Дипломная работа: Проектирование электрооборудования и электроснабжения микрорайона Новая ветка города Котласа

• Содержание
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
• 2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ НАГРУЗОК
• 3. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
• 4. ВЫБОР СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
• 5. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
• 5.1 Выбор числа и мощности трансформаторных подстанций
• 5.2 Выбор кабельных линий
• 5.2.1 Выбор кабелей 0,4 кВ
• 5.2.2 Выбор кабелей 10 кВ
• 6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
• 6.1 Расчет токов короткого замыкания 0,4 кВ
• 6.2 Расчет токов короткого замыкания 10 кВ
• 7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ
• 7.1 Выбор выключателей 10 кВ
• 7.2 Выбор предохранителей
• 7.3 Выбор трансформаторов тока
• 7.4 Выбор ограничителей перенапряжения
• 7.5 Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ
• 8. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
• 9. КОМПОНОВКА ТП
• 10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 10.1 Оценка затрат на проведение работ
• 10.2 Организация электромонтажных работ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А Расчет нагрузок жилых зданий
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б Выбор трансформаторов ТП
• ПРИЛОЖЕНИЕ В Выбор кабелей
• Введение
• Рост электропотребления городами связан с непрерывным проникновением электроэнергии во все сферы жизнедеятельности населения. Развитие существующих и появление новых городов, увеличение числа предприятий на их территории обуславливает рост электропотребления, требующего, в свою очередь, создания новых электрических сетей.
• В настоящее время электроэнергия имеет широкое применение в приборах жилищно-коммунального хозяйства, в электрификации городского транспорта, насосных установок предприятий, водопроводно-канализационного хозяйства и других технологических потребителей. Это обусловлено тем, что на современном уровне техники использование других энергоносителей невозможно или экономически нецелесообразно.
• Дальнейшее интенсивное повышение уровня электрификации определяется:
• - социальными обстоятельствами, заключающимися в необходимости сокращения времени на ведение домашнего хозяйства.
• - санитарно-гигиеническими требованиями по улучшению воздушной среды в квартирах;
• - экономическими условиями, то есть использование электроэнергии как наиболее целесообразного вида топлива.
• С развитием и усложнением структур систем энергоснабжения, возрастают требования к экономичности и надежности. С внедрением современной вычислительной техники, требуются не только специальные, но и широкие экономические знания. Развитие рыночной экономики заставляет повышать интерес к изучению и использованию экономических моделей и методик в сфере энергетики.

Задачами проектирования системы электроснабжения города является создание экономически целесообразных систем, обеспечивающих необходимое качество комплексного электроснабжения всех потребителей (по надежности питания и качеству электроэнергии), а также обеспечивающих их экономичную эксплуатацию.

Проектирование системы электроснабжения города должно осуществляться на сроки, согласованные с общим генеральным планом развития города на перспективу 15 - 25 лет, с учетом динамики всех факторов энергоснабжения города: питающей энергосистемы и состава потребителей, требований охраны природы, технико-экономических показателей и т. п.

Объектом проектирования данной выпускной квалификационной работы (ВКР) является микрорайон «Новая ветка» города Котлас. Задачей ВКР являются проектирование системы электроснабжения микрорайона и выбор основного электрооборудования (ЭО) для надежной и безопасной работы. Исходными данными для проектирования являются генеральный план микрорайона и сведения об этажности зданий и количестве квартир.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Исходными данными для проектирования является генеральный план микрорайона, который представлен в графическом материале (лист 1). Сведения об этажности зданий и количестве квартир приведены в ПРИЛОЖЕНИИ А.

В микрорайоне предусмотрено наличие инфраструктуры.

По степени надежности электроснабжения, проектируемые здания относятся ко II категории потребителей. К I категории относятся электродвигатели лифтов, насосов, аварийное освещение, пожарная сигнализация.

Потребители получают питание от трансформаторных подстанций (ТП), расположенных на территории микрорайона, которые питаются от распределительной подстанции.

Жилой фонд состоит из 5-и и 9-и этажных домов, подключённых к сетям природного газа, и 12-ти этажных домов, оборудованных электроплитами.

2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ НАГРУЗОК

В основу расчета положена «Инструкция по проектированию городских электрических сетей» [1].

Целью расчета электрических нагрузок является определение числа и мощности потребительских ТП. Расчетные электрические нагрузки жилых домов складываются из расчетных нагрузок силовых потребителей электроэнергии и нагрузок питающей осветительной сети.

Определим расчетную электрическую нагрузку квартир, приведенную к вводу жилого дома по формуле:

Р_кв= Р_кв.уд • n, кВт, (2.1)

где Р_кв.уд. - удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир, принимая в зависимости от числа квартир присоединенных к линии, кВт/квартир;

n - количество квартир.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) - Р_р.жд., кВт, определяется по формуле:

Р_р.жд = Р_кв + К_у • Р_с, кВт, (2.2)

где К_у - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников, К_у=0,9;

Р_с - расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников, приведенная к вводу жилого дома, определяется:

Р_с = Р_р.л. + Р_ст.у, кВт, (2.3)

где Р_р.л. - мощность лифтовых установок, кВт;

Р_ст.у.- мощность электродвигателей санитарно-технических устройств, кВт.

Мощность лифтовых установок определяется по формуле:

Р_р.л. = К_с • Р_л • n, кВт, (2.4)

где К_с - коэффициент спроса [2];

Р_л - установленная мощность электродвигателя лифта, кВт;

n - количество лифтовых установок.

Реактивная расчетная нагрузка Q_р, квар, определяется по формуле:

Q_р = P_р•tg, кВАр, (2.7)

где P_р - активная расчетная нагрузка, кВт;

tg - расчетный коэффициент реактивной мощности по табл. 2.1.4 [1].

Полная расчетная мощность S_р, кВ•А, определяется следующим образом:

, кВА, (2.8)

где P_р - активная расчетная нагрузка, кВт;

Q_р - реактивная расчетная нагрузка, кВАр.

Расчетный ток здания I_р, А, определяется по формуле:

, А, (2.9)

где S_р - полная расчетная мощность здания, кВА;

U_н - номинальное напряжение, кВ.

Расчет электрических нагрузок для жилого дома № 1 по генплану приведен ниже.

По выражению (2.1) определена расчетная нагрузка квартир:

кВт.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников определяется по (2.3):

P_c=P_p.л. =0,5• 7• 11=38,5 кВт.

Расчетная электрическая нагрузка дома по выражению (2.5) составит:

P_р.ж.д. =281,16+ 0,9• 38,5=315,81 кВт.

По выражению (2.7) определяем реактивную нагрузку для квартир и лифтовых установок:

Q_р.кв=281,16• 0,29=81,5 кВАр;

Q_р.л. =38,5• 1,17=45,05 кВАр.

Реактивная мощность жилого дома составит:

Q_р.ж.д=81,5+ 0,9• 45,05=122,1 кВАр.

Активная и реактивная расчетная нагрузка аптеки:

P_р.п=1,5•15=22,5 кВт;

Q_р.п=22,5•0,25=5,63 кВАр.

Нагрузка магазина:

P_р.м=0,16•100=16 кВт;

Q_р.м=16•0,48=7,68 кВАр.

Общая нагрузка дома № 1 определяется по следующим формулам. Активная расчетная нагрузка:

P_р,=P_р.кв+ k_o•P_р.л+ k_o•P_р.п+k_o•P_р.м, кВт, (2.10)

где k_о - коэффициент одновременности [1] (для каждого потребителя он свой).

Реактивная расчетная нагрузка:

Q_р,=Q_р.кв+ k_o•Q_р.л+ k_o•Q_р.п+k_o•Q_р.м, кВАр. (2.11)

P_р,=281,16+0,9•38,5+0,7•22,5+0,8•16=344,4 кВт;

Q_р,=81,5+0,9•45,05+0,7•5,63+0,8•7,68=132,13 кВАр.

Полная расчетная мощность здания:

кВА.

Расчетный ток здания согласно выражению 2.9:

А.

Расчет нагрузок остальных потребителей производиться аналогично. Результаты расчетов сведены в табл. А.1. ПРИЛОЖЕНИЯ А.

3. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

Проектом предусматривается освещение улиц и фасадов домов микрорайона светильниками ЖКУ на железобетонных опорах и на кронштейнах по фасадам зданий. Подключение наружного освещения микрорайона предусматривается от распределительных шкафов типа ВРУ-В3. Щит уличного освещения ЩУО устанавливается в населенных пунктах для автоматического регулирования уличного освещения в вечернее и ночное время, что предусматривает централизованное управление освещением. Щит комплектуется вводными автоматами на 100 А с трансформатором тока и счетчиком и четырьмя групповыми автоматами ВА47-29 на 25 А и 40 А. В ночное время 2/3 светильников отключается. Для надежной работы осветительной установки и ее экономичности нужно учитывать государственные нормативы (СНиП РК).

При расчете нагрузок уличного освещения принимаем, что улицы, ограничивающие микрорайон, являются магистральными районного значения категории Б, а дворовые дорожки - категории В. Принимаем, что освещение улиц выполняется с однорядным расположением светильников марки ЖКУ-08-150-001 на опорах высотой 11,5 м с лампами ДНаТ-150. Освещение дворовых дорожек выполняется с однорядным расположением светильников марки ЖКУ-08-70-001 на опорах высотой 11,5 м с лампами ДНаТ-70.

Зададимся шагом (расстоянием между двумя соседними опорами) в 30 м. Тогда количество ламп по длине микрорайона будет считаться следующим образом:

, шт, (3.1)

где N_дл - количество ламп по длине микрорайона;

a - длина микрорайона, м;

d - шаг опор, м.

Количество ламп по ширине микрорайона будет рассчитываться по аналогичному выражению, т.е.:

, шт, (3.2)

где N_ш - количество ламп по ширине микрорайона;

b - ширина микрорайона, м;

d - шаг опор, м.

Подставив численные значения в выражения (2.12), (2.13) получаем:

шт;

шт.

Количество ламп для освещения дворовых дорожек равно 115 шт.

Проверим, обеспечивают ли выбранные светильники с таким шагом опор нормируемую яркость покрытия L=0,8 кд/м² по длине и ширине микрорайона и L=0,2 кд/м² дворовых дорожек, согласно табл. 11 [4].

Площадь, освещаемая светильниками, находится следующим образом:

S=h•d, м², (3.3)

где h - высота подвеса светильника, м;

d - шаг опор, м;

S=11,5•30=345 (м²).

Необходимая светимость находится по следующему выражению:

, лм/м², (3.4)

где M - светимость, лм/м²;

L - нормируемая яркость покрытия, кд/м²;

k_з - коэффициент запаса;

- коэффициент использования светильников [5].

Расчетное значение светимости для дорог по длине и ширине микрорайона b дворовых дорожек:

лм/м²;

лм/м².

Площадь, которую могут осветить светильники при однорядном расположении, определяется следующим образом:

, м², (3.5)

где Ф - световой поток лампы, лм;

М - светимость, лм/м².

Лампа ДНаТ-150 имеет световой поток Ф=15000 лм, а лампа ДНаТ-70 световой поток Ф=5950 лм. Согласно выражению (3.5) по длине и ширине микрорайона и во дворах светильники освещают площадь:

м²;

м².

Освещение подъездов жилых домов выполняется лампами ДНаТ-70, со светильниками ЖКУ. Питание их осуществляется от ВРУ зданий.

Активная осветительная нагрузка составит:

P_осв,у = n_св•P_л, кВт, (3.6)

где n_св - количество светильников, шт;

P_л - мощность лампы, кВт.

P_осв,у=128•0,07+99•0,15=23,81 кВт.

Активная осветительная мощность:

Р_осв= P_осв,у •k_c• k_пра, кВт, (3.7)

где k_с - коэффициент спроса, k_с=1 [5];

k_пра - коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре, k_пра=1,1 для ламп ДНаТ [5];

Р_осв= 23,81•1•1,1=26,2 кВт.

Светильники оснащены индивидуальными конденсаторными батареями для компенсации реактивной мощности, поэтому сos=0,85. Реактивная осветительная нагрузка находиться по следующему выражению:

Q_р = P_осв•tg, кВАр, (3.8)

где P_осв - активная осветительная нагрузка, кВт;

tg - коэффициент реактивной мощности;

Q_осв=26,2•0,62=16,2 кВАр.

Полная осветительная нагрузка определяется следующим образом:

, кВА, (3.9)

где P_осв - активная осветительная нагрузка, кВт;

Q_осв - реактивная осветительная нагрузка, квар;

кВА.

Питание уличного освещения для различных участков дороги будет осуществляться от разных ТП.

Результаты расчетов сведены в табл. 3.1.