Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
|
Города являются крупными потребителями электроэнергии, так как в них проживает не только большая часть населения, но и расположено также большое количество промышленных предприятий. В зависимости от размера города для питания потребителей, расположенных на его территории, должна предусматриваться соответствующая система электроснабжения. Система электроснабжения охватывает всех потребителей города, включая промышленные предприятия. Малые города часто располагаются вблизи крупных промышленных предприятий, имеющих самостоятельные системы электроснабжения. Застройка городов обуславливает необходимость соответствующего развития распределительных электрических сетей. Для электроснабжения основной массы потребителей используется распределительная сеть напряжением 6–10 кВ и сеть общего пользования напряжением 0,38 кВ. Для городов характерен рост электропотребления, что требует систематического развития электрических сетей. Рост электропотребления связан не только с увеличением количества жителей и развитием промышленности, но также с беспрерывным проникновением электрической энергии во все сферы жизнедеятельности населения. Растёт расход электрической энергии на бытовые нужды и коммунальное хозяйство городов. Через городские распределительные сети в настоящее время передается до 40% вырабатываемой энергии. Таким образом, сети становятся самостоятельной областью энергетики, и проблема их рационального сооружения приобретает определённое народно-хозяйственное значение. Под системой электроснабжения города понимается совокупность электрических сетей и трансформаторных подстанций, расположенных на территории города и предназначенных для электроснабжения его потребителей. Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей всех применяемых напряжений. Она включает электроснабжающие сети (линии напряжением 35 кВ и выше, понижающие подстанции 35-110/6-10 кВ), распределительные сети (линии напряжением 6-10 кВ и 0,4/0,23 кВ) и трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ. Основные показатели системы определяются местными условиями: размерами города, наличием источников питания, характеристиками потребителей и т.п. Городские электрические сети напряжением 6-10 кВ характерны тем, что в любом из микрорайонов могут оказаться потребители всех трёх категорий по надёжности электроснабжения. Естественно, это требует и надлежащего построения схемы сети. В ПУЭ установлен ряд требований к конструкциям, размещению, оборудованию подстанций. Отметим наиболее важные из них. Подстанции не разрешается встраивать в жилые здания, школы, больницы, спальные корпуса санаториев. Поскольку трансформаторы с масляным заполнением взрывоопасны, их не разрешается размещать под и над помещениями, в которых могут находиться более 50 человек. При установке трансформаторов сухих или с негорючим наполнителем соблюдение этого требования не обязательно. Подстанции не допускается размещать под помещениями производств с мокрым технологическим процессом, душевыми, уборными, ванными и т.д. Исключения возможны лишь при перекрытиях из монолитного бетона и надёжной гидроизоляции. Необходимо применять меры защиты ТП от возможных повреждений при расположении в непосредственной близости от путей кранов и внутрицехового транспорта. Повышению надёжности электроснабжения потребителей способствует применение автоматизированных разомкнутых схем сетей с резервированием на стороне высокого или низкого напряжения. Таковы, в частности, двухлучевая и многолучевая схемы, нашедшие практическое применение в сетях Киева и других городов Украины. В данном проекте предусматривается электроснабжение района города на 140 000 жителей. Предполагается, что район города будет состоять из 72 шестнадцатиэтажных домов с электроплитами и 154 девятиэтажных домов с газовыми плитами. Шестнадцатиэтажные дома с электроплитами будут распределяться следующим образом: 26 домов по 127 квартир; 32 домов по 381 квартире; 14 домов по 508 квартир. Девятиэтажные дома с газовыми плитами будут распределяться так: 64 домов по 72 квартиры; 52 дома по 108 квартир; 38 домов по 144 квартиры. Общее количество квартир в заданном районе города предусматривается в количестве 38 302. Кроме того, в районе предусматривается размещение общественных зданий: 10 школ по 1300 мест; 7 детских садов по 700 мест; 15 промтоварных магазинов, площадью 200м2, 35 продовольственных магазинов, площадью 200м2; 6 универсальных магазинов, площадью 2500м2; 6 ресторанов по 100 мест; 14 кафе по 30 мест; 4 кинотеатра по 1000 мест; 3 больницы по 1400 мест; 6 гостиниц по 600 мест; 5 поликлиник по 1800 посещений в день; 11 отделений почты по 12 рабочих мест; 6 химчисток производительностью 1000 кг за смену; 4 учебных заведений по 8000 мест; 10 парикмахерских по 10 рабочих мест; 10 учреждений по 600 рабочих мест; 16 аптек площадью 100м2; 4 котельных. В районе предусмотрено размещение 5 заводов мощностью 1860, 2800, 3760, 3100 и 4300 кВт. Геометрические размеры района: длина – 3,7 км, ширина – 3,78 км. Центр питания удален от внешней границы района на расстояние 5 км. Расчёт электроснабжения такого района города осуществляется в следующей последовательности. 2.1 Разработка генплана района Разработку генерального плана района производим в следующем порядке: Определяем из задания на ДП (таблица П-19 [1]) размеры района города; число коммунально-бытовых, общественных зданий и сооружений надо разместить в данном районе; число заводов и их установленную мощность; расстояние до ближайшего ИП централизованной энергосистемы и мощность к.з., им развиваемая. Выбираем масштаб генплана. Разрабатываем условные обозначения и конфигурацию для заданных объектов района. Выбираем конфигурацию района города. Размещаем заданные объекты и сооружения на генплане района, учитывая следующее: высотные здания и спортивные сооружения размещаем на периферии ближе к объездной дороге; здания среднеэтажные, театры и прочие культурно-развлекательные объекты располагаем ближе к центру города; магазины, школы, сады-ясли, аптеки, ателье и пр. размещаем в микрорайонах равномерно; для удобства вычисления электрической нагрузки весь район разбиваем на 8 микрорайонов, разделенных улицами и проспектами и обозначаем их буквами А, Б,…, З. ширину улиц и проспектов выбираем из условий: 2-х полосные в каждом направлении – 12м, 3-х полосные – 18м; газон, т.е. расстояние от ближайшего дома до дорожного полотна – 25-З0м; заводы размещаем в санитарной зоне за объездной дорогой. 2.2 Расчет нагрузки жилых домов Расчет нагрузок жилых домов сопряжен с определенными трудностями. Электрические нагрузки жилых домов носят, как правило, случайный характер и зависят от наличия бытовых электроприборов, режима их использования, трудового режима семьи, уровней естественной освещенности помещений и ряда других факторов. По мере развития электрификации быта эти нагрузки непрерывно растут за счет увеличения числа и мощности приборов, приобретаемых населением, что вызывает необходимость при проектировании сети учитывать вероятный рост нагрузки в течение расчетного периода, принимаемого в настоящее время для внутренних сетей примерно 15 лет, а для внешних сетей 10 лет. Для расчетов электрических нагрузок квартир пользуются величинами удельных электрических нагрузок, выраженных в киловаттах на квартиру, приведенных в Указаниях по проектированию электрооборудования жилых зданий (СН 297-64) с изменениями 1973 г. Удельные нагрузки, учитывающие освещение и бытовые приборы, а также освещение общедомовых помещений зависят от вида энергии, применяемой для приготовления пищи (газовая плита, плита на твердом топливе или сжиженном газе, а также от числа квартир, присоединенных к данному элементу сети. В основе расчёта нагрузок жилых зданий лежит нагрузка одного потребителя, в качестве которой выступает квартира. Производим расчет нагрузки 127-квартирного 16-этажного дома с электрическими плитами. Удельная расчетная нагрузка квартир. Определяем удельную нагрузку, используя линейную интерполяцию данных таблицы П-1 [1]. Удельная расчетная нагрузка квартир 127-этажного дома составляет Ркв.уд.127 = 1,109 кВт/квартиру. Расчетная нагрузка квартир. Ркв.127 = Ркв.уд.127 · 127 = 1,109 · 127 = 140,9 (кВт). 127 – число квартир в доме. Силовая нагрузка общественных электроприёмников. Силовая нагрузка общественных электроприёмников, включая лифты, определяется с учётом соответствующих коэффициентов спроса. Мощность ЭД лифта 16-ти этажного дома (таблица П-3 [1]) – Рл.16 = 11 кВт. Количество лифтов в 127-ми квартирном доме – Nл.127 = 2шт. Коэффициент спроса лифтов 127-ми квартирного дома (таблица П-2 [1]) – кс.127 = 0,9. Рс.127 = Nл.127 · кс.127 · Рл.16 = 2 · 0,9 · 11 = 19,8 (кВт). Суммарная активная нагрузка 127-квартирного дома. Ржд.127 = Ркв.127 + 0,9 · Рс.127 = 140,9 + 0,9 · 19,8 = 158,7 (кВт). 0,9 – коэффициент совмещения максимумов силовой нагрузки и нагрузки квартир. Полная нагрузка 127-квартирного дома. Коэффициент мощности квартир (таблица П-4 [1]) – tgφкв.16 = 0,2. Коэффициент мощности ЭД лифта (таблица П-4 [1]) – tgφл = 1,33. Производим аналогичный расчет для оставшихся типов домов. Результаты заносим в таблицу 1.1. Таблица 1.1 - Нагрузки жилых домов Руд кв, кВт Рс, кВт Рж.д., кВт Sж.д., кВA ΣРж.д., кВт ΣSж.д., кВA 16 с эл. плит. 9 с газ. плит. 2.3 Расчёт нагрузок общественных зданий Нагрузка таких зданий определяется, как правило, индивидуально в процессе разработки проектов внутреннего электрооборудования. Но в данном расчете мы используем укрупненные показатели нагрузки общественных зданий и предприятий, полученные статистическими методами. Таблица 2.1 - Удельная нагрузка общественных зданий, количество зданий, количество расчетных единиц и cosφ Расчетная активная нагрузка школы. Рр.ш = Руд.ш · nш = 0,14 · 1 300 = 182 (кВт). Руд.ш – удельная нагрузка школы, кВт/чел; nш – количество расчетных единиц, чел. Полная нагрузка школы. Sр.ш = Рр.ш / cosφш = 182 / 0,95 = 191,58 (кВА). Расчетная активная нагрузка всех школ района. ΣРр.ш = Рр.ш · Nш = 182 · 10 = 1820 (кВт). Nш – число всех школ района, шт. Полная нагрузка всех школ района. ΣSр.ш = Sр.ш · Nш = 191,58 · 10 = 1915,8 (кВт). Nш – число всех школ района, шт. Производим аналогичные расчеты для других общественных зданий. Результаты заносим в таблицу 3.1. Таблица 3.1 - Результаты расчетных данных по общественным потребителям района 2.4 Нагрузка домов и общественных зданий микрорайона «А» После разбивки района города на микрорайоны выписываем всех электропотребителей и их количество. Для микрорайона «А»: Жилые дома: 16-этажные по 127 квартир – 7 шт; 16-этажные по 381 квартир – 8 шт; 16-этажные по 508 квартир – 5 шт; 9-этажные по 72 квартир – 5 шт; 9-этажные по 108 квартир – 5 шт; 9-этажные по 144 квартир – 6 шт. Общественные здания: Школа – 2шт; Детский сад – 2шт; Пром. магазин – 2шт; Прод. магазин – 3шт; Аптека – 3шт; Ресторан – 0шт; Кафе – 2шт; Парикмахерская – 2шт; Учебное заведение – 0шт; Химчистка – 0шт; Почта – 2шт; Кинотеатр – 0шт; Больница – 0шт; Гостиница – 0шт; Поликлиника – 0шт; Учреждение – 0шт; Универсам – 1шт. Для определения количества трансформаторных подстанций и мощности каждой ТП следует сложить всю электрическую нагрузку как жилую, так и общественных учреждений. Активная и полная мощность, потребляемая жилыми домами микрорайона "А". ΣРж.д.А = Ржд.127 · N127А + Ржд.381 · N381А + Ржд.508 · N508А + Ржд.72 · N72А + Ржд.108 · N108А + Ржд.144 · N144А = 158,7 · 4 + 388,1 · 6 + 491 · 4 + + 58,3 · 5 + 79,1 · 9 + 97,7 · 3 = 7 944 (кВт). ΣSж.д.А = Sжд.127 · N127А + Sжд.381 · N381А + Sжд.508 · N508А + Sжд.72 · N72А + Sжд.108 · N108А + Sжд.144 · N144А = 167 · 4 + 407,6 · 6 + 514 · 4 + + 64,4 · 5 + 88 · 9 + 108,3 · 3 = 8 412 (кВА). N127А, …, N144А – количество домов в микрорайоне с числом квартир, соответственно 127, …, 144. 2.5 Активная и полная мощность, потребляемая общественными потребителями микрорайона "А" Рр – расчетная активная нагрузка каждого из общественных зданий; Sр – расчетная полная нагрузка каждого из общественных зданий; NА – кол-во соответствующих общественных зданий в микрорайоне «А». Активная и полная мощность, потребляемая всеми потребителями микрорайона "А". Суммарную нагрузку микрорайона рассчитываем с учетом нагрузки наружного освещения, доля которого составляет 5% от суммарной нагрузки. ΣРА = 1,05·(ΣРжд.А + ΣРон.А) = 1,05·(7 944 + 1 487) = 9 903 (кВт); ΣSА = 1,05·(ΣSжд.А + ΣSон.А) = 1,05·(8 412 + 1 621) = 10 535 (кВА). Выполняем аналогичные действия для других микрорайонов. Результаты заносим в таблицы 4.1 и 5.1. Таблица 4.1 - Распределение потребителей по микрорайонам Таблица 5.1 – Расчетные данные нагрузок микрорайонов ΣРжд, кВт ΣРон, кВт ΣР, кВт ΣSжд, кВА ΣSон, кВА ΣS, кВА Определение категории надежности электроснабжения объектов. Требования к надежности электроснабжения регламентированы ПУЭ, согласно которым все электроприемники в этом отношении подразделяются на три категории: I категория – электроприемники, нарушение электроснабжения, которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, вызванный повреждением оборудования, массовым браком продукции или расстройством сложных и трудно восстанавливаемых технологических процессов, а также нарушением работы особо важных элементов городского хозяйства. В городских электрических сетях рассчитываемого района к I категории относятся: кинотеатры, универсальные магазины, больницы, а также электроприемники технических и силовых установок узлов радиосвязи, телеграфа, телефонных, водопроводных и канализационных станций. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, причем перерыв в электроснабжении допускается только на время автоматического включения резерва (АВР). Независимым называется источник питания данного объекта (в нашем случае объектом может являться группа электроприемников или электроустановок), на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках. При небольшой мощности электроприемников и некоторых других особенностях местных условий в качестве второго источника питания могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи, стационарные генераторы с двигателями внутреннего сгорания или паровыми машинами, а также перемычки на низшем напряжении от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание, с автоматическим включением резерва. II категория – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых влечет за собой массовый простой рабочих, оборудования и промышленного транспорта, а также нарушение нормальной деятельности большого числа жителей. К этой категории относятся: электроприемники жилых зданий, от 6 до 16 этажей включительно, а также меньшей этажности, но оборудованных стационарными кухонными электроплитами, поликлиники, школы, детские сады, учебные заведения, котельные, рестораны, кафе, продовольственные магазины, химчистки, аптеки, гостиницы, учереждения. Для электроприемников второй категории перерывы питания допускаются на время, необходимое для включения резерва выездной бригадой или дежурным персоналом. Допускается питание рассматриваемых приемников одной воздушной линией при напряжении 6 кВ и более, а при кабельных линиях не менее чем двумя кабелями, присоединяемыми через самостоятельные разъединители. Однако и для электроснабжения потребителей II категории рекомендуется устройство АВР, если применение этого устройства увеличивает капитальные вложения в сеть не более чем на 15 % или если эти затраты окупаются за 5-8 лет. Допускается резервирование электроприемников II категории при аварии путем устройства перемычек на стороне низшего напряжения шланговым кабелем длиной до 50 м. III категория – электроприемники, не подходящие под определение I и II категории. К ней, в частности, неответственные потребители, например парикмахерские или промтоварные магазины. Для этих электроприемников допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента электроснабжения, но не более чем на сутки. Вывод: Т.к. в проектируемом районе присутствуют электропотребители I категории, причем они равномерно распределены по всему району, то для соблюдения условий их бесперебойного электроснабжения принимаем следующие схемы питания: 1) ГПП Питание ГПП осуществляем одной двухцепной ВЛ. Сечение провода выбирается по условиям возможности работы одной цепи в послеаварийном режиме. Применяем схему «одна секционированная система шин» с автоматикой АВР на секционном выключателе. Выбранную схему применяем для сторон ВН, СН и НН ГПП. Кол-во силовых трансформаторов – 2шт. Мощность выбирается с учетом возможности работы в послеаварийном режиме любого из трансформаторов. 2) ТП Питание ТП осуществляется от двух кабелей, каждый из которых должен выдерживать нагрузку в послеаварийном режиме. Применяем схему «одна секционированная система шин» на стороне ВН и НН. Число силовых трансформаторов – 2шт. Мощность выбирается с расчетом возможности работы в послеаварийном режиме любого из трансформаторов. 2.6 Выбор количества и места расположения ТП по микрорайонам.
Суммарная мощность ТП микрорайона «А». Суммарную мощность всех ТП микрорайона рассчитываем с учетом коэффициента запаса трансформаторов, который принимаем равным кз = 0,77. ΣSтр.А = ΣSА / кз = 10 535 / 0,77 = 13 681 (кВА). Выбор типа и мощности ТП микрорайона «А». Согласно выдвинутым ранее требованиям по надежности электроснабжения подстанции выполняем двухтрансфоматорными. Мощность и число ТП: 2 х 1 000 кВА - 5 шт 2 х 630 кВА - 3 шт 2 х 630 кВА - 1 шт (для питания котельной). Размещение подстанций на территории микрорайона «А». Размещаем ТП в микрорайоне как можно ближе к центрам нагрузки и пронумеровываем их (центром нагрузки здания считаем геометрический центр его площади). Расставляем подстанции и определяем их координаты по координатной системе, предварительно нанесенную на генплан района. Результаты заносим в таблицу 6.1. Таблица 6.1 - ТП микрорайона «А» Производим аналогичные действия для остальных микрорайонов. Результаты заносим в таблицу 7.1. Таблица 7.1 - ТП района города Нагрузка ТП-1. Потребители, подключенные к ТП-1. Жилые дома: 16-этажные по 127 квартир – 3 шт; 16-этажные по 381 квартир – 0 шт; 16-этажные по 508 квартир – 1 шт; 9-этажные по 72 квартир – 0 шт; 9-этажные по 108 квартир – 1 шт; 9-этажные по 144 квартир – 1 шт. Общественные здания: Школа – 0шт; Детский сад – 1шт; Пром. магазин – 1шт; Прод. магазин – 1шт; Аптека – 1шт; Ресторан – 0шт; Кафе – 0шт; Парикмахерская – 1шт; Учебное заведение – 0шт; Химчистка – 0шт; Почта – 0шт; Кинотеатр – 0шт; Больница – 0шт; Гостиница – 0шт; Поликлиника – 0шт; Учреждение – 0шт; Универсам – 0шт. Для определения нагрузки на ТП суммируем электрическую нагрузку как жилую, так и общественных учреждений. Активная и полная мощность, потребляемая жилыми домами микрорайона, подключенными к ТП-1. Sжд.ТП-1 – расчетная полная нагрузка жилых домов; NТП-1 – кол-во домов, подключенных к ТП-1. Активная и полная мощность, потребляемая общественными потребителями, подключенными к ТП-1. Sон.ТП-1 – расчетная полная нагрузка общественных зданий; NТП-1 – кол-во общественных зданий, подключенных к ТП-1. Полная мощность, потребляемая всеми потребителями. Суммарную нагрузку ТП рассчитываем с учетом нагрузки наружного освещения, доля которого составляет 5% от суммарной нагрузки ТП. ΣSТП-1 = 1,05·(ΣSжд.ТП-1 + ΣSон.ТП-1) = 1,05·(1211 + 375,3) = 1 665,8 (кВА). Производим аналогичные действия для остальных ТП. Результаты вычислений заносим в таблицы 8.1–14.1. Таблица 8.1 – Распределение потребителей по ТП Таблица 9.1 – Распределение потребителей по ТП Таблица 10.1 – Распределение потребителей по ТП
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||