, то в зависимости от характера технологического процесса, расположения других коммуникаций и других факторов, конфигурация распределительной сети предприятия будет такова, что линии будут отклоняться от прямолинейных.

Все известные методы нахождения центра нагрузок сводятся к тому, что центр определяется как некоторая постоянная точка на генплане промышленного предприятия. Но, строго говоря, центр электрических нагрузок постоянно изменяет своё место расположение, например, из-за включения и отключения потребителей. Поэтому найденный центр нагрузок следует рассматривать как условный центр, так как определение его ещё не решает  до конца задачи выбора местоположения подстанций.

Постоянное изменение местоположения центра нагрузок объясняется следующими причинами:

1) изменениями потребляемой отдельным приёмником, цехом мощности в соответствии с графиком нагрузок; график нагрузок постоянно претерпевает изменения с внедрением новых производственных процессов, внедрением нового оборудования и т.д.;

2) изменениями сменности предприятия;

3) развитием предприятия во времени.

Поэтому центр нагрузок описывает на генплане предприятия фигуру сложной формы, и поэтому правильнее говорить о зоне рассеяния центра нагрузок.

Для построения зоны рассеяния центра нагрузок используется один из методов оптимизационной задачи. В настоящее время используются два метода для решения этой задачи: статический и динамический.

При статическом методе не учитываются изменения электрических нагрузок, что может привести к принятию нерационального размещения подстанции.

При динамическом методе получаемые решения являются более обоснованными, так как учитывается изменение системы в длительный период времени. Но такой подход требует ряд дополнительных сведений, которые на начальном этапе работы предприятия не могут быть получены, особенно при нынешнем положении дел.

3. Определение зоны рассеяния центра электрических нагрузок для статического состояния системы.

Для определения зоны рассеяния центра нагрузок необходимо найти закон распределения координат центра электрических нагрузок. Распределение координат подчиняются нормальному закону распределения (закону Гаусса – Лапласа):

;     ,                                  (8.5)

где h_x, h_y – меры точности случайных величин:

;   ,                                                            (8.6)

σ_х² , σ_у² – дисперсия случайных координат.

Двумерная плотность распределения вероятностей случайных независимых координат выражается:

                                                            (8.7)

Последнее выражение получено при условии, что начало координат совмещено с математическим ожиданием.

Нормальный закон распределения определяется математическими ожиданиями a_x, a_y, определяющими положение условного центра нагрузок и среднеквадратичными отклонениями σ_х² , σ_у²  или мерами их точности h_x, h_y.

Обычно, при определении теоретического закона распределения эти величины неизвестны и предполагается, что они совпадают с соответствующими величинами эмпирического распределения.

Числовые характеристики эмпирического распределения определяются из выражений:

;                                                       (8.8)

;                                        (8.9)

и по выражениям (8.6).

После нахождения закона распределения случайных координат центра нагрузок определяется зона рассеяния центра электрических нагрузок. При пересечении поверхности нормального распределения горизонтальной плоскостью Н, проекция сечения, а, следовательно, и зона рассеяния описывается выражением:

,                                                                         (8.10)

где .                                                                                   (8.11)

Уравнение (8.10) представляет собой уравнение эллипса, полуоси которого равны:

;   .                                                  (8.12)

Исходя из [17] полуоси с вероятностью 0,95 принимают значения:

;                                                                          (8.13)

Таким образом, зона рассеяния центра электрических нагрузок представляет собой эллипс. Форма эллипса зависит от соотношений меры точности случайных величин h_x, h_y. Центр эллипса совпадает с центром нагрузок.

Координаты центра нагрузок можно в силу ряда причин рассматривать как случайные величины, тогда оси полученного эллипса рассеяния центра нагрузок параллельны осям координат на генплане предприятия. В общем же случае, из [17] оси эллипса рассеяния образуют с осями координат некоторый угол α, который определяется следующим образом:

,                                                                       (8.14)

где К_к –коэффициент корреляции :

                                                     (8.15)

Для ориентации осей эллипса рассеяния необходимо найти угол α, который составляют оси эллипса с осью абсцисс произвольно взятой системы координат. Угол α может иметь как положительное, так и отрицательное значение, в зависимости от выбранного положения осей координат.

Местоположение ГПП, либо другой распределительной подстанции выбирается в любой точке построенной зоны рассеяния центра нагрузок.

В некоторых случаях, когда нагрузки предприятия размещены по территории неравномерно, рациональней строить не одну ГПП, а две или несколько, поскольку зона рассеяния предприятия получается довольно обширной.

4. Учёт развития предприятия при определении местоположения ГПП.

В случаях, когда при проектировании предприятия не производился учёт его расширения, модернизации может возникнуть потребность изменения системы электроснабжения, так как распределительные сети не отвечают изменившимся условиям. С другой стороны, неверная оценка развития предприятия, особенно в рыночных условиях, приводит к неоправданному завышению мощности питающих трансформаторов с предполагаемой перспективой развития. Поэтому изменение предприятия, и возможное изменение системы электроснабжения глубиной более чем 10-15 лет представляет собой чрезвычайно сложную и нецелесообразную задачу.

Производить изменение системы электроснабжения в эксплуатации, чтобы не нарушать технологического процесса  достаточно сложно, а в некоторых случаях невозможно.

Основные трудности при реконструкции электрических сетей являются:

· необходимость изменения положения ГПП,

· необходимость перехода на другой класс напряжений.

Для оптимального выбора местоположения ГПП с учётом развития предприятия, изменения электрических нагрузок следует на генплан промышленного предприятия нанести:

1) зону рассеяния центра нагрузок, которая соответствует состоянию системы на текущий период;

2) зону рассеяния центра нагрузок, соответствующую развитию предприятия на планируемый срок (10-15 лет) без учёта строительства новых цехов, освоения новых территорий;

3) зону рассеяния центра нагрузок, которая соответствует перспективному развитию предприятия и росту нагрузок при условии изменения геометрии генплана предприятия (рис. 8.3).

Нанесение зон рассеяния центров нагрузок на генплан позволяет наметить количество ГПП. Чем больше расстояние между зонами рассеяния, тем больше целесообразность сооружения двух ГПП.

Рис. 8.3. Зоны рассеяния на территории предприятия.

Зр1 – характеризует зону рассеяния электрических нагрузок на текущий период, Зр2 – зона рассеяния нагрузок с учётом изменения потребления электрической энергии без учёта строительства, Зр3 – зона рассеяния с учётом расширения производства.

В некоторых случаях построение в зоне рассеяния центров нагрузок ГПП не представляется возможным (например, в нашем случае). Это может быть обусловлено плотной застройкой территории предприятия, проходящими коммуникациями, особенностью местности (река) и др. В таких случаях строительство подстанции производят наиболее близко к месту расположения зоны рассеяния. В исключительных случаях ГПП размещаются на довольно большом расстоянии от зоны рассеяния, например из-за большой зоны отчуждения вводных ВЛ и при плотной застройке территории, тогда единственный выход, это отказ от глубокого ввода на предприятие, а ГПП построить на границе предприятия. Последний вариант может быть экономически не выгоден, но единственно возможным.

5. Увеличение годовых затрат при смещении подстанции из зоны рассеяния центра нагрузок.

Определение зоны рассеяния центра электрических нагрузок не определяет окончательно местоположение ГПП. Смещение подстанции из зоны рассеяния приводит к ухудшению технико-экономических показателей системы электроснабжения. При этом возникает задача оценки такого ухудшения, и на основании этого – окончательного выбора местоположения подстанции.

Для решения данной задачи вся территория проектируемого объекта на генплане разбивается на отдельные зоны, которые можно назвать зонами увеличения расчётных годовых затрат. Если принять h_x=h_y=h, то эллипс преобразуется в круг, радиус которого определяется выражением:

 , где                                                                    (8.16)

Так как зона рассеяния центра нагрузок представляет собой круг, то при определении зон удобнее их представить также в виде кругов с радиусами R₁, R₂,…R_n.. Это вполне оправдано, так как смещение подстанции на одно и то же расстояние даёт практически одинаковое увеличение приведённых расчётных затрат.

Круг радиуса R₁ является кругом рассеяния центра нагрузок и для него выполняется неравенство 0≤∆≤0,05, где ∆ – увеличение приведённых годовых затрат при расположении подстанции вне зоны центра нагрузок.

Для следующей зоны, ограниченной окружностями с радиусами R₁ и R₂ выполняется неравенство 0,05≤∆≤0,10, то есть увеличение приведённых затрат в этой зоне не превышает 10%, и так далее с шагом 10%.

Получаем для каждой зоны соответствующие неравенства, характеризующие пределы изменения приведённых затрат. Радиусы R являются функцией ∆. Исходя из   для ∆=0,05 получаем [17] :

                                                                                      (8.17)

Вместе с этой лекцией читают “Исследование скважин при неустановившихся режимах работы”.

Полученное выражение позволяет определить зону рассеяния центра нагрузок и зоны увеличения приведённых расчётных годовых затрат.

Вопросы для самопроверки.

1.    Что такое «картограмма нагрузок»? Для чего она строится?

2.    Каким образом определяется цент нагрузок?

3.    Что такое «зона рассеяния центра нагрузок»? Каким образом её найти?

4.    Как изменяются годовые затраты при смещении местоположения ГПП от зоны рассеяния центра нагрузок?