Электроснабжение непромышленных зданий. Электроснабжение непромышленных объектов.Хохлянов В.С.2007г. Непромышленных объектов
 Скачать 3.89 Mb.
|
|
- 1 - В.С. Холянов, ОМ. Холянова ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НЕПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ Учебное пособие 2007 2 УДК.628.921.95 Х Холянов В.С., Холянова ОМ. Электроснабжение непромышленных объектов Учеб. пособие. Владивосток Изд-во ДВГТУ, 2007. – Первая часть пособия посвящена расчёту электрических нагрузок жилых и общественных зданий в микрорайонах городов, расчёту сетей наружного освещения, выбору схем внешнего электроснабжения. Вторая часть пособия посвящена вопросам электроснабжения объектов сельского хозяйства и включает расчёт электрических нагрузок, выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции. Приведены справочные данные для расчёта распределительных сетей напряжением 0,38-20 кВ. Пособие предназначено для проектирования электроснабжения непромышленных объектов. Ответственный редактор – В.И.Пупкин. Рецензенты канд. техн. наук, В.С. Пастухов. Печатается с оригинал-макета, составленного авторами. © Изд-во ДВГТУ, 2007 3 Содержание ПРЕДИСЛОВИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРОДОВ 1.1. Расчёт электрических нагрузок 1.1.1. Определение расчётных нагрузок жилых зданий 1.1.2. Определение расчётных нагрузок общественных зданий 1.1.3. Графики электрических нагрузок микрорайона 1.1.4. Расчёт сетей наружного освещения. 9 1.1.5. Выбор расположения подстанций напряжением 10/0,4 кВ 12 1.1.6. Определение электрических нагрузок распределительных сетей напряжением до 1 кВ. .13 1.1.7. Определение электрических нагрузок сетей 10 (6) кВ и центра питания 1.2. Выбор и расчёт схем сетей внешнего электроснабжения 1.2.1. Напряжение сетей 1.2.2. Выбор схем построения электрических сетей напряжением 35 кВ и выше 1.2.3. Выбор схем построения электрических сетей напряжением 0,38 – 20 кВ 1.2.4. Выбор числа и мощности трансформаторов 10/0,4 кВ 1.3. Расчёт электрических сетей 1.3.1. Выбор сечения кабелей электрических сетей напряжением до 1 кВ 1.3.2. Выбор сечения кабелей электрических сетей напряжением 10 (6) кВ 1.3.3. Проверка кабелей на термическую стойкость 1.4. Выбор схем сетей внутреннего электроснабжения 1.4.1. Общие положения. 29 1.4.2. Электрические сети жилых зданий 1.4.3. Электрические сети общественных зданий. 34 1.5. Защита в системах электроснабжения жилых и общественных зданий. 37 1.5.1. Общие положения. 37 1.5.2. Виды и схемы защиты 1.5.3. Устройства защитного отключения 1.5.4. Обеспечение селективности при применении УЗО……………………45 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА. 49 2.1. Расчёт электрических нагрузок ……………………………………………50 2.1.1. Общие положения. 50 2.1.2. Расчёт электрических нагрузок в сетях 0,38-110 кВ …………………...51 2.1.3. Графики электрических нагрузок сельских потребителей 2.1.4 Расчёт сетей наружного освещения . 53 2.1.5. Выбор расположения подстанций напряжением 10/0,4 кВ 2.2. Выбор и расчёт схем внешнего электроснабжения 54 4 2.2.1. Напряжение сетей 2.2.2. Нормы надёжности………………………………………………………. 55 2.2.3. Требования к схемам электрических сетей 2.2.4. Выбор числа и мощности трансформаторов 10/0,4 кВ 2.2.5. Выбор числа и мощности трансформаторов 35-110/10 кВ. 61 2.2.6. Выбор типовой трансформаторной подстанции с высшим напряжение 10 кВ 2.3. Расчёт электрических сетей. 66 2.3.1. Общие требования. 66 2.3.2. Выбор сечения проводов ВЛ напряжением 0,38 и 10 кВ 2.3.3. Выбор сечения проводов ВЛ напряжением 35, 110 кВ 2.3.4. Расчёт потерь мощности и энергии в электрических сетях Приложения Библиографический список ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее учебное пособие дает познания в области электроснабжения непромышленных объектов, к которым относятся два вида систем электроснабжения, имеющих важное значение для функционирования коммунального хозяйства городов с одной стороны и обеспечение нормальной жизнедеятельности жителей и объектов сельскохозяйственного назначения с другой стороны. В учебном пособии приводятся основные методики расчета электрических сетей коммунального и сельскохозяйственного назначения. В пособии даны методики расчета электрических нагрузок жилых и общественных зданий, расчёта сетей наружного освещения, рекомендации по выбору схем внешнего электроснабжения сетей 35 кВ и выше. Приведены основные справочные данные для расчёта распределительных сетей напряжением 0,38-20 кВ, даётся порядок выбора числа, мощности и местонахождения сетевых трансформаторов 10/0,4 кВ коммунального назначения. Вторая часть пособия посвящена проблемам электроснабжения сельского хозяйства, включает расчёт электрических нагрузок, расчёт сетей наружного освещения, выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции, расчёт электрических сетей сельскохозяйственного назначения напряжением 0,38; 10; 35 и 110 кВ. 5 1. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРОДОВ Современные жилые здания насыщены большим количеством различных электроприёмников. К ним относятся осветительные и бытовые приборы и силовое электрооборудование. Идёт постоянный процесс повышения комфортности жилья, а это в свою очередь увеличивает количество бытовых электроприёмников и увеличивает бытовое электропотребление. Повышение этажности домов ужесточает требования к надёжности и бесперебойности питающих их электрических сетей. В этой связи постоянно ведётся корректировка нормативной литературы по расчёту как внутридомовых, таки наружных электрических сетей. Настоящее пособие включает в себя самые современные нормативы для определения расчётных электрических нагрузок зданий (квартир, коттеджей, микрорайонов застройки и элементов городской распределительной сети. 1.1. Расчет электрических нагрузок В качестве расчётной нагрузки принимается получасовой (минутный) максимум нагрузки. Получасовой максимум принят для выбора всех элементов системы электроснабжения (проводников, трансформаторов, аппаратуры. В основе расчёта нагрузок коммунально-бытовых потребителей используется нагрузка одного потребителя, в качестве которого выступает семья или квартира при посемейном заселении домов. Теоретические предпосылки рассматриваемого метода базируются на вероятностном подходе к величине расчётного максимума нагрузки. Разработке нормативных значений нагрузок предшествовали необходимые измерения в различных точках системы питания жилых домов на водах в квартиры, на лестничных стояках, вводах в дома, сетях низкого напряжения (питающих дома) и сетевых трансформаторах. Результаты измерений обрабатывались методами математической статистики и теории вероятностей. Величина расчётной нагрузки в значительной степени зависит от уровня электрификации быта, то есть от электровооружённости или наличия различных бытовых электроприёмников в квартирах жильцов. В коммунальных электрических сетях наблюдается тенденция повышения уровня электрификации быта, увеличения числа различных электроприборов и их единичной мощности с одной стороны. С другой стороны в быту появляются современные энергоэкономичные бытовые электроприёмники с системами технологической, сетевой и защитной автоматики. 1.1.1. Определение расчетных нагрузок жилых зданий Электроприёмники жилых зданий можно подразделить на две группы - электроприёмники квартир - электроприёмники общедомового назначения. К первым относятся осветительные и бытовые электроприборы ко вторым – светильники лестничных клеток, технических подполий, чердаков, вестибюлей, 6 холлов, служебных и других помещений, лифтовые установки, вентиляционные системы, различные противопожарные устройства, домофоны и т.п.[1]. Электрическое освещение квартир осуществляется с помощью светильников с лампами накаливания и люминесцентными. К бытовым относятся следующие электроприборы нагревательные, хозяйственные, культурнобытовые, санитарно- гигиенические, бытовые кондиционеры воздуха, водонагреватели, приборы для отопления помещений. Для освещения лестниц, вестибюлей, холлов, коридоров применяют лампы накаливания и люминесцентные. Последние имеют большой срок службы и менее чувствительны к колебаниям напряжения. К силовым электроприёмникам относятся асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и другие электроприёмники лифтовых установок. Для высотных зданий применяют лифты со специальным электроприводом, куда входит электромагнитный тормози аппаратура управления. Кроме того, к силовым электроприёмникам относят электродвигатели вентиляторов и насосов, различные электромагниты для открывания клапанов и люков систем дымоудаления зданий высотой более девяти этажей, а также аппаратуру связи и сигнализации. Расчетная электрическая нагрузка квартир Р КВ , кВт, приведенная к вводу жилого здания, определяется по формуле Р КВ = Р КВ.УД ∙ n, (1.1) где Р КВ.УД – удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников зданий, кВт/квартира, (табл. 1.1.) [2], n – число квартир. При определении электрической нагрузки линии или на шинах 0,4 кВ ТП должны учитываться суммарное количество квартир (коттеджей, лифтовых установок и другого силового электрооборудования, питающегося от ТП, и потери мощности в питающих линиях 0,38 кВ. Расчетная нагрузка силовых электроприемников Р С , кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле Р С = Р Р.Л + Р СТ.У (1.2) Мощность лифтовых установок Р Р.Л , кВт, определяется по формуле Р Р.Л = К С ' ∑ Р NІ , (1.3) где К С ' коэффициент спроса, табл [2]; Ν - количество лифтовых установок Р - установленная мощность электродвигателя лифта, кВт. Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств Р СТ.У , кВт, определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса К С по табл [2] Р СТ.У = К С ∑ Р СТ.У . (1.4) Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств не учитывается. Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых элек- троприемников) Р Р.Ж.Д , кВт, определяется по формуле Р Р.Ж.Д = Р КВ + КУРС где Р КВ – расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт КУ – коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9). Расчетная реактивная нагрузка жилого дома, квар, определяется по формуле Q Р.Ж.Д = Р Р.КВ ∙ КВ + КУРС С, (1.6) где ċоѕφ КВ - расчетный коэффициент мощности для квартир с электрическими плитами, принимаемый равным 0,9; С – расчетный коэффициент мощности лифтовых установок, принимаемый по табл. Полная нагрузка жилого дома, кВ∙А, равна S Р.Ж.Д = √ Р Р.Ж.Д 2 + Q Р.Ж.Д 2 . (1.7) Расчётная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах 0,4 кВ ТП от электроприёмников квартир повышенной комфортности Р Р КВ определяется по формуле, кВт, Р Р КВ = Р КВ • n • Ко, (1.8) где Р КВ – нагрузка электроприёмников квартир повышенной комфортности, определяется из табл. 1.5. перемножением заявленной мощности и соответствующего коэффициента спроса n – количество квартир Ко – коэффициент одновременности для квартир повышенной комфортности, табл. 1.6. Удельные расчетные электрические нагрузки электроприемников коттеджей принимаются по табл. 1.7, кВт/коттедж [3]. Расчетная электрическая нагрузка квартир и коттеджей с электрическим отоплением и электрическим водонагревом должна определяться по проекту внутреннего электрооборудования квартиры (здания, коттеджа в зависимости от параметров установленных приборов и режима их работы (определяется теплотехнической частью проекта. 1.1.2 Определение расчетных нагрузок общественных зданий Общественными являются следующие здания различные учреждения и организации управления, финансирования, кредитования, госстраха, просвещения, дошкольные библиотеки, архивы, предприятия торговли, общепита, бытового обслуживания населения гостиницы, лечебные учреждения, музеи, зрелищные предприятия и спортивные сооружения. Все электроприёмники общественных зданий условно можно разделить на две группы осветительные и силовые. В основных помещениях общественных зданий используются светильники с люминесцентными лампами в исполнении, соответствующем условиям среды и выполняемой работы. Используются также металлогалогенные, натриевые, ксеноновые лампы для внутреннего и наружного освещения. Во вспомогательных помещениях (склады, кладовые) применяют лампы накаливания [1]. К силовым электроприёмникам относятся электроприёмники механического оборудования электротеплового оборудования холодильных машин, подъёмно- транспортного оборудования, санитарно-технических установок, связи, сигнализации, противопожарных устройств и др. 8 Общественные здания имеют также приточно-вытяжные вентиляционные установки, широко применяются системы кондиционирования воздуха, насосы систем горячего и холодного водоснабжения. Большинство механизмов оборудовано асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Электрические нагрузки любого общественного здания слагаются из нагрузок электрического освещения и силового электрооборудования. Установленная мощность ламп электрического освещения определяется на основании светотехнических расчетов [1]. Расчетная силовая электрическая нагрузка на вводах в общественное здание определяется по проектам оборудования зданий. Для ориентировочных расчетов усредненные удельные нагрузки и коэффициенты мощности допускается принимать по табл. 1.8 [2] удельных показателей нагрузок, приведенных с учетом внутреннего освещения. 1.1.3. Графики электрических нагрузок микрорайона Графики нагрузок дают представление о характере изменения во времени электрических нагрузок. По продолжительности они бывают суточными и годовыми. Графики нагрузок микрорайона в целом дают возможность определить потребление активной энергии потребителями микрорайона, правильно выбрать силовые трансформаторы и питающие линии. По графикам планируется текущий и капитальный ремонты элементов системы электроснабжения, определяют потребность в топливе для станций на какой-либо период, определяют необходимое количество и суммарную мощность рабочих агрегатов станции в различные часы суток. В справочнике [4] ив табл. 1.9 приведены ориентировочные суточные зимний и летний) графики электрических нагрузок некоторых характерных городских потребителей. Для потребителей микрорайона летний максимум составляет для жилых домов с электроплитами 80%, а для остальных объектов – 70%. Для реального проектирования могут быть использованы замеры режимных дней конкретных объектов. Суточные графики используют для построения годового графика по продолжительности. Можно условно принять продолжительность зимнего периода 200 дней, летнего – 165. По оси ординат годового графика по продолжительности в соответствующем масштабе откладывают нагрузки в кВт от Р МАКС до Р МИН , а по оси абсцисс – часы года от 0 до 8760 (24 ∙ 365= 8760). Площадь годового графика выражает количество потребленной электроэнергии за год в кВт∙ч. Поданным графика определяют число часов использования максимальной нагрузки, ч, 3 . 3 2 0 0 1 6 Л МАКС где Р Зi – нагрузка i го часа в декабре, кВт Р Лi - нагрузка i го часа в июне, кВт Р МАКС.З – максимальная нагрузка в зимний период, кВт. Время максимальных потерь, ч. τ М = ( 0,124 + Т М ∙ 10 -4 ) 2 ∙ 8760. (1.10) 1.1.4. Расчет сетей наружного освещения Основной задачей наружного освещения улиц и внутрирайонных проездов является обеспечение безопасности движения в темное время суток. Уличное освещение должно обеспечивать нормированную величину освещенности или величину средней яркости дорожного покрытия. Освещенность должна быть по возможности равномерной. В сетях наружного освещения следует применять напряжение 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали. 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 населённых пунктов допускается использовать неизолированные провода. Электропроводки внутри опор наружного освещения должны выполняться изолированными проводами в защитной оболочке или кабелями. Линии, питающие светильники, подвешенные на тросах, должны выполняться кабелями, проложенным по тросу, самонесущими изолированными проводами [5]. Линии электропередачи до 20 кВ на селитебной территории городов, в районах застройки зданиями высотой 4 этажа и выше должны выполняться, как правило, кабельными. В районах застройки зданиями высотой до 3 этажей линии электропередачи следует выполнять воздушными [1]. Кабельными должны выполняться распределительные сети освещения территорий детских яслей-садов, общеобразовательных школ, школ-интернатов, участков улиц с троллейбусным движением в местах наибольшей вероятности схода штанга также линии, питающие осветительные приборы подсвета зелени, цветов, фасадов зданий, скульптур, монументов. Кабельные распределительные сети в пределах одной линии следует выполнять одним сечением. Линии сети наружного освещения должны подключаться к пунктам питания с учетом равномерной нагрузки фаз трансформаторов, для чего отдельные линии следует присоединять к разным фазам или с соответствующим чередованием фаз [6]. В установках наружного освещения рекомендуется применять преимущественно высокоэкономичные газоразрядные источники света высокого давления - натриевые лампы высокого давления (НЛВД) – на улицах и дорогах при норме средней освещенности 4 лк и выше лампы ДРИ (метал-логалогенные)– на улицах и 10 площадях всех категорий со значительным пешеходным движением при средней освещённости 10 лк и выше - лампы ДРЛ (дуговые ртутные) различной мощности – на улицах и дорогах всех категорий, а также в транспортных и пешеходных тоннелях. Светильники с газоразрядными источниками света должны иметь индивидуальную компенсацию реактивной мощности. Коэффициент мощности светильника должен быть не ниже 0,85. Сечения нулевых жил кабелей в осветительных установках с газоразрядными источниками света следует, как правило, принимать равными сечению фазных проводов. Опоры с венчающими их светильниками рекомендуется размещать по односторонней схеме при ширине пешеходной части дома при большей ширине – по двухрядной прямоугольной или шахматной схеме. Отношение шага светильников к высоте их подвеса на улицах и дорогах всех категорий должно быть не более 5 : 1 при одностороннем, осевом или прямоугольном размещении и не более 7 : 1 при шахматной схеме размещения. По совокупности всех условий (экономическая оптимальность, эстетика, безопасность, ограничение ослеплённости) высота установки светильников выбирается в пределах 6-10 м, за исключением декоративных светильников в парках, у входов в здания и др. При воздушных сетях расстояние между светильниками ограничивается стрелой провеса проводов и обычно не превышает 40 м. Освещение улиц, дороги площадей с регулярным транспортным движением в городских поселениях следует проектировать исходя из нормы средней яркости усовершенствованных покрытий согласно табл [7]. Среднюю горизонтальную освещенность на уровне покрытия непроезжих частей улиц, дороги площадей, бульваров и скверов, пешеходных улиц и территорий микрорайонов в городских поселениях следует принимать по строительным нормам [7], как приведено ниже. Освещаемые объекты Средняя горизонтальная освещенность, лк Главные пешеходные улицы, непроезжие части площадей категорий Аи Б 10 Пешеходные улицы в пределах общественных центров 6 Тротуары, отделенные от проезжей части на улицах категорий Аи Б 4 В 2 Среднюю горизонтальную освещенность территорий общественных зданий следует принимать по строительным нормам [7], как приведено ниже. 11 Средняя горизонтальная освещенность, лк Детские ясли-сады, общеобразовательные школы и школы-интернаты, учебные заведения 10 Групповые и физкультурные площадки 10 Площадки для подвижных игр 10 Проезды и подходы к корпусами площадкам 4 В ночное время допускается предусматривать снижение уровня наружного освещения городских улиц, дороги площадей при нормируемой средней освещенности 4 лк и выше путем включения не более половины светильников В табл. 1.11 приведены параметры типовых решений [8] наружного освещения характерных объектов современного микрорайона со смешанной застройкой. Каждый участок осветительной сети характеризуется определенным значением передаваемой по нему мощности и, соответственно, определенным значением тока нагрузки. При определении нагрузок в сетях с газоразрядными источниками света высокого давления (лампы ДРЛ и ДРИ), следует учитывать потери мощности в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), которые при отсутствии точных данных рекомендуется принимать равными 10% мощности ламп. Выбранные сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать достаточную механическую прочность, прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур, срабатывание защитных аппаратов притоках К.З. короткого замыкания. При этом расчетное отклонение напряжения у наиболее удаленных светильников не должно превышать 5% номинального напряжения сети. Расчетная нагрузка Р Р.О. , Вт, питающей осветительной сети определяется как Р Р.О. = РУСТ ∙ К С ∙ К ПРА , (1.11) где РУСТ – установленная мощность ламп, Вт К С – коэффициент спроса одновременности, К С = 1 – для наружного освещения К ПРА – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующем аппарате, К ПРА = 1,1. Расчетный ток осветительной сети РО, А, для трехфазной сети (с нулевым проводом и без него) при равномерной нагрузке фаз определяется по формуле 3 cos |