Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА, ЕГО ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

1.1 Краткая характеристика города как потребителя электрической энергии

1.2 Характеристика системы электроснабжения

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЛОГО МИКРОРАЙОНА ГОРОДА

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

3.1 Расчет электрических нагрузок жилых зданий

3.2 Расчет электрических нагрузок общественных зданий и учреждений

3.3 Расчет нагрузки наружного и внутриквартального освещения

3.4 Расчет электрической нагрузки микрорайона

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СЕТЕВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Определение числа и мощности трансформаторов и трансформаторных подстанций

4.2 Определение месторасположения ТП

5. ВЫБОР СТРУКТУРЫ, НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

5.1 Выбор структуры системы электроснабжения

5.2 .Выбор напряжения системы электроснабжения

5.3 Надежность электроснабжения потребителей

5.4 Выбор схем электроснабжения микрорайона

5.4.1 Выбор схемы питающих сетей среднего напряжения

5.4.2 Выбор схемы распределительной сети среднего напряжения

5.4.3 Выбор схемы распределительной сети низкого напряжения

6. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

6.1 Расчет распределительных сетей низкого напряжения 0.4 кВ

6.2 Определение расчетных токов и выбор сечений кабельных линий

7. ВЫБОР ТИПА ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

7.1 Схемы и конструкции ТП

8. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА АППАРАТУРЫ ЗАЩИТЫ ТП И КАБЕЛЕЙ НА СТОЙКОСТЬ ТОКАМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

8.1 Выбор защитных аппаратов

9. ВОПРОСЫ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

9.1 Техника безопасности при эксплуатации кабельных сетей

9.2 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ

9.3 Требования к электротехническому персоналу

10. ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ МОНТАЖЕ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Таблица 1

Характеристика жилых зданий.

№ поз.	Количество	Кол-во квартир общей площадью до 90 м2	Кол-во квартир общей площадью свыше 90 м2	Тип плит для пищеприг.	Кол-во лифтов	Категория ЭП по надежности эл.снабж.
	подъездов nпод.	Этажей nэт..	квартир Nкв.				пассаж. nпас./Pл	груз. nгр./Pл
1	4	5	40	10	30	ЭП	---	---	II
2	5	5	45	45	---	ЭП	---	---	II
5	4	9	105	105	---	ЭП	4/4.5	---	II
5а	4	9	135	135	---	ЭП	4/4.5	2/7	II
6	3	5	35	20	15	ЭП	---	---	II
7	3	9	81	60	21	ЭП	3/4.5	---	II
8	3	9	81	81	---	ЭП	3/4.5	---	II

Таблица 2

Характеристика общественно-административных зданий и коммунально-бытовых предприятий микрорайона.

№поз.	Общественные здания	Единица измерения количественного показателя.	Количественный показатель, М	Категория ЭП по надежности электроснабжения
9	Кафе	мест	30	III
10	Продовольственный магазин (с кондиционированием воздуха)	м2 торг. зала	90	II
11	Аптека	м2 торг. зала	70	II
12	Детский сад “Солнышко”	мест	140	II
13	Непродовольственный магазин “Атриум” (с кондиционированием воздуха)	м2 торг. зала	500	III
14	Непродовольственный магазин “Пирамида” (с кондиционированием воздуха)	м2 торг. зала	600	III

Генеральный план застройки жилого микрорайона представлен на рис.1.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВЛ--воздушная линия

ВРУ--вводное распределительное устройство

ЖД--жилой дом

ЗУ--заземляющее устройство

ИП--источник питания

КЗ--короткое замыкание

КЛ--кабельная линия

Л--линия

ЛЭП--линия электропередач

ОЗ--общественное здание

РП--распределительный пункт

РУ--распределительное устройство

СЭГ--система электроснабжения города

СЭС--система электроснабжения

Т--трансформатор

ТП--трансформаторная подстанция

ХХ--холостой ход

ЭД--электродвигатель

ЭО--электрооборудование

ЭП--электроприемник

ЭУ--электроустановка

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшнем этапе развития современного общества, электроэнергия и централизованное теплоснабжение стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Без них трудно представить жизнь, современных городов и поселков, являющихся крупными потребителями электрической энергии в стране. От того, насколько рационально спроектирована система электроснабжения города, зависит эффективность функционирования большого числа городских и промышленных объектов, расположенных на его территории.

Потребители электрической энергии, расположенные на селитебной территории города, условно разделяются на две основные группы: жилые дома и общественно-коммунальные учреждения.

Потребление электроэнергии в жилых домах определяется укладом жизни населения города. В современных жилых домах используется большое количество различных электроприемников, которые подразделяются на электроприемники квартир и на электроприемники общедомового назначения.

Целью данного курсового проекта является освоение методов расчета и проектирования систем электроснабжения городов. На примере микрорайона Северный, в соответствии с действующими в настоящее время нормативно-техническими документами, создать экономически целесообразную систему электроснабжения города, обеспечивающую необходимое качество комплексного электроснабжения всех потребителей и приемников.

1.Краткая характеристика города, его потребителей и источников питания

1.1 Краткая характеристика города как потребителя электрической энергии

В соответствии с существующими правилами и нормами, в зависимости от численности населения, города подразделяются на крупные, крупнейшие, большие, средние и малые. В зависимости от назначения, территория городов делится на зоны: промышленную, селитебную, коммунально-складскую и внешнего транспорта. Около 70% городской территории занимает селитебная зона.

Основной структурной единицей селитебной зоны города является микрорайон, на территории которого размещаются жилые дома, учреждения и пункты повседневного обслуживания населения. Второй структурной единицей селитебной зоны является жилой район, включающий несколько районов, объединенных общественным центром, в состав которого входят учреждения культурно-бытового обслуживания.

Город Нягань, с населением около 120 тысяч человек, относится к группе малых городов, расположенных на территории Российской Федерации. Играет роль крупнейшего месторождения.

Город расположен в средней полосе России в климатическом поясе с умеренным климатом. Среднегодовая температура в городе Нягань составляет +5оС, при этом, как в зимнее, так и в летнее время, наблюдается преобладание ветров западного и юго-западного направления. Местность, в которой расположен город, относится к третьей (III) группе по гололедообразованию.

Промышленная зона в основном сосредоточена в северной части города. Питание потребителей города осуществляется от ГРЭС. В черте города имеются потребители различной мощности и всех категорий надежности и электроснабжения.

Непрерывный рост и развитие городов, наблюдаемые в последнее время и связанные с миграцией населения из сельской местности и появлением в городах крупных магазинов, больших спортивных и культурно-развлекательных комплексов, строительством высокоэтажных домов с квартирами повышенной комфортности, а также появлением новой бытовой аппаратуры, приводит к значительному возрастанию потребления электроэнергии. В связи с этим, особое внимание в городе уделяется обеспечению качественного и надежного электроснабжения потребителей.

1.2 Характеристика системы электроснабжения

Системой электроснабжения города (СЭС) называется совокупность электрических станций, понижающих и распределительных подстанций, питающих и распределительных линий и электроприемников, обеспечивающих снабжение электроэнергией технологических процессов коммунально-бытовых, промышленных и транспортных потребителей, расположенных на территории города и частично в пригородной зоне. В зависимости от размеров города, его промышленного потенциала и перспективы развития, системы электроснабжения городов могут быть различными, но существует ряд общих принципов, выполнение которых является обязательным при проектировании электроснабжения любого города.

Исходными положениями для построения системы электроснабжения являются потребляемая мощность электроприемников, их категория по надежности электроснабжения и наличие источников питания. Характеристики потребителей электрической энергии определяют требования к надежности электроснабжения, объему резервирования элементов системы электроснабжения, применению средств сетевой автоматики. Наличие энергоемких потребителей и их территориальное размещение обуславливают конфигурацию электрических сетей, целесообразность устройства глубоких вводов.

При разработке системы электроснабжения учитываются возможности регулирования напряжения, обеспечения требуемого уровня надежности в ремонтных, аварийных и послеаварийных режимах.

Критерием оптимальности принятой системы электроснабжения города является минимум приведенных затрат на ее сооружение и последующую эксплуатацию. Затраты на сооружение системы электроснабжения во многом определяются количеством трансформаций напряжения. С этой точки зрения идеальной считается система, использующая только два уровня напряжения: 110 и 10 кВ. Сети 110 кВ, питающиеся от энергосистемы, образуют кольцо, замыкающееся вокруг города. По кольцу, с учетом максимального приближения к центрам электрических нагрузок, размещаются районные трансформаторные подстанции (ТП) напряжением 110/10кВ. От подстанции 110/10кВ производится распределение электроэнергии на напряжение 10кВ.

Схему построения городской электрической сети можно условно подразделить на шесть звеньев (рис.1.):

I звено - кольцевая сеть и глубокие вводы напряжения 110кВ с районными подстанциями и трансформацией 110/10кВ. К этому же звену относят расположенные на территории города электростанции предприятий.

II звено - представляет собой питающие сети 10кВ, связывающие районные подстанции с РП и линии связи между РП, прокладываемые для повышения надежности электроснабжения. Распределительные пункты предназначаются для нагрузок промышленных, коммунально-складских и селитебных зон города. Нагрузка каждого РП обычно не менее 10мВА. Питающие линии и РП выполняются по радиальной схеме с устройством АВР на межсекционном выключателе.

III звено - распределительные сети напряжением 10кВ, подключающие к РП потребительские, промышленные или городские ТП. С учетом территориального размещения ТП, категории надежности потребителей, подключенных к ним, схемы их питания могут быть различными. В некоторых случаях потребительские ТП могут подключаться к районным ТП, минуя РП.

IV звено структурной схемы - потребительские ТП, понижающие уровень напряжения с 10 до 0,38/0,22кВ.

V звено - электрические сети напряжением 0,38/0,22кВ, подключающие потребителей электрической энергии к ТП.

VI звено - внутренние сети зданий и сооружений, подающие электроэнергию непосредственно к электроприемникам: электродвигателям, источникам света, нагревательным устройствам.

На представленной схеме не показаны электрические связи с сетями других районов подстанций города. Эти связи могут выполняться на уровнях всех звеньев схемы, за исключением I и VI.



Рис.2 Структурная схема построения сетей электроснабжения города

2. Характеристика жилого микрорайона города

Микрорайон "Северный" расположен в северо-западной части города. В данном микрорайоне преобладают жилые дома средней этажности, следовательно, в них имеются лифтовые установки как пассажирского, так и грузового назначения. В жилых домах, в основном, имеются квартиры с общей площадью от 35 до 90 м2, но имеются два дома с квартирами повышенной комфортности с общей площадью более 100 м2. Приготовление пищи в жилых домах высотой 5 этажей, производится на электроплитах, как и в домах высотой 9 этажей.

Всего на территории микрорайона расположено 8 жилых зданий (четыре дома высотой 5 этажей, четыре дома высотой 9 этажей) с общим количеством квартир 521. Кроме этого, на территории микрорайона размещено шесть общественно-административных и коммунально-бытовых предприятий: продовольственный магазин, кафе, аптека, детский сад “Солнышко”, два магазина непродовольственных товаров “Атриум” и “Пирамида”.

В составе микрорайона большую часть потребителей электрической энергии по надежности электроснабжения составляют потребители второй категории - жилые дома высотой 9 этажей, детский сад “Солнышко”, аптека, продовольственный магазин. Среди остальных потребителей электрической энергии по надежности электроснабжения в микрорайоне выделяют потребитель первой категории - образовательная школа с электрифицированными столовыми и спортзалами, с количеством учащихся 1100 человек, к электроснабжению которой предъявляются жесткие требования; а также потребители третьей категории - жилые дома высотой 5 этажей, кафе и магазины непродовольственных товаров “Атриум” и “Пирамида”. Полная информация о жилых и общественных зданиях микрорайона приведена в таблицах 1 и 2.

3. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок производится от низших к высшим ступеням системы электроснабжения и включает два этапа:

определение нагрузки на вводе к каждому потребителю;

расчет на этой основе нагрузок отдельных элементов сети.

Расчетная нагрузка потребителя и отдельных элементов сети принимается равной ожидаемой максимальной нагрузке за 30 минут.

3.1 Расчет электрических нагрузок жилых зданий

Определение расчетных нагрузок жилых зданий основывается на использовании нагрузки одного потребителя, в качестве которого выступает семья или квартира, при посемейном заселении домов.

Определим расчетную нагрузку всех жилых домов по отдельности с электрическими плитами мощностью до 10.5 кВт.

Расчет электрических нагрузок, расчет жилого дома №5

Расчетная активная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого здания, определяется, в зависимости от числа квартир и применяемых кухонных плит по типу пищеприготовления, по выражению, кВт:

, (1)

где Nкв-число квартир присоединенных к элементу сети, Nкв.=105;

руд.кв.-удельная расчетная нагрузка квартиры, определяемая согласно табл.1.11 кВт.

Удельная расчетная нагрузка, в данном случаи, определяется методом интерполяции, по следующей формуле кВт/кв:

, (2)

где N'-ближайшее меньшее количества квартир (Nкв.), стандартное табличное, N'=100 квартир;

N"- ближайшее большее количества квартир (Nкв.), стандартное табличное, N"=200 квартир;

руд.ж.зд.(N') и руд.ж.зд.(N") -удельные расчетные нагрузки, табл.2.1.1н/1/ соответственно для N' и N", руд.ж.зд.(60)=1.15 кВт/кв. и руд.ж.зд.(100)=1 кВт/кв.

Тогда расчетная активная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого здания (позиция 1), определяемая по выражению (1) равна, кВт:

Рр.кв=1,14*105=119.96(кВт)

Расчетная активная нагрузка силовых электроприемников определяется нагрузками лифтовых установок, насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических установок. Мощность резервных электродвигателей, а так же электроприемников противопожарных устройств, при расчете электрических нагрузок не учитываются.

В домах данного микрорайона основу силовой нагрузки составляют лифтовые установки, поэтому расчетная силовая нагрузка определяется следующим образом, кВт:

, (3)

где Kc-коэффициент спроса лифтовых установок, определяемый по табл.2.1.2. /1/ в зависимости от этажности здания и количества лифтов, Kc=0,7;

N-общее количество лифтовых установок в жилом доме, Nл=4.

nпас, nгр -количество пассажирских и грузопассажирских лифтов соответственно;

=4,5 кВт, - мощности электродвигателей лифтовых установок, соответственно пассажирских и грузопассажирских;

Рр.л.=0,7*(4.5*4+0)=12,6(кВт)

Тогда расчетная активная нагрузка на вводе жилого дома равна, кВт:

, (4)

где kу.- коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников, принимаемый равным 0.9.

Рр.ж.д.=119.96+0,9*12,6=131,3(кВт)

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома, кВАр:

, (5)

где кв.=0.2 -для квартир с электрическими плитами, определяется по табл.2.1.4. /1/;

л.=1.17 -для лифтовых установок, табл.2.1.4. /1/.

Для жилого дома, расчетная реактивная нагрузка на вводе, определяемая на основании выражения, равна:

Qр.ж.д.=119.96*0,2+0,9*12,6*1,17=37,26 (кВАр)

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома, кВА:

(6)

Аналогичные расчеты проводим для других жилых домов микрорайона (позиции 1,2,5,5а,6,7,8)--домов с электроплитами для пищеприготовления.

Результаты расчета заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Расчет электрических нагрузок жилых зданий

№ Поз	Кол-во квартир: Nкв.	Тип плит для пищепри-готовления	Удельная нагрузка: руд.кв.	Кол-во лифтов и мощность двигателя лифта	Коэф-т спроса лифта Кс	Расчетная нагрузка лифтов Рр.л	Коэф-ты реактивной мощности	Активная расчетная нагрузка дома: Рр.ж. д.	Реактивная расчетная нагрузка дома: Qр.ж. д.	Полная расчетная нагрузка дома: Sр.ж. д.
				Пассаж. nпас Рл	Груз. nгр Рл
---	шт.	ЭП/ГП	кВт/кв.	шт. кВт	шт. кВт	---	кВт	---	---	кВт	кВАр	кВА
1	40	ЭП	1,5	---	---	---	---	0,29	---	60	12	61,2
2	45	ЭП	1,45	---	---	---	---	0,29	---	65,3	13,1	66,6
5	105	ЭП	1,14	4/4,5	---	0,7	12,6	0,29	---	131	37,2	136,2
5а	135	ЭП	1,1	4/4,5	2/7	0,6	19,2	1,17	0,2	165,8	49,9	173,1
6	35	ЭП	1,6	---	---	---	---	1,17	0,2	56	11,2	57,1
7	81	ЭП	1,2	3/4,5	---	0,8	10,8	1,17	0,2	106,9	30,8	111,2
8	81	ЭП	1,2	3/4,5	---	0,8	10,8	1,17	0,2	106,9	30,8	111,2

3.2 Расчет электрических нагрузок общественных зданий и учреждений

Определение расчетной нагрузки на вводе в общественное здание покажем на примере магазина продовольственных товаров (с кондиционированием воздуха). Основные характеристики данного объекта приведены в таблице 2.

Расчетные нагрузки на вводе в общественные здания и учреждения определяются по укрупненным удельным нагрузкам.

Активная расчетная нагрузка определяется по формуле, кВт:

, (7)

где Руд.общ.-удельная расчетная нагрузка единицы количественного показателя (рабочее место, посадочное место, площадь торгового зала в м2 и т.п.), определяемая по табл.2.2.1н. /2/, Руд.прод.м=0.22 кВт/ м2

М - количественный показатель, характеризующий пропускную способность предприятия, объем производства и т.д., М=90 м2.

Таким образом, активная расчетная нагрузка будет:

Рр.непрод.м=0,22*90=19,8(кВт)

Расчетная реактивная нагрузка на вводе в общественное здание и учреждение определяется по выражению, кВАр:

, (8)

где tgц-расчетный коэффициент реактивной мощности, определяемый по табл.2.2.1н /2/, tgц=0,48.

Qр.непрод.м=19,8*0,75=14,85(кВАр)

Полная расчетная нагрузка на вводе в общественное здание определяется по формуле:

Аналогичные расчеты производим для других общественных зданий и учреждений. Результаты расчета представлены в таблице 4.

Таблица 4

Расчет электрических нагрузок общественных зданий

№ Поз	Количе- ственный показатель: М	Удельная расчетная нагрузка: Руд.общ.	Активная расчетная нагрузка: Рр.общ.	Коэф-т реактив мощности:	Реактивная расчетная нагрузка: Qр.общ.	Полная расчетная нагрузка: Sр.общ.
	единиц	кВт/ед	кВт	---	кВАр	кВА
9	30	0,9	27	0,2	5,4	27,5
10	90	0,22	19,8	0,75	14,85	24,8
11	70	0,2	14	0,7	9,8	17,1
12	140	0,4	56	0,25	14	57,7
13	500	0,14	70	0,48	33,6	77,6
14	600	0,14	84	0,48	40,3	93,2

3.3 Расчет нагрузки наружного и внутриквартального освещения

Удельная нагрузка для расчета наружного и внутриквартального освещения зависит от категории улиц, которые принимаются в зависимости от градостроительства. Если, согласно генерального плана микрорайона, неизвестно к какой категории относятся улицы, то категорию улицы принимают произвольно.

Электрические нагрузки наружного освещения ориентировочно определяются исходя из норм осветительных нагрузок (СНиП). В основу расчета закладываются категории улиц и дорог.

Категория улиц:

1) магистральные улицы районного значения, дороги общегородского значения, для грузового движения, площади перед крупными общественными зданиями и сооружениями при среднем значении удельной нагрузки Руд.ул.о. от 20 до 30кВт/км.

2) улицы и дороги местного значения: жилые улицы, дороги промышленных и коммунально-складских районов, поселковые улицы и дороги при среднем значении удельной нагрузки Руд.ул.о. от 7 до 10 кВт/км.

3) внутриквартальные территории при среднем значении удельной нагрузки Руд.вк. равном 1,2 кВт/га.

Расчетную нагрузку уличного освещения можно определить по формуле:

, (9)

где Руд.ул.о,i--удельная расчетная нагрузка уличного освещения, кВт/км, Руд.ул.о,1=25кВт/км; Руд.ул.о,2=8,5кВт/км;

Lул,i--длина улицы категории i, км;

Длины улиц Приуральский, проспектов Ленина соответственно равны: l11=0.43км, l121=0,43км, l122=0.63км.

Длины улиц местного значения переулков Сергинский, Первомайский, Майский и 3-го проезда соответственно равны: l21=0,63км, l22=0,15км, l23=0,2км, l24=0,63км.

Рр.ул.о=25*(0,43+0,43+0,63)+8,5*(0,63+0,15+0,2+0,63)=50,94(кВт)

Расчетная нагрузка внутриквартального освещения Рр.вк. определяется по выражению:

, (10)

где Руд.вк.- удельная расчетная нагрузка внутриквартального освещения, кВт/га, Руд.вк.=1,2 кВт/га;

Fмкр.- общая площадь внутриквартальной территории микрорайона, га, Fмкр=27,1га=0,271км2

Расчетная нагрузка наружного освещения микрорайона Рр.о.мкр определяется по выражению:

(11)

При расчете реактивной составляющей уличного и внутриквартального освещения рекомендуется применять ртутные лампы с коэффициентом мощности cos=0,85 и соответственно .

Расчетная реактивная составляющая нагрузки наружного освещения микрорайона Qр.о.мкр. определяется по формуле:

(12)

Полная расчетная электрическая нагрузка наружного освещения микрорайона Sр.о.мкр. определяется по формуле:

(13)

Результаты расчета нагрузки наружного и внутриквартального освещения микрорайона заносим в сводную таблицу 5

Таблица 5

Расчет освещения микрорайона

Категория улиц.	Удельная расчетная нагрузка уличного освещения: Руд.ул.о	Удельная расчетная нагрузка внутри-кварталь-ного освеще-ния: Руд.вк.	Коэф-ты мощ-ти	Расчетная актив. эл. нагрузка освещения: Рр.о.мкр	Расчетная реакт.эл. нагрузка освещения: Qр.о.мкр.	Расчетная полная эл. нагрузка освещения: Sр.о.мкр.
	кВт/км	кВт/га	--	--	кВт	кВАр	кВА
Магистральные улицы.	25	--	0,85	0,62	37,35	22,35	39,44
Улицы местного значения.	8,5	--	0,85	0,62	13,69	8,49	16,4
Внутри-кварталь-ные террито-рии.	--	1,2	0,85	0,62	32,5	20,15	32,81
Микро-район	--	--	--	--	83,46	51,75	98,2

Выбор ламп для освещения микрорайона производим на основании значений средней горизонтальной освещенности на уровне покрытия согласно /5/:

-для дорог общегородского значения - 6 лк;

-для территорий общеобразовательных школ: спортивные площадки-10 лк, проходы и территории - 4 лк.

Освещение улиц, дорог и площадей осуществляется с помощью светильников типа: СКЗПР-500 с консольным способом установки Для освещения микрорайона принимаем лампы следующей мощности:

для внутриквартальных территорий -ДРЛ-250;

для улиц местного значения -ДРЛ-400;

Светильники по территории микрорайона ставятся: вдоль внутриквартальных проездов, магистральных внешних улиц и по периметру территории школ и детских садов на расстоянии 30 м друг от друга.

3.4 Расчет электрической нагрузки микрорайона

Расчет электрической нагрузки микрорайона выполняется путем суммирования расчетных нагрузок отдельных групп однородных потребителей с учетом коэффициента участия в максимуме наибольшей из нагрузок.

Расчетные активная и реактивная нагрузки микрорайона определяются по выражениям:

, (14)

, (15)

где Рр.нб.- наибольшее значение расчетной активной мощности одной из групп однородных потребителей, кВт;

Рр.i - расчетная активная нагрузка остальных групп потребителей; кВт;

Kу.i -коэффициент участия в максимуме нагрузки относительно выбранной наибольшей нагрузки, определяемый по табл.2.3.1./1/.

tgцзд.нб.-расчетный коэффициент реактивной мощности, соответствующий группе потребителей с наибольшей нагрузкой.

tgцзд.i-расчетный коэффициент реактивной мощности, соответствующий остальным группам потребителей.

В рассматриваемом микрорайоне можно выделить по типу плит для пищеприготовления и типу домов (по комфортности) три «условных дома».

Объединим все дома с электрическими плитами (позиции 1,2,5,5а,6,7,8) в условный дом, и рассчитаем его нагрузку по методике описанной в п.3.1.

Удельная расчетная мощность условного дома принимается по табл.2.1.1.н/1/, как для Nкв.=521, методом интерполяции, по формуле:

, (16)

где Руд.кв.N1=1,36- согласно 2.1.1н /1/ для числа квартир N1=400;

Руд.кв.N2=1,27- согласно 2.1.1н /1/ для числа квартир N2=600.

Согласно (1) определим

, (17)

Рр.кв.(усл.)=0,87*521=453,27(кВт)

Силовая нагрузка лифтовых установок по формуле (3):

, (18)

где Кс=0.47 - коэффициент спроса, определяемый по табл. 2.1.2 /1/ методом интерполяции;

Расчетные активную и реактивную мощности условного дома определим соответственно по формулам (4) и (5):

Рр.ж.д.(усл)=453,27+0,9*36,19=485,84(кВт)

Qр.ж.д.(усл.)=485,84*0,2+0,9*36,19*1,17=135,28(кВАр)

Расчетная полная мощность условного дома с электрическими плитами определяется по формуле :

(19)



Расчетная нагрузка всего микрорайона с учетом наружного освещения микрорайона определяемая по выражениям (14) и(15) записывается следующим образом:

Рр.мкр.=Рр.ж.д.(усл.)+Рр.кафе*Ку.кафе.+Рр.прод.м*Ку.прод.м+Рр.аптеки*Ку.аптеки+ +Рр.дет.сад*Ку.дет.сад+Рр.непрод.м.Пирамида*Ку.непрод.м.Пирамида+Рр.непрод.м.Атриум*Ку.непрод.м.Атриум+Рр.ул.о.+Рр.вк (20)

Qр.мк.р=(Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(усл)

+Рр.кафе*tgкафе*Ку.кафе.+

+Рр.прод.м*tgпрод.м*Ку.прод.м+Рр.аптеки*tgаптеки*Куаптеки+

+Рр.дет.сад*tgдет.сад*Ку.дет.сад +

+Рр.х.ч.*tgх.ч*Ку.х.ч.+ Рр. непрлд. м. Пирамида * tg непрод. м. Пирамида * Ку.непрод.м.Пирамида + Рр. непрлд. м. Атриум *tg непрод.мАтриум*Ку.непрод.м.Атриум+Рр.ул.о.*tg+ Рр.вк.*tg (21)

По формуле (20) расчетная активная нагрузка равна:

Рр.мкр.=485,84+27*0,8+24,75*0,8+15,4*0,8+

+56*0,8+84*0,8+70*0,8+50,94+32,52=787,06(кВт)

Расчетная реактивная нагрузка микрорайона согласно формулы (21) равна:

Qр.мкр.=(453,27*0,2+0,9*36,19*1,17)+

+27*0,2 +24,75*0,48+15,4*0,75+56*0,25+

+84*0,48+70*0,48+50,94*0,62+32,52*0,62

=294,88(кВАр)

Полная нагрузка микрорайона равна:

4. Определение числа и мощности сетевых трансформаторных подстанций. Определение их месторасположения

4.1 Определение числа и мощности трансформаторов и трансформаторных подстанций

Число и мощность трансформаторных подстанций (ТП) оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели системы электроснабжения города в целом. От правильного выбора числа и мощности трансформаторов ТП, а также от размещения ТП на территории микрорайона, зависит эффективность функционирования системы.

Основой для выбора числа трансформаторов ТП является схема электроснабжения и категории по надежности электроснабжения электроприемников.

Мощность трансформаторов, а, следовательно, число и мощность ТП, непосредственно влияют на все последующие решения, связанные с построением системы электроснабжения. В общем виде задача определения мощности трансформаторов может быть решена путем нахождения аналитической зависимости приведенных затрат, связанных с передачей энергии через рассматриваемую систему, от мощности трансформаторов ТП. Однако определение наивыгоднейшей мощности трансформаторов ТП требует перебора большого числа вариантов, что в связи с большой трудоемкостью расчетов не всегда может быть выполнено. Поэтому для ориентировочного определения экономически целесообразной мощности трансформаторов ТП может быть применена формула, полученная на основании многочисленных расчетов:

, (22)

где -плотность нагрузки микрорайона (кВА/км2), определяемая по формуле:

, (23)

где Sр.мк.р.-расчетное значение полной нагрузки микрорайона, кВА;

Fмк.р.-площадь микрорайона, км2.

Экономически целесообразная мощность трансформаторов ТП:

Так как значительную долю потребителей микрорайона составляют потребители 2-й категории по надежности электроснабжения и имеется один потребитель 1-й категории, то, согласно требований ПУЭ, электроснабжение необходимо производить от двух независимых источников питания имеющих одинаковую мощность, поэтому принимаем количество трансформаторов в ТП равное трём, т.е. nтр=3.

Согласно 4.4.3. /1/ в районах многоэтажной застройки (9 этажей) при плотности нагрузки 8 МВт./км2 и более оптимальная мощность двухтрансформаторных подстанций должна составлять 2*400 кВА.

Проведем сравнения трансформаторных подстанций при мощностях трансформаторов 250 кВА и 400 кВА.

1.Принимаем мощность двухтрансформаторной подстанции 2*250 кВА:

Ориентировочное число ТП определяется по выражению:

, (24)

где Kз - коэффициент загрузки трансформаторов ТП в нормальном режиме.

В соответствии с суточным графиком нагрузки ТП, питающих жилые дома и общественные здания принимаем Kз=0.6 /1/:

В результате расчета необходимо принять 3 трансформаторных подстанций, т.е. количество ТП nтп =3.

Объекты микрорайона распределяются между ТП с учетом их загрузки и месторасположения в микрорайоне.

Результаты распределения представлены в таблице 6.

Таблица 6

Распределение объектов электроснабжения микрорайона между ТП.

№ ТП	Число и мощность трансформаторов, Nтр.*Sном.тр., кВА		Позиции объектов
ТП-1	2*250		1,2,5а,12
ТП-2	2*250		5,6,7,9,11
ТП-3	2*250		8,10,13,14

Расчетная нагрузка каждой трансформаторной подстанции определяется аналогично п. 3.4 , где за Рр.нб и Qр.нб принимаются нагрузки жилых зданий, определяемые по суммарному количеству квартир и лифтовых установок, питаемых от данной трансформаторной подстанции.

Расчет электрических нагрузок ТП покажем на примере расчета нагрузочной мощности для ТП-1.

Наибольшую электрическую нагрузку трансформаторной подстанции ТП1 имеет образовательная школа. По табл.2.3.1 /1/ находим коэффициенты участия Ку остальных групп потребителей в максимуме нагрузки.

Нагрузку освещения микрорайона распределим между тремя трансформаторными подстанциями следующим образом:

ТП-1: территория охватываемая ТП-1 равна 10,75 га, следовательно Рр.вк.тп1=12,9 кВт; Рр.ул..тп1=14,23 кВт - сумма активных нагрузок освещения улиц местного значения и нагрузки освещения двух магистральных улиц.

ТП-2: территория охватываемая ТП-2 равна 5,6 га, следовательно Рр.вк.тп2=6,72 кВт; Рр.ул..тп2=16,21 кВт. - нагрузка освещения магистральной улицы.

ТП-3: территория охватываемая ТП-3 равна 5 га, следовательно Рр.вк.тп3=12,9 кВт; Рр.ул..тп3=19,13 кВт -активная нагрузка освещения оставшейся магистральной улицы.

Расчетная нагрузка ТП с учетом коэффициента максимума по формулам (14), (15) равна:

Рр.тп1.= Рр.ж.д.1*Ку.ж.д.+ Рр.ж.д.2*Ку.ж.д.+ Рр.ж.д.5а*Ку.ж.д.+

+Рр.дет.сад*Ку.дет.сад+ Рр.ул.тп1+ Рр.вк.тп1 (25)

Qр.тп1= (Рр.кв*tgкв)(1)*Ку.ж.д.(1)+ (Рр.кв*tgкв)(2)*Ку.ж.д.(2)+ (Рр.кв*tgкв)(5а)*Ку.ж.д.(5а)+ +(Рр.кв*tgкв)(12)*Ку.ж.д.(12)+Рр.дет.сад.*tgдет.сад*Ку.дет.сад+ Рр.ул.тп1 *tg + +Рр.вк.тп1 *tg, (26)

где Рр.ул..тп1, Рр.вк.тп1- расчетные активные нагрузки освещения улиц (улиц магистрального и местного значения) и внутриквартальных территорий соответственно, запитываемых от ТП-1, кВт.

На основании формул (25) (26) получим:

Рр.тп1=60+65,25+165,44+56*0,8+12,9+14,23=362,62(кВт)

Qр.тп1=60*0,29+65,25*0,29+165,44*0,29+56*0,25*0,8+12,9*0,62+14,23*0,62=112,32 (кВАр)

Полная нагрузка трасформаторной подстанции равна:

Загруженность каждой ТП в нормальном рабочем режиме определяется коэффициентом загрузки, который должен быть в пределах: 0,6-0,9 (60-90%):

, (27)

где Sн.тр.- номинальная мощность трансформатора, кВА;

nтр.- количество трансформаторов в ТП.

Перегрузка каждой ТП определяется коэффициентом перегрузки, который вычисляется при выходе из строя одного из двух трансформаторов:

, (28)

Коэффициент перегрузки в послеаварийном режиме сравнивается с допустимым коэффициентом перегрузки:

Kдоп.пер.? (29)

где Kдоп.пер.- допустимый коэффициент перегрузки трансформатора.

Коэффициент допустимой перегрузки определяется в зависимости от длительности перегрузки. Длительность перегрузки определяется временем прохождения максимальной нагрузки, которое определяется посуточному графику нагрузки потребителя.

Согласно /1/ получаем Kдоп.пер.=1.5, т.е. перегрузка возможна на 50%. Если данное условие выполняется, то выбор мощности трансформаторов сделан правильно.

Для ТП-1 получили:

1,5 > 1,395,

т.е. трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Таким образом, выбор мощности трансформаторов для ТП-1 произведен верно. Принимается ТП-1 2250 с учетом дальнейшего развития микрорайона, т.е. предполагается изменения нагрузок этой части микрорайона в сторону увеличения.

Результаты расчетов электрических нагрузок трансформаторных подстанций приведены в таблице 7

электроснабжение напряжение подстанция нагрузка

Расчет электрических нагрузок трансформаторных подстанций.

Таблица 7

№ поз	Расчетная активная нагрузка, Рр, кВт	Расчетная реактивная нагрузка, Qр, кВАр	Коэф-т участия, Ку	Рр*Ку, кВт	Qр*Ку, кВАр
ТП-1
1	60	17,4	---	60	17,4
2	65,25	18,92	---	65,25	18,92
5а	165,44	47,98	---	165,44	47,98
12	56	14	0,8	44,8	11,2
Освещение	27,13	16,82	---	27,13	16,82
Итого:				362,62	112,32
ТП-2
5	264,015	66,553	---	264,015	66,553
6	229,703	65,518	1,0	229,703	65,518
7	62,5	46,875	0,6	37,5	28,125
9	62,5	46,875	0,6	37,5	28,125
11	62,5	46,875	0,6	37,5	28,125
Освещение	14,75	9,145	1,0	14,75	9,145
Итого:				545,968	169,341
ТП-3
8	219,690	67,029	---	219,690	67,029
10	215,647	65,718	1,0	215,647	65,718
13	52,3	10,4	0,7	36,4	7,28
11	73,6	18,4	0,4	29,44	7,36
14	25,6	12,288	0,6	15,36	7,373
Освещение	18,5	11,47	1,0	18,5	11,47
Итого				535,037	166,23

Таблица 8

Значения коэффициентов загрузки трансформаторных подстанций в нормальном и послеаварийном режимах.

Номер ТП	Коэффициент загрузки в нормальном режиме работы:	Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме работы:	Условие проверки по послеаварийному режиму работы: Kдоп.пер.?
1	0,648	1,395	выполняется
2	0,715	1,429	выполняется
3	0,7	1,4	выполняется

2. Принимаем мощность двухтрансформаторной подстанции 2*400 кВА:

В результате расчета необходимо принять 2 трансформаторных подстанций, т.е. количество ТП nтп=2.

Объекты микрорайона распределяются между ТП с учетом их загрузки и месторасположения в микрорайоне.

Результаты распределения представлены в таблице 9.

Таблица 9

Распределение объектов электроснабжения микрорайона между ТП

№ ТП	Число и мощность трансформаторов, Nтр.*Sном.тр., кВА		Позиции объектов
ТП-1	2*400		1,2,5а,5,6,12
ТП-2	2*400		7,8,9,10,11,13,14

При расчете электрических нагрузок ТП с мощностью трансформаторов 400 кВА, проводим аналогичные вычисления, что и для ТП с мощностью трансформаторов 250 кВА. Расчет покажем на примере расчета нагрузочной мощности для ТП-1.

Наибольшую электрическую нагрузку трансформаторной подстанции ТП1 имеет образовательная школа. По табл.2.3.1 /1/ находим коэффициенты участия Ку остальных групп потребителей в максимуме нагрузки.

Нагрузку освещения микрорайона распределим между двумя трансформаторными подстанциями следующим образом:

ТП-1: территория охватываемая ТП-1 равна 12,5 га, следовательно Рр.вк.тп1=15 кВт; Рр.ул..тп1=25,91 кВт -активная нагрузка освещения магистральной улицы;

ТП-2: территория охватываемая ТП-2 равна 14,6 га, следовательно Рр.вк.тп2=17,5 кВт; Рр.ул..тп1=28 кВт -сумма активных нагрузок оставшейся части нагрузки освещения магистральных улиц и нагрузки освещения улиц местного значения.

Расчетная нагрузка ТП-1 с учетом коэффициента максимума равна:

Рр.тп1.= Рр.ж.д.(1)*Ку.ж.д.(1)+ Рр.ж.д.(2)*Ку.ж.д.(2)+ Рр.ж.д.(5а)*Ку.ж.д.(5а)+ Рр.ж.д.(5)*Ку.ж.д.(5)+ Рр.ж.д.(6)*Ку.ж.д.(6)+Рр.дет.сад*Ку.дет.сад+ Рр.ул.тп1+ Рр.вк.тп1 (26)

Qр.тп1= (Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(р.ж.д.1)* Ку.р.ж.д.1

+(Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(р.ж.д.2)*Ку.р.ж.д.2+(Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(р.ж.д.5а)* *Ку.р.ж.д.+(Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(р.ж.д.5)*Ку.р.ж.д.+(Рр.кв*tgкв+0,9*Рр.л*tgл)(р.ж.д.6)*

*Ку.р.ж.д.6+Рр.дет.сад.*tgдет.сад*Ку.дет.сад+ Рр.ул.тп1* tgкв + Рр.вк.тп1* tgкв (27)

где Рр.ул..тп1, Рр.вк.тп1- расчетные активные нагрузки освещения улиц (улиц магистрального и местного значения) и внутриквартальных территорий соответственно, запитываемых от ТП-1, кВт.

На основании формул получим:

Рр.тп1=235,9(кВт)

Qр.тп1=66,62(кВАр)

Полная мощность ТП-1 равна:

Загруженность каждой ТП в нормальном рабочем режиме определяется коэффициентом загрузки по формуле (23):

Полученный коэффициент должен быть в пределах: 0,6-0,9 (60-90%), что не выполняется, следовательно, мощность трансформаторов ТП необходимо уменьшить с 400 кВА до 250 кВА.

Применение двух ТП, одна из которых мощностью 2*400 кВА, а другая 2*250 кВА, экономически и технически не выгодно в связи с большими затратами на прокладку кабелей.

Окончательно принимаем к установке на территории микрорайона три двухтрансформаторные ТП мощностью 2*250 кВА.

4.2 Определение месторасположения ТП

Одним из условий построения экономичной системы электроснабжения, то есть системы с малой стоимостью и малыми потерями электроэнергии в данной системе, является правильный выбор местоположения трансформаторных подстанций. Расположение трансформаторных подстанций в питающемся от них районе экономически целесообразно в центре электрических нагрузок, но с учетом условий планировки жилых кварталов. Расположение трансформаторных подстанций должно соответствовать градостроительным и архитектурным соображениям и требованиям пожарной безопасности.

Для определения места расположения ТП, т.е. центра электрических нагрузок используют графоаналитический метод, который заключается в следующем:

-электроприемники заключаются в координатные оси;

-определяются центры электрических нагрузок электроприемников;

-центры электрических нагрузок проектируются на оси OX и OY;

-определяем координаты ТП по формулам:

, (28)

, (29)

где Рр.i - расчетная мощность i-го объекта, кВт;

Xi, Yi - координаты центра электрических нагрузок i-го объекта, см;

n - число объектов питающихся от данной ТП.

Определение места расположения трансформаторной подстанции покажем на примере ТП1.

По формулам (28) и(29) получим:

Для определения центров электрических нагрузок ТП составим следующую таблицу. Координаты центров нагрузок отдельных электроприемников определим по рис. 3

Трансформаторные подстанции могут быть установлены по полученным координатам только в том случаи, если их расположение соответствует градостроительным и архитектурным соображениям, требованиям пожарной безопасности и удобству проезда транспортных средств. В соответствии с этими требованиями местоположение трансформаторных подстанций, координаты которых по расчетным данным получились на территории проезжей части и жилых домов №5 и №4 соответственно, переносим на расстояния не менее 10 м от границы жилых объектов.

Таблица 11

Координаты расположения трансформаторных подстанций.

Номер ТП	Расчетные координаты места расположения ТП	Координаты места расположения ТП с учетом переноса.
	Хi	Yi	Хi	Yi
	cм	cм	cм	cм
ТП-1	5,68	11,0	5,8	11,5
ТП-2	6,9	20,75	6,9	21,6
ТП-3	13,62	8,2	14,4	8,2



5. Выбор структуры, напряжения и схем системы электроснабжения

5.1 Выбор структуры системы электроснабжения

В системах электроснабжения городов (СЭГ) наибольшее распространение получили трех - и четырехзвенные схемы, выполненные по системе двух напряжений.

В качестве первого звена в системах СЭГ выступают питающие сети высшего напряжения, в состав которых входят понижающие подстанции (ПС) 110(220)/10 кВ, питающие их линии, а также линии, связывающие сеть с источником питания, расположенные на территории города. Как правило, питающая сеть высокого напряжения выполняется в виде кольца 110 либо 220кВ, связывающего территорию города, с расположением вдоль него понижающих ПС 110(220)/10 кВ, размещаемых в центрах нагрузок районов города.

В качестве второго звена систем СЭГ выступают питающие сети среднего напряжения 6(10)-20 кВ, представляющие собой совокупность питающих линий среднего напряжения и распределительных пунктов (РП).

Третьим звеном СЭГ является распределительные сети среднего напряжения, состоящие из трансформаторных подстанций (ТП) и питающих их линий среднего напряжения.

Четвертым звеном системы СЭГ является распределительные сети низшего напряжения, которые соединяют ТП с вводами к потребителям.

Выбор структуры системы СЭГ заключается в выборе и обосновании схем питающей и распределительной сети выше 1000 В и определении структуры сети:

- питание ТП по распределительной сети от имеющихся ЦП без сооружения РП;

- сооружение РП, прокладка питающей сети от ЦП до РП и распределительной сети от РП до ТП;

- применение комбинированной схемы - питание ТП от РП и от ЦП.

Выбор структуры системы СЭГ производится на основании технико-экономического сопоставления возможных решений. Предпочтение следует отдавать трехзвенной схеме.

Целесообразность применения четырехзвенной схемы путем сооружения РП 6(10)-20 кВ должна обосновываться технико-экономическим расчетом в каждом отдельном случае с одновременным определением количества и мощности РП.

Оптимальное количество РП определяют, как частное от деления нагрузки микрорайона (города) на наивыгоднейшую нагрузку РП с округлением полученного результата до ближайшего целого числа. Распределительные пункты принимаются секционированными, с установкой секционного выключателя или разъединителей. РП следует располагать вблизи питаемого от него района со смещением в сторону источника питания. Возможные варианты расположения РП могут быть сопоставлены по технико-экономическим показателям.

Схемы с РП следует применять в первую очередь при значительной удаленности района электроснабжения от ЦП и пониженном уровне надежности распределительной сети среднего напряжения.



Рис.5. Система электроснабжения среднего города

5.2 Выбор напряжения системы электроснабжения

Система напряжений выбирается с учетом перспективы развития города в пределах расчетного срока, его генерального плана и системы напряжений в данной энергосистеме.

При этом должен выполняться основной принцип развития сети: повышение напряжения распределительной сети до оптимального значения (0.38, 10, 110 кВ) и сокращение числа промежуточных трансформаций.

В распределительных сетях энергосистем наибольшее распространение имеет напряжение 110 кВ и в меньшей степени напряжение 220 кВ. Последнее развивается в отдельных крупных городах. Для большинства городов, в том числе и для Йошкар-Олы, оптимальной является система напряжений 110/10/0.38 кВ, которая и внедрятся в проекте.

Задача выбора оптимального напряжения каждой ступени трансформации, а также их числа должна рассматриваться с учетом дальности передачи мощности и величины передаваемой мощности. Дополнительно должны учитываться характеристики и размещение источников питания, а также плотность нагрузки.

В условиях роста электрических нагрузок элементов городской распределительной сети основным и наиболее эффективным мероприятием, обеспечивающим повышение пропускной способности линий и снижение потерь электроэнергии, является перевод сети на повышенное напряжение. Перевод сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ позволит повысить пропускную способность линий в полтора раза и одновременно снизить потери электроэнергии в 2 раза.

Городские электрические сети напряжением 10 кВ должны выполняться трехфазными с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью, сети напряжением 380 В - трехфазными, четырехпроводными, с глухим заземлением нейтрали.

5.3 Надежность электроснабжения потребителей

Надежность электроснабжения городских потребителей должна соответствовать ПУЭ, согласно которым электроприемники (ЭП) делятся на три категории по надежности электроснабжения. При рассмотрении надежности электроснабжения коммунально-бытовых потребителей к соответствующей категории относят как отдельные ЭП, так и группу ЭП. Под группой ЭП понимается их совокупность, характеризующаяся одинаковыми требованиями к надежности электроснабжения (например, электроприемники операционных, родильных отделений и др.). В отдельных случаях в качестве группы ЭП рассматриваются потребители в целом (детское учреждение и др.).

Требования к надежности электроснабжения отдельных ЭП высшей категории недопустимо распространять на все остальные ЭП потребителей. Требования к надежности электроснабжения определяются применительно к вводному устройству ЭП или вводному устройству группы ЭП (потребителю).

К электроприемникам первой категории (I) относятся ЭП, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей и нарушение функционирования особо важных элементов городского хозяйства.

К электроприемникам второй категории (II) относятся ЭП, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских жителей.

К электроприемникам третьей категории (III) относятся все остальные ЭП, не подходящие под определение первой и второй категории.

Электроприемники I категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания. Независимыми источниками питания являются две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при соблюдении требований ПУЭ пункта 1.2.10. В качестве второго независимого источника питания могут также использовать автономные источники питания (аккумуляторные батареи, дизельные электростанции и др.) и резервные связи по сети напряжением 0,4кВ от ближайших ТП, питающихся по сети 10 кВ от другого независимого источника. Устройство автоматического включения резерва (АВР) предусматривают, как правило, непосредственно на вводе к ЭП I категории.

Электроприемники II категории рекомендуют обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания. Для этих ЭП допускают перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. При определении резервных элементов в системе электроснабжения ЭП II категории учитывают допустимость их питания по ВЛ напряжением 0,4-20кВ, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта линии за время не более одних суток. Допускают питание ЭП II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к общему аппарату. Питание ЭП II категории, как правило, предусматривают от однотрансформаторных ТП при условии организации централизованного резерва трансформаторов и при обеспечении возможности замены поврежденного трансформатора за время не более одних суток. Для ЭП II категории допускается резервирование в послеаварийном режиме путем устройства временных связей напряжением 0,4кВ шланговым проводом.

Электроприемники III категории могут питаться от одного источника питания. Допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для подачи временного питания, ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более чем на одни сутки. Временное отсутствие резервирования в элементе системы электроснабжения не освобождает от выполнения требований к резервированию в остальных элементах системы с учетом требований к надежности в зависимости от категорий ЭП.

5.4 Выбор схем электроснабжения микрорайона

5.4.1 Выбор схемы питающих сетей среднего напряжени

Питающая сеть предназначена для питания распределительных пунктов. Поскольку питающая сеть обслуживает микрорайон, в котором есть электроприемник I категории, то должна быть выполнена с автоматическим вводом резервного питания.

Для питающей сети наиболее широко применяются схемы с параллельной работой питающих линий, имеющих селективную релейную защиту, и схемы с раздельной работой питающих линий с применением устройств для автоматического включения резерва.

Учитывая экономические и эксплуатационные показатели работы схемы питающей сети, рекомендуется во всех случаях, когда это позволяет мощность установленной в сети аппаратуры, отдавать предпочтение схеме с раздельной работой питающих линий с применением устройств для автоматического включения резерва.

В данном варианте параллельную работу питающих линий нельзя осуществить из-за того, что питающая сеть обслуживает электроприемник I категории (образовательная школа).

Достоинством схемы с АВР является возможность использования в схеме двух источников, что в отдельных случаях может оказаться существенным.

В соответствии с /1/ питающую сеть 10 кВ рекомендуется выполнять по схеме представленной на рис. 6

В данной схеме предполагается режим разомкнутого секционного выключателя на РП или присоединение питающих линий к двум разным секциям шин подстанции 110/10 кВ. Повреждения питающих линий или шин подстанции 110/10 кВ отключается избирательно, питание потребителей восстанавливается устройством автоматического ввода резерва на секционном выключателе РП.

Рис.6. Питание РП по двум линиям с раздельной работой этих линий.

Нагрузки питающих линий в нормальном режиме работы составляют не более 65...67.5 % допустимых по длительному нагреву кабелей. В аварийном режиме каждая линия покрывает всю нагрузку РП. Данная схема применяется для питания ЭП всех категорий, включая и первую.

5.4.2 Выбор схемы распределительной сети среднего напряжения 10кВ

Согласно п.4.3.9 /1/ основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприемников второй категории является сочетание петлевых схем 10 кВ, обеспечивающих двухстороннее питание каждой ТП, и петлевых, либо двухлучевых схем 0.38 кВ для питания потребителей.

Так как основную часть нагрузки микрорайона составляют электроприемники II категории, то согласно п.4.3.9 /2/ распределительную сеть 10 кВ принимаем петлевой.

Схема выбранной распределительной сети среднего напряжения представлена на рис.7

РП 10 кВ

Рис.7 Петлевая схема распределительной сети 10 кВ

Q

QS

ТП

Q

QS QS

ТП ТП

5.4.3 Выбор схемы распределительной сети низкого напряжения

Построение городской электрической сети по условиям обеспечения необходимой надежности электроснабжения потребителей энергией надлежащего качества, как правило, выполняется применительно к основной массе электроприемников рассматриваемого района города. При наличии отдельных электроприемников более высокой категории этот принцип построения сетей дополняется необходимыми мерами по созданию требуемой надежности электроснабжения этих электроприемников.

Для выбора распределительной сети напряжением 0.38 кВ необходимо учесть требования, предъявляемые к электроснабжению приемников электроэнергии согласно их категории по надежности электроснабжения п.1.2.18-1.2.20 /2/.

Ввиду этих требований и в соответствии с выбранной петлевой схемой распределительной сети среднего напряжения (10 кВ) для 0.38 кВ можно применить два варианта схем:

1-петлевая схема с присоединением линий к одной ТП;

2-двухлучевая схема одностороннего питания.

Для сравнения этих вариантов были произведены расчеты, на основании которых сделаны следующие выводы:

1) В петлевой схеме практически всегда бывают значительные перетоки мощности, что ведет к повышенным ее потерям, а это не допустимо с экономической точки зрения;

2) Сечение кабельных линий в петлевой схеме практически всегда выше сечений кабельных линий двухлучевой схемы, т.к. в послеаварийном режиме всю мощность должен будет пропустить один кабель, т.е. опять получаем, что экономические затраты выше;

В петлевой схеме очень сложно обеспечить требуемый уровень напряжения у самого удаленного от ТП потребителя как в нормальном так и в послеаварийном режиме, а если и удается это сделать, то значение напряжения на шинах ТП будет слишком завышено (может не уложиться в 5%-й запас);

Для республики Марий Эл характерны очень низкие температуры в зимний период, что обеспечивает промерзание почвы до 1,5 м, а кабель, как известно, прокладывают на глубине 0.7 м, кроме того величина снежного покрова тоже достаточно велика -все это свидетельствует о том, что поменять кабель или его отремонтировать не только не возможно в течении одних суток, но и достаточно сложно в течении всего зимнего периода.