Материал: Электроснабжение микрорайона города через распределительные пункты

Электроснабжение микрорайона города через распределительные пункты

ВВЕДЕНИЕ

электроснабжение сеть трансформатор

Система электроснабжения микрорайона города является совокупностью электрических сетей всевозможных напряжений, в обычных случаях напряжением 220 - 35, 10 и до 1 кВ. Совокупность сетей напряжением 220 - 35 кВ называется электроснабжающими сетями. В их состав входят подстанции и линии напряжением 220 - 35 кВ. Сборные шины, находящиеся на подстанциях этих сетей, напряжением обычно 10 кВ называют центрами питания городских сетей. Сети напряжением (в основном) 10 кВ (в частности 35 кВ) используются для распределения электроэнергии между группами потребителей или питания отдельных потребителей. Данные сети называются городскими распределительными сетями (ГРС). Такие сети в большинстве случаев предназначены для питания расположенных на территории города коммунально-бытовых потребителей.

В общих случаях ГРС включают в себя питающую сеть 10 кВ и непосредственно распределительную сеть того же напряжения.

К ГРС относят следующие элементы:

) сети распределительные (обычно напряжением 10 кВ), с трансформаторными подстанциями (ТП), распределительными пунктами (РП), линиями, обеспечивающими связь центров питания с распредпунктами и трансформаторными подстанциями, линиями, необходимыми для соединения трансформаторных подстанций между собой, питающими линиями промпредприятий, расположенных на территории города;

) электроснабжающие сети напряжением 35 кВ и выше, подстанции и линии глубоких вводов, а также кольцевые сети с понижающими подстанциями;

) распределительные сети напряжением до 1 кВ, исключая сети такого же напряжения, относящиеся к промпредприятиям.

В электрических городских сетях производится понижение трёхфазного напряжения со значений 220 - 35 кВ до 10 - 0,38 кВ. Далее происходит распределение электрической энергии между потребителями. Как уже упоминалось выше для ГРС применяют и рекомендуют применять напряжение 10 кВ. При напряжении до 1 кВ в распределительных сетях используется напряжение 380 В, при этом режим нейтрали - глухозаземлённая нейтраль [2].

При проектировании электроснабжения города следует уделять внимание созданию экономически обоснованных систем. Они должны обеспечивать необходимый уровень комплексного электроснабжения потребителей - по надёжности и качеству электропитания. А также не стоит забывать и об их экономичной эксплуатации.

В данном дипломном проекте рассматриваем электроснабжение микрорайона города, в котором от понижающей подстанции 110/10,5 кВ через распределительные пункты потребители получают электронергию.

Для соблюдения надёжности и безопасности электроснабжения необходимо соблюдать определённые требования (при выборе оборудования и элементов защиты) норм, изложенных в руководящих документах и иных нормативных документах.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В этом дипломном проекте проектируется электроснабжение жилого микрорайона города. В качестве исходных данных используются генеральный план со сведениями об количестве этажей зданий и количестве квартир. Генплан представлен на листе 1.

По строительно-климатическим условиям район относится к IIВ району. Особенных планировочных ограничений это не накладывает.

Жилой фонд состоит из одно-двухквартирных и многоквартирных домов малой этажности и коттеджей, подключенных к сетям природного газа.

Основная идея строительства таких микрорайонов состоит в создании жилого комплекса, обладающего основными преимуществами загородного комплекса, но в тоже время располагающегося в городской черте.

Для успешности и получения долгосрочных конкурентных преимуществ микрорайон спроектирован не просто как комплекс частных и многоквартирных домов малой этажности, собранных на одной территории, но и как полноценная среда для постоянного проживания. В структуру микрорайона включены необходимые элементы социальной и общественной инфраструктуры: продовольственные и промтоварные магазины, аптека, гостиница, чайная, детский сад, храм, поликлиника и современный общественный центр с комплексом дополнительных услуг, что обеспечивает жильцам доступность всех необходимых для комфортного быта и приятного времяпрепровождения заведений. Это уменьшает зависимость людей от города и повышает привлекательность микрорайона как места для постоянного проживания.

Потребители получают питание от трансформаторных подстанций (ТП), расположенных на территории микрорайона.

Микрорайон ограничивают улицы, являющиеся магистральными, районного значения категории Б, дороги внутри микрорайона являются улицами местного значения категории В по классификации [3, табл.11].

Сеть наружного освещения проездов проектируется воздушной линией и кабельной линией на дворовых территориях, территории детских учреждений, детских площадок, парков.

Устройство АВР имеется на ТП2 и ТП3 на высшей стороне для всех категорий электроприемников. Распределение электроэнергии по микрорайону проектируются от распределительного пункта РП-1 10 кВ.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ

Электрические нагрузки систем электроснабжения определяют для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, выбора и проверки сетевых элементов по условию допустимого нагрева, расчета потерь и колебаний напряжений и выбора защиты.

.1 Определение расчетной нагрузки жилых зданий

Параметры и объем электрических сетей определяются электрической нагрузкой объектов застройки. Методика определения нагрузок регламентируется «Инструкцией по проектированию городских распределительных сетей» РД 34.20.185-94 [4]. Согласно этой инструкции расчетная электрическая нагрузка жилых зданий определяется в зависимости от количества квартир с учетом совпадения максимума нагрузки квартир. В данном документе отмечается удельная нагрузка одной квартиры в зависимости от их количества. В результате расчетная нагрузка дома, приведенная к его ГРЩ, определяется произведением удельной нагрузки квартиры (при данном количестве квартир) на их число.

Расчетную нагрузку для жилого дома определим по формуле [4]:

(2.1)

где Р_кв - расчетная нагрузка квартир, кВт [4];

k_у - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников [4].

Р_с - расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт [4];

Так как в проектируемом жилом микрорайоне города отсутствуют многоэтажные дома, то установка лифтовых установок не требуется. Следует также отметить, что все жилые дома подключены к централизованным системам водоснабжения, установка водоподкачивающих насосов в домах не требуется.

Расчетную электрическую нагрузку (приведенную к вводу здания) квартир Р_кв, кВт определим по формуле [4]:

(2.2)

гдеР_кв.уд. - удельная расчетная нагрузка квартиры [2, табл. 6.1], кВт/квартира [4];

n - количество квартир, шт [4].

При расчете электрических нагрузок не учитываются: мощности противопожарных устройств и мощности электродвигателей, использующихся в качестве резерва.

Определим расчетную реактивную мощность одного дома Q_р, кВар по следующей формуле:

   (2.3)

где Р_кв - расчетная нагрузка всех квартир (приведенная к вводу жилого дома), кВт [4];

tgφ - коэффициенты реактивной мощности 2, табл. 6.12.

Далее определяется полная электрическая нагрузка дома (силовых электроприемников и квартир) следующим образом:

(2.4)

где Р_р - расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир, а также силовых электроприемников), кВт [4];

Q_р - расчетная реактивная мощность жилого дома, квар [4].

Расчетный ток здания I_р, кА, определяется по следующей формуле:

(2.5)

гдеS_p - полная электрическая нагрузка дома кВ·А [4];

U_H - номинальное напряжение, кВ [4].

Для примера произведём расчет жилого дома в 2 тажа на 12 квартир, который подключен к сетям природного газа, поэтому квартиры оборудованы газовыми плитами.

По формуле (2.2) определяем расчетную нагрузку квартир:

 (кВт).

Расчетную нагрузку жилого дома примем равной расчетной нагрузке квартир:

 (кВт).

Реактивную нагрузку силовых электроприемников здания рассчитаем по вышепрописанной формуле (2.3), при этом tgφ примем равным 0,29.

 (квар).

Полную электрическую нагрузку жилого дома (силовых электроприемников, а также квартир) S_р.ж.д, кВ·А

(кВА).

Расчетный ток здания необходимо рассчитать по формуле (2.5):

 (А).

Расчетные электрические нагрузки остальных зданий рассчитываются аналогичным образом. Результаты расчетов представлены в (табл. 1.1) приложения 1.

.2 Определение расчетной нагрузки общественных зданий

Согласно [2] расчетная электрическая нагрузка общественного здания

, кВт, определяется по формуле:

(2.7)

где Р_уд. - удельная нагрузка здания [2, табл. 6.14]:

1)      для предприятий торговли, кредитно-финансовых учреждений, предприятий связи, кВт/м² [2];

)        для учреждений образования, предприятий общественного питания и коммунально-бытового обслуживания, клубов, больниц и т.п., кВт/место [2];

)        для прачечных, кВт/кг вещей [2];

m - либо [2];

)        площадь, м² [2];

)        количество место [2];

)        масса вещей, кг [2].

Реактивная нагрузка, полная электрическая нагрузка и расчетный ток здания определяются по формулам (2.3) - (2.5), соответственно.

Коэффициенты мощности общественных зданий массового строительства приняты по [2, табл. 6.12].

Для образца рассчитаем такое общественное учреждение как детсад на количество мест равных 90:

Активная мощность:

 (кВт);

Реактивная мощность:

 (квар);

Полная мощность:

 (кВ·А);

Расчетный ток общественного учреждения:

 (А).

Расчетные электрические нагрузки остальных зданий определяются аналогично, результаты расчета представлены в (табл. 1.2) приложения 1.

3. ВЫБОР МЕСТА, КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ, КТП

.1 Выбор количества трансформаторов ТП и определение их мощности

При выборе трансформаторов и их количества необходимо учитывать к какой категории в плане надёжности относится тот или иной потребитель электроэнергии. Однако, не стоит забывать и о том факторе, что надо учитывать перспективу роста энергетических нагрузок. И конечно же необходимо минимизировать приведённые затраты.

Проанализировав общую нагрузку данного микрорайона, приходим к решению установить четыре трансформаторные подстанции. Следовательно необходимо разделить микрорайон на четыре части. А далее задача состоит в том, чтобы определить условный центр нагрузок для всех четырёх частей.

Исходя из источника [4] для потребителей (в нашем случае жилые дома и общественные здания) на стороне 0,4 кВ трансформаторной подстанции на соответственных шинах максимум активной нагрузки (расчётный), учитывая смешанный характер потребления электроэнергии, Р_р.мп, кВт, рассчитывается по следующей формуле:

, кВт, (3.1)

где Р_{р,ж. наиб.} - максимальная нагрузка для жилых корпусов, которые

запитаны от рассчитываемой ТП, кВт [4];

к_у,i - коэффициент, обозначающий участие в максимуме нагрузок жилых корпусов (отдельных квартир или других электроприемников), определяется по 2, табл. 6.13;

Р_р.ж.i - нагрузка i-го жилого корпуса, кВт [4];

к_у,j - коэффициент, обозначающий участие в максимуме нагрузок общественных зданий или помещений, берётся по данным 2, табл. 6.13;

Р_р.общ.j - нагрузка j-го общественного здания, кВт [4].

Р_р.о - количество активной мощности, затрачиваемое на освещение, рассчитывается в 8 пункте данной пояснительной записки, кВт [4].

Также исходя из источника [4] для потребителей (в нашем случае жилые дома и общественные здания) на стороне 0,4 кВ трансформаторной подстанции на соответственных шинах максимум реактивной нагрузки (расчётный), учитывая смешанный характер потребления электроэнергии, Q_р.мп, квар, рассчитывается по следующей формуле:

квар,(3.2)

где - максимальная реактивная нагрузка общественных зданий и

помещений, которые запитаны от рассчитываемой ТП, квар [4];

к_{у,i ,} к_у,j - коэффициенты, находятся также, как и для формулы (3.1) [4];

,  - соответственно реактивные нагрузки (расчетные) для i-го жилого корпуса и j-го общественного здания, квар [4];

- количество реактивной мощности, затрачиваемое на освещение, рассчитывается в 8 пункте данной пояснительной записки, квар [4].

Полная мощность на трансформаторной подстанции рассчитывается по следующей формуле:

, кВА. (3.3)

Далее необходимо произвести расчёт максимумов нагрузок для дневного времени и вечернего.

В виде образца расчёта, рассчитаем по формуле (3.1) пики активных нагрузок для ячейки потребителей первой трансформаторной для дневного и вечернего периодов:

(кВт);

(кВт).

В итоге, большим является значение максиму нагрузок для вечернего периода, что в принципе очевидно и прогнозируемо. Расчёт значения максимума реактивной составляющей нагрузки произведём по формуле (3.2), но исключительно для вечернего периода.