Развитие электроэнергетики нашей страны в программе экономического подъема и развития Российской Федерации, предусматривает проведение в жизнь активной энергосберегающей политики на базе ускорения научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства. На сегодняшний день идет развитие новых технологических решений, которые возможно помогут решить задачи высокого уровня развития экономики.
Электрификация народного хозяйства России развивается по пути разработки и внедрения электроустановок с использованием современных высокоэффективных электрических машин и аппаратов, линий электропередач, разнообразного электротехнологического оборудования, средств автоматики и телемеханики. Поэтому наметилась тенденция к снижению энергопотребления и потерь электроэнергии у потребителей. В нашей стране создан мощный высокоэффективный топливно-энергетический комплекс, экономное и рациональное использование которого должно обеспечивать успешное решение народнохозяйственных планов.
Основной задачей проектирования новых промышленных объектов является создание наиболее простой схемы энергоснабжения наименее энергоемкого производства, наиболее полного использования всех видов энергии с наименьшими потерями.
электроснабжение электрическая сеть микрорайон
1. Краткая характеристика электропотребителей микрорайона
В дипломном проекте рассматривается электроснабжение жилого микрорайона города. Исходными данными для проектирования является генеральный план микрорайона, который представлен на листе 1. Данные о количестве и удельной нагрузке квартир жилых домов представлены в табл. 1.1.
На территории рассматриваемого микрорайона города находятся объекты социально-культурной сферы: детские сады, школы, магазины. Жилой фонд представлен домами различной этажности, оборудованными электроплитами и плитами на природном газе.
Электроприемники рассматриваемого микрорайона города требуют различной надежности электроснабжения. Основная часть потребителей электроэнергии относятся ко второй и третьей категории надежности.
Питание потребителей будем осуществлять от отдельно стоящих трансформаторных подстанций, которые будут получать питание от распределительного пункта, расположенного на территории микрорайона города.
Микрорайон ограничивают улицы, являющиеся магистральными, районного значения категории Б по классификации. Внутрирайонные улицы относятся к категории В.
Проектирование системы электроснабжения жилого микрорайона города
... обеспечивающей необходимое количество и качество комплексного электроснабжения всех потребителей, а также обеспечивающих их экономическую эксплуатацию. В данном дипломном проекте рассматривается вопрос электроснабжения жилого микрорайона города, потребители электроэнергии которого получают питание от ...
Дипломным проектом предусматривается система электроосвещения улиц, ограничивающих микрорайон и внутрирайонных дорог.
Таблица 1.1
Список электроприемников микрорайона города
|
Номер по генплану |
Потребитель |
Удельная мощность, кВт/кв. |
|
|
1 |
Пятиэтажный жилой дом (90 квартир) |
0,9 |
|
|
2 |
Девятиэтажный жилой дом (180 квартир) |
1,39 |
|
|
3 |
Пятиэтажный жилой дом (60 квартир) |
1,05 |
|
|
4 |
Школа на 1100 учеников |
0,25 |
|
|
5 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
6 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
7 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
8 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
9 |
Девятиэтажный жилой дом (180 квартир) |
1,39 |
|
|
10 |
Пятиэтажный жилой дом (60 квартир) |
1,05 |
|
|
11 |
Пятиэтажный жилой дом (90 квартир) |
0,9 |
|
|
12 |
Продовольственный магазин (площадь 140 м 2 ) |
0,25 |
|
|
13 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
14 |
Девятиэтажный жилой дом (180 квартир) |
1,39 |
|
|
15 |
Торговый центр (площадь 1600 м 2 ) |
0,16 |
|
|
16 |
Девятиэтажный жилой дом (180 квартир) |
1,39 |
|
|
17 |
Детские ясли-сад на 150 человек |
0,46 |
|
|
18 |
Продовольственный магазин (площадь 160 м 2 ) |
0,25 |
|
|
18 А |
Промтоварный магазин (площадь 160 м 2 ) |
0,16 |
|
|
19 |
Пятиэтажный жилой дом (60 квартир) |
1,05 |
|
|
20 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
21 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
22 |
Кафе на 100 человек |
1,04 |
|
|
23 |
Пятиэтажный жилой дом (60 квартир) |
1,05 |
|
|
24 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
25 |
Девятиэтажный жилой дом (54 квартиры) |
1,78 |
|
|
26 |
Пятиэтажный жилой дом (90 квартир) |
0,9 |
|
|
27 |
Девятиэтажный жилой дом (180 квартир) |
1,39 |
|
|
28 |
Девятиэтажный жилой дом (243 квартир) |
1,34 |
|
|
29 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
30 |
Продовольственный магазин (площадь 180 м 2 ) |
0,25 |
|
|
31 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
32 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
33 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
34 |
Детские ясли-сад на 150 человек |
0,46 |
|
|
35 |
Пятиэтажный жилой дом (40 квартир) |
1,2 |
|
|
36 |
Промтоварный магазин (площадь 150 м 2 ) |
0,16 |
|
|
37 |
Девятиэтажный жилой дом (144 квартир) |
1,44 |
|
2. Определение расчетных нагрузок
2.1 Определение расчетной нагрузки жилых зданий
Расчетная нагрузка потребителей электроэнергии микрорайона города определяется по удельной мощности по методике, изложенной в [1].
Расчетная электрическая нагрузка квартир Р кв , кВт, приведенная к вводу жилого здания определяется по формуле:
, кВт, (2.1)
где Р кв . уд — удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир (зданий) [1, табл.6.1], кВт/квартира;
n — количество квартир.
Расчетная нагрузка силовых электроприемников Р с , кВт, приведенная к вводу жилого дома, определятся по формуле:
, кВт, (2.2)
где Р р . л — мощность лифтовых установок зданий, кВт;
Р ст . у — мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, кВт.
Мощность лифтовых установок Р р . л , кВт определяется по формуле:
, кВт, (2.3)
где — установленная мощность электродвигателя i -го лифта по паспорту, кВт;
n — число лифтовых установок, питаемых линией;
- коэффициент спроса, определяемый в зависимости от количества лифтовых установок и этажности зданий [1, табл.6.4].
Расчетная нагрузка линий питания электродвигателей санитарно-технических устройств определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса [1, табл.6.9].
Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств, при расчете электрических нагрузок не учитывается.
Расчетная нагрузка жилого дома (квартир и силовых приемников) Р р . ж . д , кВт, определяется по формуле:
, кВт, (2.4)
Где Р кв — расчетная нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;
Р с — расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;
К у — коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников.
Расчетная реактивная мощность жилого дома Q р . ж . д , кВар, определяем следующим образом:
, квар, (2.5)
где — расчетные коэффициенты реактивной мощности;
Р кв — расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;
Р р . л — мощность лифтовых установок зданий, кВт;
Р ст . у — мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, кВт.
Расчетные коэффициенты реактивной мощности жилых домов принимаем по [1, табл.6.12].
Полная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) S р . ж . д , кВ·А, определяется по формуле:
, кВ·А, (2.6)
где Р р . ж . д — расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников), кВт;
Q р . ж . д — расчетная реактивная мощность жилого дома, квар.
Расчетный ток здания I р . ж . д , А, определяется по формуле:
, А, (2.7)
где S р . ж . д — полная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников), кВ·А;
U н . — номинальное напряжение, кВ.
Для примера произведем расчет нагрузок пятиэтажного жилого дома, имеющего 6 подъездов и 90 квартир. Дом оборудован кухонными плитами на природном газе. Данное здание на генплане (лист 1) обозначено номером 1.
По формуле (2.1) определяем расчетную нагрузку квартир:
(кВт)
Силовые электроприемники в пятиэтажном доме отсутствуют, следовательно, расчетная нагрузка жилого дома равна расчетной нагрузке квартир [1]:
(кВт)
Реактивную нагрузку силовых электроприемников здания определим по формуле (2.5)
;
- (квар).
Полную электрическую нагрузку жилого дома (квартир и силовых электроприемников) S р . ж . д , кВ·А, определим по формуле (2.6):
(кВ·А).
Расчетный ток здания определим по формуле (2.7):
(А).
Расчеты для остальных потребителей выполняются аналогичным образом, результаты представлены в табл.2.1.
Таблица 2.1
Расчетные электрические нагрузки жилых зданий
|
№ |
Наименование потребителя |
n, шт |
P y , кВт |
tgц |
P кв , кВт |
P л , кВт |
P ст . у ., кВт |
Р р , кВт |
Q р , квар |
S p , кВ·А |
I p , А |
|||
|
1 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
90 |
0,9 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
81 |
22,68 |
84,1 |
121,4 |
|
|
2 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
180 |
1,39 |
0,2 |
250,2 |
316 |
105 |
332,98 |
461,3 |
||||
|
Лифты |
5 |
8 |
1,17 |
0,7 |
28 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
3 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
60 |
1,05 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
63 |
17,64 |
65,42 |
94,43 |
|
|
5 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
6 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
7 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
8 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
9 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
180 |
1,39 |
0,2 |
250,2 |
316 |
105 |
332,98 |
461,3 |
||||
|
Лифты |
5 |
8 |
1,17 |
0,7 |
28 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
10 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
60 |
1,05 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
63 |
17,64 |
65,42 |
94,43 |
|
|
11 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
90 |
0,9 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
81 |
22,68 |
84,1 |
121,4 |
|
|
13 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
14 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
180 |
1,39 |
0,2 |
250,2 |
316 |
105 |
332,98 |
461,3 |
||||
|
Лифты |
5 |
8 |
1,17 |
0,7 |
28 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
16 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
180 |
1,39 |
0,2 |
250,2 |
316 |
105 |
332,98 |
461,3 |
||||
|
Лифты |
5 |
8 |
1,17 |
0,7 |
28 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
19 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
60 |
1,05 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
63 |
17,64 |
65,42 |
94,43 |
|
|
20 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
21 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
23 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
60 |
1,05 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
63 |
17,64 |
65,42 |
94,43 |
|
|
24 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
25 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
54 |
1,78 |
0,2 |
96,12 |
136,9 |
51,6 |
146,3 |
195,57 |
||||
|
Лифты |
2 |
8 |
1,17 |
0,8 |
12,8 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
26 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
90 |
0,9 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
81 |
22,68 |
84,1 |
121,4 |
|
|
27 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
180 |
1,39 |
0,2 |
250,2 |
316 |
105 |
332,98 |
461,3 |
||||
|
Лифты |
5 |
8 |
1,17 |
0,7 |
28 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
28 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
243 |
1,34 |
0,2 |
325,62 |
397,6 |
126,6 |
417,2 |
588,2 |
||||
|
Лифты |
7 |
8 |
1,17 |
0,61 |
34,16 |
|||||||||
|
Насосы |
3 |
14 |
0,75 |
0,9 |
37,8 |
|||||||||
|
29 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
31 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
32 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
33 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
35 |
Пятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
40 |
1,2 |
0,28 |
— |
— |
— |
— |
48 |
13,44 |
49,85 |
71,95 |
|
|
37 |
Девятиэтажный жилой дом |
Квартиры |
144 |
1,44 |
0,2 |
207,36 |
257,76 |
83,96 |
271,1 |
374,04 |
||||
|
Лифты |
4 |
8 |
1,17 |
0,7 |
22,4 |
|||||||||
|
Насосы |
2 |
14 |
0,75 |
1 |
28 |
|||||||||
|
Итого |
3772,5 |
1291,28 |
3990,42 |
5759,68 |
||||||||||
2.2 Определение расчетной нагрузки общественных зданий
Укрупненные удельные нагрузки и коэффициенты мощности общественных зданий массового строительства для ориентировочных расчетов рекомендуется принимать по [1, табл.6.14].
Пример расчета (для школы на 1100 учеников):
Активная нагрузка:
, кВт, (2.8)
где — активная нагрузка здания, кВт;
Р уд — удельная нагрузка, кВт/чел;
n — число учащихся, чел.
Реактивная нагрузка здания:
, квар, (2.9)
где — активная нагрузка здания, кВт.
Полная нагрузка здания:
, кВ·А, (2.10)
где — активная нагрузка здания, кВт;
- реактивная нагрузка здания, квар;
Расчетный ток здания определяется по формуле:
- , А; (2.11)
(кВт);
- (квар);
- (кВ·А);
- (А).
Результаты расчета представлены в табл. (2.2) — (2.5).
В табл.2.6 представлены суммарные расчетные нагрузки по жилым и общественным зданиям.
Таблица 2.2
Расчетная нагрузка образовательных учреждений
|
Номер по генплану |
Наименование электроприемника |
n, чел |
Р уд , кВт/чел |
Р зд ., кВт |
tgц |
Q зд ., квар |
S зд ., кВ·А |
I зд , А |
|
|
4 |
Школа на 30 классов |
1100 |
0,25 |
275 |
0,31 |
85,25 |
283,7 |
409,5 |
|
|
17 |
Детские ясли-сад |
150 |
0,46 |
69 |
0,2 |
13,8 |
70,37 |
101,57 |
|
|
34 |
Детские ясли-сад |
150 |
0,46 |
69 |
0,2 |
13,8 |
70,37 |
101,57 |
|
Таблица 2.3
Расчетная нагрузка предприятий бытового обслуживания
|
Номер по генплану |
Наименование электроприемника |
n, чел |
Р уд , кВт/чел |
Р зд ., кВт |
tgц |
Q зд ., квар |
S зд ., кВ·А |
I зд , А |
|
|
22 |
Кафе |
100 |
1,04 |
104 |
0,2 |
20,8 |
106,06 |
153,08 |
|
Таблица 2.4
Расчетная нагрузка предприятий торговли
|
Номер по генплану |
Наименование электроприемника |
S , м 2 |
Р уд , кВт/м2 |
Р зд ., кВт |
tgц, |
Q зд ., квар |
S зд ., кВ·А |
I зд , А |
|
|
12 |
Продовольственный магазин |
140 |
0,25 |
35 |
0,52 |
18,2 |
39,45 |
56,94 |
|
|
15 |
Торговый центр |
1600 |
0,16 |
256 |
0,52 |
133,12 |
288,54 |
416,47 |
|
|
18 |
Продовольственный магазин |
160 |
0,25 |
40 |
0,52 |
20,8 |
45,08 |
65,08 |
|
|
18А |
Промтоварный магазин |
160 |
0,16 |
25,6 |
0,52 |
13,312 |
28,85 |
41,65 |
|
|
30 |
Продовольственный магазин |
180 |
0,25 |
45 |
0,52 |
23,4 |
50,72 |
73,2 |
|
|
36 |
Промтоварный магазин |
140 |
0,16 |
22,4 |
0,52 |
11,648 |
25,25 |
36,44 |
|
Таблица 2.5
Суммарная расчетная нагрузка потребителей микрорайона города
|
Потребители |
Р, кВт |
Q, квар |
S, кВ·А |
I, А |
|
|
Жилые дома |
3772,5 |
1291,28 |
3990,42 |
5759,68 |
|
|
Общественные здания |
941 |
354,13 |
1008,39 |
1455,5 |
|
3. Проектирование системы электроосвещения микрорайона
3.1 Выбор и обоснование источника света
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/elektrosnabjenie-mikrorayona/
Основной задачей электроосвещения микрорайона города является обеспечение безопасности движения транспорта и пешеходов в темное время суток.
Наружное освещение включает в себя осветительные установки улиц, дорог, площадей пешеходных переходов, территорий микрорайонов, детских дошкольных и школьных учреждений и других зданий коммунального и общественного назначения.
Согласно постановлению администрации города Вологды от 2 августа 2010 года №4039 принята программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности муниципального образования «Город Вологда» на 2010-2015 годы с перспективой до 2020 года». Основной целью этой программы является повышение энергетической эффективности при производстве, передаче и потреблении энергетических ресурсов в муниципальном образовании «Город Вологда» за счет снижения к 2015 году удельных показателей энергоемкости и энергопотребления предприятий, организаций и муниципальных учреждений на 15 процентов создание условий для перевода экономики и бюджетной сферы муниципального образования на энергосберегающий путь развития [2].
Наиболее экономичными источниками света являются светильники на светодиодах.
По сравнению с традиционными видами светильников (лампы накаливания, энергосберегающие лампы дневного света, ртутными лампами типа ДРЛ, натриевыми лампами типа ДНаТ) светодиодные светильники имеют ряд преимуществ. Благодаря высокому КПД светодиодная технология обеспечивает низкое энергопотребление и малое тепловыделение. Светодиодные светильники характеризует: высокая надежность, механическая прочность и виброустойчивость. Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью, что улучшает качество освещения объекта. В современных светодиодных прожекторах показатель использования светового потока близок к ста процентам В табл.3.1 представлена сравнительная характеристика различных источников света [3]
Таблица 3.1
Сравнительная характеристика различных источников света
|
Тип лампы |
ДРЛ-250 |
ДНаТ-150 |
СД светильник УСС-80-01-У1 |
|
|
Световой поток, Лм |
13000 |
14000 |
5000 |
|
|
Потребление, Вт |
280 |
170 |
80 |
|
|
Срок службы, часов |
12 тыс. |
10 тыс. |
до 100 тыс. |
|
|
Контрастность и цветопередача |
слабая |
очень слабая |
отличная |
|
|
Механическая прочность |
средняя |
средняя |
отличная |
|
|
Температурная устойчивость |
слабая |
очень слабая |
отличная |
|
|
Устойчивость к перепадам |
слабая |
слабая |
отличная |
|
|
Время выхода в рабочий режим |
10-15 минут |
10-15 минут |
мгновенно |
|
|
Нагревается |
сильно |
сильно |
слабо |
|
|
Экологическая безопасность |
лампа содержит до 100мг паров ртути |
лампа содержит натриево-ртутную амальгаму и ксенон |
абсолютно безвредна |
|
У ламп ДРЛ и ДНаТ присутствует эффект старения. Известно, что после 400 часов работы падение светового потока у ламп ДРЛ составляет более 20%, а к концу срока службы более 50%. Большую часть срока службы лампа излучает всего 50-60% от номинального светового потока. У ДНаТ из-за меньшей температурной устойчивости световой поток ухудшается больше чем у ДРЛ.
Единственный минус светодиодных ламп — это цена. Но срок окупаемости с учетом всех издержек касающихся эксплуатацию ламп ДРЛ и ДНаТ, составляет около трех лет.
Все вышеизложенные преимущества светодиодных светильников позволяют утверждать, что для муниципальных бюджетов эксплуатация светодиодных светильников и светодиодного уличного освещения поможет сэкономить финансовые средства в значительных размерах.
Для освещения рассматриваемого микрорайона города примем светодиодные светильники УСС-90-01-У1 и УСС-36-01-У1
Светильники серии УСС отличают:
Мгновенное включение в широком диапазоне температур.
Отсутствие пусковых токов.
Низкий уровень ослепляющего эффекта.
Высокий коэффициент цветопередачи.
Отсутствие мерцания.
Высокая устойчивость к механическим воздействиям и вибрации.
Срок службы более 20 лет.
Антивандальное исполнение.
Бесшумная работа.
Встроенная многоуровневая тепловая защита.
Стойкий к коррозии анодированный алюминиевый корпус.
Стекло из противоударного оптического поликарбоната.
Патенты на дизайн и технологию производства.
Для повышения надежности, светильники имеют несколько электрически независимых частей.
Светильник серии УСС
Светильник УСС-90-01-У1 выполнен с применением светодиодов компании OSRAM со специально разработанной оптикой для получения необходимой диаграммы направленности светового потока. Данная диаграмма позволяет получить равномерное освещение поверхности автодороги, обеспечить максимальный комфорт, безопасность водителей и пешеходов.
Светильник УСС-36-01-У1 выполнен на основе светодиодов японской компании NICHIA. Для увеличения надежности светильник имеет систему термостатирования. Данная система защищает светильник от перегрева в случае работы на солнце, либо при воздействии других источников тепла. Корпус выполнен из анодированного алюминиевого профиля со стеклом из противоударного оптического поликарбоната. В табл.3.2 приведены технические характеристики светильников [15].
Таблица 3.2
Технические характеристики светильников УСС-90-01-У1 и УСС-36-01-У1
|
Тип светильника |
УСС-90-01-У1 |
УСС-36-01-У1 |
|
|
Световой поток, Лм |
6750 |
3600 |
|
|
Напряжение питания В |
150 — 264 |
150-264 |
|
|
Потребляемая мощность, Вт |
95 |
38 |
|
|
cos ц |
>95 |
>95 |
|
|
Коэффициент использования по освещенности при высоте установки 10 м |
0,8 |
0,8 |
|
|
Влагозащита, IP |
67 |
не ниже 67 |
|
|
Габаритные размеры, мм |
(420*174*142) |
(420*185*65) |
|
|
Масса, не более кг |
4,5 |
5 |
|
3.2 Определение расчетной нагрузки электроосвещения микрорайона
Уровень освещения регламентируется величиной средней горизонтальной освещенности, которая для улиц, дорог и площадей категории Б должна быть 10 лк, для улиц и дорог категории В — 4 лк [4].
Расчет нагрузки электроосвещения произведем по средней горизонтальной освещенности дорожного покрытия [4].
Улицы, ограничивающие микрорайон имеют ширину 12 метров и являются магистральными улицами районного значения, относятся к категории Б, а улицы внутри микрорайона — дороги местного значения с шириной 10 метров, категории В.
При ширине проезжей части 12 метров, с учетом рекомендаций [4], принимаем одностороннее расположение светильников на опорах с одной стороны проезжей части.
Светильники располагаем по схеме, соответствующей расположению осветительного прибора над рабочей поверхностью.
Расстояние между опорами определяется согласно методике изложенной в [4]:
, (3.1)
Где ф л — световой поток светильника, лм; U 1 — коэффициенты использования светового потока по освещенности (табл.3.2); N — число светильников на одной опоре, шт; Е ср — средняя освещенность, лк; к з — коэффициент запаса, принимаемый по [4]; b — ширина освещаемой площади, м;
Для улиц, ограничивающих микрорайон, расстояние между опорами:
(м).
Шаг между опорами наружного освещения принимаем равным 30 метрам.
Для дорог категории В расстояние между опорами:
(м).
Шаг между опорами наружного освещения принимаем равным 50 метрам.
Расчетная активная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле:
кВт, (3.2)
Где Р св — мощность одного светильника, кВт;
к с — коэффициент спроса [4];
n — количество светильников.
Расчетная реактивная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле (3.3)
квар, (3.3)
Где — расчетный коэффициент реактивной мощности [3];
- Полная электрическая нагрузка осветительных установок определяется по формуле (3.4):
, кВ·А, (3.4)
где — расчетная активная мощность осветительных приборов, кВт;
- расчетная реактивная мощность осветительных приборов, квар.
, А, (3.5)
где — полная электрическая мощность светильников, кВ·А;
- номинальное напряжение, кВ.
Расчет для улиц категории Б:
- (кВт);
- (квар);
- (кВ·А); (А).
Расчет для улиц категории В аналогичен, результаты сведены в табл.3.3.
Таблица 3.3
Осветительная нагрузка микрорайона
|
Категория |
Тип светильника |
Мощность лампы, Вт |
Кол-во |
P р , кВт |
Q р , квар |
S р , кВ·А |
I р , А |
|
|
Улицы категории Б |
УСС-90-01-У1 |
95 |
61 |
5,8 |
2,8 |
6,5 |
9,3 |
|
|
Улицы категории В |
УСС-36-01-У1 |
36 |
51 |
1,84 |
0,9 |
2 |
2,9 |
|
|
Итого |
— |
— |
— |
7,64 |
3,7 |
8,5 |
12,2 |
|
Питание светильников уличного освещения для различных участков дороги будет осуществляться от различных трансформаторных подстанций. Распределение светильников по ТП представлено в табл.3.4.
Таблица 3.4
Распределение уличного освещения по ТП
|
ТП |
P р, кВт |
Q р , квар |
S р , кВ·А |
I р , А |
|
|
ТП-1 |
3,3 |
1,6 |
3,67 |
5,3 |
|
|
ТП-4 |
4,4 |
2,11 |
4,88 |
7,04 |
|
3.3 Выбор сечения проводников осветительной сети
Сети наружного освещения рекомендуется выполнять кабельными или воздушными с использованием самонесущих изолированных проводов. В обоснованных случаях для воздушных распределительных сетей освещения улиц, дорог, площадей, территорий микрорайонов и населенных пунктов допускается использование неизолированных проводов [5].
Осветительные установки улиц и дорог категории Б и В относятся к электроприемникам третьей категории, поэтому резервирование между крайними светильниками соседних участков улиц не предусматривается. При выборе питающих кабельных линий ведется расчет по нагрузке светильников, подключенных к данной ТП.
Сети наружного освещения городов выполняются трехфазными с глухозаземленной нейтралью, в них применяются четырех — и пятипроводные линии. Пятипроводные линии, в которых реализуется система заземления TN-S, рекомендуется применять на улицах с интенсивным пешеходным движением и на территориях детских учреждений. На территории детских учреждений в целях электробезопасности система уличного освещения выполняется кабелем, прокладываемым в земле.
Ответвления от распределительных линий к светильникам выполняется по трехпроводной схеме. Предусматривается защитное заземление каждой опоры и кронштейна для крепления светильника.
Выбирается кабель от каждой ТП до первой опоры и провод воздушной линии.
Выбранный тип провода или кабеля должен строго соответствовать его назначению, характеру среды, способу прокладки.
Результаты выбора кабелей и проводов воздушных линий приведены в табл.3.5.
Таблица 3.5
Кабели и провода воздушных линий наружного освещения
|
Кабель до первой опоры |
Провод воздушной линии |
||
|
ТП-1 |
АВБ б ШВ 5х16 |
СИП-2А 4х16+1х25 |
|
|
ТП-4 |
АВБ б ШВ 5х16 |
СИП-2А 4х16+1х25 |
|
3.4 Выбор опор электроосвещения
В данном дипломном проекте примем к установке металлические опоры уличного освещения. Металлические опоры имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно применяемыми железобетонными и решетчатыми опорами.
Металлические опоры значительно надежнее бетонных, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме стальная опора выдерживает нагрузки в 2-3 раза больше, чем железобетонная опора. Объемы разрушений при авариях снижаются в несколько раз.
Металлические опоры в несколько раз легче железобетонных. В связи с малым весом и удобством транспортировки резко снижаются объемы транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Для транспортировки не требуются специальные транспортные средства (сцепки платформ, опоровозы).
Опоры не разрушаются в процессе транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.
Малый вес и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору за короткое время. При этом не требуется использования специальных дорогостоящих подъемных механизмов и заливки мощных фундаментов. Резко сокращаются трудозатраты на монтаже и сроки сооружения объектов.
Срок службы металлических опор в два раза выше, чем железобетонных. Долговечность может быть повышена при использовании полимерных покрытий, наносимых в заводских условиях.
Для ввода кабеля от ТП примем к установке опору СПГ-400-9,0/11,5-02 — опора освещения силовая прямостоечная граненая с номинальной нагрузкой 400 кг, высотой 11,5 м, с внутренним подводом кабеля. Обслуживание осуществляется через боковой лючок в нижней части опоры (подземный подвод кабеля с последующей разделкой в ревизионном окне люка в нижней части опоры).
Для воздушных линий примем к установке опору СПГ-400-9,0/11,5-01 с воздушным подводом провода к верхней части опоры, в которой имеется отверстие диаметром не менее 30 мм.
Опоры СПГ предназначены для установки светильников, освещающих дороги и магистрали, воздушной подвески кабелей электрической сети наружного освещения (СИП), щитов различного назначения — рекламных, информационных и т.п. Опоры равнопрочны по любым поперечным осям и выдерживают максимальную суммарную нагрузку, эквивалентную нормированной нагрузке, приложенной к верхней части опоры. Опоры выполнены из листового материала толщиной 6 мм и более.
Прямостоечные опоры устанавливаются в заранее подготовленный земляной котлован с последующей заливкой бетоном.
Для крепления светильника к опоре будем использовать кронштейн типа К1К-1,0-1,5-0,048 — кронштейн консольный гусеобразный с высотой подвеса светильника 1,5 м, диаметром 48 мм. И кронштейн типа К2К-1,0-1,5-0,048 для крепления светильников около школы.
3.5 Управление освещением
Комплекс автоматизированной системы управления наружным освещением «Луч» — предназначен для создания систем (с использованием GSM) автоматического и автоматизированного централизованного управления уличным освещением на предприятиях городских электрических сетей, промышленных предприятиях и других объектах. Комплекс также осуществляет учет электроэнергии, контроль состояния сетей уличного освещения, диагностику оборудования и может интегрироваться с другими системами диспетчерского контроля и управления [6].
Использование комплекса позволяет:
оптимизировать структуру и режим управления уличного освещения;
обеспечить оптимальный уровень освещенности улиц;
соблюдать график включения/отключения уличного освещения;
исключить нерациональное использование электроэнергии;
снизить затраты связанные с выездом оперативного персонала на объекты — управления освещением;
оперативно выявлять и устранять повреждения сетей освещения;
производить анализ потребления электроэнергии за заданные периоды времени;
качественно повысить уровень оперативно-диспетчерского управления;
организовать шлюз данных для дальнейшей автоматизации (телемеханизации) подстанции.
Комплекс осуществляет:
централизованное телеуправление включением и отключением освещения с тремя уровнями освещенности (День, Вечер, Ночь) в автоматическом режиме по утвержденному годовому графику;
централизованное оперативное (индивидуальное и групповое) телеуправление включением и отключением освещения в ручном режиме;
ручное местное управление режимами освещения обслуживающим персоналом;
телеизмерения:
учет потребляемой электроэнергии — активной и реактивной;
контроль фазных напряжений на выход за нормативные показатели;
контроль фазных токов на превышение допустимых пределов;
возможность контроля дополнительных показателей на выход за допустимые нормы (активная и реактивная мощность пофазно, частота сети и др.)
непрерывный мониторинг за состоянием каналов связи и исправностью контроллеров TSP-305;
контроль за состоянием коммутаторов уличного освещения (например, отключения по срабатыванию защиты);
контроль за состоянием охранной сигнализации объекта с регистрацией времени ее срабатывания и оповещением диспетчерского персонала.
Для обеспечения высокой надежности комплекса в качестве cервера используется промышленный компьютер Fastwel на базе PIV-2.4ГГц, с RAID-массивом дисков и резервированным блоком питания.
В стойке сервера также установлены:
коммуникационный блок с модемами, обеспечивающими связь с объектами уличного освещения;
дополнительное оборудование, соответствующее конфигурации комплекса.
Контроллер уличного освещения TSP-305
Комплекс поддерживает различные способы организации связи с объектами уличного освещения (как проводные, так и беспроводные):
Enternet;
выделенная телефонная пара;
коммутируемый телефонный канал;
GSM (прямой канал);
GSM (sms);
GSM (gprs)
4. Выбор и обоснование числа ТП, силовых трансформаторов ТП и их мощности
4.1 Выбор места расположения ТП
Оптимальное расположение ТП на генеральном плане микрорайона определяется по методике из [7].
Условный центр активной нагрузки (УЦН) определяется по выражениям:
, , (4.1)
Условный центр реактивной нагрузки (УЦН) определяется по выражениям:
, , (4.2)
Где P i — активная мощность i -го потребителя, кВт;
Q i — реактивная мощность i -го потребителя, квар;
x i — координата по оси ОХ i -го потребителя;
y i — координата по оси ОY i -го потребителя.
В данной методике доказано, что областью размещения координат условного центра нагрузок являются эллипсы. Если источник питания (в нашем случае ТП) расположить в зоне эллипса рассеяния, то затраты на систему электроснабжения (в нашем случае на кабельные линии) будут минимальными.
Предварительно намечаем количество ТП, равное пяти. Далее расчет производим по формулам, приведенным выше.
Найдем условные центры нагрузок (УЦН) для всех частей микрорайона. Данные расчетов приведены в табл. 4.1 Координаты по генплану (лист 1).
Таблица 4.1
Результаты расчета УЦН
|
Номер по генплану |
Электропотребитель |
х i , см |
у i , см |
Р i , кВт |
Q i , квар |
|
|
ТП 1 |
||||||
|
1 |
Пятиэтажный жилой дом |
5 |
40,5 |
81 |
22,68 |
|
|
2 |
Девятиэтажный жилой дом |
21,5 |
40,5 |
316 |
105 |
|
|
3 |
Пятиэтажный жилой дом |
3,4 |
30 |
63 |
17,64 |
|
|
4 |
Школа |
12 |
30,5 |
275 |
85,25 |
|
|
5 |
Девятиэтажный жилой дом |
5 |
22,5 |
136,9 |
51,6 |
|
|
6 |
Девятиэтажный жилой дом |
9 |
22,5 |
136,9 |
51,6 |
|
|
ТП 2 |
||||||
|
9 |
Девятиэтажный жилой дом |
5 |
12 |
316 |
105 |
|
|
10 |
Пятиэтажный жилой дом |
15 |
16,7 |
63 |
17,64 |
|
|
11 |
Пятиэтажный жилой дом |
18,5 |
10 |
81 |
22,68 |
|
|
12 |
Продовольственный магазин |
11,5 |
9,5 |
35 |
18,2 |
|
|
13 |
Девятиэтажный жилой дом |
5,3 |
3,8 |
136,9 |
51,6 |
|
|
14 |
Девятиэтажный жилой дом |
13 |
2,5 |
316 |
105 |
|
|
19 |
Пятиэтажный жилой дом |
26,3 |
8,7 |
63 |
17,64 |
|
|
ТП 3 |
||||||
|
7 |
Девятиэтажный жилой дом |
13 |
22,5 |
136,9 |
51,6 |
|
|
8 |
Девятиэтажный жилой дом |
17 |
22,5 |
136,9 |
51,6 |
|
|
15 |
Торговый центр |
42 |
34,7 |
256 |
133,12 |
|
|
16 |
Девятиэтажный жилой дом |
27,5 |
32,7 |
316 |
105 |
|
|
17 |
Детские ясли-сад |
28,5 |
18,7 |
69 |
13,8 |
|
|
18 |
Продовольственный магазин |
37,5 |
20,7 |
40 |
20,8 |
|
|
18а |
Промтоварный магазин |
36 |
18,2 |
25,6 |
13,312 |
|
|
ТП 4 |
||||||
|
27 |
Девятиэтажный жилой дом |
54 |
35,2 |
316 |
105 |
|
|
28 |
Девятиэтажный жилой дом |
62 |
38,2 |
397,6 |
126,6 |
|
|
29 |
Пятиэтажный жилой дом |
56 |
26 |
48 |
13,44 |
|
|
30 |
Продовольственный магазин |
64 |
26,2 |
45 |
23,4 |
|
|
ТП 5 |
||||||
|
20 |
Пятиэтажный жилой дом |
34,3 |
11,2 |
48 |
13,44 |
|
|
21 |
Пятиэтажный жилой дом |
34,2 |
4,2 |
48 |
13,44 |
|
|
22 |
Кафе |
28,8 |
2 |
104 |
20,8 |
|
|
23 |
Пятиэтажный жилой дом |
47,5 |
21,2 |
63 |
17,64 |
|
|
24 |
Пятиэтажный жилой дом |
39,3 |
9,7 |
48 |
13,44 |
|
|
25 |
Девятиэтажный жилой дом |
45,2 |
12 |
136,9 |
51,6 |
|
|
26 |
Пятиэтажный жилой дом |
42,5 |
3,7 |
81 |
22,68 |
|
|
31 |
Пятиэтажный жилой дом |
62,5 |
21,5 |
48 |
13,44 |
|
|
32 |
Пятиэтажный жилой дом |
62,5 |
15,2 |
48 |
13,44 |
|
|
33 |
Пятиэтажный жилой дом |
62,5 |
9,2 |
48 |
13,44 |
|
|
34 |
Детские ясли-сад |
54 |
11,2 |
69 |
13,8 |
|
|
35 |
Пятиэтажный жилой дом |
55 |
3,2 |
48 |
13,44 |
|
|
36 |
Промтоварный магазин |
52 |
2,2 |
22,4 |
11,648 |
|
|
37 |
Девятиэтажный жилой дом |
61 |
2,7 |
257,76 |
83,96 |
|
По формулам (4.1), (4.2), определяется оптимальное расположение ТП на генплане (лист 1).
Результаты расчета приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Условный центр нагрузок
|
№ ТП |
X, см |
Y, см |
|
|
ТП-1 |
12,52 |
32,34 |
|
|
ТП-2 |
10,91 |
7,82 |
|
|
ТП-3 |
28,84 |
28,60 |
|
|
ТП-4 |
58,66 |
35,6 |
|
|
ТП-5 |
49,48 |
8,024 |
|
В результате расчетов было определено оптимальное размещение ТП на территории микрорайона города. ТП-1, ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5 располагается в расчетном центре нагрузок. Если ТП попадает на здание, то его координаты смещаются в сторону источника питания.
Согласно [7] расчетный максимум активной нагрузки на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений) Р р . тп , кВт, определяется по формуле:
, кВт, (4.3)
Где Р зд . max . — наибольшая расчетная активная нагрузка общественного здания или суммарная активная нагрузка жилых зданий с одинаковым типом кухонных плит, питаемых от ТП, кВт;
к у , i — коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок потребителя относительно потребителя с наибольшей нагрузкой [7, табл.52.8];
Р зд . i — расчетная активная нагрузка другого здания, питаемого от ТП, кВт;
Р о — расчетная активная нагрузка наружного освещения, кВт.
Расчетный максимум реактивной нагрузки на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений) Q р . м ., квар, определяется по формуле:
(4.4)
Где Q зд . max . — наибольшая расчетная реактивная нагрузка общественного здания или суммарная реактивная нагрузка жилых зданий с одинаковым типом кухонных плит, питаемых от ТП, кВт;
к у , i — коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок потребителя относительно потребителя с наибольшей нагрузкой [7, табл.52.8];
Q зд . i — расчетная реактивная нагрузка другого здания, питаемого от ТП, кВт.
Q о — расчетная реактивная нагрузка наружного освещения, квар.
Пример расчета для ТП-1
;
- (кВт);
;
- (квар).
Результаты расчетов нагрузок ТП сведены в табл.4.3
Таблица 4.3
Результаты расчетов нагрузки ТП
|
Р р , кВт |
Q р , квар |
S р , кВ·А |
||
|
ТП 1 |
795,32 |
284,22 |
844,6 |
|
|
ТП 2 |
890,02 |
298,684 |
938,8 |
|
|
ТП 3 |
824,18 |
340,68 |
891,8 |
|
|
ТП 4 |
780 |
257,9 |
821,5 |
|
|
ТП 5 |
910,2 |
240,3 |
941,4 |
|
4.2 Выбор числа и мощности трансформаторов
Основным требованием при выборе числа трансформаторов является: надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум приведенных затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок.
В рассматриваемом микрорайоне присутствуют потребители первой, второй и третьей категории по надежности электроснабжения, поэтому примем к установке двухтрансформаторные подстанции. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из строя одного, другой трансформатор принял бы на себя нагрузку всех потребителей, с учетом допустимой перегрузки. В аварийной ситуации допускается отключение потребителей III категории на срок до одних суток.
На двухтрансформаторных подстанциях следует стремиться применять однотипные трансформаторы одинаковой мощности для упрощения замены в случае выхода одного трансформатора из строя.
При выборе трансформаторов используем методику, приведенную в [8].
Минимальное число трансформаторов определяется:
, (4.5)
Где S р — расчетная нагрузка потребителей, кВ·А;
к з — коэффициент загрузки трансформатора (принимается в зависимости от категории надежности потребителей);
S н . т . — номинальная мощность трансформатора, кВ·А.
Полученное N T . min округляется до ближайшего целого числа — N T .
Согласно [1] для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается, поэтому вопрос о компенсации реактивной мощности не рассматривается
Загрузка силовых трансформаторов в нормальном режиме работы характеризуется коэффициентом k з , который определяется по формуле:
, (4.6)
Р р — расчетная активная нагрузка потребителей, питаемых от ТП, кВт;
Q p — расчетная реактивная нагрузка потребителей, питаемых от ТП, квар;
N T — число силовых трансформаторов, устанавливаемых в ТП, шт;
S HT — номинальная мощность силового трансформатора, кВ·А.
Загрузка силовых трансформаторов в аварийном режиме характеризуется коэффициентом k з , А В , который определяется по формуле [8]:
- (4.7)
Приведем пример расчета для ТП-1.
От ТП-1 питаются потребители II и III категории надежности, следовательно по [1] примем значение коэффициента загрузки 0,8.
Принимаем N T =2
Расчет для остальных ТП выполняется аналогично. Результаты расчета сведены в табл.4.4.
Таблица 4.4
Результаты выбора трансформаторов
|
S н . т , кВ·А |
N т |
к з |
к з , ав |
||
|
ТП 1 |
400 |
3 |
0,7 |
0,87 |
|
|
630 |
2 |
0,67 |
1,1 |
||
|
ТП 2 |
400 |
3 |
0,78 |
1,06 |
|
|
630 |
2 |
0,74 |
1,35 |
||
|
ТП 3 |
400 |
3 |
0,74 |
1,11 |
|
|
630 |
2 |
0,7 |
1,4 |
||
|
ТП 4 |
400 |
3 |
0,68 |
0,94 |
|
|
630 |
2 |
0,65 |
1, 19 |
||
|
ТП 5 |
400 |
3 |
0,785 |
0,77 |
|
|
630 |
2 |
0,75 |
0,98 |
||
k з , А В рассчитываем с учетом, что в аварийном режиме отключены потребители III категории.
Для окончательного решения по выбору числа и мощности трансформаторов КТП необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов из табл.4.4 Примем к установке трансформаторы марки ТМГ.
Трансформаторы ТМГ служат для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии в условиях наружной или внутренней установки умеренного или холодного климата.
Номинальная частота ТМГ 50 Гц. Регулирование напряжения в ТМГ осуществляется в диапазоне до ± 5 % на полностью отключенном трансформаторе (ПБВ) переключением ответвлений обмотки ВН ступенями по 2,5 %.
Трансформаторы герметичного исполнения, без маслорасширителей. Температурные изменения объема масла компенсируются изменением объема гофров бака за счет их пластичной деформации.
Для контроля уровня масла трансформаторы снабжаются маслоуказателем поплавкового типа.
Для компенсации избыточного давления в баке сверх допустимого в трансформаторах мощностью от 16 до 63 кВА устанавливается предохранительный клапан.
Для измерения температуры верхних слоев масла на крышке трансформатора предусматривается гильза для установки термометра.
Срок службы силового трансформатора ТМГ составляет не менее 25 лет.
Паспортные характеристики трансформаторов представлены в табл.4.5.
Таблица 4.5
Паспортные характеристики трансформаторов
|
Тип трансформатора |
Номинальная мощность |
Номинальное напряжение обмоток |
Потери |
U КЗ |
Стоимость |
|||
|
ВН |
НН |
ДР хх |
ДР КЗ |
|||||
|
кВА |
кВ |
кВ |
кВт |
кВт |
% |
руб. |
||
|
ТМГ-400/10/0,4 |
400 |
10 |
0,4 |
0,95 |
5,5 |
4,5 |
176715 |
|
|
ТМГ-630/10/0,4 |
630 |
10 |
0,4 |
1,24 |
7,6 |
5,5 |
260820 |
|
4.3 Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов
Проведем технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов на основании методики из [8].
Основные соотношения:
Приведенные затраты
, руб, (4.8)
Где К ктп — капитальные вложения на городскую трансформаторную подстанцию, руб; Н Д — норма дисконта; Е а — норма амортизационных отчислений, на кап. ремонт и текущий ремонт, руб; И — годовые издержки на содержание схемы, руб.
Капитальные вложения определяются по формуле:
, руб/год, (4.9)
Где N T — число трансформаторов;
- цена, тыс. руб. (определяется по прайс-листам);
- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования (=0,05 — для оборудования массой выше 1 т);
- коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы (= (0,020,08) — в зависимости от массы и сложности оборудования);
- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования (= (0,10,15) — в зависимости от оптовой цены оборудования).
Потери энергии в трансформаторах (раздельная работа):
, кВт·ч, (4.10)
где N T — количество трансформаторов; ДР хх — потери холостого хода в трансформаторах, кВт; Т год — число часов в году (8760 ч); К з — коэффициент загрузки; ДР к — потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; ф — время максимальных потерь для коммунально-бытовых потребителей, ч.
Время максимальных потерь электроэнергии определяется по формуле:
, ч, (4.11)
где — время использования максимума нагрузок [7].
(ч).
Стоимость потерь электроэнергии
, (4.12)
Где С о — стоимость электроэнергии (С 0 =2,79 руб.)
Приведем пример расчета для ТП1 (вариант 2·630 кВ·А):
;
;
;
- Результаты расчета сведены в табл.4.6.
Таблица 4.6
Технико-экономического сравнения вариантов трансформаторов
|
Мощность трансформатора, кВ·А |
N T |
K З |
ДР хх , кВт |
ДР КЗ , кВт |
W T , кВт·час |
И Т , руб |
З, руб |
||
|
ТП 1 |
400 |
3 |
0,7 |
0,95 |
5,5 |
46987 |
136598 |
367888 |
|
|
630 |
2 |
0,67 |
1,24 |
7,6 |
43754 |
122075 |
|||
|
ТП 2 |
400 |
3 |
0,78 |
0,95 |
5,5 |
50026 |
141574 |
369654 |
|
|
630 |
2 |
0,74 |
1,24 |
7,6 |
45114 |
125868 |
355364 |
||
|
ТП 3 |
400 |
3 |
0,74 |
0,95 |
5,5 |
48465 |
138644 |
368473 |
|
|
630 |
2 |
0,7 |
1,24 |
7,6 |
44213 |
123668 |
357974 |
||
|
ТП 4 |
400 |
3 |
0,68 |
0,95 |
5,5 |
44214 |
134561 |
364279 |
|
|
630 |
2 |
0,65 |
1,24 |
7,6 |
42321 |
120965 |
346795 |
||
|
ТП 5 |
400 |
3 |
0,785 |
0,95 |
5,5 |
50944 |
142764 |
370168 |
|
|
630 |
2 |
0,75 |
1,24 |
7,6 |
46210 |
126832 |
359134 |
||
Анализируя полученные результаты, окончательно принимаем к установке вариант, требующий минимальных приведенных затрат. Для ТП-1, ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5 два трансформатора ТМГ по 630 кВ·А каждый. В таком варианте достигается необходимая загрузка трансформаторов и обеспечивается требуемая надежность электроснабжения по отношению к потребителям I и II категории.
5. Проектирование связи с питающей системой
5.1 Выбор питающей линии
Питание распределительного пункта, находящегося в рассматриваемом микрорайоне, осуществляется кабельной линией длиной 3 км от главной понизительной подстанции города, на которой установлены 2 трансформатора ТДТН-25000/110/35/10. От РП запитаны трансформаторные подстанции микрорайона города.
Расчетная активная нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:
, кВт (5.1)
где — коэффициент совмещения максимумов нагрузок ТП [7];
— активная нагрузка i-ой ТП, кВт;
(кВт).
Расчетная реактивная нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:
, квар (5.2)
где — расчетная активная нагрузка распределительного пункта, кВт;
- коэффициент реактивной мощности [7].
(квар).
Полная электрическая нагрузка распределительного пункта определяется по формуле:
, кВ·А (5.3)
где — расчетная активная нагрузка распределительного пункта, кВт;
— расчетная реактивная мощность линии, квар.
(кВ·А)
Расчетный ток кабельной линии , А, определяется по формуле:
, А (5.4)
где . — полная электрическая нагрузка распределительного пункта, кВ·А;
— номинальное напряжение, кВ
(А)
Выбираем марку кабеля: АПвБП — алюминиевая токопроводящая жила, изоляция из пероксидносшиваемого полиэтилена, броня из двух стальных оцинкованных лент, наложенных так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между кромками нижней ленты, оболочка из полиэтилена.
Кабель АПвБП предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20, 35 кВ номинальной частотой 50 Гц для сетей с заземленной и изолированной нейтралью. Пригоден для прокладки в земле (в траншеях).
Примем к прокладке кабель АПвБП 3х150 мм 2 .
Согласно [8] кабели выбирают по следующим условиям:
