Расчет энергетических нагрузок микрорайона
Задания
Задание № 1.
Классификация электрооборудования зданий.
Электрооборудование - это совокупность электротехнических
устройств, предназначенных для выполнения определенных функций. Оно может
обеспечивать безопасную и надежную работу, если конструкционное исполнение
соответствует условию окружающей среды и режимам работы.
Для правильного выбора электрооборудования следует учесть
следующие условия:
климатическое исполнение;
место (категория) размещения;
степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости;
специфические условия эксплуатации (взрывоопасность,
химически агрессивная среда).
Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В
соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами:
У (N) - умеренный климат;
ХЛ (NF) - холодный климат;
ТВ (ТН) - тропический влажный климат;
ТС (ТА) - тропический сухой климат;(U) - все климатические
районы, на суше, реках и озерах;
М - умеренный морской климат;
ОМ - все районы моря;
В - все макроклиматические районы на суше и на море.
Категории размещения:
- на открытом воздухе;
- помещения, где колебания температуры и влажности не
существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе;
- закрытые помещения с естественной вентиляцией без
искусственного регулирования климатических условий (отсутствуют воздействия
песка и пыли, солнца и воды (дождь));
- помещения с искусственным регулированием климатических
условий (отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного
воздуха);
- помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды
или конденсированной влаги).
Климатическое исполнение и категория размещения вводится в
условное обозначение типа электротехнического изделия.
Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости
определяется ГОСТ 14254-80. В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 степеней,
от 0 до 6, от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения
жидкости.
По защите от поражения электрическим током
электрооборудование бывает:
оборудование класса 0 - оборудование, в котором защита от
поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией; при этом
отсутствует электрическое соединение открытых проводящих частей, если таковые
имеются, с защитным проводником стационарной проводки.
При пробое основной изоляции защита должна обеспечиваться
окружающей средой (воздух, изоляция пола и т.п.).
оборудование класса I - оборудование, в котором защита от
поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией и соединением
открытых проводящих частей, доступных прикосновению, с защитным проводником стационарной
проводки.
В этом случае открытые проводящие части, доступные
прикосновению, не могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции
после срабатывания соответствующей защиты оборудование класса II - оборудование, в котором защита от
поражения электрическим током обеспечивается применением двойной или усиленной
изоляции.
В оборудовании класса II отсутствуют средства защитного
заземления и защитные свойства окружающей среды не используются в качестве меры
обеспечения безопасности.
оборудование класса III - оборудование, в котором защита от
поражения электрическим током основана на питании от источника безопасного
сверхнизкого напряжения и в котором не возникают напряжения выше безопасного сверхнизкого
напряжения.
Задание № 2. Характеристика распределительных
устройств низкого напряжения нового поколения.
В состав КТП-комплектных трансформаторных
подстанций входят устройства со стороны высшего напряжения, трансформаторов и
распределительные устройства РУНН.
РУНН 0,4 кВ - распределительное устройство
0,4 кВ со стороны низшего напряжения РУНН, как правило, состоит из шкафов ввода
низшего напряжения, шкафов отходящих линий и секционного шкафа (для 2КТП).
В РУНН устанавливаются выключатели
отходящих линий стационарного или выдвижного исполнения.
Распределительное устройство низкого
напряжения РУНН-0,4 кВ состоит из набора шкафов:
шкаф низковольтный вводной - ШНВ;
шкаф низковольтный линейный - ШНЛ;
шкаф низковольтный секционный - ШНС (только в
двухтрансформаторных КТП);
шкафа учета - ШНУ (по заказу);
шкаф сигнализации (по заказу).
Основные характеристики РУНН представлены в таблице 1:
Таблица 1
№
|
Наименование
параметра
|
Значение
параметров РУНН для типов КТП
|
|
|
КТП-400
|
КТП-630
|
КТП-1000
|
КТП-1600
|
КТП-2500
|
1.
|
Мощность
силового трансформатора, кВА
|
400
|
630
|
1000
|
1600
|
2500
|
2.
|
Номинальное
напряжение на стороне НН, кВ
|
0,4
|
0,4
|
0,4
|
0,4
|
0,4
|
3.
|
Номинальный ток
сборных шин НН, А
|
630
|
1000
|
1500
|
2300
|
4100
|
4.
|
Ток термической
стойкости сборных шин в течении 1с на стороне НН, кА
|
20
|
25
|
25
|
31,5
|
40
|
5.
|
Ток электродинамической
стойкости сборных шин на стороне НН, кА
|
30
|
50
|
50
|
70
|
100
|
6.
|
Номинальный ток
отходящих линий, А
|
100 160 250
|
160 200 250 320
400
|
160 200 250 320
400 630 800 1000
|
250 320 400 630
800 1000 1600
|
400 630 800
1000 1600
|
7.
|
Масса, кг
|
В зависимости
от заказа по набору шкафов РУНН
|
РУНН классифицируются по следующим признакам, которые представлены
в таблице 2:
Таблица 2
№
|
Признаки
классификации РУНН в составе КТП
|
Исполнение
|
1.
|
По типу
силового трансформатора
|
С масляным
трансформатором; с герметичным масляным трансформатором; с герметичным
трансформатором с негорючим жидким диэлектриком; с сухим трансформатором, с
трансформатором с литой изоляцией.
|
2.
|
По способу
выполнения нейтрали трансформатора на стороне НН
|
С
глухозаземлённой нейтралью; с изолированной нейтралью
|
3.
|
По взаимному
расположению изделий
|
Однорядное,
двухрядное
|
4.
|
По числу
применяемых силовых трансформаторов
|
С одним
трансформатором, с двумя трансформаторами
|
5.
|
Наличие
изоляции шин
|
С
неизолированными шинами
|
6.
|
По выполнению
выводов (шинами, кабелями)
|
Вывод вверх;
вывод вниз; вывод вверх, вниз
|
7.
|
По
климатическим исполнениям и месту размещения
|
Категория 3;
исполнение УХЛ, У
|
8.
|
По виду
оболочек и степени защиты
|
Для У3 - IP31,
с выходом на ШМА и кабельным выходом вверх - IP30, по ГОСТ 14254.
|
9.
|
По способу
установки автоматических выключателей
|
С выдвижными
выключателями
|
10.
|
По назначению
шкафов РУНН
|
Вводные - В
Линейные - Л Секционные - С Учёта - У
|
Задание № 3. По приложению 1 и
приложению 2 вычертить план микрорайона застройки и выписать характеристику
зданий согласно варианта.
Рисунок 1
Таблица 3
№ здания
|
Наименование
постройки
|
Число квартир
|
Площадь и
кол-во посадочных мест
|
1) 1,5,13, 20
|
Магазин
|
-
|
300 м2
|
2) 8,16
|
Кафе, столовая
|
-
|
80 мест
|
3)
2,3,4,6,9,7,17
|
Жилой дом, 9-ти
этажный, три лифта
|
108
|
-
|
4)
10,12,11,14,18, 19
|
Жилой дом,
12-ти этажный, четыре лифта
|
192
|
-
|
5) 15
|
Жилой дом,
16-ти этажный, шесть лифтов
|
384
|
-
|
Найти: Ррасч задания, Qрасч. задания, åРрасч, åQрасч., åSрасч, а также
Ррасч å, Qрасч å, Sрасчå. Результаты расчетов
свести в таблицу 2.
Используя справочные данные, определим удельное потребление
мощности для каждого типа здания:
магазин продовольственный с кондиционированием: 0,14 кВт/м2;
магазин промтоварный с кондиционированием: 0,11 кВт/м2;
кафе, столовая: 0,90 кВт/место;
жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир: 0,6 кВт/квартира;
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры: 0,5
кВт/квартира;
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384: 0,45 кВт/квартира;
Используя справочные данные, определим коэффициент мощности для каждого типа здания:
магазин продовольственный с кондиционированием: 0,8;
магазин промтоварный с кондиционированием: 0,9;
кафе, столовая: 0,98;
жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир: 0,93;
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры: 0,92;
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384: 0,92;
Определим коэффициент реактивной мощности для каждого типа здания по формуле:
(1)
магазин продовольственный с кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384:
Определим расчетную нагрузку каждого типа
зданий по формулам:
жилой дом с лифтами:
(2)
где: удельная мощность 1м2, кВт/м2;
n -
количество квартир;
номинальная мощность двигателя лифта, кВт; Если дом имеет до 9
этажейкВт, если дом имеет 10 этажей и болеекВт;
N - число
лифтов.
административное здание или торговое здание:
(3)
где: удельная мощность 1м2, кВт/м2;
занимаемая площадь, м2.
(4)
где: удельная мощность 1м2, кВт/м2; m - число
мест.
Таким образом: магазин продовольственный с кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384:
Определим реактивную мощность каждого типа зданий по формуле:
(5)
где
коэффициент реактивной мощности.
Таким образом:
магазин продовольственный с кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:
Суммарные потребляемые мощности однотипных зданий определяются по
формуле:
(6)
где
активная мощность здания;
К - количество
зданий.
Таким образом:
магазин продовольственный с кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:
Определим активную мощность всех зданий:
Суммарные реактивные мощности однотипных зданий определяются по
формуле:
(7)
где реактивная мощность здания;
К - количество
зданий.
Таким образом:
магазин продовольственный с кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:
Определим активную мощность всех зданий:
Полная мощность каждого здания определяется по формуле:
(8)
Таким образом: магазин продовольственный с
кондиционированием:
магазин промтоварный с кондиционированием:
кафе, столовая:
жилой дом, 9 этажей, три лифта:
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:
Определим полную мощность всех зданий:
Проведем проверку:
(9)
Результаты расчетов представим в таблице 4:
Таблица 4 - Расчет электрических нагрузок
№ задания
|
Наименование
здания и его характеристика
|
cos φ
|
tg φ
|
Удельное
потребление кВт/кв, кВт/м2, кВт/место
|
Ррасч
здания кВт
|
Qрасч
здания квар
|
åРрасч
кВт
|
åQрасч
квар
|
åSрасч
кВА
|
1,13
|
Магазин
|
0,8
|
0,75
|
0,14
|
42
|
31,5
|
84
|
63
|
105
|
5, 20
|
Магазин
|
0,9
|
0,484
|
0,11
|
33
|
16
|
66
|
32
|
73,8
|
8,16
|
Кафе, столовая
|
0,98
|
0, 203
|
0,9
|
72
|
14,6
|
144
|
29,2
|
146,9
|
2,3,4,6,9,7,17
|
Жилой дом, 9
этажей, три лифта
|
0,93
|
0,395
|
0,6
|
72,9
|
28,8
|
510,3
|
201,6
|
548,7
|
10,12,11,14,18,19
|
Жилой дом, 12
этажей, четыре лифта
|
0,92
|
0,426
|
0,5
|
123
|
52,4
|
738
|
314,4
|
802,2
|
15
|
Жилой дом, 16
этажей, шесть лифтов
|
0,426
|
0,45
|
213,3
|
90,9
|
213,3
|
90,9
|
231,9
|
|
|
|
|
|
|
|
Ррасч å 1755,6
|
Qрасч å 731,1
|
Sрасчå 1907,7
|
Задание № 4. Определить
координаты центра энергетических нагрузок микрорайона. Согласно плана в
приложении 1 определить координаты каждого задания. Занести в таблицу 5. При
этом используются масштабные данные, указанные на плане микрорайона.
Целью задания является определение
координат центра энергетических нагрузок микрорайона.
План, на котором расположено распределение
нагрузок потребителей в масштабе, называется картограммой нагрузок. В расчетном
центре энергетических нагрузок наиболее выгодно экономически сооружать
источники питания потребителей. Таковыми являются трансформаторные подстанции
(ТП). От этих ТП-10 (6) /0,4 кВ выполняется разводка распределительной сети 0,4
кВ до отдельных объектов. При этом протяженность трасс линии будет минимальной.
Если по каким-либо причинам сооружение
ТП-10 (6) /0,4 кВ невозможно в расчетном центре энергетических нагрузок, то ее
стараются максимально приблизить к этому центру.
Координаты центра энергетических нагрузок
определяются по формулам:
абсцисса ЦЭН:
(10)
ордината ЦЭН:
; (11)
В таблице 5 представим координаты каждого здания:
Таблица 5 - координаты здания
№ задания
|
Ррасч
|
Х, м
|
У, м
|
1
|
42 кВт
|
40
|
540
|
2
|
72,9 кВт
|
180
|
550
|
3
|
72,9 кВт
|
440
|
565
|
4
|
72,9 кВт
|
715
|
550
|
5
|
33 кВт
|
918
|
500
|
6
|
72,9 кВт
|
30
|
450
|
7
|
72,9 кВт
|
298
|
405
|
8
|
72 кВт
|
725
|
465
|
9
|
72,9 кВт
|
935
|
405
|
10
|
123 кВт
|
298
|
245
|
11
|
123 кВт
|
410
|
280
|
12
|
123 кВт
|
712
|
378
|
13
|
42 кВт
|
918
|
315
|
14
|
123 кВт
|
712
|
285
|
15
|
213,3 кВт
|
122
|
205
|
16
|
72 кВт
|
549
|
120
|
17
|
72,9 кВт
|
800
|
158
|
18
|
123 кВт
|
340
|
25
|
19
|
123 кВт
|
635
|
25
|
20
|
33 кВт
|
795
|
30
|
Определим координаты центра энергетических
нагрузок Хо, Уо, по формулам (10), (11):
Укажем полученные координаты на плане микрорайона, который
представлен в приложении 1.
Так как разместить ТП по указанным координатам невозможно, то
выбираем максимально близкие к рассчитанным координаты.
Задание № 5.
Расчет распределительной сети 0,4 кВ микрорайона. На плане микрорайона
застройки вычертить распределительные сети 0,4 кВ от КТП - 10/0,4 кВ,
расположенной в рассчитанном центре энергетических нагрузок, до каждого здания.
Определить длину каждой линии, учитывая масштабные данные
территории.
Выбрать марку кабелей распределительной сети по двум условиям:
а) по нагреву рабочим током;
б) по потере напряжения в линии;
Результаты расчета распределительной сети свести в таблицу 6.
Выбор кабелей до 1 кВ выполняется по двум условиям:
а) по нагреву рабочим током.
б) проверяется выбранная марка кабеля по потере напряжения
Как правило, выбираются кабели четырех или пятижильные с
алюминиевыми или медными жилами.
Прокладка кабелей выполняется в траншеях.
(12)
где K1 - поправочный
коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей среды от нормальной.
K1=l
К2 - поправочный коэффициент,
учитывающий наличие в одной траншее нескольких кабелей. К2=2.
(13)
где Uном=380 В;доп - допустимый ток для
кабеля стандартным сечением жил, А;
Таким образом,
магазин продовольственный с кондиционированием:
,
магазин промтоварный с кондиционированием:
,
кафе, столовая:
,
жилой дом, 9 этажей, три лифта:
,
жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:
,
жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:
,
Произведем выбор питающих проводов:
для выбираем кабель А-10,
для выбираем кабель А-10,
для выбираем кабель А-25,
для выбираем кабель А-25,
для выбираем кабель А-50,
для выбираем кабель А-95,
Проверяем выбранную марку кабеля по потере напряжения:
(14)
где DUрасч%
- расчетная потеря напряжения, в %;- длина линии, км;
энергетическая нагрузка микрорайон электрооборудование
t0, Х0 - удельные активные и индуктивное
сопротивления марки кабеля, Ом/км;
; (15)
Для кабеля марки удельные активное и реактивное сопротивления
выбираем исходя из сечения провода:
А-10: t0=1,84 Ом/км, Х0=0,11 Ом/км
А-25: t0=0,74 Ом/км,, Х0=0,091 Ом/км
А-50: t0=0,39 Ом/км,, Х0=0,083 Ом/км
А-95: t0=0,20 Ом/км,, Х0=0,078 Ом/км
Таким образом, согласно формулы (14):
Условия проверки
(16)
Если расчетная потеря напряжения будет более 5%, необходимо
выбрать кабель большего сечения или с медными жилами
Так как потери напряжения оказались менее 5%, то выбранные сечения
кабеля оставляем без изменений.
Расчет распределительной сети 0,4 кВ сведем в таблицу 6.
Таблица 6 - Распределительные сети 0,4 кВ
№ линии Ррасч здания кВт Iраб А Марка
кабеляIдоп
Аl
кмt0
Ом/кмХ0
Ом/кмDUрасч
ТП-зд1
|
42
|
80
|
0,8/0,6
|
А-10
|
50
|
0,67
|
1,84
|
0,11
|
3,8
|
|
ТП-зд2
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,52
|
0,74
|
0,091
|
2,0
|
|
ТП-Зд3
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,26
|
0,74
|
0,091
|
1,0
|
|
ТП-Зд4
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,48
|
0,74
|
0,091
|
1,84
|
|
ТП-Зд5
|
33
|
60
|
0,9/0,44
|
А-10
|
50
|
0,63
|
1,84
|
0,11
|
2,93
|
|
ТП-Зд6
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,84
|
0,74
|
0,091
|
2,9
|
|
ТП-Зд7
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,31
|
0,74
|
0,091
|
1, 19
|
|
ТП-Зд8
|
72
|
110
|
0,98/0,2
|
А-25
|
85
|
0,46
|
0,74
|
0,091
|
1,7
|
|
ТП-Зд9
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,56
|
0,74
|
0,091
|
2,15
|
|
ТП-Зд10
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0,28
|
0,39
|
0,083
|
0,91
|
|
ТП-Зд11
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0
|
0,39
|
0,083
|
0
|
|
ТП-Зд12
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0,32
|
0,39
|
0,083
|
1,14
|
|
ТП-Зд13
|
42
|
80
|
0,8/0,6
|
А-10
|
50
|
0,58
|
1,84
|
0,11
|
3,29
|
|
ТП-Зд14
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0,14
|
0,39
|
0,083
|
0,5
|
|
ТП-Зд15
|
213,3
|
350
|
0,92/0,39
|
А-95
|
215
|
0,33
|
0,2
|
0,078
|
4,9
|
|
ТП-Зд16
|
72
|
0,98/0,2
|
А-25
|
85
|
0,24
|
0,74
|
0,091
|
0,8
|
|
ТП-Зд17
|
72,9
|
120
|
0,93/0,37
|
А-25
|
85
|
0,46
|
0,74
|
0,091
|
1,77
|
|
ТП-Зд18
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0,24
|
0,39
|
0,083
|
0,86
|
|
ТП-Зд19
|
123
|
200
|
0,92/0,39
|
А-50
|
140
|
0,33
|
0,39
|
0,083
|
1,2
|
|
ТП-зд20
|
33
|
60
|
0,9/0,44
|
А-10
|
50
|
0,6
|
1,84
|
0,11
|
2,82
|
|
Список
использованных источников
1.
"Электрические сети предприятий и гражданских зданий". Методические
указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных
учреждений среднего профессионального образования по специальности 270116
"Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и
гражданских зданий" - Новый Уренгой, 2007.
.
Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. - М.: Форум-Инфра, 2006.
.
Белоусенко И.В., Шварц Г.Р., Великий С.Н., Ершов М.С., Яризов А.Д. Новые технологии
и современное оборудование в электроэнергетике газовой промышленности. - М.:
Недра, 2002.
.
Воробьев А.Ю., Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. -
М.: Эко-Трэнд, 2202.
.
Козлов В.А. Электроснабжение городов. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
.
Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., Метрология, стандартизация и сертификация. - М.,
ВШ., 2005
Приложения
Приложение
1. План микрорайона. Определение центра энергетических нагрузок
Приложение
2. План микрорайона. Распределительная сеть микрорайона