Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения микрорайона

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Проектирование системы электроснабжения микрорайона

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АВР — автоматическое включение резерва

АД — асинхронный двигатель

ВЛ — воздушная линия

ВРУ — вводно-распределительное устройство

ГОСТ — государственный стандарт

ЖД — жилой дом

ИП — источник питания

КЗ — короткое замыкание

КЛ — кабельная линия

КРУ — комплектное распределительное устройство

КТП — комплектная трансформаторная подстанция

ЛЭП — линия электропередач

ОЗ — общественное здание

ПС — подстанция

ПТЭ — правила технической эксплуатации

ПУЭ — правила устройств электроустановок

РЗиА — релейная защита и автоматика

РП — распределительный пункт

РПН — регулировка под напряжением

РУ — распределительное устройство

СНиП — строительные нормы и правила

СЭГ — система электроснабжения города

СЭС — система электроснабжения

ТП — трансформаторная подстанция

УП — удаленный потребитель

ЦП — центр питания

ЭП — электроприемник

ЭУ — электроустановка

Введение

Современные города являются крупными потребителями электрической энергии в стране. И от того, насколько рационально спроектирована система электроснабжения города, зависит эффективность функционирования большого числа объектов городского хозяйства.

Системой электроснабжения города (СЭГ) называется совокупность электрических станций, понижающих подстанций (ПС) и распределительных пунктов (РП), 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.

Источниками питания (ИП) систем СЭГ являются городские электрические станции и понижающие ПС.

Центром питания (ЦП) называется распределительное устройство генераторного напряжения электрической станции или распределительное устройство вторичного напряжения 10(6)…20 кВ понижающей ПС, к шинам которого присоединяются распределительные сети данного района. В составе электрических сетей систем СЭГ в ряде случаев сооружаются распределительные пункты 10(6)…20 кВ (РП), предназначенные для приема электроэнергии от источников питания по ограниченному числу питающих линий (2…4) и выдачи ее в распределительную сеть по большему числу линий.

Потребителями электроэнергии называются группы приемников электроэнергии, объединенные общим законченным технологическим процессом и расположенные на общей территории.

1 Задание

.определить расчетную нагрузку на вводах в жилые дома и общественные здания согласно заданному генеральному плану и варианту.

.определить суммарную расчетную нагрузку всего условного жилого микрорайона.

.определить и обосновать количество ТП, мощность ТП, местоположение ТП.

.Выбрать структуру, напряжение и предложить схему электроснабжения микрорайона с техническим обоснованием.

Примечание: микрорайон в среднем городе, общественные задания с кондиционированием воздуха.

2. Исходные данные

.1 краткая характеристика микрорайона

Микрорайон расположен на селитебной территории. Его окружают магистральные улицы общегородского и районного значения, а по территории проходят улицы местного значения и жилые улицы. Общая площадь микрорайона составляет 32 га.

В данном микрорайоне преобладают жилые дома средней этажности, в них имеются лифтовые установки как пассажирского, так и грузопассажирского назначения. Общая площадь квартир в жилых домах, в основном, от 35 до 90 м2. приготовление пищи в жилых домах высотой до 6 этажей производится на газовых плитах, а в домах высотой 9 этажей и выше на электрических плитах.

Всего на территории микрорайона расположено 10 жилых зданий (два дома высотой 5 этажей, один дом высотой 6 этажей, один дом высотой 7 этажей и по три дома высотой 9 и 12 этажей). Помимо жилых домов, на территории микрорайона размещены общественные здания: общеобразовательная школа, кукольный театр, гостиница, ателье и кафе.

большую часть потребителей электрической энергии по надежности электроснабжения составляют потребители второй категории — жилые дома высотой от 6 до 12, гостиница. среди остальных потребителей электрической энергии по надежности электроснабжения в микрорайоне выделяют два потребителя первой категории — кукольный театр, вместимостью 300 мест, и общеобразовательная школа с электрифицированными столовыми и спортзалами, с количеством учащихся 1040 человек, к электроснабжению которых предъявляются жесткие требования; а также потребители третьей категории — два жилых дома высотой 5 этажей, кафе и ателье с числом посадочных мест по 50.

Полная информация о жилых и общественных зданиях микрорайона приведена в таблицах 2.1 и 2.2.

2.2 Сведения о приемниках электрической энергии

Таблица 2.1 — Характеристика жилых зданий микрорайона

№ поз.КоличествоТип плитКол-во лифтовКатегория по надёжностиподъездов Nпэтажей Nэквартир Nквпассаж. Nпл/Pплгрузов. Nгл/Pгл141612Газовые—II2212100электрические2/4,5-II3212100Электрические2/4,5-II4212100электрические2/4,5-II74580Газовые—III83545Газовые—III92954электрические2/4,52/7II1139108Электрические3/4,53/7II123780Газовые3/4,5-II153981электрические3/4,53/7II

Таблица 2.2 — Характеристика общественно-административных зданий и коммунально-бытовых предприятий микрорайона

№ поз.общественное зданиеЕдиница количественного показателяКолич-ный показатель МКатегория по надёжности5Кукольный театрмест300I6Общеобразовательная школаучащихся1040I10Кафемест50III13Ательемест50III1Гостиницамест200II

2.3 Генеральный план микрорайона

Площадь микрорайона равна 32га = 320000м2.

Генеральный план микрорайона представлен на рисунке 2.1.

3. определение Расчетных электрических нагрузок

3.1 Расчетные электрические нагрузки жилых зданий

Определим расчетную нагрузку на вводе жилого дома на примере девятиэтажного 108 квартирного дома с электрическими плитами мощностью до 8,5 кВт. В доме имеются пассажирские лифтовые установки количеством Nпл=3 мощностью Рпл=4,5 кВт и грузопассажирские Nгл = 3 мощностью Ргл = 7 кВт (позиция 11).

Расчетная электрическая нагрузка квартир Pкв определяется по формуле:

(3.1)

где Pуд.кв — удельная расчетная нагрузка квартиры, определяемая согласно табл.2.1.1н [2], кВт/кв;

Nкв — число квартир.

Т.к. в таблице не указана нагрузка для 108 квартирного дома, Pуд.кв определяется методом интерполяции по следующей формуле:

,(3.2)

где Pуд.N1 и PудN2 — удельные расчетные нагрузки, по табл.2.1.1н [2] соответственно для количества квартир N1 и N2, кВт/кв.;

N1 — ближайшее меньшее количество квартир;

N2 — ближайшее большее количество квартир;

Nкв. — число квартир рассчитываемого жилого дома.

Расчетная мощность лифтовых установок Рр.л определяется по формуле:

(3.3)

где kс’ — коэффициент спроса, зависящий от этажности жилого дома и от количества лифтовых установок, определяемый по табл. 2.1.2 [2];

nл — общее количество лифтовых установок в жилом доме;

Pni — мощность лифтовых установок, кВт.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома определяется по формуле:

(3.4)

где kу — коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников для жилых домов селитебной территории принимаемый равным 0,9.

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома, с силовыми электроприемниками, по формуле:

(3.5)

где tgjкв — расчетный коэффициент реактивной мощности для квартир с электрическими плитами, определяемый по табл. 2.1.4 [2];

tgjл — расчетный коэффициент реактивной мощности для лифтовых установок, определяемый по табл. 2.1.4 [2];

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома, по формуле:

(3.6)

аналогичные расчеты проводятся для других жилых домов микрорайона. Расчетные параметры заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 — Расчет электрических нагрузок жилых зданий

№ поз.Кол-во квартирУдельная нагр-каКоличество и мощность лифтовКоэф. спроса лифтаРасчет-ная нагрузка лифтовКоэффициент реактивной мощностиАктивн. расчет. нагр. домаРеакт. расчет. нагр. домаПолная расчет. нагр. домаквартирлифтов-NквPуд.квNпл/Рпл+Nгл/Рглk’с’РрлtgφквtgφлРр.ж. д.Qр.ж. д.Sр.ж. д.-шт.кВт/кв.шт./кВт-кВт—кВткВАркВА14122—0,29-246,9624,9921001,52/4,50,87,20,21,17156,4837,58160,9331001,52/4,50,87,20,21,17156,4837,58160,9341001,52/4,50,87,20,21,17156,4837,58160,937800,95—0,29-7622,0479,138451,16—0,29-52,215,1454,359542,252/4,5+2/70,716,10,21,17135,9941,25142,11111081,493/4,5+3/70,6522,430,21,17181,1055,8189,512800,953/4,50,810,80,291,1785,7233,419215811,793/4,5+3/70,6522,430,21,17165,1752,61173,35

3.2 нагрузка общественных зданий и коммунально-бытовых предприятий

Определим расчетную нагрузку на вводе в общественное здание на примере школы на 1040 учащихся, с электрифицированными столовыми и спортзалами (позиция 6).

Активная расчетная нагрузка определяется по формуле:

,(3.7)

где Р.уд.о.з — удельная расчетная нагрузка данного объекта, принимается по табл. 2.2.1н [2];

М — количественный показатель данного общественного здания.

Расчетная реактивная нагрузка на вводе в общественное здание и учреждение определяется по формуле:

,(3.8)

где tgj — расчетный коэффициент реактивной мощности, определяемый по табл.2.2.1н [2].

Полная расчетная нагрузка на вводе в общественное здание определяется по формуле (3.6):

аналогичные расчеты проводятся для других общественных зданий и учреждений микрорайона. Расчетные параметры заносятся в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 — Расчет электрических нагрузок общественных зданий

№ поз.Общественное зданиеКоличест. показательУдельн. расчет. нагрузкаКоэф. реактивной мощностиАктив. расчет. нагрузкаРеактив. расчет. нагрузкаПолная расчет. нагрузка—МРуд.общ.tgφРр.общ.Qр.общ.Sр.общ.—кВт/ед.-кВткВАркВА5Кукольный театр3000,140,434218,0645,726Общеобраз. школа10400,250,3826098,8278,1410Кафе500,90,334514,8547,3913Ателье501,50,257518,7577,311Гостиница2000,460,629257,04108,25

3.3 нагрузка наружного и внутриквартального освещения

Территорию рассчитываемого микрорайона окружают магистральные общегородские улицы суммарной длиной 0,42 км, магистральные районные улицы суммарной длиной 1,94 км, а также имеются улицы местного значения суммарной длиной 0,69 км. Общая площадь внутриквартальных территорий равна Fмкр = 32 га.

Таблица 3.3 — Удельные нагрузки уличного освещения

Категория улицУдельная нагрузка, кВт/км-Руд.уо.iА80÷100Б20÷30В7÷10

Таблица 3.4 — Удельные нагрузки улиц

Характер улиц и их названияПротяженность улицы, кмКатегория улицУдельная нагрузка, кВт/км-Lу.iАБВРудМагистральные улицы общегородского значения: Машиностроителей 0,42 А — — 100Итого (А)0,42А—100Магистральные улицы районного значения: Краснофлотская Матросова Садовая 0,76 0,42 0,76 — — — Б Б Б — — — 30 30 30Итого (Б)1,94-Б-30Улицы местного значения: Чкалова Володарского 0,42 0,27 — — — — В В 10 10Итого (В)0,69—В10

Расчетную нагрузку уличного освещения Рул.ос, находим по формуле:

,(3.9)

где Руд.уо.i. — удельная нагрузка уличного освещения определяется из таблицы 3.3 в зависимости от категории улиц, кВт/км;

Lу.i — длина улиц, км.

Для уличного освещения применяем ртутные лампы с коэффициентом мощности cosφ = 0,85 и соответственно tgφ = 0,62.

Расчетная реактивная нагрузка магистрального освещения определяется по формуле (3.8):

Полная расчетная электрическая нагрузка магистрального освещения определяется по формуле (3.9):

Расчетная нагрузка внутриквартального освещения определяется по формуле:

(3.10)

где Руд.вко — удельная расчетная нагрузка внутриквартального освещения [1,2 кВт/га];мр — общая площадь микрорайона, га.

Для освещения внутриквартальной территории также применим ртутные лампы с коэффициентом мощности cosφ = 0,85 и соответственно tgφ = 0,62.

Расчетная реактивная составляющая нагрузки внутриквартального освещения определяется по формуле (3.8):

Полная расчетная электрическая нагрузка внутриквартального освещения определяется по формуле (3.6):

Расчетная активная нагрузка освещения микрорайона определяется по формуле:

(3.11)

,(3.12)

Расчетная полная электрическая нагрузка освещения микрорайона по формуле (3.6):

3.4 Расчет электрической нагрузки микрорайона

Расчет нагрузок условных домов

Объединим дома позиции 7, 8, 12, 14 с плитами на природном газе. Суммарное количество квартир Nкв =217.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир определяется по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок определяется по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.4):

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

Объединим дома позиции 2, 3, 4, 9, 11, 15 с электрическими плитами. Суммарное количество квартир Nкв = 543.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка определяется по формуле (3.1):

Коэффициент спроса на лифтовые установки определим методом интерполяции по формуле (3.2):

Расчетная мощность лифтовых установок определяется по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.4):

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

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

,(3.13)

,(3.14а)

,(3.14б)

где Рр.мах — наибольшая из электрических нагрузок групп однородных потребителей, кВт;

Рр.i — расчетные нагрузки остальных групп потребителей, кВт;

Ку.i — коэффициенты участия в максимуме электрических нагрузок, учитывающие долю электрических нагрузок отдельных групп потребителей по отношению к максимуму наибольшей из расчетных нагрузок, определяются по таблице 2.3.1 [2].

Расчетная нагрузка микрорайона определяется с учетом нагрузки уличного освещения. Коэффициенты участия в максимуме для наружного и внутриквартального освещения Ку.i = 1.

Определим активную электрическую нагрузку микрорайона по формуле (3.13). Формулу подробно распишем с учетом всех имеющихся объектов:

Формулу (3.14б) для определения реактивной электрической нагрузки также распишем с учетом объектов рассчитываемого микрорайона:

Расчетная активная нагрузка всего микрорайона с учетом освещения микрорайона равна:

Расчетная реактивная нагрузка всего микрорайона с учетом освещения микрорайона равна:

Полная нагрузка микрорайона равна по формуле (3.6):

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ И РАЗМЕЩЕНИЕ

4.1 Определение числа и мощности ТП

Определим плотность нагрузок микрорайона по формуле:

(4.1)

где Sмкр — расчетное Fмкр — общая площадь микрорайона, км2.

Экономически целесообразная мощность трансформаторов ТП по формуле:

,(4.2)

Принимаем мощность трансформатора равной 400 кВА.

количество трансформаторов в ТП, принимаем равным 2, так как в микрорайоне имеются потребители I и II категории для которых согласно ПУЭ, электроснабжение необходимо производить от двух независимых источников питания имеющих одинаковую мощность.

Находим ориентировочное число ТП Nтп по формуле:

,(4.3)

где Kзн — коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном рабочем режиме, Kзн = 0,6…0,9;

Количество ТП принимаем Nтп=3 мощность ТП-1 равна 2×400 кВА, мощность ТП-2 равна 2×400 кВА, мощность ТП-3 равна 2×400 кВА. Результаты распределения объектов по ТП представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 — Распределение объектов электроснабжения микрорайона между ТП

№ ТПЧисло и мощность трансформаторов Nтр.×Sном.тр., шт.×кВАПозиции объектовТП-12×4001, 2, 3, 4ТП-22×4005, 6, 7, 8, 9, 10 и внутриквартальное освещениеТП-32×40011, 12, 13, 14, 15 и уличное освещение

Выполним расчет ТП-1

Объединим дома позиции 2, 3, 4 с электрическими плитами в условный дом. Суммарное количество квартир Nкв =300.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.4):

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

Расчетная активная нагрузка ТП-1 по формуле (3.13):

Расчетная реактивная нагрузка ТП-1 по формуле (3.14б):

Полная нагрузка ТП-1 по формуле (3.6):

Загруженность ТП в нормальном рабочем режиме определяется коэффициентом загрузки по формуле:

,(4.4)

где Sр.тп. — расчетная мощность трансформаторной подстанции, кВА;

Sн.тр. — номинальная мощность трансформатора, кВА;

nтр. — количество трансформаторов в ТП.

(4.5)

,6 < 0,62 < 0,9 - условие 4.5 выполняется

Коэффициент загрузки ТП-1 в нормальном режиме соответствует допустимым пределам.

Перегрузка ТП в послеаварийном режиме определяется коэффициентом загрузки, который определяется при отключении в результате аварии одного из двух трансформаторов по формуле:

,(4.6)

(4.7)

,24 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Выполним расчет ТП-2

Объединим дома позиции 7 и 8 с плитами на природном газе в условный дом. Суммарное количество квартир Nкв =125.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома:

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

Расчетная активная нагрузка ТП-2 с учетом внутриквартального освещения по формуле (3.13):

Расчетная реактивная нагрузка ТП-2 с учетом внутриквартального освещения по формуле (3.14б):

Полная нагрузка ТП-2 с учетом внутриквартального освещения по формуле (3.6):

Загруженность ТП в нормальном рабочем режиме по формуле (4.4):

,6 < 0,63 < 0,9 - условие 4.5 выполняется

Коэффициент загрузки ТП-2 в нормальном режиме соответствует допустимым пределам.

Перегрузка ТП в послеаварийном режиме определяется коэффициентом загрузки, который определяется при отключении в результате аварии одного из двух трансформаторов по формуле (4.6):

,25 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Выполним расчет ТП-3

Объединим дома позиции 11, 15 с электрическими плитами в условный дом. Суммарное количество квартир Nкв =189.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Коэффициент спроса на лифтовые установки определим методом интерполяции по формуле (3.2):

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.4):

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

Объединим дома позиции 12 и 14 с плитами на природном газе в условный дом. Суммарное количество квартир Nкв =92.

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома:

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.5):

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома по формуле (3.6):

Расчетная активная нагрузка ТП-3 с учетом уличного освещения по формуле (3.13):

Расчетная реактивная нагрузка ТП-3 с учетом уличного освещения по формуле (3.14б):

Полная нагрузка ТП-3 с учетом уличного освещения по формуле (3.6):

Загруженность ТП в нормальном рабочем режиме по формуле (4.4):

,6 < 0,69 < 0,9 - условие 4.5 выполняется

Коэффициент загрузки ТП-3 в нормальном режиме соответствует допустимым пределам.

Перегрузка ТП в послеаварийном режиме определяется коэффициентом загрузки, который определяется при отключении в результате аварии одного из двух трансформаторов по формуле (4.6):

,39 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Расчетные параметры нагрузок ТП представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 — Расчет коэффициентов загрузки ТП

№ ТПРасчетная активная мощность ТПРасчетная реактивная мощность ТППолная мощность ТПКол-во и мощность трансформ. в ТПКоэф. загрузки в норм. режимеКоэф. загрузки в послеавар. режиме-Рр.тп.Qр.тп.Sр.тп.Nтр.× Sтр.КзнKзп.ав-кВткВАркВАшт×кВА—1514,6157,31538,112×4000,671,352430,1152,94456,482×4000,511,143541,48183,61571,762×4000,711,43

4.2

Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения микрорайона