Электроснабжение района нагрузок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В дипломном проекте рассматриваются вопросы электроснабжения микрорайона «Яблоневый посад» г. Ярославль.

Разработана схема внутри микрорайонного электроснабжения (определены расчётные нагрузки, выбраны номинальные напряжения распределительной сети, определено количество, местоположение и мощность трансформаторных подстанций, на основании технико-экономического сравнения вариантов предложена оптимальная конфигурация схемы электроснабжения, выбраны сечения жил кабелей).

Предложены центры питания, определена суммарная расчётная нагрузка микрорайона.

Рассчитана сеть наружного освещения микрорайона (выбраны типы и мощности светильников, построена конфигурации сети наружного освещения, решены вопросы по управлению наружным освещением).



Введение

Непрерывное развитие инфраструктуры городов обуславливает рост электропотребления, требующего, в свою очередь, систематического расширения электрических сетей, расположенных на территории города.

Рост электропотребления связан не только с увеличением числа жителей и расширением услуг комунально-бытовых сервисов, но и с непрерывным проникновением электроэнергии во все сферы жизнедеятельности населения.

Современная же ситуация в системе электроснабжения городов характеризуется:

- низким уровнем технического оснащения объектов электроснабжения;

- тем, что зачастую схема электроснабжения не обеспечивает необходимую категорию надежности и качество электроэнергии;

- износом сетей 10-0,4 кВ до 75 процентов;

- недостаточностью инвестиций для модернизации системы электроснабжения.

Предлагаемый вниманию дипломный проект посвящен решению актуальной проблемы повышения качества и надежности электроснабжения потребителей селитебной зоны г. Ярославля, обеспечения оптимального и стабильного уровня освещения города, энергосбережения и повышения энергоэффективности использования электроэнергии в городских электрических сетях 10-0,4кВ и сетях наружного освещения.

Исходные данные для проектирования были собраны в ходе преддипломной практики.



1. Анализ существующего участка городских электрических сетей и предпосылки реконструкции

заземление электрический нагрузка микрорайон

1.1 Краткая характеристика микрорайона города, его потребителей

1.1.1 Краткая характеристика города как потребителя электрической энергии

В соответствии с существующими правилами и нормами, в зависимости от численности населения, города подразделяются на крупные, крупнейшие, большие, средние и малые. В зависимости от назначения, территория городов делится на зоны: промышленную, селитебную, коммунально-складскую и внешнего транспорта. Около 70% городской территории занимает селитебная зона.

Основной структурной единицей селитебной зоны города является микрорайон, на территории которого размещаются жилые дома, учреждения и пункты повседневного обслуживания населения. Второй структурной единицей селитебной зоны является жилой район, включающий несколько микрорайонов, объединенных общественным центром, в состав которого входят учреждения культурно-бытового обслуживания.

Город Ярославль - административный центр Ярославской области, крупный промышленный и культурный центр, расположен в центре Европейской части страны по обоим берегам р. Волги в устье ее правого притока р. Которосль. Город является важным транспортным узлом, связывающим четыре железнодорожных направления - Московское, Вологодское, Ленинградское и Горьковское, несколько автомагистралей федерального и местного значения, а также грузовые и пассажирские речные порты Волжского бассейна. Ярославль относится к числу наиболее старых городов России. Его основание относится к началу XI века. Город вытянут вдоль берега р. Волги с северо-запада на юго-восток. Основная часть города размещается на правом берегу р. Волги. Административно - город разделен на шесть районов: Дзержинский, Заволжский, Кировский, Красноперекопский, Ленинский и Фрунзенский. Население города составляет - 613,3 тыс. человек, жилой фонд - 13437 тыс.кв.метров общей полезной площади, средняя обеспеченность 21 кв.м на жителя. Городской транспорт - трамвай, троллейбус, автобус.

Город Ярославль расположен в I климатическом районе по гололеду и I районе по скоростному напору ветра. Средне - годовая температура воздуха +5ОС, глубина промерзания грунта 1,4 - 1,6 м., среднемесячная температура почвы в осенне-зимний сезон на глубине прокладки кабеля +5ОС. Грунты - пески пылеватые и мелкие средней плотности, супеси и суглинки. Грунтовые воды залегают на глубине более двух метров. На отдельных пониженных участках рельефа имеется верховодка.

Город Ярославль питается от Ярославской энергосистемы. Основными опорными центрами питания города являются три ТЭЦ и две ПС 220 кВ - Ярославская и Тверицкая.

Непрерывный рост и развитие городов, наблюдаемые в последнее время и связанные с миграцией населения из сельской местности и появлением в городах крупных магазинов, больших спортивных и культурно-развлекательных комплексов, строительством многоэтажных домов с квартирами повышенной комфортности, а также появлением новой бытовой аппаратуры, приводит к значительному возрастанию потребления электроэнергии. В связи с этим, особое внимание в городе уделяется обеспечению качественного и надежного электроснабжения потребителей.

1.1.2 Характеристика микрорайона города

Микрорайон "Яблоневый Посад" расположен в Дзержинском районе, северной части города Ярославль. Площадь микрорайона 18,25 га. Количество общей жилой площади 154 250м2, малоэтажная застройка 26 269 м2, нежилые помещения 9 067 м2.

В «Яблоневом посаде» предусмотрено нескольких типов жилья. Во-первых, это одноподъездные дома башенного типа этажностью 15-17 (1 комн. квартиры - 42-43 кв.м, 2 комн. квартиры 62-63 кв.м, 3 комн. квартиры - 86-87 кв.м). Во-вторых, это 8-9 этажные дома, состоящие из нескольких подъездов, которые объединены общим первым этажом, на котором расположены объекты инфраструктуры и паркинг. В северо-восточной части уже построен третий тип жилья - это сблокированные коттеджи этажностью 3 этажа - таунхаусы, которые предназначены для больших семей, имеют отдельный вход, гараж на первом этаже и собственный участок земли. В северной части микрорайона расположена больница.

На территории микрорайона планируется разместить 31 жилое здание, высотой свыше 5 этажей (два дома высотой 17 этажей, два дома высотой 15 этажей, три дома высотой 12 этажей, четыре дома высотой 9 этажей, и 20 домов высотой 8 этажей) с общим количеством квартир 3812, в том числе 180 квартир повышенной комфортности (площадью свыше 90м2). Кроме этого, на территории микрорайона будет размещено восемь общественно-административных и коммунально-бытовых предприятий: торговый центр, продовольственный магазин, клуб, химчистка, два детских сада, две школы и концертно-зрелищный центр.

Полная информация о жилых и общественных зданиях предполагаемых к строительству на территории микрорайона приведена в табл. 1.1 и 1.2. Генеральный план застройки и зонирование микрорайона представлено на листе 1 графической части проекта.

Таблица 1.1 - Характеристика жилых зданий

№ п/п	№ на генплане	Количество	Кол-во квартир общей площадью	Тип плит для пищеприготовления	Кол-во лифтов	Категория ЭП по надежности эл. снабж.
		этажей	подъездов	квартир	до 90 м2	Свыше 90 м2		пассаж.	груз.
		nэт..	nпод.	Nкв.				nпас.	Pл	nгр.	Pл
1	2	12	1	60	-	60	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
2	3	9	3	108	108	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
3	4	9	3	108	108	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
4	5	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
5	6	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
6	7	17	1	136	136	-	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
7	8	15	1	120	120	-	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
8	11	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
9	12	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
10	13	17	1	136	136	-	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
11	14	15	1	120	120	-	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
12	15	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
13	16	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
14	18	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
15	19	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
16	20	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
17	31	9	3	108	108	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
18	30	9	3	108	108	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
19	29	12	1	60	-	60	ЭП	1	4,50	1	7,0	I
20	24	8	9	288	288	-	ГП	9	4,50	9	7,0	I
21	23	8	9	288	288	-	ГП	9	4,50	9	7,0	I
22	22	8	9	288	288	-	ГП	9	4,50	9	7,0	I
23	26	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
24	27	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
25	28	8	3	96	96	-	ГП	3	4,50	3	7,0	I
			всего	3080	2960	180

Таблица 1.2 - Характеристика общественно-административных зданий и коммунально-бытовых предприятий микрорайона

№ пп	№ на генплане.	Общественные здания	Единица измерения количественного показателя.	Количественный показатель, М	Категория ЭП по надежности электроснабжения
1	1	Концертно-зрелищный центр	мест	600	II
2	9	Детский сад	мест	250	II
3	10	Образовательная школа	мест	500	II
4	17	Торговый центр:			II
		продовольственный магазин	м2 торг. зала	560
		промтоварный магазин	м2 торг. зала	470
		Парикмахерская	мест	20
		Кафе	мест	80
5	21	Образовательная школа	мест	1100	II
6	25	Продовольственный магазин	м2 торг. зала	420	II

1.2 Существующая система электроснабжения и техническое состояние электрических сетей микрорайона

1.2.1 Распределительная сеть 6-10 кВ

Электроснабжение потребителей микрорайона (больницы и участка малоэтажной застройки) от центров питания осуществляется через электрические сети ОАО «ЯГЭС».

Электроснабжение микрорайона осуществляется на напряжении 6кВ. ТП микрорайона - 409,408, 535 питаются по двухзвеньевой схеме через распределительную сеть от РП-30, который в свою очередь получает питание от ПС 110/35/6 Павловская.

Здания ТП находятся в хорошем состоянии и могут быть использованы для дальнейшей эксплуатации, но оборудование ТП 409, 408 вследствие своего большого физического и морального износа, требует своей поэтапной модернизации (технического перевооружения ТП).

По своему конструктивному исполнению сети выполнены кабельными линиями.

Схема построения кабельных сетей комбинированная с включением в нее ТП с секционированными шинами 6-10 кВ. Кабели проложены марок ААБ, ААШв, сечением 50-150 мм2, вследствие своего большого физического не могут быть использованы для дальнейшей эксплуатации.

При существующей нагрузке линии 6 кВ имеют достаточную пропускную способность, но при реализации планов застройки необходимо увеличить пропускную способность сети и рассмотреть целесообразность перевода электроснабжения микрорайона на другие центры питания.

Положение микрорайона относительно близлежащих ЦП ПС 110/10 Брагино, и ПС 110/10 Перевал, а также РП ОАО «ЯГЭС».

1.2.2 Распределительная сеть 0,4 кВ

В распределительных сетях до 1000 В используется система напряжения 380/220 В.

Кабельные линии выполнены в районе клинической больницы. Кабельные сети выполнены по петлевой и радиальным схемам, с использованием кабелей различных марок.

Воздушные сети выполнены в районах малоэтажной застройки имеют радиальную схему без резервных перемычек. Воздушные линии выполнены на ж/б опорах проводом марки СИП 2.

1.2.3 Сеть наружного освещения

Наружное освещение (НО) имеет большинство существующих улиц и дорог, примыкающих к микрорайону. Для освещения используются светильники с газоразрядными лампами типа ДРЛ.

Существующие установки НО, не в полной мере обеспечивают требуемые значения освещенности улиц, дорог, проездов и т.п. микрорайона.

В ночные часы спада интенсивности движения транспорта отключение части светильников на магистральных улицах не производится (отсутствует фаза вечернего режима), что приводит к дополнительному расходу электроэнергии на нужды освещения города.

Для обеспечения оптимального и стабильного уровня освещения улиц, дорог, проездов и т.п. микрорайона в соответствии с действующими нормативами, обеспечения оперативного контроля и управления сетью НО, повышения надежности работы сети НО, и ее энергоэффективности необходимо выполнить работы по реконструкции существующих сетей НО и их модернизации (техническому перевооружению).

1.3 Надежность электроснабжения

На территории микрорайона находятся, потребители с электроприемниками I и III категории, это клиническая больница и участок малоэтажной застройки соответственно.

Питание потребителей с электроприемниками I категории существующей схемой электрических сетей 6 кВ обеспечивается не в полном объеме. Отсутствие в сетях устройств АВР в значительной степени снижает надежность питания указанных потребителей, а в ряде случаев делает это невозможным. Отсутствие сетевого резервирования питания потребителей без перерыва в электроснабжении приводит к необходимости установки у потребителей автономных источников питания, многие из которых в свою очередь не имеют устройств АВР.

В составе новой застройки микрорайона большую часть потребителей электрической энергии по надежности электроснабжения составляют потребители первой категории - лифты многоэтажных жилых домов. Ко второй категории относятся электроприемники концертно-зрелищного зала, детских садов, школ, торгового центра, клуба, продовольственного магазина.



2. Расчет электрических нагрузок микрорайона города

2.1 Существующие потребители

Расчетные электрические нагрузки существующих коммунально-бытовых потребителей в микрорайоне города определены в соответствии с [п. 2.4.2, 1] (по данным эксплуатационных замеров на шинах 0,4 кВ ТП в часы их собственных максимумов нагрузок) на 2015 год с учетом роста на 5% в год. Данные по электрическим нагрузкам разбиты по трансформаторным подстанциям и сведены в табл. 2.1

Таблица 2.1 - Электрические нагрузки существующих потребителей с разбивкой по ТП

№ п/п	№ ТП	Нагрузка на шинах ТП, кВт	Кол-во и мощность трансформаторов	Основной потребитель
1	409	190	2х160	Больница
2	408	260	2х160	Больница
3	535	160	250	Малоэтажная застройка

2.2 Новые потребители

Расчет электрических нагрузок производится по [1] от низших к высшим ступеням системы электроснабжения и включает два этапа:

- определение нагрузки на вводе к каждому потребителю;

- расчет на этой основе нагрузок отдельных элементов сети.

Расчетная нагрузка потребителя и отдельных элементов сети принимается равной ожидаемой максимальной нагрузке за 30 минут.

2.2.1 Расчет электрических нагрузок жилых зданий

Определение расчетных нагрузок жилых зданий основывается на использовании нагрузки одного потребителя, в качестве которого выступает семья или квартира, при посемейном заселении домов.

Определим расчетную нагрузку на вводе жилого дома на примере двенадцати этажного 60 квартирного дома с квартирами повышенной комфортности с электрическими плитами мощностью до 10.5 кВт (№2 на генплане).

Расчетная активная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого здания, определяется, в зависимости от числа квартир и применяемых кухонных плит по типу пищеприготовления, по выражению, кВт:

, (2.1)

где Nкв-число квартир присоединенных к элементу сети, Nкв.=60;

руд.кв.-удельная расчетная нагрузка квартиры, определяемая согласно [табл.2.1.1н , 1], кВт/квартира.

Тогда расчетная активная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого здания равна:

Рр.кв=2,860=168 (кВт)

Расчетная активная нагрузка силовых электроприемников определяется нагрузками лифтовых установок, насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических установок. Мощность резервных электродвигателей, а так же электроприемников противопожарных устройств, при расчете электрических нагрузок не учитываются.

В домах данного микрорайона основу силовой нагрузки составляют лифтовые установки, поэтому расчетная силовая нагрузка определяется следующим образом, кВт:

, (2.2)

где Kc-коэффициент спроса лифтовых установок, определяемый по [табл.2.1.2, 1] в зависимости от этажности здания и количества лифтов, Kc=0,8;

N-общее количество лифтовых установок в жилом доме, Nл=2.

nпас, nгр -количество пассажирских и грузопассажирских лифтов соответственно;

=4,5 кВт, =7 кВт - мощности электродвигателей лифтовых установок, соответственно пассажирских и грузопассажирских;

Рр.л.=0,8(4.51+7,01)=9,2(кВт)

Тогда расчетная активная нагрузка на вводе жилого дома равна, кВт:

, (2.3)

где kу.- коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников, принимаемый равным 0.9, тогда:

Рр.ж.д.=168+0,99,2=176,28(кВт)

Расчетная реактивная нагрузка на вводе жилого дома, кВАр:

, (2.4)

где кв.=0.2 -для квартир с электрическими плитами, определяется по [табл.2.1.4, 1] ;

л.=1.17 -для лифтовых установок, [табл.2.1.4, 1] .

Для жилого дома (№2 на генплане), расчетная реактивная нагрузка на вводе, определяемая на основании выражения (2.4), равна:

Qр.ж.д.=1680,2+0,99,21,17=43,29 (кВАр)

Полная расчетная нагрузка на вводе жилого дома, кВА:

(2.5)



Аналогичные расчеты проводим для других жилых домов микрорайона.

Результаты расчета заносим в табл. 2.2.

В случае, когда количество квартир в доме не совпадает с указанным значением в [табл.2.1.1н ,1], тогда удельная расчетная нагрузка, определяется методом интерполяции, по следующей формуле кВт/кв:

(2.6)

где N'-ближайшее меньшее количества квартир (Nкв.), стандартное табличное;

N"- ближайшее большее количества квартир (Nкв.), стандартное табличное;

руд.ж.зд.(N') и руд.ж.зд.(N") -удельные расчетные нагрузки, [табл.2.1.1н ,1] соответственно для N' и N".

Таблица 2.2 - Расчет электрических нагрузок жилых домов, намеченных к строительству

№, п/п	№ на генплане	Кол-во квартир:	Тип плит для пищеприготовления	Удельная нагрузка, кВт/кв.	Расчетная нагрузка домов, кВт	Кол-во лифтов	Коэф-т спроса лифта	Расчетная нагрузка лифтов	Коэф-ты реактивной мощности	расчетная нагрузка
						пассаж.	груз.				Активная, кВт	Реактивная, квар	Полная, кВА
-	-	Nкв.шт.	-	руд.кв.	-	nпас.	Pл	nгр.	Pл	Кс	Рр.л кВт			Рр.ж. д.	Qр.ж. д.	Sр.ж. д.
1	2	60	ЭП	2,8	168	1,00	4,50	1,00	7,00	0,8	9,2	0,2	1,17	176,28	43,29	181,52
2	3	108	ГП	0,84	90,72	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,2	1,17	110,90	41,76	118,50
3	4	108	ГП	0,84	90,72	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,2	1,17	110,90	41,76	118,50
4	5	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
5	6	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
6	7	136	ЭП	1,45	197,2	1,00	4,50	1,00	7,00	0,9	10,35	0,2	1,17	206,52	50,34	212,56
7	8	120	ЭП	1,47	176,4	1,00	4,50	1,00	7,00	0,9	10,35	0,2	1,17	185,72	46,18	191,37
8	11	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
9	12	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
10	13	136	ЭП	1,45	197,2	1,00	4,50	1,00	7,00	0,9	10,35	0,2	1,17	206,52	50,34	212,56
11	14	120	ЭП	1,47	176,4	1,00	4,50	1,00	7,00	0,9	10,35	0,2	1,17	185,72	46,18	191,37
12	15	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
13	16	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
14	18	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
15	19	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
16	20	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
17	31	108	ГП	0,84	90,72	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,2	1,17	110,90	41,76	118,50
18	30	108	ГП	0,84	90,72	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,2	1,17	110,90	41,76	118,50
19	29	60	ЭП	2,8	168	1,00	4,50	1,00	7,00	0,8	9,2	0,2	1,17	176,28	43,29	181,52
20	24	288	ГП	0,74	213,12	9,00	4,50	9,00	7,00	0,4	41,4	0,29	1,17	250,38	105,40	271,66
-	-	Nкв.шт	-	руд.кв.	-	nпас.	Pл	nгр.	Pл	Кс	Рр.л кВт			Рр.ж. д.	Qр.ж.д	Sр.ж. д.
21	23	288	ГП	0,74	213,12	9,00	4,50	9,00	7,00	0,4	41,4	0,29	1,17	250,38	105,40	271,66
22	22	288	ГП	0,74	213,12	9,00	4,50	9,00	7,00	0,4	41,4	0,29	1,17	250,38	105,40	271,66
23	26	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
24	27	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20
25	28	96	ГП	0,87	83,52	3,00	4,50	3,00	7,00	0,65	22,425	0,29	1,17	103,70	47,83	114,20

Таблица 2.3 - Расчет электрических нагрузок общественных зданий, намеченных к строительству

№ п/п	№ на генплане	наименование	Количе-ственный показатель, единиц	Удельная расчетная нагрузка, кВт/ед	Активная расчетная нагрузка, кВт	Коэф-т реактив мощности:	Реактивная расчетная нагрузка, квар	Полная расчетная нагрузка, кВА
			М	Руд.общ.	Рр.общ.		Qр.общ.	Sр.общ.
1	1	Концертно-зрелищный центр	600	0,12	72	0,33	23,76	75,82
2	9	Детский сад	250	0,46	115	0,25	28,75	118,54
3	10	Образовательная школа	500	0,25	125	0,38	47,50	133,72
4	17	Торговый центр:			317,2		156,84	353,86
		продовольственный магазин	560	0,23	128,8	0,75	96,60	161,00
		промтоварный магазин	470	0,16	75,2	0,48	36,10	83,41
		парикмахерская	20	1,5	30	0,25	7,50	30,92
		Кафе	80	1,04	83,2	0,2	16,64	84,85
5	21	Образовательная школа	1100	0,25	275	0,38	104,50	294,19
6	25	Продовольственный магазин	420	0,23	96,6	0,75	72,45	120,75

2.2.2 Расчет электрических нагрузок общественных зданий и учреждений

Определение расчетной нагрузки на вводе в общественное здание покажем на примере продовольственного магазина с кондиционированием воздуха( №25 на генплане). Основные характеристики данного объекта приведены в табл. 1.2.

Расчетные нагрузки на вводе в общественные здания и учреждения определяются по укрупненным удельным нагрузкам. Активная расчетная нагрузка определяется по формуле, кВт:

(2.7)

где Руд.общ.-удельная расчетная нагрузка единицы количественного показателя (рабочее место, посадочное место, площадь торгового зала в м2 и т.п.), определяемая по [табл.2.2.1н ,1], Руд.общ.=0,23 кВт/ м2

М - количественный показатель, характеризующий пропускную способность предприятия, объем производства и т.д., М=420 м2.

Таким образом, активная расчетная нагрузка будет:

Рр.прод.м=0,23420=96,6 (кВт)

Расчетная реактивная нагрузка на вводе в общественное здание и учреждение определяется по выражению, кВАр:

, (2.8)

где tg?-расчетный коэффициент реактивной мощности, определяемый по [табл.2.2.1н, 1], tg?=0,75.

Qр.прод.м=96,60,75=72,45(кВАр)

Полная расчетная нагрузка на вводе в общественное здание определяется по формуле 2.5):

Аналогичные расчеты производим для других общественных зданий и учреждений. Результаты расчета представлены в табл. 2.3. Нагрузка торгового центра была определена как сумма нагрузок электроприемников различных групп учреждений

2.3 Расчет нагрузки наружного освещения

Удельная нагрузка для расчета наружного освещения ориентировочно определяются исходя из норм яркости или освещенности покрытия улиц и дорог для различных категорий улиц с учетом ширины дорожного покрытия по [3]. Данные сведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4 - Средние значение удельной нагрузки наружного освещения для улиц и дорог

№ п/п	Наименование улиц	Тип улиц	Значение удельной нагрузки, Руд.ул.о.
1	Южное шоссе	Магистральные улицы районного значения с усовершенствованным типом покрытия	от 20 до 30 кВт/км
2	ул. Комсомольская
3	ул. Покровского
4	ул. Ленинградская	Улицы, преулки и дороги местного значения с усовершенствованным типом покрытия	. от 7 до 10 кВт/км
5	ул. Клубная
6	ул. Зеленая
7	ул. Заводская
8	ул. Советская
9	пер. Светлый
10	-	Внутриквартальные проезды с усовершенствованным типом покрытия	1,2 кВт/га

Расчетную нагрузку уличного освещения можно определить по формуле:



, (2.9)

где Руд.ул.о,i--удельная расчетная нагрузка уличного освещения, кВт/км, Руд.ул.о,1=25кВт/км; Руд.ул.о,2=10кВт/км;

Lул,i--длина улицы (или участка), км;

Расчетная нагрузка внутриквартального освещения Рр.вк. определяется по выражению:

, (2.10)

где Руд.вк.- удельная расчетная нагрузка внутриквартального освещения, кВт/га, Руд.вк.=1,2 кВт/га;

Fмкр.- общая площадь внутриквартальной территории микрорайона, га.

Светильники на внутриквартальной территории размещаются вдоль внутриквартальных проездов и по периметру территории школ и детских садов. Расчет сведем в табл. 2.5

Таблица 2.5 - Расчет нагрузки уличного освещения

№ п/п	Наименование улиц	Ед. измер	Кол-во	Среднее значение удельной нагрузки, Руд.ул.о.	Расчетная нагрузка Рр.вк
1	Южное шоссе	км	1,4	25	35
2	ул. Комсомольская	км	0,64	25	16
3	ул. Покровского	км	1,35	25	33,75
4	ул. Ленинградская	км	0,6	9	5,4
5	ул. Клубная	км	0,58	9	5,22
6	ул. Зеленая	км	0,6	9	5,4
7	ул. Заводская	км	1,55	9	13,95
8	ул. Советская	км	1,1	9	9,9
9	пер. Светлый	км	0,5	9	4,5
10	Внутриквартальные проезды	га	65	1,2	78
11	Всего	кВт			207,12



Расчетная нагрузка наружного освещения микрорайона Рр.о.мкр определяется по выражению:

(2.11)

При расчете реактивной составляющей учитывается что применяются светильники с газоразрядными лампами и коэффициентом мощности ПРА не менее cos=0,85 и соответственно tg=0,62 .

Расчетная реактивная составляющая нагрузки наружного освещения микрорайона Qр.о.мкр. определяется по формуле:

(2.12)

Полная расчетная электрическая нагрузка наружного освещения микрорайона Sр.о.мкр. определяется по формуле:

(2.13)

Выбор типов светильников и источников света, мощности, шага и размещения будет сделан в дальнейшей части работы.

2.4 Предварительный расчет электрической нагрузки микрорайона

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

Расчетные активная и реактивная нагрузки микрорайона определяются по выражениям:

, (2.14)

, (2.15)

где Рр.нб.- наибольшее значение расчетной активной мощности одной из групп однородных потребителей, кВт;

Рр.i - расчетная активная нагрузка остальных групп потребителей; кВт;

Kу.i -коэффициент участия в максимуме нагрузки относительно выбранной наибольшей нагрузки, определяемый по [табл.2.3.1, 1].

tg?зд.нб.-расчетный коэффициент реактивной мощности, соответствующий группе потребителей с наибольшей нагрузкой.

tg?зд.i-расчетный коэффициент реактивной мощности, соответствующий остальным группам потребителей.

В рассматриваемом микрорайоне можно выделить по типу плит для пищеприготовления и типу домов (по комфортности) два «условных дома». Принимая, что к шинам ТП в среднем будут подключено 400 квартир с ГП, и 100 с ЭП.

Объединим все дома с газовыми плитами в первый условный дом, и рассчитаем его нагрузку по методике описанной выше, принимая то, что к одной ТП будет подключено примерно 400 квартир. Всего в микрорайоне 2388 квартир с газовыми плитами.

Удельная расчетная мощность условного дома принимается по [табл.2.1.1н, 1], как для Nкв.=400, Руд.кв =0,71 :

Согласно (2.1) определим

Рр.кв.(усл1.)=0,712388=1695,5 (кВт)

Силовая нагрузка лифтовых установок по формуле (2.3)

где Кс1=0,65 - коэффициент спроса, определяемый по [табл. 2.1.2, 1] для домов этажностью до 12 этажей, считая что в среднем на дом приходится 6 лифтовых установок.

Расчетные активную и реактивную мощности условного дома с квартирами ГП определим соответственно по формулам (2.4) и (2.5):

Рр.ж.д.(усл1)= 1695,5 +0,9717,6=2342(кВт)

Qр.ж.д.(усл.1)=1695,50,29+0,9717,61,17=1247(кВАр)

Расчетная полная мощность первого условного определяется по формуле (2.6):

Дома с электрическими плитами объединим во второй условный дом

Удельная расчетная мощность условного дома принимается по [табл.2.1.1н, 1], как для Nкв.=100, Руд.кв =1,5 :

Согласно (2.1) определим

Рр.кв.(усл2.)=1,5632=948(кВт)

Силовая нагрузка лифтовых установок по формуле (3):

где Кс2=0,85 - коэффициент спроса, определяемый по [табл. 2.1.2, 1], с помощью интерполяции;

Расчетные активную и реактивную мощности условного дома определим соответственно по формулам (2.4) и (2.5):

Рр.ж.д.(усл2)=1038+0,968,4=1099,6(кВт)

Qр.ж.д.(усл.2)=10380,2+0,968,41,17=279,6(кВАр)

Расчетная полная мощность условного дома с электрическими плитами определяется по формуле (2.6):

Расчетная нагрузка всего микрорайона с учетом наружного освещения микрорайона определяемая по выражениям (2.14) и(2.15) записывается следующим образом:

Рр.мкр.=Рр.ж.д.(усл1.)+Рр.ж.д.(усл2)Ку.ж.д.(усл2)+Рр.концКу.конц.+Рр.дет.сад1.Ку.дет.сад1.+ +Рр.обр.шк1.Ку.обр.шк.1+Рр.прод.м1Ку.прод.м1+Рр.пром.мКу.пром..м.+Рр.парик.Ку.парик.+Рр.кафе.Ку.кафе.+ +Рр.обр.шк2.Ку.обр.шк.2.+Рр.прод.м2Ку.прод.м2+Рр.ул.о. (2.16)

Qр.мк.р=(Рр.квtgкв+0,9Рр.лtgл)(усл1)+(Рр.квtgкв+0,9Рр.лtgл)(усл2)Ку.ж.д.(усл2).+ Рр.конц tg конц Ку. конц.+Рр. дет.сад1tg дет.сад1Ку. дет.сад1+Рр.обр.шк1.tgобр.шк1Ку.обр.шк1.+

+Рр. прод.м1.tg прод.м1 Ку. прод.м1. +Рр. пром.м.tg пром.м Ку. пром.м +Рр. парик.tg парик Ку. парик + +Рр. кафе.tg кафе Ку. кафе.+ Рр.обр.шк2.tgобр.шк2Ку.обр.шк2.+Рр. прод.2.tg прод.м2 Ку. прод.м2. + Qр.о.мкр. (2.17)

По формуле (2.16) расчетная активная нагрузка равна:

Рр.мкр.=2861+1099,6•0,9+72•0,9+115•0,4+125•0,3+128,8•0,8+75,2•0,8+30•0,7+83,2•0,7+ +275•0,3+96,6•0,8+207,12 =4608,3 (кВт)

Расчетная реактивная нагрузка микрорайона согласно формулы (2.17) равна:

Qр.мкр.=1398+279,6•0,9+23,76•0,9+28,75•0,4+47,5•0,3+96,6•0,8+36,1•0,8+7,5•0,7+16,64•0,7++104,5•0,3+72,45•0,8+128,4 =2037,5 (кВАр)

Полная нагрузка микрорайона равна:



3. Разработка и выбор варианта электроснабжения микрорайона

3.1 Трансформаторные подстанции

3.1.1 Определение числа и мощности трансформаторов и трансформаторных подстанций

Число и мощность трансформаторных подстанций (ТП) оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели системы электроснабжения города в целом. От правильного выбора числа и мощности трансформаторов ТП, а также от размещения ТП на территории микрорайона, зависит эффективность функционирования системы электроснабжения.

Основой для выбора числа трансформаторов в ТП является схема электроснабжения и категории электроприемников по надежности электроснабжения.

Мощность трансформаторов, а, следовательно, число и мощность ТП, непосредственно влияют на все последующие решения, связанные с построением системы электроснабжения. В общем виде задача определения мощности трансформаторов может быть решена путем нахождения аналитической зависимости приведенных затрат, связанных с передачей энергии через рассматриваемую систему, от мощности трансформаторов ТП. Однако определение наивыгоднейшей мощности трансформаторов ТП требует перебора большого числа вариантов, что в связи с большой трудоемкостью расчетов не всегда может быть выполнено. Поэтому для ориентировочного определения экономически целесообразной мощности трансформаторов ТП может быть применена формула, полученная на основании многочисленных расчетов:

, (3.1)



где -плотность нагрузки микрорайона (кВА/км2), определяемая по формуле:

, (3.2)

где Sр.мк.р.-расчетное значение полной нагрузки микрорайона, кВА;

Fмк.р.-площадь микрорайона, км2.

Экономически целесообразная мощность трансформаторов ТП:

Так как значительную долю потребителей микрорайона составляют потребители 1-й и 2-й категории по надежности электроснабжения, то, согласно требований ПУЭ, электроснабжение необходимо производить от двух независимых источников питания имеющих, поэтому принимаем количество трансформаторов в ТП равное двум, т.е. nтр=2.

Согласно [п. 4.4.3, 1] в районах многоэтажной застройки (9 этажей и выше) при плотности нагрузки 8 МВт./км2 и более оптимальная мощность двухтрансформаторных подстанций должна составлять 2•630 кВА. Предварительно для расчетов принимаем двухтрансформаторную ТП с мощностью каждого трансформатора 630 кВА.

Ориентировочное число ТП определяется по выражению:

, (3.3)

где Kз - коэффициент загрузки трансформаторов ТП в нормальном режиме, принимаем Kз=0,75, так как основную долю потребителей микрорайона составляют потребители 2-й категории надежности.

В результате расчета необходимо принять 6 трансформаторных подстанций, т.е. количество ТП nтп =6.

Объекты микрорайона распределяются между ТП с учетом их загрузки и месторасположения в микрорайоне.

Результаты распределения представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Распределение объектов электроснабжения микрорайона между ТП

№ ТП	Позиции объектов	Предварительное число и мощность трансформаторов Nтр.•Sном.тр., кВА
601	1,2,3,5,6,7,8,9	2х630
602	13,14,15,16,17	2х630
603	4,10,11,12,18,19	2х630
604	20,21,29,30,31	2х630
605	22,23,24	2х630
606	25,26,27,28	2х400

Расчетная нагрузка каждой трансформаторной подстанции определяется аналогично п. 2.4. Расчет электрических нагрузок ТП покажем на примере расчета для ТП 601.

Наибольшую электрическую нагрузку трансформаторной подстанции ТП 601 имеет 17 этажный дом с электроплитами. По [табл.2.3.1, 1] находим коэффициенты участия Ку остальных групп потребителей в максимуме нагрузки.

Расчетная нагрузка ТП с учетом коэффициента участия по формулам (2.14), (2.15) равна:

Рр.ТП 601.=Рр.ж.д.7+ Рр.ж.д.8+ Рр.ж.д.2+ Ку.ж.д.(ГП) (Рр.ж.д.3+ Рр.ж.д.5+ Рр.ж.д.6)+ Рр.конц•Ку.конц.+ Рр.дет.сад1.•Ку.дет.сад1.+ Рр.ул.о.ТП601 (3.4)



Qр.мк.р=(Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.7)+ (Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.8)+(Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.2) + Ку.ж.д.(ГП)•((Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.3) +(Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.5) +(Рр.кв•tgкв+0,9•Рр.л•tgл)( р.ж.д.6) )+ Рр.конц •tg конц •Ку. конц.+Рр. дет.сад1•tg дет.сад1•Ку. дет.сад1+ Q р.ул.о.ТП601. (3.5)

где Рр.ул.о.ТП601- расчетная активная нагрузка освещения улиц и внутриквартальных территорий, запитываемых от ТП 601, кВт.

На основании формул (3.4) (3.5) получим:

Рр.тп1=206,52+176,28+185,72+0,9•(99,81+93,33+93,33)+0,9•64,80+0,4•46+29=994,79(кВт)

Qр.тп1=50,43+43,29+46,18+0,9•(37,58+43,05+43,05)+0,9•21,38+11,5•0,4+17,98=314,35(кВАр)

Полная нагрузка трасформаторной подстанции равна:

Результаты расчетов электрических нагрузок трансформаторных подстанций приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Расчет электрических нагрузок трансформаторных подстанций

№ ТП	№ на генплане	Тип плит для пищеприготовления или наименование	нагузка на вводе	Коэффициент участия в максимуме нагрузки	нагрузка на шинах ТП
			Активная, кВт	Реактивная, квар		Активная, кВт	Реактивная, квар	Полная, кВА
-	-	-	Рр.ж. д.	Qр.ж. д.	Kу.	Рр.ш.ТП.	Qр.ш.ТП	Sр.ш.ТП
601	2	ЭП	176,28	43,29	1	176,28	43,29	181,52
	3	ГП	110,90	41,76	0,9	99,81	37,58	106,65
	5	ГП	103,70	47,83	0,9	93,33	43,05	102,78
	6	ГП	103,70	47,83	0,9	93,33	43,05	102,78
	7	ЭП	206,52	50,34	1	206,52	50,34	212,56
	8	ЭП	185,72	46,18	1	185,72	46,18	191,37
	1	Концертно-зрелищный центр	72	23,76	0,9	64,80	21,38	68,24
	9	Детский сад	115	28,75	0,4	46,00	11,50	47,42
	освещение	ул. Батова, внутрикварт.				29,00	17,98	34,12
	всего					994,79	314,35	1043,27
-
602	13	ЭП	206,52	50,34	1	206,52	50,34	212,56
	14	ЭП	185,72	46,18	1	185,72	46,18	191,37
	15	ГП	103,70	47,83	0,9	93,33	43,05	102,78
	16	ГП	103,70	47,83	0,9	93,33	43,05	102,78
	17	Торговый центр:
		продовольственный магазин	128,80	96,60	0,8	103,04	77,28	128,80
		промтоварный магазин	75,20	36,10	0,8	60,16	28,88	66,73
		парикмахерская	30,00	7,50	0,8	24,00	6,00	24,74
		кафе	83,20	16,64	0,7	58,24	11,65	59,39
	освещение	внутрикварт.				13,00	8,06	15,30
	всего					851,33	313,42	907,19
-
603	4	ГП	110,90	41,76	1	110,90	41,76	118,50
	11	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	12	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	18	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	19	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	10	Образовательная школа	125	47,50	0,3	37,50	14,25	40,12
	освещение	внутрикварт.				13,00	8,06	15,30
	всего					576,2	255,39	630,72
-
604	31	ГП	110,90	41,76	0,9	99,81	37,58	106,65
	30	ГП	110,90	41,76	0,9	99,81	37,58	106,65
	20	ЭП	176,28	43,29	1	176,28	43,29	181,52
	29	ЭП	176,28	43,29	1	176,28	43,29	181,52
	21	Образовательная школа	275,00	104,50	0,4	110,00	41,80	117,67
	освещение	ул. Покровского, Советская, часть ул. Зеленой, пер. Светлый, внутрикварт.				63,85	39,59	75,13
	всего					726,03	203,54	754,03
-
605	24	ГП	250,38	105,40	1	250,38	105,40	271,66
	23	ГП	250,38	105,40	1	250,38	105,40	271,66
	22	ГП	250,38	105,40	1	250,38	105,40	271,66
	освещение	внутрикварт.				13,00	8,06	15,30
	всего					764,14	324,26	740,09
606	26	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	27	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	28	ГП	103,70	47,83	1	103,70	47,83	114,20
	25	Продовольственный магазин	96,6	72,45	0,8	77,28	57,96	96,60
	освещение	ул. Бабича, Волгоградская, часть ул. Посадская, внутрикварт.				30,60	18,97	36,00
	всего					464,9	212,97	511,43

3.1.2 Проверка трансформаторов на систематическую перегрузку

Систематическая перегрузка трансформатора допустима за счет неравномерности нагрузки его в течении суток (года). Определяется коэффициент перегрузки Кнз трансформаторов:

, (3.6)

где Sн.тр.- номинальная мощность трансформатора, кВА;

nтр.- количество трансформаторов в ТП.

Приведем расчет для ТП 601:

Проверка трансформаторов на систематическую перегрузку не требуется, т.к. Кнз<1.

Проверка трансформаторов на других ТП на систематическую перегрузку проводится аналогично, данные расчетов сведены в табл. 3.3.

3.1.3 Проверка трансформаторов на перегрузку в послеаварийном режиме

Аварийная перегрузка допускается в исключительных условиях (аварийных) в течение ограниченного времени, когда перерыв в энергоснабжении потребителей недопустим.

Согласно [п. 4.3.13, 1] допускается перегрузка трансформаторов для резервируемых распределительных сетей 0,38 кВ - аварийная - до 1,7 - 1,8 номинальной мощности.

На аварийную перегрузку проверяются трансформаторы, если на подстанции установлено не менее двух трансформаторов. В качестве послеаварийного режима рассматривается режим с отключением одного трансформатора.

Определяется коэффициент перегрузки К•нтав аварийном режиме для ТП 601:

(3.7)

По суточному графику нагрузки ТП, питающую смешенную нагрузку [рис. 3.1, 4], определяется, по точкам пересечения К•нтав с двухступенчатым( эквивалентном в тепловом отношении) графиком нагрузки, время перегрузки, tn=9 ч.

Рисунок 3.1 -Суточные графики нагрузки ТП, питающей жилые дома (8 0%) и общественные здания (20%)

Определяется коэффициент начальной загрузки



(3.8)

где К1 -приведенная ( в тепловом отношении) загрузка до перегрузки, % ;

По [табл. 11, 5] в зависимости от эквивалентной температуры охлаждающей среды ?охл, от системы охлаждения трансформатора, от коэффициента начальной загрузки и от времени перегрузки, определяется коэффициент допустимой аварийной перегрузки Кдоп.ав.

?охл для Ярославля составляет 7,9?С.

Система охлаждения трансформатора - М - с естественной циркуляцией воздуха и масла.

Время перегрузки tn=9 часов.

К доп.ав=1,4

Проверка трансформатора на аварийную перегрузку:

(3.9)

где К2 -приведенная ( в тепловом отношении) загрузка во время перегрузки, % ;

;

882 кВА>824,1кВА;

Выбранные трансформаторы ТП 601 удовлетворяют условиям проверки на аварийную перегрузку.

Проверка остальных трансформаторов на перегрузку проводится аналогично. Результаты расчетов сведены в табл. 3.3.



Таблица 3.3 - Проверка трансформаторов на систематическую и послеаварийную перегрузку

№ ТП		К•нтав		Кдоп.ав	Sнт•Кдоп.ав, кВА	Sm, кВА
601	0,82	0,60	0,76	1,4	882	824,2
602	0,82	0,60	0,76	1,4	882	824,5
603	0,86	0,58	0,79	1,4	882	858,8
604	0,60	0,84	-	-	-	-
605	0,87	0,57	0,80	1,4	882	870,4
606	0,78	0,64	0,72	1,4	560	494,3

Примечание: трансформаторы, установленные в ТП 604, исходя из эквивалентного в тепловом отношении графика, не перегружаются

Как видно из табл. 3.3 трансформаторы в послеаварийном режиме загружены в допустимых пределах.

3.1.4 Определение месторасположения ТП

Одним из условий построения экономичной системы электроснабжения, то есть системы с малой стоимостью и малыми потерями электроэнергии, является правильный выбор местоположения трансформаторных подстанций. Место установки должно максимально приближенно к центру электрических нагрузок, с учетом планировки жилых кварталов. Расположение трансформаторных подстанций должно соответствовать градостроительным и архитектурным соображениям и требованиям пожарной безопасности.

Местоположение и зона действия ТП на плане микрорайона представлены на листе 1 графической части проекта.

Примечание:

Расчёты показали, что применение меньших типоразмеров трансформаторов (например, 250 кВА) значительно увеличивает их общее число, а также увеличивает протяжённость сети 10 кВ, таким образом такое решение экономически нецелесообразно. Применение больших типоразмеров (например, 1000 кВА) уменьшает число ЦТП, увеличивая общее число РУ до 1 кВ, что снижает надёжность схемы электроснабжения; с другой стороны, данное решение приводит к значительному увеличению протяжённости сети 0,4 кВ, что приводит к общему росту потерь, что также экономически нецелесообразно. Таким образом, принятые типоразмеры 400 кВА и 630 кВА и принятое размещение ЦТП являются наиболее оптимальными с экономической точки зрения и с точки зрения обеспечения требуемой надёжности электроснабжения.

3.2 Выбор структуры системы электроснабжения

В системах электроснабжения городов (СЭГ) наибольшее распространение получили трех - и четырехзвенные схемы, выполненные по системе двух напряжений.

В качестве первого звена в системах СЭГ выступают питающие сети высшего напряжения, в состав которых входят понижающие подстанции (ПС) 110(220)/10 кВ, питающие их линии, а также линии, связывающие сеть с источником питания, расположенные на территории города. Как правило, питающая сеть высокого напряжения выполняется в виде кольца 110 либо 220кВ, связывающего территорию города, с расположением вдоль него понижающих ПС 110(220)/10 кВ, размещаемых в центрах нагрузок районов города.

В качестве второго звена систем СЭГ выступают питающие сети среднего напряжения 6(10)-20 кВ, представляющие собой совокупность питающих линий среднего напряжения и распределительных пунктов (РП).

Третьим звеном СЭГ является распределительные сети среднего напряжения, состоящие из трансформаторных подстанций (ТП) и питающих их линий среднего напряжения.

Четвертым звеном системы СЭГ является распределительные сети низшего напряжения, которые соединяют ТП с вводами к потребителям.

Выбор структуры системы СЭГ заключается в выборе и обосновании схем питающей и распределительной сети выше 1000 В и определении структуры сети:

- питание ТП по распределительной сети от имеющихся ЦП без сооружения РП;

- сооружение РП, прокладка питающей сети от ЦП до РП и распределительной сети от РП до ТП;

- применение комбинированной схемы - питание ТП от РП и от ЦП.

Выбор структуры системы СЭГ производится на основании технико-экономического сопоставления возможных решений. Предпочтение следует отдавать трехзвенной схеме.

3.2.1 Центры питания

Согласно [п.4.4.3, 1] в районах многоэтажной застройки при плотности нагрузки 8 МВт/км2 и более оптимальная нагрузка РП должна составлять: при напряжении 10 кВ - 12 МВт; при напряжении 6 кВ - 8 МВт. Так как нагрузка микрорайона недостаточная для сооружения РП и составляет около 5 МВт, то принята трехзвенная схема.

В качестве центров питания можно рассмотреть три подстанции: ПС 110/6 Павловская (от этой ПС существующая нагрузка получает питание), ПС 110/10 Перевал, ПС 110/10 Брагино. Характеристика ЦП представлена в табл. 3.4, а расположение ЦП относительно микрорайона на рис. 1.1. Как видно из таблицы 3.4 трансформаторы на ПС 110/6 Павловская в ремонтном или полеаварийном режиме не имеют резерва мощности. Согласно [1] напряжение 10 кВ является предпочтительнее 6 кВ. В следствии этого, не смотря, на близость ПС 110/6 Павловская, и РП-30, электроснабжение потребителей микрорайона предусматривается осуществить от двух существующих подстанций: ПС 110/10 кВ Брагино, и ПС 110/10 кВ Перевал, с переводом существующей нагрузки на 10 кВ.

Таблица 3.4 - Характеристика близлежащих центров питания

№ пп	Наименование подстанции	№ тр-ра	Год выпуска тр-ра	Тип трансформатора, номинальная мощность	Напряжение обмотки номинальное, кВ	Номинальный ток, А	Максимальная нагрузка по режиму 2009г.	Загрузка каждого тр-ра (максимум 2009г.),кВА	Загрузка каждого тр-ра (максимум 2009г.),%	Величина свободной мощности при работе 1 тр-ра,кВА	Загрузка при работе 1 тр-ра, %	I кз (3) на шинах нн, А
							зима (декабрь 2009)	лето (июнь 2009)
1	Брагино	Т-1	2006	ТРДН - 40,0	115	200,8
	110 / 10 кВ			по трансформатору	10,5	2200	790	460	14366,94	35,91%	7638,12	80,91%	10363
				по секциям ( I, III )	10,5	1100	330	460	210	250	6001,38	8365,56	30,00%	41,82%	3455,34	4182,78	82,73%	79,09%
		Т-2	2005	ТРДН - 40,0	115	200,8
				по трансформатору	10,5	2200	990	540	18004,14	45,00%	7638,12	80,91%
				по секциям ( II, IV )	10,5	1100	580	410	420	120	10547,88	7456,26	52,73%	37,27%	3455,34	4182,78	82,73%	79,09%
2	Павловская	Т-1	1965	ТДТН - 20,0	110	105	45	50	8573,4	42,86%	-3810,4	119,05%
	110 / 35 / 6 кВ				38,5	300	0	0	0	0,00%	10669,12	46,67%	11547
					6,6	1749	750	600	8573,4	42,88%	5704,1688	71,47%
		Т-2	1997	ТДТН - 25,0	115	125,5	80	60	15934,4	63,75%	99,59	99,60%
					38,5	375	140	110	9335,48	37,33%	15670,27	37,33%
					6,6	2187	500	500	5715,6	22,86%	10711,0344	57,16%
3	Перевал	Т-1		ТНД - 16	115	80,3
	110/10 кВ				11	840	150	210	4000,92	25,00%	9526	40,48%	7258
		Т-2		ТНД - 16	115	80,3
					11	840	110	130	2476,76	15,48%	9526	40,48%

3.3 Выбор напряжения системы электроснабжения

Система напряжений выбирается с учетом перспективы развития города в пределах расчетного срока, его генерального плана и системы напряжений в данной энергосистеме.

При этом должен выполняться основной принцип развития сети: повышение напряжения распределительной сети до оптимального значения (0.38, 10, 110 кВ) и сокращение числа промежуточных трансформаций.

В распределительных сетях энергосистем наибольшее распространение имеет напряжение 110 кВ и в меньшей степени напряжение 220 кВ. Последнее развивается в отдельных крупных городах. Для большинства городов, в том числе и для Ярославля, оптимальной является система напряжений 110/10/0.38 кВ, которая и внедрятся в проекте.

Задача выбора оптимального напряжения каждой ступени трансформации, а также их числа должна рассматриваться с учетом дальности передачи мощности и величины передаваемой мощности. Дополнительно должны учитываться характеристики и размещение источников питания, а также плотность нагрузки.

В условиях роста электрических нагрузок элементов городской распределительной сети основным и наиболее эффективным мероприятием, обеспечивающим повышение пропускной способности линий и снижение потерь электроэнергии, является перевод сети на повышенное напряжение. Перевод сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ позволит повысить пропускную способность линий в полтора раза и одновременно снизить потери электроэнергии в 2 раза.

Городские электрические сети напряжением 10 кВ должны выполняться трехфазными с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью, сети напряжением 380 В - трехфазными, с глухим заземлением нейтрали, система TN-C-S.



3.4 Выбор и расчет схемы электроснабжения микрорайона

К схемам распределительной сети на напряжение 10 кВ предъявляются следующие требования: обеспечение требуемой надёжности снабжения потребителей; учёт перспективы развития предприятия (возможность поэтапного расширения схемы); учёт требований устройств защиты и автоматики (возможность широкого применения данных устройств); экономичность (возможно более низкое значение потерь активной мощности и энергии). При этом необходим учёт следующих положений: источник питания должен быть, по возможности, приближен к центру электрических нагрузок; в схеме не должно быть «холодного» резервирования; должно быть обеспечено секционирование сборных шин ЦП, РП, ТП и применение АВР ( где данное устройство необходимо по условиям обеспечения надёжности); желательна раздельная работа параллельных цепей для снижения токов КЗ и упрощения схем релейной защиты.

К схемам питающей сети на напряжение 0,4 кВ предъявляются следующие требования: обеспечение требуемой надёжности снабжения потребителей; учёт перспективы развития предприятия (возможность поэтапного расширения схемы); экономичность (возможно более низкое значение потерь активной мощности и энергии); обеспечение требуемого качества электроэнергии; удобство в эксплуатации и безопасность в обслуживании.

3.4.1. Выбор схемы распределительной сети низкого напряжения

Для выбора распределительной сети напряжением 0,4 кВ необходимо учесть требования, предъявляемые к электроснабжению приемников электроэнергии согласно их категории по надежности электроснабжения [пп. 1.2.18-1.2.20, 6].

Согласно [п. 4.27, 4] при двухлучевой схеме на напряжении 10 кВ с двухтрансформаторными ТП сеть 0,4 кВ выполняется по двухлучевой схеме с односторонним питанием от разных секций одной ТП. Схема распределительной сети напряжением 0,4 кВ показаны на рис. 3.1

Согласно [п. 7.2, 2] в жилых домах ВРУ рекомендуется размещать в средних секциях, а в общественных зданиях ГРЩ или ВРУ должны располагаться у основного абонента независимо от числа предприятий, учреждений и организаций, расположенных в здании.

Рисунок 3.1 Схема распределительной сети напряжением 0,4 кВ (вместо рубильника с предохранителем могут выступать автоматические выключатели): а) двухлучевая с АВР для потребителей с электроприемниками I категории надежности; б) двухлучевая без АВР для потребителей с электроприемниками II категории надежности

3.4.2 Расчет распределительных сетей низкого напряжения 0,4 кВ.

Расчет распределительных сетей низкого напряжения заключается в определении тока протекающего по кабелю в нормальном и послеаварийном режиме, определение сечения кабельной линии, выборе аппаратов защиты, с последующей проверкой надежности их срабатывания при однофазном коротком замыкании, и проверкой на предельную отключающую способность при трехфазном коротком замыкании.

Сечения проводов и кабелей должны выбираться по длительно допустимому току в нормальном и послеаварийном режимах и допустимым отклонениям напряжения. При проверке кабельных линий по длительно допустимому току нагрева необходимо учитывать поправочные коэффициенты на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле; на фактическую температуру окружающей среды; тепловое сопротивление грунта и на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме.

Покажем выбор поправочных коэффициентов на примере кабельной линии состоящей из двух кабелей, питающей ВРУ концертно-зрелищного центра (№1 на генплане).

Поправочный коэффициент (К1н), учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле в нормальном режиме работы, принимается по [табл.1.3.26, 6] для расстояния между кабелями в свету а=100 мм: К1н=0,9 (два кабеля);

Коэффициент (К1п.ав), учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле в послеаварийном режиме работы (обрыв одного кабеля рассматриваемой линии), принимается по [табл.1.3.26, 6] для расстояния между кабелями в свету а=100 мм: К1п.ав=1,0 (один кабель).

Поправочный коэффициент (К2) для приведенного теплового сопротивления Rгрунта=80 см·К/Вт и песчано-глинистой почвы с влажностью (12-14)% по [табл.1.3.23, 6] равен К2=1,0

Так как для данной территории нагрузка максимальна в осенне-зимний период, то температура земли на глубине прокладки кабеля равна t=5С [табл.1.3.3, 6]. Следовательно поправочный температурный коэффициент (для нормальной температуры при прокладке в земле t=15C) равен К3=1,08.

Коэффициент перегрузки в послеаварийном режиме (К4) определяется по [табл.1.3.2, 6], К4=1,25.

Согласно ПУЭ при выборе поправочных коэффициентов вычисляется значение суммарного коэффициента:

для нормального режима:

Кнобщ.=К1.н·К2·К3, (3.10)

Кнобщ.=0,9•1,0•1,08=0,972;

для послеаварийного режима:

Кп.авобщ.=К1.пав·К2·К3·К4, (3.11)

Кп.авобщ.=1,0•1,0•1,08•1,25=1,35

Поправочные коэффициенты для остальных объектов микрорайона приведены в табл. 3.5

Таблица 3.5 Поправочные коэффициенты для выбора сечений КЛ по длительно допустимому току нагрева

Участок сети	Коэф-т учит-ий кол-во раб. кабелей в норм. режиме	Коэф-т учит-ий кол-во раб. кабелей в ПАВ режиме	Коэф-т учит-ий сопр-е грунта	Поправоч. темпер-й коэф-т	Коэф-т перегрузки в ПАВ режиме	Суммарный поправоч. коэф-т в нормальном режиме	Суммарный поправоч. коэф-т в ПАВ режиме
	К1.н	К1.п.ав	К2	К3	К4	Кнобщ	Кп.авобщ
ТП 601
ТП 601-ВРУ1	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП601-ВРУ2	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП601-ВРУ3	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП601-ВРУ5	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148
ТП601-ВРУ6	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148
ТП601-ВРУ7	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП601-ВРУ8	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП601-ВРУ9	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 602
ТП 602-ВРУ13	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 602-ВРУ14	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 602-ВРУ15	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 602-ВРУ16	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 602-ВРУ17	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 603
ТП 603-ВРУ4	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 603-ВРУ10	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148
ТП 603-ВРУ11	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148
ТП 603-ВРУ12	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 603-ВРУ18	0,75	0,78	1	1,08	1,25	0,810	1,053
ТП 603-ВРУ19	0,75	0,78	1	1,08	1,25	0,810	1,053
ТП 604
ТП 604-ВРУ31	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 604-ВРУ30	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 604-ВРУ20	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 604-ВРУ29	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 604-ВРУ21	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 605
ТП 605-ВРУ24	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 605-ВРУ23	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 605-ВРУ22	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 606
ТП 606-ВРУ25	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148
ТП 606-ВРУ26	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 606-ВРУ27	0,9	1	1	1,08	1,25	0,972	1,350
ТП 606-ВРУ28	0,8	0,85	1	1,08	1,25	0,864	1,148

Исходными данными для расчета сетей являются длина и нагрузка элементов сети. Длина участков может быть получена из генерального плана микрорайона. Нагрузка элементов сети определяется путем суммирования нагрузок потребителей с учетом графиков их нагрузок.