Проектирование системы электроснабжения микрорайона

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    48,86 Кб
  • Опубликовано:
    2014-12-05
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Проектирование системы электроснабжения микрорайона

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ


АВР - автоматическое включение резерва

АД - асинхронный двигатель

ВЛ - воздушная линия

ВРУ - вводно-распределительное устройство

ГОСТ - государственный стандарт

ЖД - жилой дом

ИП - источник питания

КЗ - короткое замыкание

КЛ - кабельная линия

КРУ - комплектное распределительное устройство

КТП - комплектная трансформаторная подстанция

ЛЭП - линия электропередач

ОЗ - общественное здание

ПС - подстанция

ПТЭ - правила технической эксплуатации

ПУЭ - правила устройств электроустановок

РЗиА - релейная защита и автоматика

РП - распределительный пункт

РПН - регулировка под напряжением

РУ - распределительное устройство

СНиП - строительные нормы и правила

СЭГ - система электроснабжения города

СЭС - система электроснабжения

ТП - трансформаторная подстанция

УП - удаленный потребитель

ЦП - центр питания

ЭП - электроприемник

ЭУ - электроустановка

Введение


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

Системой электроснабжения города (СЭГ) называется совокупность электрических станций, понижающих подстанций (ПС) и распределительных пунктов (РП), питающих и распределительных линий и электроприемников, обеспечивающих снабжение электроэнергией технологических процессов коммунально-бытовых, промышленных и транспортных потребителей, расположенных на территории города и частично в пригородной зоне.

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

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

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

1 Задание


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

.        Определить суммарную расчетную нагрузку всего условного жилого микрорайона.

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

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

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

2. Исходные данные

 

.1 Краткая характеристика микрорайона


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

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

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

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

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

2.2 Сведения о приемниках электрической энергии


Таблица 2.1 - Характеристика жилых зданий микрорайона

№ поз.

Количество

Тип плит

Кол-во лифтов

Категория по надёжности


подъездов Nп

этажей Nэ

квартир Nкв


пассаж. Nпл/Pпл

грузов. Nгл/Pгл


14

1

6

12

Газовые

-

-

II

2

2

12

100

Электрические

2/4,5

-

II

3

2

12

100

Электрические

2/4,5

-

II

4

2

12

100

Электрические

2/4,5

-

II

7

4

5

80

Газовые

-

-

III

8

3

5

45

Газовые

-

-

III

9

2

9

54

Электрические

2/4,5

2/7

II

11

3

9

108

Электрические

3/4,5

3/7

II

12

3

7

80

Газовые

3/4,5

-

II

15

3

9

81

Электрические

3/4,5

3/7

II


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

№ поз.

Общественное здание

Единица количественного показателя

Колич-ный показатель М

Категория по надёжности

5

Кукольный театр

мест

300

I

6

Общеобразовательная школа

учащихся

1040

I

10

Кафе

мест

50

III

13

Ателье

мест

50

III

1

Гостиница

мест

200

II


2.3 Генеральный план микрорайона


Площадь микрорайона равна 32га = 320000м2.

Генеральный план микрорайона представлен на рисунке 2.1.

3. определение Расчетных электрических нагрузок


3.1 Расчетные электрические нагрузки жилых зданий


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

Расчетная электрическая нагрузка квартир Pкв определяется по формуле:

           (3.1)

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

Nкв - число квартир.

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

,      (3.2)

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

N1 - ближайшее меньшее количество квартир;

N2 - ближайшее большее количество квартир;

Nкв. - число квартир рассчитываемого жилого дома.

Расчетная мощность лифтовых установок Рр.л определяется по формуле:

                 (3.3)

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

nл - общее количество лифтовых установок в жилом доме;

Pni - мощность лифтовых установок, кВт.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома определяется по формуле:

           (3.4)

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

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

    (3.5)

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

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

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома, по формуле:

             (3.6)

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

Таблица 3.1 - Расчет электрических нагрузок жилых зданий

№ поз.

Кол-во квартир

Удельная нагр-ка

Количество и мощность лифтов

Коэф. спроса лифта

Расчет-ная нагрузка лифтов

Коэффициент реактивной мощности

Активн. расчет. нагр. дома

Реакт. расчет. нагр. дома

Полная расчет. нагр. дома







квартир

лифтов




-

Nкв

Pуд.кв

Nпл/Рпл+Nгл/Ргл

k'с'

Ррл

tgφкв

tgφл

Рр.ж. д.

Qр.ж. д.

Sр.ж. д.

-

шт.

кВт/кв.

шт./кВт

-

кВт

-

-

кВт

кВАр

кВА

14

12

2

-

-

-

0,29

-

24

6,96

24,99

2

100

1,5

2/4,5

0,8

7,2

0,2

1,17

156,48

37,58

160,93

3

100

1,5

2/4,5

0,8

7,2

0,2

1,17

156,48

37,58

160,93

4

100

1,5

2/4,5

0,8

7,2

0,2

1,17

156,48

37,58

160,93

7

80

0,95

-

-

-

0,29

-

76

22,04

79,13

8

45

1,16

-

-

-

0,29

-

52,2

15,14

54,35

9

54

2,25

2/4,5+2/7

0,7

16,1

0,2

1,17

135,99

41,25

142,11

11

108

1,49

3/4,5+3/7

0,65

22,43

0,2

1,17

181,10

55,8

189,5

12

80

0,95

3/4,5

0,8

10,8

0,29

1,17

85,72

33,41

92

15

81

1,79

3/4,5+3/7

0,65

22,43

0,2

1,17

165,17

52,61

173,35



3.2 Нагрузка общественных зданий и коммунально-бытовых предприятий


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

Активная расчетная нагрузка определяется по формуле:

,          (3.7)

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

М - количественный показатель данного общественного здания.


,          (3.8)

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

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


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

Таблица 3.2 - Расчет электрических нагрузок общественных зданий

№ поз.

Общественное здание

Количест. показатель

Удельн. расчет. нагрузка

Коэф. реактивной мощности

Актив. расчет. нагрузка

Реактив. расчет. нагрузка

Полная расчет. нагрузка

-

-

М

Руд.общ.

tgφ

Рр.общ.

Qр.общ.

Sр.общ.

-

-

-

кВт/ед.

-

кВт

кВАр

кВА

5

Кукольный театр

300

0,14

0,43

42

18,06

45,72

6

Общеобраз. школа

1040

0,25

0,38

260

98,8

278,14

10

Кафе

50

0,9

0,33

45

14,85

47,39

13

Ателье

50

1,5

0,25

75

18,75

77,31

1

Гостиница

200

0,46

0,62

92

57,04

108,25


3.3 Нагрузка наружного и внутриквартального освещения


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

Таблица 3.3 - Удельные нагрузки уличного освещения

Категория улиц

Удельная нагрузка, кВт/км

-

Руд.уо.i

А

80÷100

Б

20÷30

В

7÷10



Таблица 3.4 - Удельные нагрузки улиц

Характер улиц и их названия

Протяженность улицы, км

Категория улиц

Удельная нагрузка, кВт/км

-

Lу.i

А

Б

В

Руд

Магистральные улицы общегородского значения: Машиностроителей

  0,42

  А

  -

  -

  100

Итого (А)

0,42

А

-

-

100

Магистральные улицы районного значения: Краснофлотская Матросова Садовая

  0,76 0,42 0,76

  - - -

  Б Б Б

  - - -

  30 30 30

Итого (Б)

1,94

-

Б

-

30

Улицы местного значения: Чкалова Володарского

 0,42 0,27

 - -

 - -

 В В

 10 10

Итого (В)

0,69

-

-

В

10


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

,             (3.9)

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

Lу.i - длина улиц, км.

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

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

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


Расчетная нагрузка внутриквартального освещения определяется по формуле:

                                                                (3.10)

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

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

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


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


Расчетная активная нагрузка освещения микрорайона определяется по формуле:

            (3.11)

Расчетная реактивная нагрузка освещения микрорайона определяется по формуле:

,                  (3.12)

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



3.4 Расчет электрической нагрузки микрорайона


Расчет нагрузок “условных” домов

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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир определяется по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок определяется по формуле (3.3):

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

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

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


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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка определяется по формуле (3.1):

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

Расчетная мощность лифтовых установок определяется по формуле (3.3):

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

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

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

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

,                (3.13)

,        (3.14а)

,     (3.14б)

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

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

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

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

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


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


Расчетная активная нагрузка всего микрорайона с учетом освещения микрорайона равна:

Расчетная реактивная нагрузка всего микрорайона с учетом освещения микрорайона равна:

Полная нагрузка микрорайона равна по формуле (3.6):


 



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ И РАЗМЕЩЕНИЕ


4.1 Определение числа и мощности ТП


Определим плотность нагрузок микрорайона по формуле:

           (4.1)

где Sмкр - расчетное значение мощности нагрузок микрорайона, кВА;

Fмкр - общая площадь микрорайона, км2.

Экономически целесообразная мощность трансформаторов ТП по формуле:

,                 (4.2)

Принимаем мощность трансформатора равной 400 кВА.

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

Находим ориентировочное число ТП Nтп по формуле:

,           (4.3)

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

nтр - количество трансформаторов в ТП.

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

Таблица 4.1 - Распределение объектов электроснабжения микрорайона между ТП

№ ТП

Число и мощность трансформаторов Nтр.×Sном.тр., шт.×кВА

Позиции объектов

ТП-1

2×400

1, 2, 3, 4

ТП-2

2×400

5, 6, 7, 8, 9, 10 и внутриквартальное освещение

ТП-3

2×400

11, 12, 13, 14, 15 и уличное освещение


Выполним расчет ТП-1

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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

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

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

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

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


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


Полная нагрузка ТП-1 по формуле (3.6):


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

,                 (4.4)

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

Sн.тр. - номинальная мощность трансформатора, кВА;

nтр. - количество трансформаторов в ТП.

              (4.5)

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

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

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

,           (4.6)


           (4.7)

,24 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Выполним расчет ТП-2

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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома:

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

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

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


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


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


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

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

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

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

,25 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Выполним расчет ТП-3

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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

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

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

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

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

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

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

Удельная расчетная электрическая нагрузка по формуле (3.2):

Расчетная электрическая нагрузка квартир по формуле (3.1):

Расчетная мощность лифтовых установок по формуле (3.3):

Расчетная электрическая нагрузка на вводе жилого дома:

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

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

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


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


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


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

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

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

,39 < 1,5 - условие 4.7 выполняется

Трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

Расчетные параметры нагрузок ТП представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Расчет коэффициентов загрузки ТП

№ ТП

Расчетная активная мощность ТП

Расчетная реактивная мощность ТП

Полная мощность ТП

Кол-во и мощность трансформ. в ТП

Коэф. загрузки в норм. режиме

Коэф. загрузки в послеавар. режиме

-

Рр.тп.

Qр.тп.

Sр.тп.

Nтр.× Sтр.

Кзн

Kзп.ав

-

кВт

кВАр

кВА

шт×кВА

-

-

1

514,6

157,31

538,11

2×400

0,67

1,35

2

430,1

152,94

456,48

2×400

0,51

1,14

3

541,48

183,61

571,76

2×400

0,71

1,43


4.2

Похожие работы на - Проектирование системы электроснабжения микрорайона

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!