ВВЕДЕНИЕ

Основным признаком эффективности городской системы электроснабжения является ее динамичное развитие и расширение за счет ввода в работу новых объектов и реконструкции уже существующих на более современные.

Поселок постепенно развивается, электрические нагрузки - постоянно меняющаяся величина: подключаются новые потребители, постепенно растет нагрузка на вводе в дома, так как увеличивается насыщение бытовыми приборами. Если электрическая нагрузка увеличивается, то пропускная способность электрических сетей становится недостаточной и появляется необходимость в их модернизации.

Целью написания выпускной квалификационной работы является реконструкция системы электроснабжения поселка Могот Тындинского района Амурской области, так как система электроснабжения устарела физически и морально, а именно не удовлетворяет требованиям по надёжности и способности обеспечивать потребителей необходимым количеством электроэнергии.

Для модернизации систем электроснабжение необходима замена деревянных опор на железобетонные, так как степень износа довольно велика, замена неизолированных проводов ВЛ на изолированные провода СИП, которые при равнозначных капиталовложениях обладают повышенной технологичностью строительства, обеспечивают высокую надежность электроснабжения при значительно меньших эксплуатационных затратах и безопасность обслуживающего персонала и населения.

Также в бакалаврской работе представлен раздел безопасности жизнедеятельности, где рассматриваются вопросы охраны труда работников, безопасных методов производства электромонтажных работ.

1. ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Поселок Могот Тындинского района Амурской области питается от городской подстанции «Могот» 35/10 кВ.

1.1 Физико-географическое описание п. Могот

Поселок Могот расположен на севере Тындинского района Амурской области. На севере граничит с республикой Саха-Якутия.

Рисунок 1 - Географическая карта Амурской области

Районным центром является город Тында. Расстояние от поселка до районного центра - 76 км.

Численность наличного населения поселка на 1 января 2012 года составила 2813 человек

1.2 Климатическая характеристика района

Климат носит муссонный характер: влажное дождливое лето и холодная малоснежная зима. Зимой ветры дуют с запада, северо-запада на восток. Летом дуют теплые южные, юго-восточные ветры.

Средняя температура воздуха в январе минус 27,10, в июле - 21,10, среднегодовая - минус 1,20. Осадков 534 мм (м.-ст. Тында).

Воздушные линии электропередач и линии связи подвержены воздействиям атмосферных процессов. Механические нагрузки на провода и опоры определяются, прежде всего, скоростью ветра, гололедно-изморозевыми отложениями и грозовой деятельностью. Правильный выбор внешних расчетных параметров, формирующихся под воздействием климата, обеспечивает надежность работы ЛЭП и ЛС.

Основные характеристики климатических условий поселка Могот:

- относится к первому району по ветровой нагрузке при гололеде (менее 150 г/м);

- к первому району по давлению ветра 400 Па (25 м/с);

- по среднегодовой продолжительности гроз от 20 до 30 часов;

- первый район по толщине стенки гололеда (менее 10,0 мм).

1.3 Характеристика источников электроснабжения и потребителей электроэнергии

Реконструируемая подстанция “Могот” 35/10 кВ предназначена для электроснабжения существующих и вновь вводимых нагрузок в поселке Могот. Подстанция питается по одной линии выполненной проводом АС - 120 (1,23 км) и АС - 270 (2,8 км).

Подстанция питает по четырем фидерам 31 трансформаторную подстанцию типа ТМ. Фидера прокладываются в земляных траншеях.

Данные ТП осуществляют электроснабжение потребителей со стороны 0,4 кВ. Электроприемники поселка согласно ПУЭ относятся ко второй и третьей категории.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Важнейшей предпосылкой рационального выбора систем электроснабжения является правильное определение расчетных нагрузок, в зависимости от которых устанавливаются параметры всех элементов схемы. Расчётной называют нагрузку, по которой определяют и выбирают электрооборудование, мощность источников питания, сечение кабелей и проводов, мощность трансформаторов.

Особенностью расчёта в сельских системах является то, что данные о характеристиках электроприёмников могут быть не известны, да и учесть их практически невозможно, поэтому для определения нагрузок пользуются различными методами. Расчёт произведём с помощью метода удельных электрических нагрузок.

По характеру электропотребления и показателям электрической нагрузки все потребители села разбиваются на следующие группы: потребители селитебных зон, промышленные потребители, коммунальные потребители. Часть потребителей относится к социально - значимым объектам, таких как котельная.

2.1 Расчёт электрических нагрузок бытовых потребителей

2.1.1 Расчёт электрических нагрузок жилых зданий

Основу нагрузок выбранного района составляют потребители селитебной зоны и коммунально-бытовая нагрузка. Расчет нагрузок ведется по следующему алгоритму.

Для начала определяется нагрузка каждого отдельного потребителя, квартир, приведённая к вводу жилого здания:

, (1)

где - удельная расчётная электрическая нагрузка, кВт/кв, [1,таб.2.1.1.];

- количество квартир.

Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса:

, (2)

где - коэффициент спроса определяемый по [1,таб.2.1.3.];

n - количество насосов;

Руст.i - установленная мощность двигателей насосов, кВт.

Мощность резервных электроприемников, а также электроприемников противопожарных устройств при расчете нагрузок не учитываются.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома определяется по выражению:

, (3)

где - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых приёмников, определяется по [1,таб.2.3.1.].

Реактивная нагрузка жилых домов определяется с помощью расчётных коэффициентов реактивной мощности, [1, таб.2.2.1.].

Для примера рассчитаем нагрузку жилого двухэтажного дома №14, где имеется 2 подъезда, 16 квартир:

кВт; (4)

квар; (5)

кВА. (6)

Рассчитаем ток:

А. (7)

2.1.2 Расчёт ЭН зданий со встроенными объектами коммунально-бытового назначения

Часто бывает, что в одном объекте сосредоточенно несколько различных потребителей, у которых различен режим потребления электроэнергии. В этом случае нагрузку всех потребителей следует приводить к нагрузке наиболее мощного потребителя через коэффициент участия в максимуме нагрузки. В результате нагрузка на вводе жилого дома определяется по следующей формуле:

, (8)

где - расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

- расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;

- расчетная нагрузка общественно-коммунальных потребителей;

- коэффициент участия в максимуме нагрузки общественно -

коммунальных потребителей.

Для определения расчётной реактивной мощности используется выражение:

, (9)

где - расчетный коэффициент реактивной мощности, [1, таб.2.2.1.].

Расчетный ток определяется по формуле:

. (10)

Для примера рассчитаем электрическую нагрузку жилого дома, со встроенной в него аптекой. В доме имеется 5 этажей, 30 квартир. Коэффициент мощности квартир: = 0,2. Встроенная аптека имеет общую площадь 80 м². Коэффициент мощности аптеки: = 0,43. Коэффициент участия в максимуме нагрузки = 0,6.

Расчетная электрическая нагрузка квартир, кВт:

кВт. (10)

Реактивная мощность:

квар. (11)

Нагрузка аптеки:

кВт. (12)

квар. (13)

Суммарная активная нагрузка дома:

кВт. (14)

Суммарная реактивная нагрузка дома:

квар. (15)

Полная нагрузка объекта:

кВА.

Расчетный ток для дома:

А. (16)

2.2 Расчёт ЭН коммунально-бытовых потребителей

Наряду с жилыми зданиями в городе имеются объекты общественного значения, например учреждения культурного значения, просвещения, здравоохранения, связи, общественного питании, школы, детские сады, и прочие объекты. На данном проектируемом районе имеются школы, детские сады, офисные здания. В целом методика расчёта является той же самой что и в предыдущем пункте, где используются удельные показатели.

Рассмотрим пример расчета на объекте школа № - 5.

Электрическая нагрузка школ определяется по выражению:

, (17)

где - удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников школы, кВт/учащийся, [1, таб.2.2.1.];

- количество учащихся.

кВт.

Электрическая нагрузка школ определяется:

квар.

Полная нагрузка школы:

кВА.

Рассчитаем ток:

А.

Электрическая нагрузка гаражей определяется по выражению:

, (18)

где - электрическая нагрузка одного гаража, кВт/гар;

- количество гаражей.

Аналогично произведем расчет для всех объектов на плане. Составим экспликацию района для 7 ТП, которые питают данные объекты. Результаты расчета приведены в приложении А, таблица А 1.

2.3 Расчёт осветительной нагрузки

Расчётная нагрузка сетей наружного освещения определяется как сумма мощностей осветительных установок с учётом коэффициента спроса равного 1. Мощность устанавливается на основе светотехнических расчётов с учётом характера освещаемой территории города, действующих норм освещённости территории, типа и параметров используемых светильников. Для упрощённых расчётов допускается применять метод удельного коэффициента мощности освещения на длину проезжей части.

, (19)

где - значение удельной осветительной нагрузки, кВт/км, [2, с. 150];

l - длина проезжей части, км.

Исходные и расчетные значения сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Исходные и расчетные значения для определения электрической нагрузки уличного освещения

Выбираем воздушные провода на железобетонных опорах типа СИП 2А сечением 16 мм².А так же выбираем натриевые лампы типа ДНаТ-250.

2.4 Расчет электрических нагрузок на шинах 0,4 кВ

Результирующая нагрузка потребителей не может быть определена простым суммированием нагрузок отдельных потребителей. Следует учитывать характер электропотребления каждого рассматриваемого потребителя и то, что максимумы нагрузки потребляются не в одно и то же время. При расчёте нагрузок должен быть учтён данный фактор во избежание необоснованного удорожания схемы. Определение максимумов осуществляется с помощью коэффициента участия в максимуме нагрузки.

Расчёт суммарной нагрузки выполняется следующим образом. Сначала устанавливается основной потребитель, формирующий максимум нагрузки, и по отношению к этому потребителю нагрузки остальных потребителей вводятся с соответствующими коэффициентами:

, (20)

где - максимум нагрузки основного потребителя;

- коэффициент участия в максимуме отдельного потребителя;

- расчётная мощность отдельного потребителя.

, (21)

где - наибольшая нагрузка здания из числа зданий, квар;

- расчетная нагрузка других зданий, питающих по линии, квар;

- коэффициент участия в максимуме, [1, таб.2.3.1.].

Полная мощность нагрузки по ТП определяется следующим образом:

; (22)

Приведем пример расчета первой ТП:

кВт;

квар;

кВА.

Результаты расчета полной мощности нагрузки по поселку представлены в приложении А.

3. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ 0,4 КВ

3.1 Выбор схемы распределительной сети 0,4 кВ

К распределительной сети предъявляются следующие основные требования:

1..Сеть, прежде всего, должна обеспечивать установленный уровень надежности электроснабжения потребителей;

2..Стоимость сооружения сети, как и последующие ежегодные затраты на ее эксплуатацию, должны находиться в оптимальных пределах;

3..Во всех режимах работы сети должно обеспечиваться требуемое качество электрической энергии, имея в виду установленные уровни напряжений у потребителей.

Распределительные сети до 1000 В должны выполняться трёхфазными четырёхпроводными с глухим заземлением нейтрали на напряжение 380/220 В. Как показывают многочисленные расчёты, это напряжение является наиболее экономичным для жилых зданий и сооружений. Схема должна строиться таким образом, чтобы являлась наиболее экономичной и удобной в эксплуатации. Поврежденный участок должен легко обнаруживаться и быстро заменяться, при этом должно отключаться как можно меньше потребителей. Различают следующие варианты схемы сети 0,4 кВ: петлевая, кольцевая, лучевая. Наиболее надёжной и экономичной считается петлевая схема. Кольцевая схема применяется в основном для питания потребителей третьей категории, так как в отличии от петлевой схемы питающие линии отходят от одной секции шин трансформатора. Лучевые схемы питания используют для одиночных объектов. Лучи выполнены в виде двойной кабельной линии, что повышает надёжность электроснабжения потребителей офисных зданий, и многоквартирных жилых домов. Луч, выполненный в виде одиночной кабельной линии, применяется для питания небольшой группы потребителей, частного сектора. В выпускной квалификационной работе принимается петлевая схема электроснабжения.

3.2 Выбор сечений линий распределительной сети 0,4 кВ

Сечения проводников 0,4 кВ, должны удовлетворять достаточной механической прочности, прохождению тока нагрузки без перегрева выше допустимых температур. Сечение должно удовлетворять допустимой потере напряжения, срабатыванию коммутационно-защитной аппаратуры при токах короткого замыкания. Также количество сечений проводов должно быть минимальным для удобства прокладки и замены в случаях повреждения.

Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимается ток после аварийного режима. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее стандартное сечение.

Расчетный ток определяется по формуле:

, (23)

где - расчетная нагрузка линии, кВА;

- номинальное напряжение.

По расчетному току определяется сечение линий, [3, таб.2.8.124.].

Выбранное сечение провода должно быть проверено:

- на термическую стойкость провода при токах КЗ;

- на допустимое отклонение напряжения у потребителя;

-.на обеспечение надежного срабатывания автоматических выключателей при однофазных и междуфазных КЗ и перегрузках.

По расчётному току нагрузки принимаем сечение, имеющее длительно допустимый ток, превышающий расчётный.

Для воздушных линий электропередач будем использовать самонесущие изолированные провода СИП 2А. Для ответвлений ВЛИ до 1 кВ к вводам в здания примем коаксиальные кабельные ввода. Кабельные линии прокладываются непосредственно в земле, в траншеях. Примем кабель марки АПвВг. Кабель с алюминиевой жилой, изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из поливинилхлоридного пластиката и с продольной герметизацией водобликирующими лентами. Срок службы не менее 30 лет.

Самонесущие изолированные провода (СИП) предназначены для передачи и распределения электрической энергии в воздушных силовых и осветительных сетях на напряжение до 0,4/1 кВ.

На воздушных линиях электропередачи 0,38 - 10 кВ ставим железобетонные опоры, так как степень износа деревянных опор довольно велика.

Рассмотрим выбор распределительных линий, питающихся от ТП № 1, результаты расчета приведены в приложении Б, таблица Б 1.

Приведем пример расчета сечения провода на участке ТП 1- 1:

Линию выполним двухцепной, так как котельная является значимым объектом. Ток кабеля в нормальном режиме определяется:

А.

Принимаем сечение 25 ммІ с длительно допустимым током 115 А.

В домах, где имеется два вводных устройства, каждая питающая линия подходит к ВРУ, между ВРУ имеется провод того же сечения, что и на головных участках. Ток в линии питающей гаражи составляет 10 А, выбираем сечение 16 ммІ.

Ток линии питающей 8 дом составляет 138,407 А. Линию выполним двухцепной, так как жилой дом является домом повышенной комфортности, и в нем имеются встроенные объекты, следовательно, ток составит:

А. (24)