Проектирование электроснабжения микрорайона города

Размещено на http://www.allbest.ru/

Целью настоящего проекта является обеспечение электроэнергией микрорайон города, куда входит обязанность выбора типа и мощности трансформаторов, разработку схемы ТП, выбор сечений и марок кабельных линий и ряд других вопросов.

При проектировании электроснабжения микрорайона города необходимо соблюдение как технических норм, разработанных в целях организации наиболее оптимальных условий эксплуатации оборудования, так и норм по соблюдению техники безопасности.

Кроме того, при проектировании очень важными являются экономические факторы, а также оптимизация работы электрических сетей. Методы определения расчетных мощностей также напрямую связаны с экономией при сооружении систем электроснабжения: расчетные нагрузки, по которым производится выбор основных элементов системы, намного ниже установленных мощностей, что связано с учетом использования установленной мощности и спроса на нее, с учетом несовпадения максимумов нагрузки и других факторов.

При выборе схемы электрических сетей преимущество отдается той схеме, которая одновременно удовлетворяет условиям надежности электроснабжения данной категории потребителей и при этом является наиболее экономичной.

Практически каждое проектное решение имеет какие-то альтернативные варианты, поэтому на каждом этапе проектирования требуется четкое технико-экономическое обоснование данного решения.

Все элементы электрических сетей должны удовлетворять требованиям, предъявленным к их надежной работе:

токоведущие части должны быть проверены по допустимому нагреву в нормальном и послеаварийных режимах, а также по термической стойкости в режиме короткого замыкания;

изоляционные материалы должны длительно выдерживать номинальные напряжения, а также кратковременные перенапряжения;

коммутационная аппаратура проверяется как по условиям продолжительных режимов (номинальные напряжения и расчетные токи), так и по условиям кратковременных режимов (токи КЗ);

схемы защиты и автоматики должны быть разработаны таким образом, чтобы они могли длительно и надежно выполнять свои функции.

Проектирование электроснабжения микрорайона города имеет свои особенности. Такие как:

-Построение системы электроснабжения микрорайона города производится таким образом, чтобы в нормальном режиме все элементы системы находились под нагрузкой с максимально возможной пропускной способностью этих элементов. Резервирование питания электроприемников потребителей предусматривается в соответствии с их категорий годностью при минимальных затратах средств и электрооборудования. Применение резервных линий и трансформаторов, не несущих нагрузку, в микрорайонах города допускается при наличии технико-экономических обоснований. При реконструкции действующих сетей максимально используются существующие электросетевые сооружения.

При выборе сечений линий электропередачи учитываются не только требования к их технической эксплуатации и уменьшению потерь, но и требования по обеспечению на зажимах присоединенных к ним электроприемников допустимых отклонений напряжения.

При проектировании электроснабжения микрорайона города , кроме перечисленных, рассматриваются также вопросы регулирования напряжения, при необходимости рассматриваются вопросы компенсации реактивных нагрузок; анализируются режимы работы нейтрали, рассчитываются токи короткого замыкания и оцениваются их возможные последствия, решаются задачи учета электроэнергии, диспетчеризация и телемеханизация сети, разрабатываются мероприятия по технике безопасности при сооружении и эксплуатации сети, определяются основные технико-экономические показателей. Таким образом, при проектировании участка городской электрической сети должен быть рассмотрен достаточно широкий круг вопросов. Часть из решаемых при проектировании городских электрических сетей задач проведена в настоящем проекте:

- расчет нагрузок новых объектов;

- выбор числа и мощности ТП;

- выбор и проверка кабельных линий;

- технико - экономическое сравнение вариантов электроснабжения;

- расчет режимов;

- вопросы регулирования напряжения;

- разработка проекта новой ТП;

- экологичность и безопасность обслуживания ТП;

- оценка экономической эффективности развития участка электрической сети.

1. Характеристика источников питания, состава потребителей, схемы участка электрической сети микрорайона города

1.1 Характеристика источников питания и схемы микрорайона города г. Новый Уренгой

Под системой электроснабжения микрорайона города понимается совокупность электрических сетей и трансформаторных подстанций (ТП), расположенных на территории города и предназначенных для электроснабжения его потребителей. Общая СЭС микрорайона города делится на две части: первая включает в себя электроснабжающие сети - электрические сети и понижающие подстанции 35 и 110 кВ. Энергоснабжающие сети предназначены для распределения электроэнергии между микрорайонами города. Сборные шины (СШ) 6 кВ понижающих подстанций являются центрами питания городских сетей. Ко второй части СЭС микрорайона города относятся питающие и распределительные сети 6 кВ распределительные сети 0,38 кВ. Эта часть СЭС предназначена для распределения электроэнергии непосредственно среди отдельных потребителей или групп потребителей. В г. Новый Уренгой построение сети 6 кВ выполнено по двухзвеньевому принципу: первое звено включает в себя питающие сети 6 кВ, второе - распределительные сети такого же напряжения. Этот принцип предусматривает сооружение распределительных пунктов (РП). Питающие линии соединяют центры питания с РП, а распределительные линии соединяют центры питания РП с ТП, а также ТП с вводами потребителей.

Электрические сети микрорайона города выполнены трехфазными с изолированной нейтралью, в ряде случаев нейтраль заземляется через дугогасящий реактор. Реакторы устанавливаются на шинах 6 кВ понижающих подстанций. Сети 0,38 кВ выполнены трехфазными четырехпроводными с глухим заземлением нейтрали.

1.2 Характеристика потребителей микрорайона города

Все виды электроприемников (ЭП) по надежности их электроснабжения делятся по ПУЭ на три категории.

К I категории относятся ЭП, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение уникального оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции, нарушение функционирования особо важных элементов городского хозяйства. Питание ЭП I категории надежности должно обеспечиваться от двух независимых источников питания (ИП) и перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания. При этом не выдвигается требование об использовании в качестве второго независимого ИП обязательно источника, принадлежащего энергосистеме (ЭС). При небольшой мощности приемников в качестве такого источника могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи, а также связи на низшем напряжении от ближайшего пункта, имеющего независимое питание.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей (взрывов, пожаров) и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения указанных электроприемников должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого источника.

К электроприемникам II категории относятся приемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, массовым простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Для электроприемников II категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригадой. Их питание предусматривается от двух источников. Допускается питание рассматриваемых приемников по одной воздушной линии электропередач (ВЛЭП), учитывая их высокую надежность, и от одного трансформатора при наличии их централизованного резерва, если ремонт ВЛЭП и замена одного трансформатора могут быть выполнены в течение одних суток.

Допускается также питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

Для электроприемников III категории надежности, к которым относятся все остальные электроприемники, допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента СЭС, но не свыше одних суток. Схема питания, объем резервных элементов, используемые средства автоматики и другие вопросы СЭС рассматриваемого потребителя должны быть определены с учетом фактического распределения приемников по категориям.

К электроприемникам I категории в горэлектросети по [1] отнесены: электроприемники лечебных учреждений, от бесперебойности питания которых зависит жизнь больного, котельные первой категории, водопроводные насосные станции в городах с числом жителей более 50 тыс., канализационные станции, не имеющие аварийного выпуска, тяговые подстанции системы централизованного электроснабжения, городские РП с суммарной нагрузкой более 10000 кВА и т.п.

К электроприемникам II категории отнесены: жилые шести-этажные и более высокие дома с электроплитами, учреждения общественно - коммунального характера с числом работающих 50 - 2000 чел., детские и школьные учреждения, крытые зрелищные предприятия с количеством посадочных мест в зале 300 - 800, предприятия общественного питания с количеством посадочных мест 100 - 500, водопроводные станции в городах с числом жителей более 50 тыс. человек, городские РП и ТП с суммарной нагрузкой 400 - 10000 кВА и др.

С учетом опыта выполнения рассматриваемых СЭС могут быть даны следующие практические рекомендации.

В районах новой застройки, как правило, потребители I категории составляют 10 - 15%, II категории - 50 -60% и III категории составляют 20 - 40% суммарной нагрузки, т.е. мощность потребителей I и II категорий составляет 60 - 80% суммарной нагрузки района.

Строящиеся девятиэтажные жилые дома на рассматриваемом участке с электрическими плитами и встроенными помещениями будут относиться к электроприемникам II категории.

Электропотребление общественно - коммунальных учреждений зависит от технологических процессов и режима потребления электроэнергии.

Электропотребление жилых домов определяется укладом жизни населения. Современные дома насыщены большим количеством электроприемников различной мощности. К ним относятся осветительные, обогревательные и бытовые приборы. Электроприемники жилых домов подразделяются на электроприемники квартир и электроприемники общедомового значения.

К электроприемникам квартир относятся:

телевизоры;

холодильники;

стиральные машины;

электроутюги;

пылесосы;

бытовая техника;

К электроприемникам общедомового значения относятся:

осветительные установки лестничных клеток, технических этажей и подвалов, шахт лифтов и др.;

силовые установки грузовых и пассажирских лифтов, вентиляционных камер, насосов противопожарного и хозяйственного водоснабжения;

усилители систем приема телевизионных передач, трансформаторы радиотрансляции;

кодовые замки, домофоны.

2. Расчетная часть

2.1 Компенсация реактивной мощности

Рассчитываем активные и реактивные потери в трансформаторе

т = 0.02 *Smax

т =0.02 * 1300=26 кВар

т =0,1 * Smax

т=0.1 * 1300= 130 кBт

Определяем потери в электрических цепях:

кВт

Рассчитываем максимальные активные и реактивные мощности

kВт

кВар

Рассчитываем расчетную мощность

кВт

Рассчитываем нагрузку по микрорайону с учетом потерь:

кВа

Компенсирующие устройства выбираются на основании нормативных значений средневзвешенного коэффициента мощности и ПУЭ, требуется, чтобы средневзвешенный коэффициент мощности электроустановок, присоединенных к электрическим сетям, должен быть не ниже cosц = 0,95 - 0,97.

Определяем коэффициент мощности:

Тогда:

Выбираем компенсирующее устройства типа КЭК2-0,4-67-2У3 -2 шт. Таб.6.21

Величина расчетной максимальной нагрузки после компенсации реактивной мощности определяется по формуле, кВА:

=894 кВа

Рассчитываем коэффициент мощности, после установки компенсирующего устройства:

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для подстанции

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех ЭП предприятия. Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант электроснабжения необходимо рассмотреть не менее двух вариантов числа и мощности трансформатора, сравнивая их по технико-экономическим показателям. Число трансформаторов определяется в зависимости от категорий потребителей. Большинство промышленных предприятий, по надежности электроснабжения относятся к I или II категории. Поэтому на ГПП необходимо предусмотреть установку 2-х силовых трансформаторов с таким расчетом, чтобы при повреждение одного, оставшийся в работе трансформатор мог обеспечить питанием потребителей I и II категорий

Выбираем 2 трансформатора исходя из расчетов:

1) ТС3А-630/10-82Т3 2) ТС3А-1000/10-82УХЛ3

Технические параметры: Технические параметры:

Sном= 630 кВа Sном= 1000 кВа

U=6.3/0.4 кВ U=6/0.4 кВ

Коэффициент загрузки трансформатора в номинальном режиме определяется по формуле:

где S_р* - фактическая нагрузка на трансформаторы, кВА;

S_тр - номинальная мощность трансформатора, кВА;

n - число трансформаторов

Коэффициент загрузки в нормальном режиме должен быть в пределах 0,6ч0,8;

1) = 0.7

2)

Определим время потерь, час

где Т_н.max - продолжительность максимальной нагрузки, час.

Определим потери электроэнергии в трансформаторе в год (8760 ч),кВт*час

Для первого трансформатора

Для второго трансформатора

Рассчитываем стоимость потерь электроэнергии тыс.руб

Для первого трансформатора:

Для второго трансформатора:

Рассчитываем амортизационные отчисление, при работе трансформаторов за год, тыс.руб

Для первого трансформатора:

Для второго трансформатора:

где Са- это амортизационные отчисления, для электрооборудования подстанций принимается равным 6.3%

Находим ежегодные текущие затраты, тыс.руб:

Для первого трансформатора:

С=768.5+56.7=825 тыс.руб

Для второго трансформатора:

С=101.2+76.4=177.6 тыс.руб

Определяем приведенные годовые затраты для каждой марки трансформатора тыс.руб

Для первого трансформатора:

Для второго трансформатора

где Еu-коэффициент ежегодных отчислений принимаемая равным 0.12

2.3 Расчет токов короткого замыкания

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учетом величин этих токов. электрический уренгой ток замыкание

Согласно ПУЭ - силы токов короткого замыкания рассчитывается в тех точках сети, при коротком замыкание в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжёлых условиях. Для вычисления силы токов короткого замыкания составляется расчетная схема, на которую наносится все данные, необходимые для расчета, и точки, где следует определить токи короткого замыкания.

Определим сопротивление линии

Определим ток короткого замыкания в точке К1

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К1

Определим мощность короткого замыкания в точке К1

Определим сопротивление трансформатора:

Определим ток в точке

Определим сопротивление автоматического выключателя

Определим сопротивление шинопровода

Длина шинопровода составляет 3000 м (3 км)

Определим сопротивление

Определим сопротивление до точки

+

Определим установившийся ток в точке к.з

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru