Исходной величиной при расчете электроснабжения является нагрузка потребителей. В результате расчета должна выявиться наиболее рациональная экономичная система электроснабжения, обеспечивающая подачу к токоприемникам потребного количества электроэнергии необходимого качества. Основными показателями качества служат значение и стабильность напряжения и частоты, а также бесперебойность подачи электроэнергии.
При расчете электроснабжения необходимо, кроме того, учитывать определенные требования, предъявляемые к потребителю. Сюда относятся поддержание коэффициента мощности на уровне директивных предписаний энергоснабжающих организаций, обеспечение экономного расходования электроэнергии, надежно действующей системы контроля и защиты и др.
В результате расчета электроснабжения потребителя должны быть определены: 1) напряжение передачи электроэнергии; 2) исполнение сетей и схемы распределения электроэнергии; 3) мощность и тип трансформаторов, работающих в системе электроснабжения; 4) типы и технические характеристики электроаппаратов, применяемых в устройствах электроснабжения; 5) коэффициент мощности и средства компенсации реактивной электроэнергии, потребляемой токоприемниками; 6) необходимые виды защит и их технические характеристики.
Напряжение передачи электроэнергии должно быть выбрано по данным сравнительного технико-экономического расчета и сопоставления нескольких вариантов. Основными показателями расчета являются капитальные затраты на сооружение линий электропередачи, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов и эксплуатационные расходы по их обслуживанию. Выбор напряжения должен быть согласован с расчетом сечения линий электропередачи (см. ниже). Передача электроэнергии к установкам большой мощности на рабочем напряжении может потребовать сооружения громоздких линий с проводами большого сечения. Глубокий ввод на повышенном напряжении с последующей трансформацией выгоден с точки зрения затрат на сооружение линий электропередачи, но требует дополнительных устройств в виде понижающих подстанций. На основании этого примера можно судить о том, что преимущество той или другой системы не является очевидным и требует подтверждения расчетом.
При выборе напряжения питания электроприемников для передачи и распределения электроэнергии на переменном токе, необходимо пользоваться шкалой номинальных стандартных напряжений (ГОСТ 721-60).
U< 1000 В ........................................................... 12, 24, 36, 127, 220, 380 В
Для освещения................................................................................. 12—220 В
Для электрифицированных инструментов................................... 127—220 В
Для питания электродвигателей................................................... 127—380 В
Для электросварочных аппаратов................................................ 220, 380 В
Для бытовых нагрузок..................................................... 127, 220 В
Для воздушных и кабельных линий............................................. 127—380 В
U>1000 В................................... 3, 6, 10, 20, 35, 110, 154, 220, 330, 500, 750 кВ
Для питания мощных электродвигателей, компенсаторов реактивной мощности и распределительных сетей . .3, 6, 10 кВ
Для распределительных сетей и магистральных линий напряжением до 110 кВ 20, 35, 110 кВ
Для магистральных линий напряжением свыше 110 кВ и линий электропередачи объединенных электросистем
(ОЭС)...................................................................................................... 110, 154, 220, 330, 500, 750 кВ
Целесообразность применения высокого напряжения для передачи электроэнергии с точки зрения экономии проводникового материала может быть показана на следующем примере.
Из полученных выражений следует, что относительные значения потерн напряжения и мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения передачи электроэнергии,
Исполнение сетей электроснабжения определяется следующим:
- выбором, трассы линий электропередачи, зависящим от топографической характеристики местности и наличия на ней различных сооружений, увязанным с требованием наименьшей протяженности линии;
- выбором рода линии: кабельной, воздушной или комбинированной;
- выбором сечения проводов (или кабеля) и конструкции опор;
- схемой распределительной сети с подстанциями и распределительными пунктами.
Мощность и тип трансформаторов определяется расчетной мощностью электроприемников потребителя с учетом графика потребления и перегрузочной способности трансформаторов (см. § 14-1).
Электрические аппараты выбираются в соответствии с назначением и исполнением распределительного устройства (закрытое или открытое) согласно номинальному напряжению и расчетному току. Кроме того, выбранные аппараты должны быть проверены на стойкость к действию токов короткого замыкания (см. § 11-7).
Коэффициент мощности также влияет на выбор сечения проводов линий электропередачи, так как он характеризует потребление реактивной энергии электроприемниками. Коэффициент мощности установок гидромеханизации довольно устойчив; он определяется в основном двигателем главного привода — грунтового насоса (на насосных станциях — насоса), составляющего до 90% суммарной мощности установки, работающей в относительно стабильном режиме. При наличии нескольких установок, одни из которых оборудованы асинхронными, другие — синхронными двигателями главного привода, общий коэффициент мощности может колебаться в значительных пределах, изменяясь в зависимости от соотношения числа работающих установок с главными двигателями того и другого рода. При этом определяется средневзвешенный коэффициент мощности, необходимый для последующего расчета параметров электроснабжения. Вопрос о компенсации реактивной мощности в гидромеханизации обычно решается путем применения синхронных двигателей главного привода, работающих в режиме перевозбуждения.
Согласно действующим нормам средневзвешенный коэффициент мощности электроустановок, присоединяемых к электросетям, должен быть не ниже 0,92-0,95.
Защита электроустановок должна предусматривать отключение или сигнал при возникновении ненормальных или аварийных режимов.
В гидромеханизации применяются следующие основные виды, защит:
- двигателей —защита от перегрузки, токов короткого замыкания и минимального напряжения;
- силовых трансформаторов — защита от перегрузки (максимальная токовая), токов короткого замыкания (к. з.) при внутренних повреждениях трансформаторов и газовая;
- воздушных и кабельных линий — защита от токов к; з. (максимальная токовая), от однофазных замыканий на землю.
Выбор аппаратов и расчет характеристик защиты производится по нагрузкам в установившемся и переходном режимах двигателей, току короткого замыкания, в соответствии с техническими данными сети электроснабжения и параметрами срабатывания защиты в системе, питающей потребителя.
Расчет параметров электроснабжения и выбор аппаратов должны соответствовать нормам ПУЭ и отвечать требованиям энергоснабжающих организаций.
