ПЗ. 1. Общая часть 5
 Скачать 370.69 Kb.
|
|
1.2 Расчет электрических нагрузок Задачей расчета электрических нагрузок является оценка расчетной мощности для каждого элемента электрической сети, по которой будут определены мощности элементов сети. Электрической нагрузкой называют мощность или ток, потребляемые электроприёмником, либо потребителем в установленные моменты или интервалы времени. Нагрузка может измеряться полной, активной и реактивной мощностью либо полным, активным или реактивным током. Расчет нагрузок городской сети включает определение нагрузок отдельных потребителей (жилых домов, общественных зданий, коммунально-бытовых предприятий и т.д.) и элементов системы электроснабжения (распределительных линий, ТП, РП, центров питания и т.д.) Расчётную нагрузку групповых сетей освещения общедомовых помещений жилых зданий (лестничных клеток, вестибюлей, технических этажей) следует определять по светотехническому расчёту с коэффициентом спроса равным 1. Расчеты электрических нагрузок будем производить на примере трансформаторной подстанции №1 (ТП – 1), остальные расчеты аналогичны, результаты расчетов сводим в таблицу 1.9. Расчетная, активная и реактивная нагрузки питающих линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ ТП от электроприемников квартир Pкв., кВт; Qкв., кВар; определяются по формулам:
Где Pкв. уд. – удельная нагрузка электроприемников квартир, принимаемая по таблице 2.1.1. [6] в зависимости от числа квартир, присоединенных к линии (ТП), типа кухонных плит и наличия бытовых кондиционеров воздуха, кВт/квартиру; Pкв. уд. – удельные расчетные нагрузки квартир включают в себя нагрузку освещения общедомовых помещений (лестничных клеток, подполий, технических этажей, чердаков и т. д.) n – количество квартир, присоединенных к линии (ТП).
Расчетная, активная и реактивная нагрузки линий питания лифтовых установок Pр. лиф., кВт; Qр. лиф., кВар; определяются по формулам:
Где Kс. лиф. – коэффициент спроса, определяемый по таблице 2.1.2. [6] в зависимости от количества лифтовых установок и этажности зданий; Pn. i. – установленная мощность i-го лифта, кВт Pр. лиф. = 9· 5 · 0,5 = 22,5 кВт Qр. лиф. = 22,5 · 0,85 = 19,1 кВар Расчетная, активная и реактивная электрические нагрузки жилых домов (квартир и силовых электроприемников) Pр.ж.д, кВт; Qр.ж.д, кВар, определяется по формулам;
где Pкв – расчетная электрическая нагрузка квартир, кВт; Pр. лиф. – расчетная активная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, (лифтов) кВт; Qр. лиф. – расчетная реактивная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, (лифтов) кВт; kу – коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9). Pр.ж.д = 593,1 + 0,9· 22,5 = 613,4 кВт Qр.ж.д. = 563,4 + 0,9 · 19,1 = 580,6 кВар Расчетная активная и реактивная электрические нагрузки на вводе подстанции до 1 кВ при смешанном питании потребителей жилых домов и общественных зданий (помещений), Рп/с., кВт; Qп/с., кВар, определяются по формулам:
Где ΔР = Ро.з. · kу – мощность общественных зданий, умноженная на коэффициент участия в максимуме нагрузок общественных зданий по таблице 42.7 [7]. Рп/с. = 613,4 + 57,9 = 671,3 кВт Qп/с. = 740,1 + 46,3·0,9 = 622,3 кВар Полная мощность на вводе подстанции, Sп/с., кВА, определяется по формуле:
 915,4 кВАРасчет электрических нагрузок приведен в таблицы 1.9. Таблица 1.9. Расчет электрических нагрузок
Общая нагрузка от всех ТП 4552,5 кВА. 1.3 Расчет электрической сети 1.3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов Основным критерием выбора оптимальной мощности трансформаторов являются: экономические соображения, обеспечивающие минимум приведённых затрат, условия нагрева, зависящие от температуры, коэффициента начальной загрузки, длительности максимума. От правильного размещения подстанций на территории массовой жилой застройки города, а также числа подстанций и мощности трансформаторов, установленных в каждой подстанции, зависят экономические показатели и надежность системы электроснабжения потребителей. Трансформаторные подстанции следует приблизить к центру питаемых ими групп потребителей, так как при этом сокращается протяжённость низковольтных сетей, снижаются сечения проводов и жил кабелей, а это приводит к значительной экономии цветных металлов и снижению потерь энергии. Снижаются также капитальные затраты на сооружение сетей. Поэтому система с мелкими подстанциями (мощность отдельных трансформаторов обычно не превышает 1000 кВА при вторичном напряжении сети 0,4/0,23 кВ) оказывается выгодной и применяется повсеместно [5]. Количество силовых трансформаторов на трансформаторной подстанции зависит от категории нагрузки по степени бесперебойности электроснабжения. Основная часть потребителей электроэнергии относится к 2-й категории по надёжности электроснабжения. Часть потребителей электроэнергии относятся к потребителям 3-й категории. Принимается двух трансформаторная КТП с использованием масляных трансформаторов. Мощность каждого трансформатора должна быть такой, чтобы при отключении одного из трансформаторов оставшейся в работе обеспечивал электроэнергией потребителей 1 и 2 категорий. За основу выбора берётся перегрузочная способность трансформаторов. Обычно в практике проектирования пользуются перегрузочной способностью для потребителей, работающих по двухсменному режиму работы, а жилые районы можно отнести к таким режимам работы, так как днем загруженность заключается в работающих магазинах, школах, детских садах и т. д., а вечером в жилых домах. Перегрузочная способность заключается в следующем: при выходе из строя одного из трансформаторов второй трансформатор может нести перегрузку величиной 40% в течении 6-и часов в сутки 5 рабочих дней недели. Выбор трансформаторов будем производить на примере трансформаторной подстанции № 1 (ТП–1), остальные расчеты аналогичны, результаты расчетов сводим в таблицу 1.10. Мощность трансформатора определяется по формуле:
где, Sнагр. – расчетная мощность нагрузки ТП. n – количество трансформаторов на подстанции. n = 2 Кз. – коэффициент загрузки трансформатора. Кз. = 0.7  Выбираем ближайший больший по мощности трансформатор: ТМ-630/10 Sном =630 кВА ΔРхх=1.3 кВт. ΔРкз=7.8 кВт. Uкз = 5.5% Iхх =2% Проверяем перегрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме: 1,4 · Sномт ≥ Sp 1,4 · 630 = 882> 606 Условие выполняется. Таблица 1.10. Выбор трансформаторов
1.3.2 Расчет сечения ЛЭП Критерием расчета сечения линий электропередачи является: 1. длительно допустимый ток Iдоп; 2. экономическая плотность тока Iэк; 3. допустимая потеря напряжения. В сетях выше 1000 В. расчёт сечений ведётся по первым двум условиям, а в сетях до 1000 В. расчётным условием является – длительно допустимый ток и допустимая потеря напряжения. Рассчитываем значение тока:
Где: Sрасч. – мощность всех подстанций кольца. Ко – коэффициент одновременности для электрических нагрузок в сетях 6 – 20 кВ. учитывающий количество ТП [8].  Все проводники электрической сети проверяют по допустимому нагреву током нагрузки. Для выбора сечений и проверки проводов и кабелей пользуются таблицами приведёнными в ПУЭ. Для этого сопоставляют расчетные токи элементов сети с длительно допустимыми токами, приведёнными в таблицах для проводов и кабелей. Необходимо выдержать соотношение Iрасч. ≤ Iдоп. где: Iрасч. – расчетный ток нагрузки, А; Iдоп. – предельно допустимый ток для данного сечения проводника, А. По данным справочной литературы выбираем бронированный трехжильный кабель с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами, в свинцовой или алюминиевой оболочке. ААБл (3 x95) Sкаб. = 95 мм2 Iдл. =205А 194,3≤ 205 Условие выполняется. При проектировании электрических сетей важно обеспечить наименьшую стоимость электроэнергии. Это зависит от выбранных сечений проводов. Если их занизить, то потери энергии возрастут, а если увеличить – уменьшится стоимость потерянной энергии, однако это приводит к росту капитальных первоначальных затрат на сооружение сети. Сечение, соответствующее минимуму стоимости передачи электроэнергии, называют экономическим Sэ. ≤ Sкаб., мм² Экономическая плотность тока является функцией двух переменных: числа часов использования максимальной нагрузки Тм и материала проводника. По справочной литературе для Тм = 5000 часов и материала проводника – алюминий, определим экономическую плотность тока jэк. = 2,5А/мм2, тогда расчётное значение экономического сечения линий равно:
где: Iрасч. – расчетный ток линии. Jэ. – экономическая плотность тока. Это условие определено для работы схемы на одной линии и двух трансформаторах, находящихся в работе.  Выбираем сечение кабеля исходя из условия экономической плотности тока ближайшее к расчетному. Кабель ААБл (3x70), Sкаб. = 70 мм², Iдлит. = 165 А. 165 А < 250 А Тaк как длительно допустимый ток выбранного кабеля по экономической плотности меньше расчетного тока при выборе кабеля по длительно допустимому току то принимаем к прокладке в земле ранее выбранный кабель, ААБл (3x95). Все расчеты по сечения кабеля ЛЭП сводим в таблицу 1.11. Таблица 1.11.
1.3.3 Выбор электрических аппаратов. Трансформаторные подстанции подключаются к сборным шинам 10 кВ РП с вакуумными выключателями, установленными в ячейках серии КРУ. Все апараты выбираются по следующим условиям: - по напряжению – Uном. Uсети. - по номинальному току – Iном. Iрасч.; Где Uсети = 10 кВ.
Выбираем к установке вакуумные выключатели. Основные достоинства вакуумных выключателей, определяющие их широкое применение: 1 Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и номинальных токов отключения. Число отключений номинальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без замены ВДК составляет 10-20 тыс., число отключений номинального тока отключения – 20-200, что в 10-20 раз превышает соответствующие параметры маломасляных выключателей. 2 Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма привода, проверке износа контактов по меткам один раз в пять лет или через 5-10 тысяч циклов «включений – отключений». 3 Полная взрыво- и пожаробезопасность, и возможность работать в агрессивных средах. 4 Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа ВДК. 5 Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам в следствие малой массы и компактной конструкцией аппарата. 6 Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с несколькими выключателями при двух-трех ярусном их расположении. 7 Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ. 9 Отсутствие загрязнения окружающей среды. 10 Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на монтаж. К недостаткам ВВ следует отнести повышенный уровень коммутационных перенапряжений, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных мер по защите оборудования [10]. Основные технические характеристики вакуумных выключателей сводим в таблицу 1.12. Таблица 1.12. - Выбор вакуумных выключателей
Выбираем оборудование трансформаторных подстанций ТП 10/0,4 кВ на стороне высокого напряжения. Выбор выключателей нагрузки (QW). Выключатель нагрузки является промежуточным аппаратом между выключателем и разъеденителем. Он не расчитан на отключение тока КЗ, но может включать и отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприёмников. Основные технические характеристики сводим в таблицу 1.13. Таблица 1.13.- Выбор выключателей нагрузки. (QW)
Выбираем разъединители (QS): В данной схеме разъединители используются для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока и для отключения и включения ненагруженных трансформаторов. Разъединители выбирают по мощности ТП; данные сводим в таблицу 1.14. Таблица 1.14. - Выбор разъединителей (QS)
Предохранители: Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основано на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги. Ценными свойствами плавких предохранителей являются: простота устройства и, следовательно, низкая себестоимость; исключительно быстрое отключение цепи при К.З. (короткого замыкания); способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток К.З. [9]. Предохранители ПК, заполненные чистым кварцевым песком, применяются на закрытых подстанциях напряжением 6 – 10 кВ малой и средней мощностей и на маломощных ответвлениях на крупных подстанциях. Предохранители ПК являются токоограничивающими, так как при больших токах КЗ отключаются до достижения амплитудного значения тока К.З. [10]. Основные технические характеристики предохранителей сводим в таблицу 1.15. Таблица 1.15. - Выбор предохранителей (FU)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
