Выбор оптимального числа трансформаторных подстанций для сельского населенного пункта зависит от расчетной нагрузки потребителей, площади объекта, для которого проектируется система электроснабжения, технических показателей: допустимых потерь напряжения, плотности электрических нагрузок, удобства расположения трансформаторов и отходящих от них воздушных линий электропередач.

Если изучить [1, 2, 4, 10, 11, 14], то можно сделать вывод, что нет устойчивых и четких рекомендаций к поиску оптимального количества и мощности трансформаторных подстанций для больших населённых пунктов. Существующие рекомендации носят общий характер.

Чтобы определить количество трансформаторов, необходимо знать суммарную расчетную мощность населенного пункта, которая выбирается наибольшей среди рассчитанных дневной и вечерней суммарных нагрузок, которые определяются по формулам
3.8–3.10.

Приближенное количество ТП можно определить несколькими способами. Если населенный пункт протяженный и его нагрузка равномерно распределена, то рекомендуется воспользоваться формулой [11]:

(3.12)

где S_р – расчетная нагрузка проектируемого населенного пункта (дневная или вечерняя), кВ∙А; L – протяжённость населенного пункта, км; ΔU % – допустимая потеря напряжения в сети 0,38 кВ.

Отметим, что протяженным населенным пунктом считается тот, который имеет не более двух улиц, длина которых больше двойной ширины объекта электроснабжения.

Если населенный пункт имеет иную конфигурацию, то:

(3.13)

где F – площадь населенного пункта, км².

Количество трансформаторных подстанций в населенном пункте определяется по эмпирической формуле [15]:

,

(3.14)

где В = 0,06…0,07 %/кВ·А_·км² – коэффициент, для ТП 10/0,38 кВ.

Результаты, полученные при расчете, округляют до целого числа, но важно помнить, что точное количество получится в том случае, если нагрузка объекта проектирования распределена равномерно. Поэтому нужно принимать во внимание условия, изложенные в пункте 3.2.

Если при расчетах получилось, что в проектируемом населенном пункте необходимо установить несколько трансформаторных подстанций, то для определения места их расположения потребители делятся на группы. Для каждой группы координаты месторасположения ТП определяются отдельно, при этом желательно для коммунально-бытовых и производственных потребителей предусмотреть электроснабжение от разных ТП.

Трансформаторные подстанции размещаются в центре тяжести нагрузок. Для точного определения места их фактического расположения на плане населённого пункта в осях Х, Y определяются координаты каждого потребителя. Если трансформаторных подстанций несколько, то для каждой ТП координаты определяются отдельно.

Координаты центра электрической нагрузки всей группы n зданий определяют по выражениям:

,

(3.15)

где X _i Y_i – координаты центров нагрузок потребителей, подключенных к ТП; S_i – расчетная мощность на вводе i-го потребителя кВ∙А.

Полученные координаты X_ТП и Y_ТП являются местом расположения ТП, которое для этого наиболее оптимально, т. е. учтены наименьшие затраты на строительство и эксплуатацию электрической сети.

Для облегчения процесса определения координат расположения потребителей, присоединенных к ТП, можно воспользоваться графическим редактором чертежей и схем КОМПАС-3D.

Для этого выбирается команда «Измерения (2D)» (рис. 3.1, а), затем команда «Координаты точки» (рис. 3.1, б).

При этом необходимо, чтобы привязка была к началу системы координат, примерно так, как показано на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Начало координат в КОМПАС-3D

Нажав на команду «Координаты точки», приступают к записи координат, при этом возникнет всплывающее окно (рис. 3.3), в котором по порядку выполнения отметок будут выведены координаты. Их единица длины по умолчанию задана в миллиметрах. Данный параметр можно изменить в «Панели свойств». Для этого при включенной функции «Координаты точки» в строке «Длина» выбирается необходимая единица измерения (рис. 3.4). По полученым координатам вычисляются центры тяжести нагрузок и, как следствие, месторасположение ТП.

Окончательное месторасположение ТП выбирается с учетом удобства ее обслуживания, размещения и выполнимости резервирования между ТП и ВЛ (ВЛИ) 0,38 кВ [4].

В случаях, когда расположить ТП в расчётном месте не предоставляется возможным (ТП накладывается на здание или дорогу; не соблюдаются нормы противопожарных разрывов между ТП и зданиями; нарушается архитектурная композиция застройки и т. д.), её стараются размещать с учётом реальных условий (удобство размещения, обслуживания и возможности взаимного резервирования между ТП по ВЛ (ВЛИ) 0,38 кВ), что необходимо для потребителей первой категории надежности электроснабжения по ПУЭ, таких, как больницы, инкубаторы, крупные животноводческие фермы, птицеводческие комплексы и др.

Рисунок 3.3 – Функция «Координаты точки» в КОМПАС-3D

Рисунок 3.4 – Изменение единицы измерения

функции «Координаты точки» в КОМПАС-3D

Определяя точное количество трансформаторов, необходимое для установки на подстанциях 10/0,4 кВ, нужно учитывать категории надежности электроснабжения, к которым относятся потребители.

В соответствии с ПУЭ [2] к потребителям I категории следует отнести животноводческих потребителей с большой производительностью; фермы и комплексы по производству молока с поголовьем, превышающим 400 коров; комплексы по выращиванию и откорму молодняка КРС, производительность которых превышает 5 000 тыс. голов в год; птицефабрики, занимающиеся производством яиц, с количеством кур-несушек более 100 тыс., или занимающиеся мясопроизводством, продуктивностью более 1 млн бойлеров в год. Таких потребителей необходимо обеспечивать электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Вторая категория включает электроприемники, у которых перерыв электроснабжения не превышает 0,5 часа. К таким приемникам относятся: комплексы и фермы молочного направления, точнее, системы технологических операций по очистке, хранению, охлаждению, пастеризации молока; системы, необходимые для жизнеобеспечения КРС молочного направления (поение, кормораздача, навозоудаление, системы освещения); комплексы и фермы КРС (кормоприготовление, системы поения и раздачи кормов, механизированного приготовления и выпойке молока в телятнике первого периода, отопление, приточно-вытяжная вентиляция); свиноводческие комплексы и фермы; птицефабрики и птицефермы (системы для обеспечения необходимых технологических операций); для всех с.-х. предприятий установки пожаротушения и котельные с котлами высокого и среднего давления.

К потребителям второй категории относятся холодильники для хранения фруктов вместимостью более 600 т, картофелехранилища вместимостью более 500 т с холодоснабжением и активной вентиляцией, тепличные комбинаты и рассадные комплексы. Электроприемники данной категории необходимо снабжать электроэнергией от двух источников питания.

Остальные потребители, которые по характеристикам не подходят под I или II категорию, относят к III категории. Электроснабжение таких приемников разрешается выполнять от одного источника питания [2].