ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Промышленные и городские электрические сети должны обеспечивать экономическое питание потребителей энергией в необходимом количестве, требуемого качества и с соблюдением условий безопасности. Количество энергии, передаваемое сетью, определяется правильным выбором пропускной способности ее элементов на основе тщательного расчета электрических нагрузок. Качество энергии у потребителей обеспечивается соответствием ее параметров параметрам потребителей в течение требуемого (обычно достаточно длительного) времени.

Конкретная реализация необходимых свойств промышленной и городской электрической сети может быть получена различными способами, отличающимися величинами затрат, экономичностью. Экономичность может характеризоваться стоимостными показателями – приведенными затратами, которые являются официально принятым критерием экономичности, и натуральными показателями – длина сети, расход цветных металлов и других материалов, количество элементов, коммутационных аппаратов.

Целью работы является применение методов теории построения оптимальных сетей при проектировании систем электроснабжения цеха, завода и города, которые предотвращают многие ошибки при проектировании и строительстве сетей, дают значительный экономический эффект, так как воспитывают интуицию работников на новых принципах и позволяют быстро находить наиболее рациональный вариант.

Возникают значительные трудности при переборе всех возможных вариантов электрической сети даже при малом количестве электроприемников и использовании современных ЭВМ. Потери электроэнергии при нерациональном построении сети могут быть значительными из-за большого объема строительства предприятий в нашей стране и часто совсем нет очевидного, на первый взгляд, преимущества наилучшего решения над остальными.

Процесс проектирования сетей промышленных предприятий все еще не автоматизирован, поэтому для получения значительного экономического эффекта необходимо принять множество рациональных проектных решений.

Местоположение цеховых подстанций можно и необходимо выбирать после уточнения их числа и определения мощностей, наиболее близких к оптимальным, расчетным. После выбора мощностей подстанций их необходимо разместить на основе свойств центра и мультицентра нагрузок, учитывая деление производственных площадей на участки питания, исходя из равных нагрузок всех участков.

Важнейший параметр сети, снижение которого дает комплексное повышение всех основных экономических показателей сети – момент сети. При этом момент сети, очевидно, характеризует конфигурацию сети, так что его появление уже в элементарных формулах теории сетей вполне естественно. Столь же естественно включение при этом в понятие конфигурации сети также и ее нагрузок; в противном случае мы получили бы конфигурацию не сети, а ее графа.

Поскольку нагрузки сети заданы, для минимизации момента сети можно использовать следующие факторы: а) рациональное размещение источника питания, т.е. трансформаторной подстанции, и б) схема и трасса сети. При этом основное значение имеет первый фактор, прямо связанный с фундаментальным в теории сетей понятием центра нагрузок; последний представляет собой ту точку, размещение в которой источника питания сети (трансформаторной подстанции) минимизирует момент сети.

Главным принципом является принцип дробления подстанций. Он позволяет рассматривать подстанции в качестве простых электропотребителей.

Первый принцип – принцип объединения линий, соединяющих приемник с ИП. При совместной прокладке замена двух линий одной с эквивалентной пропускной способностью делает сеть менее затратной.

Второй принцип – принцип разомкнутости сети. Минимальная сеть должна иметь конфигурацию типа «дерево». Необходимость ограничения токов короткого замыкания хорошо согласуется с принципом разомкнутости сети. Надежность питания обеспечивается устройствами автоматического включения резерва.

Третий принцип – принцип дополнительных узлов. При построении электрической сети вводятся дополнительные узлы для уменьшения приведенных затрат. Дополнительные узлы могут не совпадать с теоретическими пунктами.

Четвертый принцип – принцип кратчайшей сети. В соответствии с этим принципом за основу при построении оптимальной электрической сети берется кратчайшая сеть с расстоянием, определяемым ограничениями плана предприятия (города), соединяющая всех потребителей.

Пятый принцип – принцип центра сети. Он заключается в разыскании в сети точки, расположение в которой источника питания минимизирует переменную составляющую затрат на сеть.

Задача построения оптимальной сети многоэтапна и сложна. Обобщенное ее представление предоставляет возможность построить сеть электроснабжения в одних случаях непосредственно, а в других указать не единственную максимально рациональную конфигурацию, а целую совокупность их.

Задача построения оптимальной сети многоэтапна и сложна. Обобщенное ее представление предоставляет возможность построить сеть электроснабжения в одних случаях непосредственно, а в других указать не единственную максимально рациональную конфигурацию, а целую совокупность их.

В данной работе исследованы важнейшие законы построения рациональных электрических сетей, применение которых позволяет получить высокий экономический эффект при проектировании и строительстве сетей; построены оптимальные схемы электроснабжения экспериментального цеха и завода тяжелого машиностроения в соответствии с принципами построения сети в пространстве первого порядка.

Незначительные отклонения от упомянутых выше принципов связаны с тем, что схемы проездов на данных объектах расположены не строго перпендикулярно друг другу, т.е. в некоторых случаях нарушается структура пространства первого порядка.