Обеспечение электроэнергией микрорарайона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

микрорайон трансформатор сеть коммутационный

Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей различных напряжений, обычно (исключая мегаполисы) напряжением 220-35 кВ, 6-10 кВ и до 1 кВ. Совокупность сетей напряжением 220-35 кВ называется электроснабжающими сетями. Они, как правило, относятся к АО «Энерго». В состав электроснабжающих сетей входят подстанции и линии напряжением 220-35 кВ. Сборные шины подстанций этих сетей напряжением 6-10 кВ называют центрами питания (ЦП) городских сетей. Сети напряжением 6-10 кВ (в частности 35 кВ) предназначены для распределения электроэнергии между группами потребителей или питания отдельных потребителей. Такие сети принято называть городскими распределительными сетями (ГРС). Эти сети в основном предназначены для питания находящихся на территории города коммунально-бытовых потребителей.

В общем случае ГРС включают в себя питающую сеть 6-10 кВ и непосредственно распределительную сеть того же напряжения.

К городским электрическим сетям относятся:

- электроснабжающие сети напряжением 35 кВ и выше, включая кольцевые сети с понижающими подстанциями, линии и подстанции глубоких вводов (с приближением напряжения 110 кВ и выше к центрам нагрузок потребителей с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации);

- распределительные сети напряжением 6-20 кВ, включая распределительные пункты (РП), трансформаторные подстанции (ТП), линии, соединяющие центры питания (ЦП) с РП и ТП, линии, соединяющие ТП между собой, питающие линии промышленных предприятий, находящихся на территории города;

- распределительные сети напряжением до 1 кВ, кроме сетей промышленных предприятий этого класса напряжения.

В городских электрических сетях происходит понижение напряжения трёхфазного электрического тока с уровня 220-35 кВ до 10-0,38 кВ и распределение электрической энергии между потребителями. Указанные процессы базируются на теоретических основах электротехники, вопросах теории и практики построения, проектирования и эксплуатации электрических сетей, выбора и эксплуатации силовых трансформаторов, электрических аппаратов и токоведущих частей напряжением выше 1 кВ и до 1 кВ, релейной защиты и электроавтоматики и др.

Для городских распределительных сетей должно применяться преимущественно напряжение 10 кВ. При расширении и реконструкции действующих сетей напряжением 6 кВ следует предусматривать их перевод на напряжение 10 кВ с использованием установленного оборудования и кабелей 6 кВ. Напряжение 20 кВ в городских распределительных сетях применяется, ограничено и допустимо лишь при наличии генераторного напряжения 20 кВ или при реконструкции и расширении действующих сетей этого напряжения.

Распределительные сети напряжением до 1 кВ должны выполняться трёхфазными четырёхпроводными с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В, [1].

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

В данном дипломном проекте рассматриваем электроснабжение микрорайона города, потребители которого получают питание от понижающей подстанции 110/10 кВ через РП.

1. Краткая характеристика потребителей микрорайона

В данном дипломном проекте рассматривается электроснабжение жилого микрорайона города.

Исходными данными для проектирования являются: генеральный план микрорайона, который представлен на листе 1 со сведениями об этажности зданий и количестве квартир.

В микрорайоне предусмотрено наличие объектов социально-культурной сферы: детские сады, школы, столовая, магазины, сбербанк.

Потребители представлены электроприёмниками I, II, III категории надежности электроснабжения (см. табл. 2.1) [3, табл. 5.1].

В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) все электроприёмники в отношении обеспечения надёжности электроснабжения подразделяются на три категории.

К первой категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение функционирования особо важных элементов городского хозяйства.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников и перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического восстановления питания.

Ко второй категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских жителей.

Электроприёмники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников.

К третьей категории относятся все остальные электроприёмники, не подходящие под определение первой и второй категории.

Электроприёмники третьей категории могут питаться от одного источника питания. Допустимы перерывы на время, необходимое для подачи временного питания, ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более чем на одни сутки [1, гл. 4.1].

Потребители получают питание от трансформаторных подстанций (ТП), расположенных на территории микрорайона, которые питаются от распределительной подстанции (РП), а РП, в свою очередь, от подстанции «Вологда-Южная».

Жилой фонд состоит из 5-и этажных домов, подключённых к сетям природного газа и 9-и, 10-и, 12-и этажных домов с электрическими плитами. Объекты социальной сферы оборудованы электроплитами, номинальная мощность лифтов принимаем 5 кВт, количество электродвигателей лифтовых установок в жилых домах указаны без учета резервных двигателей, санитарно-технического оборудования в домах нет.

Микрорайон ограничивают улицы, являющиеся магистральными, районного и местного значения категории Б и В по классификации [2, табл. 56.44].

2. Определение расчётной нагрузки

Определение расчётной нагрузки микрорайона выполнено по [1, гл. 6].

2.1 Расчётные электрические нагрузки жилых зданий

Расчётная электрическая нагрузка квартир P_кв, приведённая к вводу жилого здания, определяется по формуле:

Р_кв=Р_кв.уд•n, кВт, (2.1)

где Р_кв.уд - удельная расчётная электрическая нагрузка электроприёмников квартир (зданий) [1, табл. 6.1], кВт/квартира;

n - количество квартир, шт.

Расчётная нагрузка силовых электроприёмников Р_с приведённая к вводу жилого дома, определяется по формуле

Р_с=Р_р.л+Р_ст.у, кВт, (2.2)

Мощность лифтовых установок Р_р.л определяется по формуле

n_л

Р_р.л=k'_c•?С_nЯ, (кВт), (2.3)

1

где k'_c - коэффициент спроса [1, табл. 6.4];

n_л - количество лифтовых установок;

С_nЯ - установленная мощность электродвигателя лифта, кВт.

Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств Р_ст.у определяется по их установленной мощности с учётом коэффициента спроса k"_с

n

Р_ст.у=k"_c•?Р_ст.уi,(кВт), (2.4)

1

где к"_с - коэффициент спроса [2, таблица 6.9];

n - количество двигателей, шт.;

Рст.у - установленная мощность электродвигателя, кВт.

Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств при расчёте электрических нагрузок не учитывается.

Расчётная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприёмников Р_р.ж.д определяется по формуле

Р_р.ж.д=Р_кв+ k_у • Р_с, (кВт), (2.5)

где Р_кв - расчётная электрическая нагрузка квартир, приведённая к вводу жилого дома, кВт;

Р_с - расчётная нагрузка силовых электроприёмников жилого дома, кВт;

k_y - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых; электроприёмников (k_y=0,9).

Пример расчёта 10-ти этажного дома:

Р_кв=1,4•160=224 (кВт);

Р_р.л=0,7•5•4=14 (кВт);

Р_с=14+0=14 (кВт);

Р_р.ж.д=224+0,9•14=236,6 (кВт).

Расчётные коэффициенты реактивной мощности [1, п. 6.12]:

tg ц_кв=0,2; tg ц_л=1,17.

Реактивная мощность:

Q_р.ж.д=Р_кв•tg ц_кв+ Р_р.л •tg ц_л. (квар).

Q_р.ж.д =236,6•0,2+14•1,17=61,2 (квар).

Полная мощность:

Расчёты для остальных электроприёмников выполняются аналогичным образом и приведены в табл. 2.1.

2.2 Расчётные электрические нагрузки общественных зданий и промышленных предприятий

Укрупнённые удельные нагрузки и коэффициенты мощности общественных зданий массового строительства для ориентировочных расчётов рекомендуется принимать по табл. 6.14 [1] и по табл. 6.12 [1].

Результаты расчёта приведены в табл. 2.1 - Расчётная нагрузка электропотребителей; и особых пояснений не требуют.

Таблица 2.1. Расчётная нагрузка электропотребителей.

Обозначение по плану	Расчётная электрическая нагрузка ЭП	Расчётная нагрузка силовых ЭП	Расчётная нагрузка ЭП	Категория электроприёмника
	Наименование электроприёмника	n, кВ	Ркв.уд, кВт/ кВ	Ркв, кВт	nл, шт	Pni, кВт	kc'	Pр.л, кВт	Pс, кВт	Pр.ж.д, кВт	tgцкв	tgцл	Qр.ж.д, квар	Sр.ж.д, кВ·А
ТП-1
1	10-ти этажный ж.д.	160	1,4	224	4	5	0,7	14	14	236,6	0,2	1,17	61,2	244,4	II
2	10-ти этажный ж.д.	60	1,7	102	2	5	0,8	8	8	109,2	0,2	1,17	29,8	113,2	II
3	5-ти этажный ж.д.	40	1,2	48						48	0,29		13,9	50	III
4	5-ти этажный ж.д.	40	1,2	48						48	0,29		13,9	50	III
5	10-ти этажный ж.д.	160	1,4	224	4	5	0,7	14	14	236,6	0,2	1,17	61,2	244,4	II
6	10-ти этажный ж.д.	40	1,95	78	1	5	0,9	4,5	4,5	82,1	0,2	1,17	20,9	84,7	II
7	5-ти этажный ж.д.	40	1,2	48						48	0,29		13,9	50	III
8	9-ти этажный ж.д.	108	0,84	90,72	4	5	0,7	14	14	103,32	0,29	1,17	34,5	108,9	II
9	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
10	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
11	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
	Итого									1100,8			304	1142
ТП-2
12	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
13	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
14	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
15	12-ти этажный ж.д.	48	1,85	88,8	1	5	0,9	4,5	4,5	92,9	0,2	1,17	23	95,7	II
16	12-ти этажный ж.д.	48	1,85	88,8	1	5	0,9	4,5	4,5	92,9	0,2	1,17	23	95,7	II
17	10-ти этажный ж.д.	60	1,7	102	2	5	0,8	8	8	109,2	0,2	1,17	29,8	113,2	II
18	12-ти этажный ж.д.	48	1,85	88,8	1	5	0,9	4,5	4,5	92,9	0,2	1,17	23	95,7	II
19	5-ти этажный ж.д.	40	1,2	48						48	0,29		13,9	50	III
20	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
21	5-ти этажный ж.д.	60	1,05	63						63	0,29		18,3	65,6	III
	Итого									750,8			204	778

3. Выбор числа трансформаторов. выбор мощности силовых трансформаторов

3.1 Определение расчётной нагрузки распределительных линий до 1 кВ

Расчётная электрическая нагрузка линии до 1кВ при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений), Рр (кВт), определяется по формуле [3, п. 6.31]:

Р_р = Р_{зд.макс} + К₁Р_зд1, + К₂Р_зд2 + … + К_nР_зд.n, кВт, (3.1)

где Р_{зд.макс} - наибольшая из нагрузок зданий, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

Р_зд1…Р_зд.n - расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую нагрузку Р_{зд.макс}, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

К₁, К₂, К_n - коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий (помещений) и жилых домов (квартир и силовых электроприемников) в наибольшей расчетной нагрузке Р_{зд.макс}, принимаемые по таблице [1, п. 6.13]

Приведём пример расчёта полной нагрузки для ТП-1:

Р_р.= Р_{р.10 эт.ж.д}+ k_у •?Р_р.ж.д + k_у •Р_р.комб + k_у •Р_р.м =236,6+0,9•(1100,8-236,6) = 1014,4 (кВт).

Определим реактивную нагрузку:

Q_р.в= Q_{р.10эт.ж.д}+ k_у •?Q_р.ж.д + k_у•Q_р.комб + k_у •Q_р.м =61,2+0,9•(304-61,2)= 278,4 (квар).

Полная нагрузка ТП-1 составит:

.

3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

Исходя из величины полной нагрузки ТП-1, примем к рассмотрению трансформаторы мощностью 630 кВ·А и 1000 кВ·А.

Вариант 1: S_НТ=630 кВ·А,

К_з=0,8 (учитывая, что 50% потребители II категории надёжности, [5, п. 3.2]).

Количество трансформаторов

,

принимаем к установке 2 трансформатора.

Определим величину реактивной мощности, которую можно передать из сети ВН в сеть НН при принятом К_з=0,8:

.

Компенсация реактивной мощности не требуется, т.к. два трансформатора мощностью 630 кВ·А могут передать всю расчётную реактивную мощность:

Q_ку= Q_р - Q_в-н = 278,4-447,8 <0.

Определим реальный коэффициент загрузки трансформатора:

.

Коэффициент загрузки при выходе одного из трансформаторов составит:

.

Согласно [1, гл. 4.3.13.2] для резервируемых распределительных сетей 0,38 кВ для трансформаторов силовых масляных общего назначения допускается перегрузка трансформаторов: аварийная - до 1,7-1,8 номинальной мощности

Вариант 2: S_HT=1000 кВ·А,

К_з=0,8.

(электроприёмники II кат. рекомендуется обеспечивать электроэнергией от 2-х независимых источников питания).

.

Компенсация реактивной мощности не требуется, т.к.

Q_ку= Q_р - Q_в-н = 278,4-1438,3<0.

.

3.3 Технико-экономическое сравнение вариантов ТП

Для окончательного выбора необходимо произвести технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов.

Оценку эффективности вариантов можно произвести по критерию минимума приведённых годовых затрат:

, (3.3.1)

где - приведённые капиталовложения, тыс. руб.;

- нормативный коэффициент экономической эффективности;

- стоимость КТП, тыс. руб.;

, где - справочная стоимость КТП, тыс. руб.;

25 - коэффициент удорожания;

- годовые издержки, включающие в себя следующие составляющие:

, тыс. руб. (3.3.2)

где - стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах:

- стоимость кВт•ч электроэнергии;



- потери электроэнергии в тр-рах при непараллельной (раздельной) работе:

- потери в режиме ХХ трансформатора, кВт;

- годовое число часов работы трансформатора;

- потери в режиме КЗ, кВт;

- время максимальных потерь электроэнергии, ч:

;

- годовые амортизационные отчисления на реновацию (полное восстановление):

, где - норма амортизационных отчислений;

- затраты на проведение капитального ремонта:

, где - коэффициент отчислений на капремонт трансформаторов;

- затраты на проведение текущих ремонтов и обслуживание:

, где - коэффициент отчислений на текущий ремонт и обслуживание тр-ров.

Поскольку компенсация реактивной мощности не требуется ни в первом, ни во втором вариантах, определение затрат на конденсаторные батареи не предусматривается.

На основании приведённых формул составим таблицу технических характеристик трансформаторов, а также затрат для рассматриваемых вариантов (табл. 3.1 - технико-экономическое сравнение трансформаторов).

Таблица 3.1. Технико-экономическое сравнение трансформаторов

Тип тр-ра	Кз.р	?Рхх	?Ркз	К	ККТП	ЕН•ККТП	ДWТ	СПЭ	ИАМ	ИКР	ИТР	И	ЗГ
		кВт	кВт	тыс. руб.	кВт?ч	тыс. руб.
2*ТМГ-630/10/0,4	0,87	1,31	7,6	26,66	666,5	199,95	24387,7	36,58	33,33	19,33	6,67	95,9	295,85
2*ТМГ-1000/10/0,4	0,55	2,45	11	28,75	718,8	215,63	16970,2	25,46	35,94	20,84	7,19	89,42	305,1

Пример расчёта для варианта 1:

Как следует из расчётов, наименьшие приведённые затраты для ТП-1 имеют место в 1-ом варианте. Окончательно принимаем к установке 2 трансформатора ТМГ-630/10/0,4 с номинальной мощностью S_НТ=630 кВ·А. В выбранном варианте К_з=0,83, К_з.пав=1,66, что допустимо [2, п. 4.3.13.1]: допускается перегрузка трансформаторов для резервируемых распределительных сетей 0,38 кВ - аварийная - до 1,7-1,8 номинальной мощности трансформатора.

Аналогично выполняется выбор числа и мощности трансформаторов для других ТП. Результаты см. табл. 3.2 - Выбор числа и мощности трансформаторов ТП.

Таблица 3.2.- Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

ТП	Рр	Qр	Sр	Число и мощность ТМГ	Qв-н	Кз.р	Кз.пав
	кВт	квар	кВ·А		квар
1	1014,4	278,4	1051,9	2*ТМГ-630/10/0,4	447,8	0,83	1,7
2	686,6	186,2	711,38	2*ТМГ-630/10/0,4	870,7	0,57	1,1
3	725,5	230,4	761,2	2*ТМГ-630/10/0,4	644,2	0,60	1,2
4	996,5	377,6	1065,7	2*ТМГ-630/10/0,4	486,2	0,88	1,7
5	674,05	281,2	730,35	2*ТМГ-630/10/0,4	880,4	0,58	1,2
6	995,26	298,3	1039	2*ТМГ-630/10/0,4	488,8	0,8	1,7

3.4 Выбор места расположения ТП

От размещения ТП на генеральном плане микрорайона зависит суммарная протяжённость линий электропередачи напряжением 380/220 В и, следовательно, капитальные затраты на их строительство. При нерациональном размещении ТП увеличиваются и потери электроэнергии в распределительных сетях. Поэтому выбор месторасположения ТП является важной экономической задачей.

Оптимальное месторасположение ТП на генеральном плане микрорайона определяется по выражениям (3.4.1), (3.4.2) [4, п. 3.6]:

; , (3.4.1; 3.4.2)

где S_i - полная мощность i-го потребителя, кВ·А;

x_i - координата по оси 0Х i-го потребителя, см;

y_i - координата по оси 0Y i-го потребителя, см.

Точка на генплане, имеющая координаты , , будет являться теоретически оптимальным местом расположения ТП, соответствующим наименьшим приведённым затратам на строительство и эксплуатацию электрических сетей.

Намеченное количество ТП равно шести. Расчёт ведём относительно одной, общей для всех ТП, точки начала координат. Найдём условные центры нагрузок (УЦН) для всего микрорайона. Генеральный план микрорайона выполнен в масштабе 1:1000. Данные расчётов приведены в табл. 3.3 - Расчет условного центра нагрузок; и пояснений не требуют.

Пример расчёта для ТП-1:

; .

Размещаем ТП согласно полученных результатов, учитывая также реальное положение объектов, проездов, тротуаров, а также архитектурные особенности микрорайона.

Таблица 3.3. Расчёт условного центра нагрузок

Обозначение по плану	Электропотребитель	xi	yi	Si	Si•xi	Si•yi	Xтп	Yтп
		cм	cм	кВ·А (табл. 2.1)			cм	cм
ТП-1
1	10-ти этажный ж.д.	7,1	44,5	244	1732,7	10875	17,4	42,9
2	10-ти этажный ж.д.	11,1	47,0	113	1255,2	5319,6
3	5-ти этажный ж.д.	14,1	41,4	50	704,2	2069,1
4	5-ти этажный ж.д.	20,1	41,4	50	1004,1	2069,1
5	10-ти этажный ж.д.	20,1	47,2	244	4909,6	11534,8
6	10-ти этажный ж.д.	29,1	46,5	84,7	2462,8	3936,8
7	5-ти этажный ж.д.	24,9	41,0	50	1243,9	2050,6
8	9-ти этажный ж.д.	30,3	40,0	109	3299,7	4357,4
9	5-ти этажный ж.д.	8,6	34,8	65,6	563,5	2282,7
10	5-ти этажный ж.д.	16,6	34,5	65,6	1088,2	2263,1
11	5-ти этажный ж.д.	25,1	34,8	65,6	1645,8	2282,7
	ИТОГО			1142	19909,6	49040,8
ТП-2
12	5-ти этажный ж.д.	13,3	27	65,6	871,8	1771,1	10	24,5
13	5-ти этажный ж.д.	17,4	27,7	65,6	1140,7	1817
14	5-ти этажный ж.д.	21,1	27,7	65,6	1383,4	1817
15	12-ти этажный ж.д.	4,1	30,7	95,66	392,2	2936,8
16	12-ти этажный ж.д.	4,1	28,3	95,66	392,2	2707,2
17	10-ти этажный ж.д.	3,1	23,5	113,2	350,9	2659,8
18	12-ти этажный ж.д.	4,4	18,4	95,66	420,9	1760,2
19	5-ти этажный ж.д.	10,9	22,2	49,98	544,8	1109,5
20	5-ти этажный ж.д.	13,1	18,4	65,6	859,3	1206
21	5-ти этажный ж.д.	21,3	18,9	65,6	1397,2	1239,8
	ИТОГО			778,1	7753,3	19025,4
ТП-3
22	10-ти этажный ж.д.	3,3	12,7	139,4	460,1	1770,6	11,9	7
23	10-ти этажный ж.д.	3,3	5,7	109	359,7	621,2
24	5-ти этажный ж.д.	13,9	14	65,6	911,8	918,3
25	5-ти этажный ж.д.	14,6	9,2	65,6	957,7	603,5
26	9-ти этажный ж.д.	16	4	272,8	4364,6	1091,2
27	5-ти этажный ж.д.	23,1	8,5	49,98	1154,5	424,8
28	сбербанк	9,6	3	24,33	233,5	73
29	насосная	13,7	2,8	109,5	1500,2	306,6
	ИТОГО			836,2	9942	5809,1

4. Выбор и проектирование внутримикрорайонной сети 10 кВ. расчет токов кз. Выбор токоведущих частей и коммутационной аппаратуры

4.1 Электроснабжение линий 10 кВ

Потребители рассматриваемого микрорайона представлены электроприёмниками I, II, III категории надежности электроснабжения (см. табл. 2.1) согласно [1, табл. 5.1].

Под надёжностью электроснабжения понимают способность системы электроснабжения и её отдельных частей обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электрической энергией. Понятие надёжности непосредственно связано с понятием повреждения (отказа). Надёжность может быть охарактеризована различными показателями, такими как повреждаемость системы электроснабжения, которая складывается из повреждаемости её элементов (коммутационных аппаратов, линий электропередачи, трансформаторов и т.д.), ожидаемая продолжительность бесперебойной работы, математическое ожидание длительности перерыва электроснабжения, а также предполагаемый ущерб (убытки) от перерыва электроснабжения.

Требования к надёжности электроснабжения определяют выбор схемы электрических сетей, объём и способы резервирования. Под резервированием понимается дублирование элементов системы электроснабжения (резервная линия электропередачи, резервный трансформатор, аварийная система освещения и т.д.). Повышение надёжности электроснабжения неизбежно влечёт за собой необходимость дополнительных капитальных затрат. Вместе с тем не все потребители электрической энергии требуют одинаково высокого уровня надёжности электроснабжения. Поэтому определение степени надёжности электроснабжения потребителей и объёма резервирования является важной задачей.

Схема распределительных сетей 10 кВ

Схема распределительной сети должна выполняться с условием, чтобы секции сборных шин 10 кВ ЦП (центра питания) не включались в нормальном и послеаварийном режимах на параллельную работу через указанную сеть.

Основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроснабжения электроприёмников первой категории является двулучевая схема с двусторонним питанием. При этом на шинах 0,4 кВ двухтрансформаторных ТП и непосредственно у потребителя (при наличии электроприёмников первой категории) должно быть предусмотрено АВР.

Следует также рассматривать питание электроприёмников первой категории по сети 0,4 кВ от разных ТП, присоединённых к разным независимым источникам.

Основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприемников второй категории является сочетание петлевых схем 10 кВ, обеспечивающих двустороннее питание каждой ТП, и петлевых схем 0,4 кВ для питания потребителей. При этом линии 0,4 кВ в петлевых схемах могут присоединяться к одной или разным ТП.

Основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприёмников третьей категории является сочетание петлевых линий 10 кВ и радиальных линий 0,4 кВ к потребителям. При применении воздушных линий электропередачи для питания электроприёмников третьей категории резервирование линий может не предусматриваться. При применении в сети 0,4 кВ кабельных линий должна учитываться возможность использования временных шланговых кабелей.

Положения взяты из [2, гл. 4.3].

Для электроснабжения микрорайона с преобладанием нагрузок электроприёмников II категории (более 50%), а также наличием электропотребителей I категории (порядка 10%) согласно рекомендациям на напряжение 10 кВ применим петлевую схему с двусторонним питанием (см. рисунке 4.1.1).Расчетные параметры к рисунку. 4.1.1 в таблице 4.1.1

Рисунок 4.1.1. Схема электрической сети 10 кВ

Таблица 4.1.1. Расчётные параметры ТП

ТП по плану	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ·А	Число и мощность ТМГ
1	1014,4	278,4	1051,9	2*ТМГ-630/10/0,4
2	686,6	186,2	711,4	2*ТМГ-630/10/0,4
3	725,5	230,4	761,2	2*ТМГ-630/10/0,4
4	996,5	377,6	1065,7	2*ТМГ-630/10/0,4
5	674,1	281,2	730,4	2*ТМГ-630/10/0,4
6	995,3	298,3	1039	2*ТМГ-630/10/0,4

Расчёт электрических нагрузок сетей 10 кВ

Расчётные электрические нагрузки городских сетей 10 кВ определяются умножением суммы расчётных нагрузок трансформаторов отдельных ТП, присоединённых к данному элементу сети (РП, линии и др.), на коэффициент, учитывающий совмещение максимумов их нагрузок (коэффициент участия в максимуме нагрузок), принимаемый по табл. 2.4.1 [2]. Коэффициент мощности для линий 10 кВ в период максимума нагрузки принимается равным 0,92 (коэффициент реактивной мощности 0,43) [2, п. 2.4.1].

Произведём расчёт нагрузок линий 10 кВ согласно схеме (рис. 4.1.1).

Линия W2:

Р_w2 = k_y•(Р _pТП5 + Р _pТП6 + Р _pТП1 + Р _pТП2 + Р _pТП3) = 0,8•(674,05 + 995,26 + 1014,35 + 686,6+725,5) = 3276,61 (кВт);

Q_w2 = Р_w2•tg ц = 3276,61•0,43 = 1408,94 (квар).

Линия W3:

Р_w3 = k_y•(Р _pТП6 + Р _pТП1 + Р _pТП2 + Р _pТП3) = 0,8•(996,5 + 1014,35 + 686,59+725,49) = 2737,37 (кВт);

Q_w3 = Р_w3•tg ц = 2737,37•0,43 = 1177,07 (квар).

Линия W4:

Р_w4.1 = k_y•(Р _pТП1 + Р _pТП2 + Р _pТП3) = 0,8•(1014,35 + 686,6+725,49) = 1941,16 (кВт);

Р_w4.2 = k_y•(Р _pТП4 + Р _pТП5 + Р _pТП6) = 0,8•(996,52 + 674,05 + 996,52) = 2132,67 (кВт);

Q_w4 = Р_w4•tg ц = 2132,67•0,43 = 917,05 (квар).

Линия W5:

Р_w5 = k_y•(Р _pТП4 + Р _pТП5 + Р _pТП6 + Р _pТП1) = 0,8•(996,52 + 674,05 + 995,26 + 1014,35) = 2944,15 (кВт);

Q_w5 = Р_w5•tg ц = 2944,15•0,43 = 1265,98 (квар).

Линия W6:

Р_w6 = k_y•(Р _pТП4 + Р _pТП5 + Р _pТП6 + Р _pТП1 + Р _pТП2) = 0,75•(996,52 + 674,05 + 996,52 + 1014,35 + 686,6) =3275,09 (кВт);

Q_w6 = Р_w6•tg ц = 3275,09•0,43 = 1408,29 (квар).

Расчётные нагрузки на шинах 10 кВ РП

Расчётные нагрузки на шинах 10 кВ ЦП определяются с учётом несовпадения максимумов нагрузок потребителей городских распределительных сетей и сетей промышленных предприятий (питающихся от ЦП по самостоятельным линиям) путём умножения суммы их расчётных нагрузок на коэффициент совмещения максимумов, принимаемый по табл. 2.4.2 [2, п. 2.4.3].

В расчёте примем отношение расчётной нагрузки предприятий к нагрузке городской сети равной 0,2.

Расчётная нагрузка линий W1, W7 на шинах РП в утренний максимум:

Р_{w1,7,РП,утр} = k_у,утр•(Р _pТП1 + Р _pТП2 + Р _pТП3 + Р _pТП4 + Р _pТП5+ Р _pТП6) = 0,75•(1014,35 + 686,6+725,49+996,52 + 674,05 + 995,26) =3819,21 (кВт).

Расчётная нагрузка линий W5, W6 на шинах РП в вечерний максимум:

Р_{w1,7,РП,веч} = k_у,веч•(Р_pТП1 + Р _pТП2 + Р _pТП3 + Р _pТП4 + Р _pТП5+ Р _pТП6) =0,85•(1014,35 + 686,6+725,49+1031,5 + 674,05 + 995,26)=4328,44 (кВт).

В качестве расчётной нагрузки на шинах 10 кВ РП принимается наибольшая нагрузка, т.е. Р_{w1,7,РП,веч.}

Определим реактивную нагрузку:

Q_{w1,7,РП,веч} = Р_{w1,7,РП,веч}•tg ц =4328,44 •0,43 = 1861,23 (квар).

Для всех линий определим полную нагрузку Sw и расчётный ток Iр по известным формулам:

; .

Результаты сведём в табл. 5.3.2.

Таблица 4.1.3. Расчётные параметры линий

Линия	Pw, кВт	Qw, квар	Sw, кВ·А	Iр, А
W1	4328,44	1861,23	4711,64	272,35
W2	3276,61	1408,94	3566,69	206,16
W3	2737,37	1177,07	2979,71	172,24
W4	2132,67	917,05	2321,47	134,19
W5	2944,15	1265,98	3204,80	185,25
W6	3275,09	1408,29	3565,03	206,07
W7	4328,44	1861,23	4711,64	272,35

4.2 Расчёт токов КЗ в сети 10 кВ

Расчёт токов короткого замыкания проводится с целью проверки коммутационной аппаратуры и сетевых элементов схемы на динамическую стойкость, проверки чувствительности и селективности действия защит.

Расчёт проведён в именованных единицах.

Заданы параметры питающей сети:

(точка К1 на схеме замещения).

Ток КЗ на шинах 10 кВ подстанции определяется:

, кА (4.2.1)

где U_ср - среднее номинальное напряжение сети, в которой рассматривается КЗ, кВ;

Z_? - полное суммарное сопротивление прямой последовательности цепи тока КЗ (от источника питания до расчётной точки), Ом.

Ток двухфазного короткого замыкания определяется по формуле

, кА (4.2.2)

Параметры энергосистемы:

, Ом (4.2.3)

, кВ (4.2.4)

Активное и индуктивное сопротивления кабеля определяются по выражениям:

, Ом (4.2.5)

, Ом (4.2.6)

где r_О - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

х_О - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км; L - длина кабеля, км.

Полное сопротивление кабеля

, Ом (4.2.7)

Ударный ток определяется по формуле

, (4.2.8)

где k_у - ударный коэффициент, который определяется по формуле

. (4.2.9, 4.2.10)

Рассмотрим пример расчёта КЗ для точки К2 в нормальном режиме.

Рассчитаем параметры схемы замещения.

1. Параметры питающей системы приведены к стороне 10 кВ:

;

2. Сопротивление линии W1 (кабель ААБл 3*185, L=1,57 км, r_О=0,169 Ом/км, х_О=0,0596 Ом/км):

r_w1= r_О•L=0,169•1,57=0,27 (Ом);

x_w1=x_О•L=0,0596•1,57=0,09 (Ом);

z_w1=;

Определим токи КЗ:

;

;

;

;

;.

Аналогичный расчёт ведётся и для других точек.

Схема замещения электрической сети 10 кВ в нормальном режиме представлена на рисунке 4.2.1.

Рисунок 4.2.1. Схема замещения сети 10 кВ в нормальном режиме

Результаты расчёта токов КЗ 10 кВ в нормальном режиме представлены в табл. 4.2.1.

Таблица 4.2.1. Результаты расчёта токов КЗ 10 кВ в нормальном (max) режиме

Точки КЗ	Z?, Ом	, кА	, кА	, с		iу, кА
1	-	4,63	4,01	-	-	-
2	1,43	4,24	3,68	0,017	1,55	9,30
3	1,45	4,18	3,62	0,015	1,5	8,87
4	1,47	4,11	3,56	0,013	1,46	8,49
5	1,48	4,1	3,55	0,012	1,43	8,30
6	1,44	4,21	3,64	0,015	1,51	8,98
7	1,42	4,28	3,71	0,018	1,57	9,50
8	1,39	4,35	3,76	0,022	1,64	10,08

Схема замещения электрической сети 10 кВ в послеаварийном режиме представлена на рисунке 4.2.2.

Рисунок 4.2.2. Схема замещения сети 10 кВ в послеаварийном режиме

Результаты расчёта токов КЗ 10 кВ в послеаварийном режиме представлены в таблице 4.2.2

Таблица 4.2.2. Результаты расчёта токов КЗ 10 кВ в послеаварийном (min) режиме

Точки КЗ	Z?, Ом	, кА	, кА	, с		iу, кА
1		4,63	4,01
2	1,43	4,24	3,68	0,017	1,55	9,3
3	1,45	4,18	3,62	0,015	1,5	8,87
4	1,47	4,11	3,56	0,013	1,46	8,49
5	1,51	4,01	3,47	0,011	1,39	7,88
6	1,54	3,93	3,41	0,01	1,35	7,51
7	1,57	3,86	3,34	0,009	1,32	7,2

4.3 Выбор сечения жил кабелей на напряжение 10 кВ

Кабели 10 кВ выбираются и проверяются по следующим условиям [5, табл. 5.1]:

1) по экономической плотности тока:

, (4.3.1)

где F_р - расчётное сечение кабеля, мм²;

I_р - расчётный ток линии, А;

j_эк - экономическая плотность тока, А/мм² [6, табл. 1.3.36].

2) по термической стойкости:

, (4.3.2)

где F_ст - термически стойкое сечение кабеля, мм²;

I_кз⁽³⁾ - расчётное значение тока трёхфазного КЗ, А;

t_п - приведённое расчётное время КЗ, t_п=t_c.в+t_защ, с;

С - термический коэффициент, С=62 АсЅ/мм² для кабелей с алюминиевыми жилами.

Принимается стандартное сечение ближайшее к большему из расчётных сечений и далее проверяется:

3) по нагреву:

, (4.3.3)

где I_доп - допустимый ток кабеля, А [6, гл. 1.3, табл. 1.3.16];

k_ср - поправочный коэффициент среды, учитывающий отличие температуры среды от заданной в ПУЭ [6, табл. 1.3.3];

k_пр - поправочный коэффициент прокладки, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки при параллельной прокладке [6, табл. 1.3.26];

k_пер - поправочный коэффициент перегрузки [6, табл. 1.3.1];

Iр.max - расчётная токовая нагрузка линии в нормальном режиме.

4) по допустимой потере напряжения, %:

, (4.3.4)

где I_рл - расчётный ток линии, А;

L - длина кабеля, км;

r₀, x₀ - удельные сопротивления кабеля, Ом/км [5, табл. 6.2];

cos ц_Н=0,92, sin ц_Н=0,39;

U_ном - номинальное напряжение кабеля, В.

ДU_доп 6% [2, п. 5.2.4].

Выбираем марку кабеля: ААБл (кабель с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией, в алюминиевой оболочке, бронированной двумя стальными лентами, с наружным слоем из жгута, для прокладки в земле).

Выберем и проверим сечение кабеля 10 кВ на примере линии W2:

1) ;

2) .

выбираем кабель сечением 120 ммІ: ААБл 3*120;

3) ;

4) ;

.

Выбор и проверка сечений кабелей 10 кВ для остальных линий аналогичны. Результаты расчётов представлены в табл. 4.3.1

Таблица 4.3.1. Результаты выбора кабелей 10 кВ

Линия	Iр.max, А	Fр, мм2	F, мм2	Кабель марки	Iдоп*kср* *kпр*kпер	L, км	ro, Ом/км	хo, Ом/км	ДU, %
W1	272,35	194,5	150	ААБл3*150	300,44	1,57	0,208	0,0596	1,59
W2	206,16	147,3	120	ААБл 3*120	262,20	0,21	0,261	0,0602	0,2
W3	172,24	123,0	95	ААБл 3*95	223,96	0,23

Подобные документы

• Электроснабжение электрооборудования ТП-82 13 микрорайона г. Братска

  Описание предприятия ЗАО "Братская электросетевая компания". Структура энергоснабжаемого микрорайона. Построение графика нагрузок микрорайона. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов, токоведущих частей и коммутационно-защитной аппаратуры.
  
  дипломная работа [380,4 K], добавлен 01.08.2015
  

• Электроснабжение жилого микрорайона города

  Краткая характеристика потребителей электричества микрорайона. Определение расчетных нагрузок. Проектирование системы электроосвещения микрорайона. Выбор числа и мощности трансформаторов. Проектирование связи с питающей системой, электрической сети.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.04.2014
  

• Проект системы электроснабжения жилого микрорайона города

  Определение расчетной нагрузки жилых зданий. Расчет нагрузок силовых электроприемников. Выбор места, числа, мощности трансформаторов и электрической аппаратуры. Определение числа питающих линий, сечения и проводов кабеля. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [273,7 K], добавлен 15.02.2017
  

• Реконструкция подстанции 35/10 "Полигон ГЭТ"

  Проектирование понизительной подстанции 35/10 кВ "Полигон ГЭТ". Расчет нагрузки, выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Проверка электрических аппаратов и токоведущих частей на подстанции. Техническое экономическое обоснование проекта.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.03.2012
  

• Районная понизительная подстанция

  Краткая характеристика электропотребителей подстанции. Выбор и обоснование типа и мощности силовых трансформаторов. Составление расчётной схемы электроустановки. Расчет короткого замыкания. Проверка коммутационной, защитной аппаратуры и сборных шин.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.02.2017
  

• Разработка электрической части подстанции с тремя уровнями напряжения

  Определение мощности подстанции. Выбор силовых трансформаторов. Расчет мощности потребителей и токов. Выбор электрических параметров схемы замещения, токоведущих частей. Трансформаторы тока на линии. Расчет заземляющих устройств. Защита от перенапряжений.
  
  курсовая работа [901,8 K], добавлен 12.11.2013
  

• Разработка вариантов развития сети электроснабжения потребителей

  Выбор номинального напряжения сети. Расчет тока нагрузки и выбор сечения проводов. Расчет схемы замещения и выбор силовых трансформаторов. Определение радиальной сети. Расчет установившегося режима замкнутой сети без учета потерь мощности и с ее учетом.
  
  курсовая работа [188,4 K], добавлен 17.04.2014
  

• Проектирование и расчет электроснабжения микрорайона города

  Разработка принципиальной схемы электроснабжения микрорайона города. Расчет электрических нагрузок. Определение числа, мощности и мест расположения трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты. Выбор коммутационной аппаратуры.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 15.02.2017
  

• Электрическое оборудование и эксплуатационные свойства установок подстанции

  Структурные схемы подстанции. Выбор силовых трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Расчет кабельной сети местной нагрузки и термической стойкости кабеля. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей и распределительных устройств.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 19.01.2015
  

• Тупиковая подстанция 110/35/10 кВ

  Выбор числа и мощности трансформаторов связи. Схема перетоков мощности и нагрузки. Расчет капитальных затрат и разработка схем питания собственных нужд. Выбор выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов, сборных шин и токоведущих частей.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 27.01.2015
  

• Проектирование системы внутреннего электроснабжения предприятия

  Определение расчетной нагрузки промышленных предприятий. Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения. Выбор цеховых трансформаторов и кабелей потребителей высоковольтной нагрузки. Расчет токов короткого замыкания, заземления и молниезащиты.
  
  дипломная работа [538,3 K], добавлен 24.04.2015
  

• Проектирование систем электроснабжения сельскохозяйственного назначения

  Потери мощности и отклонения напряжения. Выбор количества и мощности трансформаторов. Обеспечения норм надежности потребителей. Схемы электрических соединений. Проверка выбранных сечений проводов на термическую стойкость. Выбор коммутационной аппаратуры.
  
  дипломная работа [2,7 M], добавлен 15.04.2011
  

• Расчет микрорайона города

  Определение расчетной нагрузки на вводах в жилые дома и общественные здания микрорайона. Расчет количества трансформаторных подстанций, выбор их мощности и месторасположения. Разработка схемы электроснабжения микрорайона и ее техническое обоснование.
  
  курсовая работа [608,5 K], добавлен 04.06.2013
  

• Электроснабжение машиностроительного предприятия. Реконструкция распредустройства

  Характеристика потребителей. Расчет электрических нагрузок. Выбор питающих напряжений, мощности и числа цеховых трансформаторов. Компенсация реактивной мощности. Выбор токоведущих частей и расчет токов короткого замыкания. Выбор и расчет аппаратов.
  
  курсовая работа [498,7 K], добавлен 30.12.2005
  

• Проектирование тяговой подстанции на железнодорожном участке

  Общие сведения о тяговых подстанциях. Разработка принципиальной схемы электрических соединений. Выбор коммутационной и контрольно-измерительной аппаратуры, токоведущих частей, оборудования. Расчет измерительных трансформаторов, их обслуживание, ремонт.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 15.04.2015
  

• Система электроснабжения поселка

  Определение расчетной нагрузки жилых зданий поселка. Светотехнический расчет наружного освещения. Выбор места, числа и мощности трансформаторов. Разработка принципиальной схемы электроснабжения. Выбор защитной аппаратуры. Проектирование трасс линий.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.02.2017
  

• Электроснабжение токарного цеха предприятия

  Разработка схемы электроснабжения токарного цеха. Проектирование осветительной сети. Расчет электрической нагрузки; компенсация реактивной мощности. Выбор электрооборудования, пусковой и защитной аппаратуры, кабелей, мощности силовых трансформаторов.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.02.2015
  

• Проектирование электроснабжения цеха

  Сведения об электрических нагрузках цеха. Выбор принципиальной схемы внутрицеховой электросети. Определение расчетной нагрузки по методу упорядоченных диаграмм. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания в сети 0,4 кВ.
  
  курсовая работа [350,1 K], добавлен 10.02.2015
  

• Проектирование гидроэлектростанции

  Технико-экономическое обоснование строительства ТЭС. Общий баланс мощности Нижнесалдинской ГРЭС, выбор основных агрегатов. Схема электрических соединений. Расчет токов короткого замыкания. Выбор коммутационной аппаратуры, измерительных трансформаторов.
  
  дипломная работа [4,8 M], добавлен 04.07.2015
  

• Реконструкция электрооборудования подстанции Чушевицы

  Характеристика потребителей электроэнергии. Расчет мощности подстанции, определение нагрузок, выбор трансформаторов. Компоновка распределительных устройств. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрооборудования, коммутационной и защитной аппаратуры.
  
  дипломная работа [993,5 K], добавлен 10.04.2017
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам