Система электроснабжения микрорайона

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Краткая характеристика проектируемого микрорайона

1.1 Географическая характеристика микрорайона

Иркутск - город в Российской Федерации на р. Ангара, важный административный, экономический, транспортный, научный и культурный центр Восточной Сибири. Областной центр Иркутской области. Территория города - 306 кв. км.

Город расположен на реках Ангара, Иркут и Ушаковка в 66 км. к западу от озера Байкал. Вокруг Иркутска раскинулись растительные луга, сосновые, сосново-лиственичные, сосново-березовые леса и березовые рощи. В черте города много озелененных участков, лесопитомников и лесопарков.

Климат в Иркутске резко континентальный, суровый (от 160 до 180 дней в году держится температура ниже 0 градусов С. Зима холодная. Температура января по области от -17 до -33° С, но в Иркутске незамерзающая Ангара, ветры из Забайкалья и циклоны смягчают зимние морозы. Лето в городе и области жаркое и сухое в первой половине (температура июля от +17 до +33° С), во второй половине - дождливое. Иркутск - один из немногих городов России, где количество солнечных часов в году превышает 2000.

Скоростной наибольший нормативный напор ветра равен 530 Па.

Район гололедности - II.

Нормативная толщина стенки гололёда для высоты 10 м равна 10 мм.

Сейсмичность района - 6 баллов.

1.2 Характеристика проектируемого микрорайона

Микрорайон «Университетский» - один из молодых в Иркутске, ему всего-то 15 лет. И население, относительно всего города, небольшое - 15 тысяч человек.

В данном микрорайоне преобладает смешанная застройка, в основном это пяти и девяти этажные дома. Частично преобладает трехэтажная застройка, в перспективе строительство новых домов. Квартиры, в основном новой планировки с электрическими плитами. А также ЖКХ, детские сады и физкультурные площадки, школа, торговый центр, клуб, библиотека, поликлиника, гаражи для автомобилей, автостоянки, ВУЗ (5 корпусов), общежития, много озелененных участков и лесопарков. Крупнейший энергетический объект - Иркутская ГЭС.

Все потребители микрорайона, по характеру электропотребления и показателям электрической нагрузки, разбиваются на следующие группы:

1) потребители коммунально-бытовые и бытовые;

2) промышленные потребители;

3) коммунальные потребители общегородского значения (водопровод, канализация и т.д.);

Основными потребителями электроэнергии в проектируемом микрорайоне являются потребили I и II категорий надежности.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых представляет опасность для жизни людей, может привести к массовому браку продукции, расстройству сложного технологического процесса, нарушить важные элементы городского хозяйства, нанести значительный ущерб народному хозяйству.

В жилых зданиях к первой категории относятся: пожарные насосы, устройства дымозащиты и другие противопожарные устройства, лифты, эвакуационное и аварийное освещение домов высотой более 17 этажей. К I категории также относятся электроприемники операционных, отделений реанимации, родильных, неотложной помощи и других аналогичных помещений больниц, от бесперебойности, работы которых зависит жизнь больных.

Ко II категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с простоем рабочих механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного числа городских жителей.

Дома и общежития высотой 16 этажей и менее - относятся ко второй категории, а также электроприемники детских садов и яслей.

К III категории относятся все остальные электроприемники, не вошедшие в определение I и II категорий.

В процентном соотношении потребителей электроэнергии можно представить в следующем виде:

потребители I категории - 30%;

потребители II категории - 60%;

потребители III категории - 10%.

Все потребители микрорайона получают питание от трансформаторных подстанций (ТП) расположенных на территории микрорайона.

2. Расчет электрических нагрузок

Первым этапом при проектировании системы электроснабжения является определение электрических нагрузок, т.к. увеличение электропотребления квартир происходит в результате насыщения приборами, в то же время новые приборы выпускаются с улучшенными характеристиками. Расчет произведем в соответствии с методикой по расчету электрических нагрузок от 1999 года. Инструкция по проектированию городских электрических сетей распространяется на вновь сооружаемые и реконструируемые электрические сети городов (районов и микрорайонов) и поселков городского типа до и выше 1 кВ, в том числе на электрические сети к отдельным объектам, находящимся на территории города, независимо от их ведомственной принадлежности.

Для этого в данном дипломном проекте необходимо составить экспликацию зданий и сооружений, в которой выделим основных бытовых и общественно - коммунальных потребителей, а также промышленных потребителей. В таблице 1 представлены потребители «Университетского» микрорайона города Иркутска.

Таблица 1 - Экспликация зданий и сооружений

Группа потребителей	№ на плане	Наименование	Кол-во квартир / этажность Площадь м2/Посещ.	Лифты
1	2	3	4	5
Бытовой сектор	3	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	4	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	7	Ж.Д. Эл.плиты	15	5	-
	8	Ж.Д. Эл.плиты	166	9	4
	9	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	10	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	11	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	12	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	13	Ж.Д. Эл.плиты	32	5	-
	14	Ж.Д. Эл.плиты	60	9	2
	15	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	16	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	17	Ж.Д. Эл.плиты	180	9	5
	19	Ж.Д. Эл.плиты	20	5	-
	20	Ж.Д. Эл.плиты	36	5	-
	21	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	22	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	23	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	25	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	27	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	28	Ж.Д. Эл.плиты	32	5	-
	29	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	30	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	31	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	35	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	37	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	38	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	39	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	40	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	42	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	44	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	45	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	48	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	49	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	50	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	51	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	52	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	54	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	55	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	61	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	62	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	63	Ж.Д. Эл.плиты	30	5	-
	65	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	71	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	72	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	74	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	75	Ж.Д. Эл.плиты	40	5	-
	76	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	77	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	78	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	81	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	82	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	83/2-83/4	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	84/2-84/4	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	86	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	87	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	88	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	89	Ж.Д. Эл.плиты	35	5	-
	90	Ж.Д. Эл.плиты	32	5	-
	91	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	92	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	93	Ж.Д. Эл.плиты	32	5	-
	94	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	95	Ж.Д. Эл.плиты	60	5	-
	97	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	98	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	99	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	101	Ж.Д. Эл.плиты	108	9	3
	102	Ж.Д. Эл.плиты	144	9	4
	103	Ж.Д. Эл.плиты	35	5	-
	105	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	106	Ж.Д. Эл.плиты	54	9	1
	107	Ж.Д. Эл.плиты	40	5	-
	109	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	110	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	111	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	112	Ж.Д. Эл.плиты	36	9	1
	20а	Ж.Д. Эл.плиты	60	10	1
		Жилой дом	72	3	-
		Жилой дом	72	3	-
		Жилой дом	18	3	-
	2а	Ж.Д. Эл.плиты	72	3	-
	3а	Ж.Д. Эл.плиты	60	3	-
	4а	Ж.Д. Эл.плиты	18	3	-
	8а	Ж.Д. Эл.плиты	12	3	-
	1а	Ж.Д. Эл.плиты	45	6	-
	5а	Ж.Д. Эл.плиты	72	9	2
	6а	Ж.Д. Эл.плиты	12	2	-
	7а	Ж.Д. Эл.плиты	20	4	-
	9а	Ж.Д. Эл.плиты	45	6	-
	12а/1	Строящийся жилой дом	60	10	1
	12а/2	Строящийся жилой дом	60	10	1
	12а/3	Строящийся жилой дом	40	10	1
	12а/4	Строящийся жилой дом	60	10	1
Общественно - коммунальный сектор	2	Ж.Д./ встроен парикмахерская / почта / ателье	60/5 эт	30/150/ 30 м2	-
	8	Общежитие №1	150 чел.	-
		Общежитие №2	600 чел.
		Общежитие №3	250 чел.
	14	Общежитие №4 ИГУ	800 чел.
	1г	Административное здание	144 м2	-
	5	Детский сад №157	150 чел.	-
	18	Детский сад №164	250 чел.	-
	24	Ж.Д./ встроен парик-ая «Леди»	72/9 эт.	100 м2	2
	26	Ж.Д./ встроен аптека	36/9 эт.	50 м2	1
	32	Детский сад №166	250 чел.	-
	34	Ж.Д./ встроен парик-ая «Фея»	60/5 эт.	30 м2	-
	36	Ж.Д./ встроен парик-ая/ломбард	108/9 эт.	50/30 м2	3
	39а	Административное здание	600 м2	-
	43	Административное здание	6630 м2	-
	56	Ж.Д./ встроен РУВД	30/5 эт.	240 м2
	46	Ж.Д./ встроен Аптека/бункер / компьютерный клуб	108/9 эт	30/150/ 80 чел	3
	47	Детский сад №171	250 чел.	-
	53	Детский сад №167	250 чел.	-
	53а	Хозяйственный корпус	240 м2	-
	57	Административное здание	660 м2	-
	60	Супермаркет/ встроен аптека / прачечная / банк	6000/50/150/150 м2	-
	64	Ж.Д./ встроен прод. магазин / магазин	108/9 эт.	110/50 м2	3
	67	Ж.Д./спортивный клуб / парик-ая	72/9 эт.	150/70 м2	2
	68	Ж.Д./ встроен УВД / ЖКХ / Сбербанк	72/9 эт.	120/50/80 м2	2
	70	Ж.Д./ встроен библиотека	108/9 эт.	150 м2	3
	73	Детский сад №169	150 чел.	-
	79	Ж.Д./ встроен поликлиника/фитнес-клуб	60/5 эт.	1000/20 чел.	-
	79а	Административное здание	224 м2	-
	80	Ж.Д./ встроен банк	72/9 эт.	100 м2	2
	84/1	Ж.Д./ встроен парик-ая «Колибри»	36/9 эт.	50 м2	1
		Школа №2	800 чел.	-
	100	Ж.Д./ встроен стоматолог. центр	54/9 эт./50	1
		Школа №3	500 чел.	-
	102а	Супермаркет	200 м2	-
	113	Ж.Д./ встроен автостоянка	72/9 эт.	200 м2	2
	9	Кафе «Кристалл»	100 чел.
		ВУЗ (Учебный корпус №1)	2000 чел.	-
		ВУЗ (Учебный корпус №2)	1000 чел.	-
	6	ВУЗ (Учебный корпус №3)	700 чел	-
	5	Ремонтируемое здание	6600 м2	-
	4/4	Хозяйственный корпус	200 м2	-
	3	Лимнологический институт	2500 чел.
	3/1	Административное здание	200 м2	-
	3/2	Административное здание	200 м2	-
	3/3	Административное здание	200 м2	-
	3/4	Административное здание	396 м2	-
	3/5	Административное здание	1500 м2	-
	3/6	Административное здание	200 м2	-
	4	Ночной клуб «Мегаполис»	500 чел.	-
	4б	Кафе «Иристон»	100 чел.	-
	2а	Административное здание	4464 м2	-
	4в	Административное здание	1300 м2	-
		ВУЗ (Учебный корпус №4)	2500 чел	-
		ВУЗ (Учебный корпус №5)	700 чел	-
		Гаражи	40 шт.	-
		Гаражи	34 шт.	-
		Гаражи	27 шт.	-
		Гаражи	10 шт.	-
		Автостоянка	-
		Автостоянка	-	-
Промыш. сект	4/2	Склад	1542 м2	-
	4/3	Склад	720 м2	-

2.1 Расчет электрических нагрузок бытовых, коммунально-бытовых и промышленных потребителей

Расчетная электрическая нагрузка квартир (кВт), приведенная к вводу жилого здания, определяется по формуле:

, (1)

где - удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников;

- количество квартир.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников P_с, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле

P_с = P_п.л + P_ст., (2)

где P_п.л - расчетная нагрузка лифтовых установок;

P_ст - расчетная нагрузка сантехнических устройств.

Мощность лифтовых установок P_п.л, кВт, определяется по формуле:

; (3)

где k_c - коэффициент спроса лифтовых установок /9/;

п - количество лифтовых установок;

Р_ni - установленная мощность электродвигателя лифта, кВт.

Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств P_ст.у, кВт, определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса k_c;

; (4)

где - коэффициент спроса санитарно-технических устройств;

п - количество санитарно-технических устройств;

Р_ni - установленная мощность санитарно-технических устройств, кВт.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) P_р.ж.д, кВт, определяется по формуле:

P_р.ж.д. = P_кв + k_у P_с; (5)

где P_кв - расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

P_с - расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;

k_у - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9).

Расчетная нагрузка магазинов, парикмахерских, ремонта обуви и т.д. равна (кВт):

, (6)

где - площадь (м²);

- удельная мощность на один (м²).

Расчетная нагрузка для детсадов, школ, институтов, больниц и т.д. (кВт):

, (7)

где - количество человек посещающие данное заведения.

Расчетную нагрузку питающей трансформаторной подстанции при смешанном питании потребителей различного назначения (жилых домов, общественных зданий или помещений) определяют по формуле:

, (8)

где - наибольшая из нагрузок зданий, питаемых трансформаторной подстанцией (кВт);

- расчетные нагрузки всех зданий, кроме зданий, имеющего наибольшую нагрузку , питаемых трансформаторной подстанцией (кВт);

- коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий и жилых домов к наибольшей расчетной нагрузке ().

Для определения расчётной реактивной мощности пользуемся следующей формулой:

Q_р.ж.д= P_р.ж.д · , (9)

где - расчетный коэффициент реактивной мощности /1/.

Электроприемники потребителей подключаются на напряжение 0,4 кВ. Как правило, бытовые нагрузки требуют однофазного питания и подключаются на фазу и ноль, т.е. на напряжение 220 В, однако имеются и общие трехфазные нагрузки.

В качестве примера определим расчетную нагрузку 72 квартирного жилого дома (все дома оборудованы электроплитами мощностью до 9 кВт.)

По таблице 2.1.1 /9/ определяется удельная расчетная нагрузка электроприемников, тогда расчетная нагрузка квартир жилого дома:

Р_кв = Р_{кв. уд.} n=1,195 72=86,04 кВт.

Силовая нагрузка представлена насосами для подкачки воды в многоэтажные дома (мощность насосов составляет 20 кВт).

Вторая составляющая силовой нагрузки это лифты. Для 72 квартирного дома считаем 2 подъезда и в каждом лифт. В зависимости от этажности и количества лифтов выбирается k_c коэффициент спроса по таблице 2.1.2 /9/.Справочные данные: Р_лифта=4,5 кВт; К_спроса=0.8; tg=1.33.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников P_с, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле:

кВт.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома:

P_р.ж.д. = P_кв + k_у P_с =86,04 +0,927,2=110,52 кВт.

кВар.

Полная расчётная мощность определяется по формуле:

кВА.

Рассчитаем электрическую нагрузку школы на 800 человек:

Р_шк=Р_уд.шк·_.n_мест;

где n_мест - количество мест;

Р_удшк. - удельная нагрузка кВт/место.

По таблице 2.2.1 /9/ принимаем: Р_уд=0,14 кВт/место, tg=0,32.

Р_ршк= 800·0,14= 112 кВт;

Расчётная реактивная мощность определяется как:

Q_ршк = Р_ршк tq= 112 0,32 = 35,8 кВар.

Полная расчётная мощность:

кВА.

Определим расчетную нагрузку 5 этажного 60 квартирного жилого дома со встроенной парикмахерской. Справочные данные /9/: Р_уд.кв.=2,1 кВт; tg=0.2; Р_{уд.парик-ая} =1,3 кВт/м², tg=0,25.

Расчетная нагрузка жилого дома:

кВт;

Расчетная нагрузка парикмахерской:

Р_{р.парик-ая} = Р_{уд.парик-ая} ·S=1,3·30=39 кВт;

где S - площадь парикмахерской.

Коэффициент участия в максимуме нагрузки определяем по /9/: .

Р_{р.жд.общ} = 126+0,8·39=157,2 кВт.

Q_{р.жд.общ} = 126·0.2 + 0,8·39·0,25= 33 кВАр.

Полная мощность:

S _{р.жд.общ =} кВА.

2.2 Расчет осветительной нагрузки

Электрическое освещение улиц и дорог выполняется следующими различными способами в зависимости от типов применяемых источников света и светильников, геометрического размещение их относительно освещаемой территории и высоты установки, интенсивности движения автотранспорта, светотехнических характеристик дорожных покрытий.

В Университетском микрорайоне применяются усовершенствованное покрытие дорог - асфальтобетон.

Для дорог и улиц применяется однорядное расположение светильников, исходя из таблицы 2. Средняя ширина улиц микрорайона - 12 м.

Таблица 2 - Рекомендуемые способы расположения светильников

Способ расположения светильников	Ширина проезжей части, (не более) м
На опорах с одной стороны проезжей части В один ряд на тросах по оси проезжей части	12 18

Светильники устанавливаются на консолях опор наружного освещения или на тросе. В сетях наружного освещения применяются железобетонные опоры.

Рисунок 1 - Схема однорядного расположения светильников наружного освещения

Расчет осветительной нагрузки произведем по удельной мощности, где нагрузка уличного освещения ориентировочно определяется исходя из значения 5-10 кВт/км /32/ погонной длины проездов по выражению:

Р_но= 7 l, (10)

где l - длина, км.

Таблица 3 - Исходные и расчетные значения для определения электрической нагрузки уличного освещения

Название улицы	Длина дороги, км	Удельная мощность, кВт/км	Рно, кВт
1	2	3	4
Улан-Баторская	1,96	7	13,72
Университетский мик - н	2,33	7	16,31
Лермонтова	1,17	7	8,19
Итого			38,22

Для дорог с асфальтобетонным и переходными типами покрытий, при ширине проезжей части 9…. 12 м, норма средней освещенности 4 лк, рекомендуются светильники РКУ - 250 с cos = 0,78.

3. Проектирование низковольтного электроснабжения

3.1 Расчет электрических нагрузок на шинах 0,4 кВ

По изложенной выше методике произведем расчет нагрузок по подстанциям 10/0,4 кВ. Так как нагрузки на подстанциях смешенные расчет нагрузок сведется к определению расчетной мощности от разных типов электропотребителей. В связи с тем, что количество рассматриваемых подстанций велико, рассмотрим одну подстанцию с разными характерными типами нагрузок. У выбранной подстанции определяем подробно характер потребителя, количество, тип нагрузки и т.д. Произведем расчет для подстанции 4. К данной подстанции подключены жилые 9-ти и 5-ти этажные дома (№30,31,51,52, 54,55), детские сады и хозяйственный корпус.

Основной потребитель, формирующий максимум нагрузки является жилой догм №54: кВт; кВар.

Коэффициенты участия в максимуме нагрузки детских садов и хозяйственного корпуса: , .

Расчетная нагрузка трансформаторной подстанции при смешанном питании потребителей различного назначения составляет:

Активная нагрузка:

Реактивная нагрузка:

Полная мощность, приведенная к шинам 0,4 кВ ТП4:

.

Для остальных ТП расчет электрических нагрузок аналогичен и представлен в таблице 5, для выбора числа и мощности ТП.

3.2 Выбор схемы и сечений распределительной 0,4 кВ

Питание электроприемников должно осуществляться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S. На вводе в здании должно быть установлено вводное устройство или вводно - распределительное устройство. Схемы распределительной сети зависит от категории надёжности электроснабжения, а так как в нашем случае имеются потребители I категории (лифты), и значительно преобладают потребители II категории, перерыв в электроснабжение которых, не должен превышать 1 час, поэтому необходимо их питать от двух независимых источников питания. Наиболее рациональной будет двухлучевая схема, показанная на рисунке 2, её и примем.

Рисунок 2 - Двухлучевая схема питания потребителей

Секции шин или линии в нормальном режиме работают раздельно, а в случае повреждения одной магистрали, все электроприемники переключаются на магистраль, оставшуюся в работе, как правило, автоматически или дежурным персоналом. В отличие от радиальной схемы, магистрали позволяют лучше загрузить при нормальном режиме кабели, сечение которых выбирается по длительно-допустимому току в послеаварийном режиме.

Расчетная электрическая нагрузка линии до 1 кВ при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений), Р_р.л, кВт, определяется по формуле (8):

Р_р.л = Р_зд.max +;

где Р_зд.max - наибольшая нагрузка здания из числа зданий, питаемых по линии, кВт;

Р_здi, - расчетные нагрузки других зданий, питаемых по линии, кВт;

k_yi - коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок общественных зданий (помещений) или жилых домов по табл. 2.3.1. /1/.

Для выбора сечений жил кабелей по нагреву определяется расчетный ток и по таблицам /1/ выбирается стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току. Во всех случаях выбора сечений жил кабеля необходимо анализировать полученные результаты расчета нагрузок.

Расчетный ток определяется по формуле:

I_нб = (11)

Выбирается стандартное сечение по длительно допустимому току. Для кабелей проложенных в земле учитываются следующие поправки в соответствии с ПУЭ. Далее определяется длительно допустимый ток для КЛ по выражению:

I_доп = I_{доп. табл.}К₁ К₂ К₃, (12)

где К₁ - коэффициент, учитывающий число работающих кабелей проложенных в земле;

К₂ - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и допустимую температуру кабеля;

К₃ - коэффициент допустимой перегрузки кабеля. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией перегрузка на время ликвидации аварии допускается до 18%, при этом указанная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной.

Условие допустимости по нагреву для КЛ - 0,4 кВ:

I_расч I_доп

Приведем пример выбора сечения линии 2, питаемой от ТП 4.

Нагрузками линии являются:

Жилой дом на 60 квартир, 5 этажей P=140,4 кВт Q=25,2 кВар

Детский сад P=100 кВт Q=25 кВар

Расчётный ток в нормальном режиме работы:

Выбираем кабель сечением 95 мм², марки АПвВг с длительно допустимым током А.

Проверим сечение кабеля по длительно-допустимому току в послеаварийном режиме:

I_доп = I_{доп. табл.}К₁ К₂ К₃ = 240 1 1,18 0,9 = 269,04 А.

Условие I_расч I_доп выполняется, значит сечение выбрано правильно.

Аналогично производим расчет для остальных линий, и полученные результаты сводим в таблицу, представленную в приложении Г.

Схемы питающих сетей выполнены кабелями, прокладываемыми в траншеях на глубине 0,8 м. Сечение и количество кабельных линий выбрано с учетом категории надежности электроприемников, а также проверяется на отклонение напряжения.

3.3 Определение потерь напряжения в сети 0,4 кВ

Допустимая потеря напряжения в сети 0,4 кВ определяется для правильного выбора сечения кабельной линии. Согласно ГОСТ 13-109-97 нормально допустимое значение отклонения напряжения 5%, предельно допустимое 10%.

Потеря напряжения в линиях до 35 кВ определяется по формуле:

; (13)

где I - рабочий максимальный ток, А,

L - длина линии в км,

U_ном - номинальное напряжение,

r_о и x_о - удельные активное и индуктивное сопротивление Ом/км.

При расчёте потери напряжения необходимо рассмотреть два расчётных случая:

1) В режиме минимальной нагрузки проверяется отклонение напряжения, у ближайшего потребителя;

2) В максимальном режиме у наиболее удаленного потребителя.

Расчет потери напряжения выполним для линий с различными поперечными сечениями, которые находятся в наиболее тяжёлом положение, т.е. которые имеют наибольшую протяженность и нагрузку.

Рассчитаем потерю напряжения для линия 2 (32-31) со следующими данными:

А,км, мм², Ом/км Ом/км

Потере напряжения в линии 2 в аварийном режиме:

U =.

Потере напряжения в линии 2 в нормальном режиме, при этом длина линии и нагрузка в идеале уменьшается вдвое:

U =.

Делаем вывод, что полученные отклонения напряжения удовлетворяют требованиям ГОСТ 13-109-97.

3.4 Определение потерь мощности и энергии в сетях 0,4 кВ

электроснабжение низковольтный сечение напряжение

Правильный выбор электрооборудования, определение рациональных режимов его работы, выбор самого экономичного способа повышения коэффициента мощности дают возможность снизить потери мощности и энергии в сети и тем самым определить наиболее экономичный режим в процессе эксплуатации.

Потери мощности в линии определяются по формуле:

(14)

где I - расчётный ток участка, А;

r_о - удельное активное сопротивление участка, Ом/км;

L - длина участка, км.

Энергии, теряемая на участке линии, определяется по формуле:

(15)

где - время потерь, час.

Время потерь определяется по формуле:

(16)

где Т_м - число часов использования максимума нагрузки, час.

Произведем расчет для участка ТП4-30 (линия 5):

кВт,

час,

кВт·ч.

Для остальных линий расчет потери мощности и энергии аналогичен и представлен в таблице, приложении Е.

Потеря мощности и энергии, теряемые в линиях, в процентах от потребляемой определяется по формуле:

, (17)

, (18)

Получим:

,

.

Потери мощности и энергии в сети не должны превышать 10%.

4. Проектирование ТП напряжением 10/0,4 кВ

4.1 Проверка необходимости КРМ

При выборе числа мощности силовых трансформаторов на ТП необходимо решить вопрос об экономически целесообразной величине реактивной мощности, передаваемой через трансформаторы в сеть до 1 кВ, при этом следует руководствоваться /20/.

Для потребителей жилых и общественных зданий компенсация реактивной мощности предусматриваться не должна.

Для местных и центральных тепловых пунктов, насосных, котельных и других потребителей, предназначенных для обслуживания жилых и общественных зданий, расположенных в микрорайонах (школы, детские ясли - сады, предприятия торговли и общественного питания и другие потребители) компенсация реактивной мощности не должна предусматриваться, если в нормальном режиме работы расчётная мощность компенсирующего устройства на каждом рабочем вводе не превышает 50 кВАр (суммарная мощность компенсирующего устройства не более 100 кВАр). Это соответствует суммарной расчётной нагрузке указанных потребителей 250 кВт.

Реактивная мощность определяется (кВАр):

(19)

Согласно нормативам, мероприятия по компенсации реактивной мощности необходимо проводить, если выполняется условие:

(20)

Как показали расчёты, в большинстве случаев, данное условие или выполняется полностью, или значения близки к нормативным. Для тех случаев, когда значительно превышает нормативный, выберем компенсирующие устройства.

Для городских сетей мощность компенсирующих устройств, рассчитывается по формуле (кВАр):

(21)

где - соответственно фактическое и нормативное значения tgц.

Далее, по рассчитанной реактивной мощности набираем мощности конденсаторных батарей, в соответствии с их номинальной мощностью.

Произведём расчёт на примере ТП №6:

кВАр

В данном случае компенсацию реактивной мощности делать необходимо, так как мощность компенсирующего устройства превышает 100 кВАр. К установке принимаем УКМ - 0,4-112,5-37,5У3.

Таблица 4 - Компенсация реактивной мощности на ТП

№ТП	Рр., кВт	Qр., квар	tgц	Qку, квар	Марка КУ
1	2	3	4	5	6
1	836,46	267,808	0,32	58,5	-
2	691,44	190,9	0,276	18,04	-
3	637,54	171,7	0,269	12,3	-
4	786,688	198,498	0,25	-	-
5	1101,54	285	0,25	-	-
6	1261,8	434,18	0,34	112,46	УКМ - 0,4-112,5-37,5У3
7	1147,27	598,8	0,52	311,98	УКМ-58-0,4-402-67У3
8	1280,004	330,36	0,25	-	-
9	771,64	259,8	0,336	66,89	-
10	1031,636	328,08	0,318	70,17	-
11	1172,3	480,56	0,409	187,48	УКМ-58-0,4-268-67У3
12	734,1	213	0,29	29,47	-
13	1193,68	372,34	0,311	73,92	-
14	813,1	242,66	0,298	39,38	-
15	1113,7	220,34	0,197	-	-
16	981,805	309,5	0,315	64,04	-
17	781,8	347,6	0,44	152,15	УКМ-58-0,4-268-67У3

3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов

Расчетные мощности для всех трансформаторных подстанций получены в результате суммирования расчетных мощностей на линиях 0,4 кВ подходящих к ТП и с учетом нагрузки уличного освещения выбираются мощности трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ.

Мощность силовых трансформаторов определяется по выражению:

; (22)

где - расчётная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП, кВА;

-число трансформаторов;

-оптимальный коэффициент загрузки трансформатора.

Для потребителей первой и второй категории:

.

Номинальная мощность трансформатора выбирается из стандартного ряда выпускаемых трансформаторов, при этом номинальная мощность должна быть больше расчётной.

После выбора трансформатора осуществляется проверка правильности выбора по коэффициенту загрузки.

; (23)

Если коэффициент загрузки трансформатора после проверки оказался на много ниже оптимального, то целесообразно выбрать трансформатор меньшей мощности.

А также для двухтрансформаторных ТП рассчитаем послеаварийный коэффициент загрузки:

; (24)

Для примера рассчитаем мощность трансформаторов на ТП 4:

кВа.

Выбираем трансформаторы ТМ 2x630.

Коэффициент загрузки:

;

Послеаварийный коэффициент загрузки:

Мощности трансформаторов на остальных ТП выбираются аналогично.

Таблица 5 - Расчёт электрических нагрузок трансформатора

№Т.П.	кВА.	кВА	Коэффициент загрузки	Послеаварийный коэффициент загрузки	Тип и кол-во тр-ра
1	2	3	4	5	6
1	878,286	627,347	0,69	1,39	2ТМ 630/10
2	717,309	512,364	0,57	1,14	2ТМ 630/10
3	660,256	471,612	0,53	1,05	2ТМ 630/10
4	811,34	579,53	0,65	1,3	2ТМ 630/10
5	1137,812	812,723	0,57	1,14	2ТМ 1000/10
6	1334,411	953,15	0,67	1,34	2ТМ 1000/10
7	1294,137	924,383	0,65	1,29	2ТМ 1000/10
8	1321,949	944,249	0,66	1,32	2ТМ 1000/10
9	814,202	581,573	0,65	1,3	2ТМ 630/10
10	1082,548	773,248	0,54	1,08	2ТМ 1000/10
11	1266,975	904,982	0,63	1,27	2ТМ 1000/10
12	764,377	545,983	0,6	1,21	2ТМ 630/10
13	1250,404	893,145	0,63	1,25	2ТМ 1000/10
14	848,537	606,098	0,67	1,35	2ТМ 630/10
15	1135,287	810,92	0,57	1,135	2ТМ 1000/10
16	1029,433	735,309	0,52	1,03	2ТМ 1000/10
17	855,592	611,137	0,68	1,36	2ТМ 630/10

4.3 Защита силовых трансформаторов от токов КЗ

Защиту силовых трансформаторов от токов КЗ будем осуществлять по принципу автоматические выключатели, предохранители.

Произведем выбор и проверку автоматических выключателей и предохранителей.

К установке принимаем автоматические выключатели серии ВА.

На всех ТП устанавливаем данный автоматический выключатель по расчетному току:

I_{ном. расц} > I_р.; (25)

где I_р - максимальный рабочий ток.

Расчетный ток определяем по формуле:

; (26)

где - максимальная мощность, которая может протекать через оборудование, т.е. с учётом аварийных ситуаций.

Таблица 6 - Выбор автоматических выключателей

	кВА.	Iр/ 0,5Iр, А	Iном. расц, А	Марка выключателя
1	2	3	4	5
1	878,286	1283/641,5	1600 800	2xВА53-43 ВА53-41
2	717,309	1040/519,7	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41
3	660,256	957/478,4	1000 500	2x ВА53-41 ВА54-39
4	811,34	1176/588	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41
5	1137,812	1649/824,5	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
6	1334,411	1934/967	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
7	1294,137	1875/937,7	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
8	1321,949	1916/957,8	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
9	814,202	1180/590	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41
10	1082,548	1569/784,4	1600 800	2xВА53-43 ВА53-41
11	1266,975	1836/918	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
12	764,377	1108/553,8	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41
13	1250,404	1812/906	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
14	848,537	1230/615	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41
15	1135,287	1645/822,6	2000 1000	2x ВА75-45 ВА53-41
16	1029,433	1492/745,9	1600 800	2xВА53-43 ВА53-41
17	855,592	1240/620	1280 630	2x ВА53-43 ВА54-41

Проверка осуществляется:

- по динамической стойкости;

Условие проверки по динамической стойкости:

.

Плавкие предохранители позволяют осуществить наиболее простую и дешевую защиту электроустановки. При выполнении защиты трансформатора с помощью плавких предохранителей оказываются ненужными трансформаторы тока, аппаратура релейной защиты. Плавкие предохранители не требуют проведения наладочных работ, необходимых для устройств релейной защиты, выключателей и другого, более сложного оборудования.

Плавкие предохранителя напряжением выше 1 кВ выбирают по конструктивному выполнению, номинальным напряжению и току, предельным отключаемым току и мощности, роду установки (наружная, внутренняя) и в некоторых случаях с учетом избирательной защиты линий.

Номинальное напряжение предохранителя (особенно насыпного) должно соответствовать номинальному напряжению установки (сети). Номинальный ток плавкой вставки следует выбирать так, чтобы она не расплавилась при максимальном токе форсированного режима и переходных процессах. При последовательном включении нескольких предохранителей или выключателей с релейной защитой и предохранителей необходимо обеспечить избирательность их действия при КЗ.

Выбор предохранителя производится по условиям:

 (27)

(28)

(29)

Результаты выбора предохранителей, а так же типы предохранителей принятые к установке и их параметры сводим в таблицу, представленную в приложении Ж.

Предохранители проверяются:

- по согласованию с сечением проводника;

- по разрушающему действию трёхфазных токов КЗ;

- по чувствительности к токам КЗ.

Условие проверки предохранителей по согласованию с сечением проводника:

(30)

Условие проверки по разрушающему действию трёхфазных токов КЗ:

(31)

Условие проверки по чувствительности к токам КЗ

(32)

Проверим предохранители на ТП10: ПН2-600/400. Его справочные данные: кА, А. Длительно допустимый ток защищаемой кабельной линииА. Токи КЗкА, .

По согласованию с сечением проводника:

По разрушающему действию трёхфазных токов КЗ:

По чувствительности к токам КЗ:

Вывод: предохранитель выбран верно.

Предохранители с меньшим номинальным током имеют большую отключающую способность, т.е. они пройдут по всем условиям.

Библиографический список

1. Аксенова О.Т., Булгаков А.Б., Гурова Е.Ю., Кардаш Т.А. Раздел «Безопасность и экологичность» в дипломных проектах (работах): Учебно-методическое пособие. Амурский гос. ун-т - Благовещенск, 1998. - 28 с.

2. Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды/ Г.Н. Александров. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 359 с.

3. Блок В.М.: «Пособие к курсовому и дипломному проектированию», М.: «ВШ», 1990.

4. Воронина А.А., Шибенко Н.Ф. Безопасность труда в электроустановках: Учеб. пособ. для сред. ПТУ. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. - 192 с.

5. ГОСТ 12.2.024-87. ССБТ. Шум. Трансформаторы силовые масляные

6. Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 312 с.

7. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. - М.: издательство НЦ ЭНАС, 2004. - 280 с.

8. Идельчик В.И. Электрические сети и системы. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.

9. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 26 с.

10. Инструкция по устройству молниезашиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 57 с.

11. Козлов В.А. Электроснабжение городов. - Л.: «Энергия», 1977 г. 275 с.

12. Козлов В.А. Справочник по электроснабжению городов. - Л.: «Энергия», 1977 г. 245 с.

13. Мясоедов Ю.В., Савина Н.В., Ротачева А.Г. Проектирование электрической части электростанций и подстанций: Учебно-методическое пособие. Амурский гос. ун-т - Благовещенск, 2002. - 141 с.

14. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989 г. 608 с.

15. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций/ Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

16. Номенклатура и порядок работ при проектировании и эксплуатации кабельных линий. - Справочник/ Под ред. Е.Ф. Макаров - М.: ПАПИРУС ПРО, 1999. - 671 с.

17. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. - М.: ФОРУМ - ИНФРА-М, 2006. - 243 с.

18. Пожарная безопасность электроустановок. - Справочник/ Под ред. В.И. Кузнецова - М.: Спецтехника, 2000. - 259 с.

19. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Министерство энергетики и электрификации СССР, Управление по технике безопасности и промышленной санитарии. - 2-е изд., перераб. и доп. - Благовещенск, 1987. - 147 с.

Размещено на Allbest.ru