Проектирование системы электроснабжения города (стр. 1 из 24)

1. Введение

Города являются крупными потребителями электроэнергии, так как в них проживает не только большая часть населения, но и расположено также большое количество промышленных предприятий.

В зависимости от размера города для питания потребителей, расположенных на его территории, должна предусматриваться соответствующая система электроснабжения. Система электроснабжения охватывает всех потребителей города, включая промышленные предприятия.

Малые города часто располагаются вблизи крупных промышленных предприятий, имеющих самостоятельные системы электроснабжения.

Застройка городов обуславливает необходимость соответствующего развития распределительных электрических сетей. Для электроснабжения основной массы потребителей используется распределительная сеть напряжением 6–10 кВ и сеть общего пользования напряжением 0,38 кВ.

Для городов характерен рост электропотребления, что требует систематического развития электрических сетей. Рост электропотребления связан не только с увеличением количества жителей и развитием промышленности, но также с беспрерывным проникновением электрической энергии во все сферы жизнедеятельности населения. Растёт расход электрической энергии на бытовые нужды и коммунальное хозяйство городов.

Через городские распределительные сети в настоящее время передается до 40% вырабатываемой энергии. Таким образом, сети становятся самостоятельной областью энергетики, и проблема их рационального сооружения приобретает определённое народно-хозяйственное значение.

Под системой электроснабжения города понимается совокупность электрических сетей и трансформаторных подстанций, расположенных на территории города и предназначенных для электроснабжения его потребителей.

Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей всех применяемых напряжений. Она включает электроснабжающие сети (линии напряжением 35 кВ и выше, понижающие подстанции 35-110/6-10 кВ), распределительные сети (линии напряжением 6-10 кВ и 0,4/0,23 кВ) и трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ.

Основные показатели системы определяются местными условиями: размерами города, наличием источников питания, характеристиками потребителей и т.п.

Городские электрические сети напряжением 6-10 кВ характерны тем, что в любом из микрорайонов могут оказаться потребители всех трёх категорий по надёжности электроснабжения. Естественно, это требует и надлежащего построения схемы сети.

В ПУЭ установлен ряд требований к конструкциям, размещению, оборудованию подстанций. Отметим наиболее важные из них. Подстанции не разрешается встраивать в жилые здания, школы, больницы, спальные корпуса санаториев. Поскольку трансформаторы с масляным заполнением взрывоопасны, их не разрешается размещать под и над помещениями, в которых могут находиться более 50 человек. При установке трансформаторов сухих или с негорючим наполнителем соблюдение этого требования не обязательно.

Подстанции не допускается размещать под помещениями производств с мокрым технологическим процессом, душевыми, уборными, ванными и т.д. Исключения возможны лишь при перекрытиях из монолитного бетона и надёжной гидроизоляции. Необходимо применять меры защиты ТП от возможных повреждений при расположении в непосредственной близости от путей кранов и внутрицехового транспорта.

Повышению надёжности электроснабжения потребителей способствует применение автоматизированных разомкнутых схем сетей с резервированием на стороне высокого или низкого напряжения. Таковы, в частности, двухлучевая и многолучевая схемы, нашедшие практическое применение в сетях Киева и других городов Украины.

2. Электрическая часть

В данном проекте предусматривается электроснабжение района города на 140 000 жителей. Предполагается, что район города будет состоять из 72 шестнадцатиэтажных домов с электроплитами и 154 девятиэтажных домов с газовыми плитами.

Шестнадцатиэтажные дома с электроплитами будут распределяться следующим образом:

26 домов по 127 квартир;

32 домов по 381 квартире;

14 домов по 508 квартир.

Девятиэтажные дома с газовыми плитами будут распределяться так:

64 домов по 72 квартиры;

52 дома по 108 квартир;

38 домов по 144 квартиры.

Общее количество квартир в заданном районе города предусматривается в количестве 38 302. Кроме того, в районе предусматривается размещение общественных зданий:

10 школ по 1300 мест;

7 детских садов по 700 мест;

15 промтоварных магазинов, площадью 200м2,

35 продовольственных магазинов, площадью 200м2;

6 универсальных магазинов, площадью 2500м2;

6 ресторанов по 100 мест;

14 кафе по 30 мест;

4 кинотеатра по 1000 мест;

3 больницы по 1400 мест;

6 гостиниц по 600 мест;

5 поликлиник по 1800 посещений в день;

11 отделений почты по 12 рабочих мест;

6 химчисток производительностью 1000 кг за смену;

4 учебных заведений по 8000 мест;

10 парикмахерских по 10 рабочих мест;

10 учреждений по 600 рабочих мест;

16 аптек площадью 100м2;

4 котельных.

В районе предусмотрено размещение 5 заводов мощностью 1860, 2800, 3760, 3100 и 4300 кВт. Геометрические размеры района: длина – 3,7 км, ширина – 3,78 км. Центр питания удален от внешней границы района на расстояние 5 км.

Расчёт электроснабжения такого района города осуществляется в следующей последовательности.

2.1 Разработка генплана района

Разработку генерального плана района производим в следующем порядке:

Определяем из задания на ДП (таблица П-19 [1])

размеры района города;

число коммунально-бытовых, общественных зданий и сооружений надо разместить в данном районе;

число заводов и их установленную мощность;

расстояние до ближайшего ИП централизованной энергосистемы и мощность к.з., им развиваемая.

Выбираем масштаб генплана.

Разрабатываем условные обозначения и конфигурацию для заданных объектов района.

Выбираем конфигурацию района города.

Размещаем заданные объекты и сооружения на генплане района, учитывая следующее:

высотные здания и спортивные сооружения размещаем на периферии ближе к объездной дороге;

здания среднеэтажные, театры и прочие культурно-развлекательные объекты располагаем ближе к центру города;

магазины, школы, сады-ясли, аптеки, ателье и пр. размещаем в микрорайонах равномерно;

для удобства вычисления электрической нагрузки весь район разбиваем на 8 микрорайонов, разделенных улицами и проспектами и обозначаем их буквами А, Б,…, З.

ширину улиц и проспектов выбираем из условий: 2-х полосные в каждом направлении – 12м, 3-х полосные – 18м; газон, т.е. расстояние от ближайшего дома до дорожного полотна – 25-З0м;

заводы размещаем в санитарной зоне за объездной дорогой.

2.2 Расчет нагрузки жилых домов

Расчет нагрузок жилых домов сопряжен с определенными трудностями. Электрические нагрузки жилых домов носят, как правило, случайный характер и зависят от наличия бытовых электроприборов, режима их использования, трудового режима семьи, уровней естественной освещенности помещений и ряда других факторов. По мере развития электрификации быта эти нагрузки непрерывно растут за счет увеличения числа и мощности приборов, приобретаемых населением, что вызывает необходимость при проектировании сети учитывать вероятный рост нагрузки в течение расчетного периода, принимаемого в настоящее время для внутренних сетей примерно 15 лет, а для внешних сетей 10 лет.

Для расчетов электрических нагрузок квартир пользуются величинами удельных электрических нагрузок, выраженных в киловаттах на квартиру, приведенных в Указаниях по проектированию электрооборудования жилых зданий (СН 297-64) с изменениями 1973 г. Удельные нагрузки, учитывающие освещение и бытовые приборы, а также освещение общедомовых помещений зависят от вида энергии, применяемой для приготовления пищи (газовая плита, плита на твердом топливе или сжиженном газе, а также от числа квартир, присоединенных к данному элементу сети.

В основе расчёта нагрузок жилых зданий лежит нагрузка одного потребителя, в качестве которой выступает квартира.

Производим расчет нагрузки 127-квартирного 16-этажного дома с электрическими плитами.

Удельная расчетная нагрузка квартир.

Определяем удельную нагрузку, используя линейную интерполяцию данных таблицы П-1 [1].

Удельная расчетная нагрузка квартир 127-этажного дома составляет

Ркв.уд.127 = 1,109 кВт/квартиру.

Расчетная нагрузка квартир.

Ркв.127 = Ркв.уд.127 · 127 = 1,109 · 127 = 140,9 (кВт).

127 – число квартир в доме.

Силовая нагрузка общественных электроприёмников.

Силовая нагрузка общественных электроприёмников, включая лифты, определяется с учётом соответствующих коэффициентов спроса.

Мощность ЭД лифта 16-ти этажного дома (таблица П-3 [1]) – Рл.16 = 11 кВт.

Количество лифтов в 127-ми квартирном доме – Nл.127 = 2шт.

Коэффициент спроса лифтов 127-ми квартирного дома (таблица П-2 [1]) – кс.127 = 0,9.

Рс.127 = Nл.127 · кс.127 · Рл.16 = 2 · 0,9 · 11 = 19,8 (кВт).

Суммарная активная нагрузка 127-квартирного дома.

Ржд.127 = Ркв.127 + 0,9 · Рс.127 = 140,9 + 0,9 · 19,8 = 158,7 (кВт).

0,9 – коэффициент совмещения максимумов силовой нагрузки и нагрузки квартир.

Полная нагрузка 127-квартирного дома.

Коэффициент мощности квартир (таблица П-4 [1]) – tgφкв.16 = 0,2.

Коэффициент мощности ЭД лифта (таблица П-4 [1]) – tgφл = 1,33.

Производим аналогичный расчет для оставшихся типов домов. Результаты заносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Нагрузки жилых домов

Этажность	Секции	Кол-во квартир в доме, шт	Кол-во квартир во всех домах, шт	Руд кв,кВт	Ркв, кВт	Рс,кВт	Рж.д.,кВт	Sж.д.,кВA	ΣРж.д.,кВт	ΣSж.д.,кВA
16 сэл. плит.	1	127	3 302	1,109	140,9	19,8	158,7	167	4127	4342
	3	381	12 192	0,91	346,5	46,2	388,1	407,6	12419	13043
	4	508	7 112	0,873	443,5	52,8	491	514	6874	7195
9 сгаз. плит.	2	72	4 608	0,67	48,2	11,2	58,3	64,4	3732	4124
	3	108	5 616	0,592	63,9	16,8	79,1	88	4111	4576
	4	144	5 472	0,556	80,1	19,6	97,7	108,3	3713	4114

2.3 Расчёт нагрузок общественных зданий