Методика расчета электроснабжения микрорайона
Основой для выполнения электротехнической части проекта микрорайона является генеральный план, разрабатываемый архитекторами и технические условия энергоснабжающей организации на присоединение потребителей микрорайона к электрическим сетям.
Определение расчетных электрических нагрузок
При проектировании системы электроснабжения должны быть определены расчетные электрические нагрузки каждого из зданий и суммарная нагрузка, подключаемая к трансформаторной подстанции. В первом случае это необходимо для выбора сечения линий электропередачи, питающих здания и определения месторасположения трансформаторной подстанции, во втором – для определения мощности трансформаторов. При расчете учитываем, что во всех зданиях высотой до 9 этажей включительно для приготовления пищи установлены газовые плиты и используется природный газ. В жилых зданиях высотой 10 и более этажей устанавливаются электроплиты.
Кроме того, необходимо учесть, что в жилых зданиях высотой 10 и более этажей предусматриваются системы дымоудаления (мощность электродвигателя приточного вентилятора – 10 кВт, вытяжного вентилятора – 4,5 кВт). Нагрузка, создаваемая этими двигателями, учитывается при определении сечения линии к дому и не учитывается к суммарной нагрузке трансформаторной подстанции.
Мощность электродвигателей пассажирских лифтов зданий до 16 этажей – 4,5 кВт.
Полная расчетная мощность жилых домов вычисляется по формуле:
Sж. д =
+ 0,9·
, (46)
где Pкв – расчетная активная нагрузка жилого дома, кВт;
Pл – расчетная активная нагрузка лифтовых установок, кВт;
n – количество квартир, присоединенных к линии или трансформаторной подстанции;
Pл,i – установленная активная мощность электродвигателя i – го лифта, кВт;
Pдв – расчетная активная нагрузка двигателей силовых установок, кВт.
Удельная активная расчетная нагрузка Pкв. уд определяется путем интерполяции по таблице 4, расчетные значения коэффициентов мощности cosφкв, cosφл, cosφдв – по таблице 5, коэффициент спроса для лифтов Kс – по таблице 6.
Нагрузку общественных зданий принимаем по паспортам типовых или повторно применяемых проектов:
Суммарная полная расчетная нагрузка на шинах напряжением 0,4 кВ трансформаторной подстанции с учетом коэффициентов несовпадения максимумов нагрузки определяется по формуле:
Sр. тп = Sзд. макс + K1· Sзд.1+ K2· Sзд.2+…+ Ki· Sзд. i , (47)
где Sзд. макс – наибольшая из расчетных полных нагрузок жилых или общественных зданий, подключенных к трансформаторной подстанции, кВА;
K1 , … , Ki – коэффициенты несовпадения максимумов нагрузки жилых и общественных зданий в наибольшей расчетной нагрузке, принимаемые по таблице 7;
Sзд.1 , … , Sзд.i – полные расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую полную нагрузку Sзд. макс , подключенных к трансформаторной подстанции, кВА.
За наибольшую нагрузку принимается нагрузка, создаваемая 12-этажными жилыми домами, причем в нагрузке трансформаторной подстанции не учитывается, как отмечалось выше, мощность электродвигателей противопожарных устройств этих зданий. Выбираем коэффициенты несовпадения максимумов нагрузки по таблице 7 и рассчитываем значения коэффициентов мощности зданий.
Количество лифтов определяется по количеству секций жилого дома, причем в зданиях высотой 12 и более этажей устанавливаются спаренные лифты, т. е. общее количество лифтов в 12-этажных домах равно удвоенному числу секций.
Выбор месторасположения трансформаторной подстанции, количества и мощности трансформаторов
От размещения трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона зависит суммарная протяженность линий электропередачи напряжением 0,38 / 0,22 кВ и, следовательно, капитальные затраты на их строительство. При нерациональном размещении трансформаторной подстанции увеличиваются и потери электроэнергии в распределительных сетях. Поэтому выбор месторасположения трансформаторной подстанции является важной экономической задачей.
Оптимальное месторасположение трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона определяется по выражениям:
xтп = 
, (48)
yтп = 
, (49)
где Si – полная мощность i – го потребителя, кВА;
xi, yi – координаты центров нагрузки отдельных потребителей, км;
n – количество потребителей.
Мощность трансформаторов выбирают исходя из вычисленной выше суммарной расчетной полной мощности. Дополнительно к этой мощности необходимо учесть нагрузку от наружного освещения микрорайона:
, (50)
где N – количество светильников, шт.;
– активная мощность лампы светильника, кВт;
– коэффициент мощности лампы светильника;
L – длина улицы, км;
l – шаг светильников, км;
n – рядность расположения светильников.
Суммарная полная мощность наружного электроосвещения определится с учетом коэффициента участия в вечернем максимуме нагрузки, равном 
1:
. (51)
С учетом наружного освещения суммарная мощность трансформаторной подстанции составит:
. (52)
В полной расчетной мощности трансформаторной подстанции необходимо также учесть потери мощности в линиях электропередачи напряжением до 1 кВ и трансформаторах.
Потери мощности в линиях электропередачи принимаются равными 5% от полной расчетной мощности трансформаторной подстанции:
. (53)
Исходя из рассчитанной мощности выбираются трансформаторы.
Коэффициент предварительной загрузки:
. (54)
Коэффициент перегрузки:
. (55)
Выбор схемы электроснабжения
Для принятия решений по схеме электроснабжения учитывают категорию зданий по надежности электроснабжения, территориальное размещение потребителей, их мощность, количество отходящих линий от трансформаторной подстанции.
Максимальное количество отходящих линий от трансформаторной подстанции не должно превышать 16. Принимают во внимание также, что одна из линий занимается для подключения панели наружного освещения, т. е. общее количество отходящих линий трансформаторной подстанции равняется 15.
Рассмотрим потребителей электроэнергии микрорайона по обеспечению надежности их электроснабжения. Три 5-этажных жилых дома, относящихся к III категории, могут быть подключены по наиболее простой “кольцевой” схеме, так как они не имеют силовых электроприемников и нет необходимости отделения осветительной нагрузки от силовой. Для этого от трансформаторной подстанции предусматривают прокладку по одному кабелю к каждому дому. Между ними прокладываются 2 перемычки, позволяющие не нарушать электроснабжение любого из этих домов при выходе из строя одного из питающих кабелей. При выборе сечения этих кабелей необходимо учитывать суммарную нагрузку от трех домов. Сечение перемычки выбирается по наибольшей нагрузке.
Для подключения крупных потребителей – школы, детского сада – яслей, находящихся в противоположных направлениях от трансформаторной подстанции, – используют радиальную схему. Сечение каждого из кабелей должно определяться исходя из полной нагрузки потребителя. В нормальном режиме распределение нагрузки на оба кабеля должно быть примерно равным.
При определении трасс кабельных линий по территории микрорайона следует помнить, что наименьший расход кабеля и соответственно минимальные капитальные затраты будут при кратчайшем расстоянии от трансформаторной подстанции до потребителей. В то же время нужно учитывать, что в микрорайоне, кроме электрических сетей, прокладываются и другие инженерные коммуникации (водопровод, хозяйственно – бытовая и дождевая канализации, тепловые сети, сеть газоснабжения, сеть телефонизации). Все эти сети имеют “узаконенное” место относительно дворового фасада здания. Поэтому электрические линии, имеющие одинаковое направление, должны прокладываться в одной траншее. План расположения электрических сетей при проектировании микрорайона в обязательном порядке согласуется с разработчиками других инженерных сетей.
Составленная схема электроснабжения - не единственно возможный вариант, могут быть разработаны и другие варианты схем. Наилучшей схемой будет та, которая при обеспечении нормативных требований по надежности электроснабжения, качеству электрической энергии окажется более простой и экономичной.
Выбор сечения кабельных линий
Расчет сечения кабельных линий произведем с помощью номограммы, позволяющей проверить сечение кабеля по условию нагревания и отклонения напряжения (рис.1).
Для расчета необходимо выбрать марку кабеля.
На выборе сечений кабельных линий электропередач к зданиям завершается этап выполнения электротехнической части проекта микрорайона.
Практическое задание № 5
“Электроснабжение микрорайона”
Основой для выполнения электротехнической части проекта микрорайона является генеральный план, разрабатываемый архитекторами и технические условия энергоснабжающей организации на присоединение потребителей микрорайона к электрическим сетям.
Дано:
На генеральном плане размещены: пять 12-этажных односекционных 48- квартирных жилых домов (номера зданий на генеральном плане – 1 – 5) с электрическими плитами мощностью до 5,8 кВт; пять 9-этажных пятисекционных 180-квартирных жилых дома 6-10; пять 5-этажных пятисекционных 75-квартирных жилых дома 11-15; детский сад – ясли на 280 мест с пищеблоком 17; школа на 1176 мест с пищеблоком 16; продовольственный магазин, пристроенный к жилому дому 18.
Задание:
Требуется определить: расчетную электрическую нагрузку жилых и общественных зданий; мощность и расположение трансформаторной подстанции. Необходимо составить схему электроснабжения на напряжении 380 / 220 В и произвести расчет сечений линий электропередачи к зданиям микрорайона.
Генеральный план:
Определение расчетных электрических нагрузок
При проектировании системы электроснабжения должны быть определены расчетные электрические нагрузки каждого из зданий и суммарная нагрузка, подключаемая к трансформаторной подстанции. В первом случае это необходимо для выбора сечения линий электропередачи, питающих здания и определения месторасположения трансформаторной подстанции, во втором – для определения мощности трансформаторов. При расчете учитываем, что во всех зданиях высотой до 9 этажей включительно для приготовления пищи установлены газовые плиты и используется природный газ. В жилых зданиях высотой 10 и более этажей устанавливаются электроплиты.
Кроме того, необходимо учесть, что в жилых зданиях высотой 10 и более этажей предусматриваются системы дымоудаления (мощность электродвигателя приточного вентилятора – 10 кВт, вытяжного вентилятора – 4,5 кВт). Нагрузка, создаваемая этими двигателями, учитывается при определении сечения линии к дому и не учитывается к суммарной нагрузке трансформаторной подстанции.
Мощность электродвигателей пассажирских лифтов зданий до 16 этажей – 4,5 кВт.
Полная расчетная мощность жилых домов вычисляется по формуле:
Sж. д = + 0,9·,
где Pкв – расчетная активная нагрузка жилого дома, кВт;
Pл – расчетная активная нагрузка лифтовых установок, кВт;
n – количество квартир, присоединенных к линии или трансформаторной подстанции;
Pл,i – установленная активная мощность электродвигателя i – го лифта, кВт;
Pдв – расчетная активная нагрузка двигателей силовых установок, кВт.
Удельная активная расчетная нагрузка Pкв. уд определяется путем интерполяции по таблице 4, расчетные значения коэффициентов мощности cosφкв, cosφл, cosφдв – по таблице 5, коэффициент спроса для лифтов Kс – по таблице 6.
Полная расчетная мощность жилых домов:
12-этажного:
S12=
+0,9(
)=97,05 кВА.
9-этажного:
S9 
кВА.
5-этажного:
S5 
кВА.
Нагрузку общественных зданий принимаем по паспортам типовых или повторно применяемых проектов:
Школа на 1176 мест с пищеблоком – Sшк = 309,5 кВА;
Детский сад – ясли на 280 мест с пищеблоком – Sд с-я = 135,2 кВА;
Продовольственный магазин – Sмаг = 64,7 кВА.
Суммарная полная расчетная нагрузка на шинах напряжением 0,4 кВ трансформаторной подстанции с учетом коэффициентов несовпадения максимумов нагрузки определяется по формуле:
Sр. тп = Sзд. макс + K1· Sзд.1+ K2· Sзд.2+…+ Ki· Sзд. i ,
где Sзд. макс – наибольшая из расчетных полных нагрузок жилых или общественных зданий, подключенных к трансформаторной подстанции, кВА;
K1 , … , Ki – коэффициенты несовпадения максимумов нагрузки жилых и общественных зданий в наибольшей расчетной нагрузке, принимаемые по таблице 7;
Sзд.1 , … , Sзд.i – полные расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую полную нагрузку Sзд. макс , подключенных к трансформаторной подстанции, кВА.
За наибольшую нагрузку принимается нагрузка, создаваемая 12-этажными жилыми домами, причем в нагрузке трансформаторной подстанции не учитывается, как отмечалось выше, мощность электродвигателей противопожарных устройств этих зданий. Коэффициенты несовпадения максимумов нагрузки (таблица 7 ) и значения коэффициентов мощности зданий:
5- и 9-этажные жилые дома – Kж. д = 0,9; 
.
Школа на 1176 мест с пищеблоком – Kшк = 0,4; 
.
Детский сад – ясли на 280 мест с пищеблоком – Kд с-я = 0,4; 
.
Продовольственный магазин (при условии его полуторасменной работы) – Kмаг = 0,8; 
.
Тогда
Sр. тп = 5S12 + Kж. д·(5S9+5 S5) +Kшк·Sшк+ Kмаг·Sмаг +Kясли·Sясли + K9.л·2·6S9.л + K12.л·2·5S12.л =
Количество лифтов определяется по количеству секций жилого дома, причем в зданиях высотой 12 и более этажей устанавливаются спаренные лифты, т. е. общее количество лифтов в 12-этажных домах равно удвоенному числу секций.
Выбор месторасположения трансформаторной подстанции, количества и мощности трансформаторов
От размещения трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона зависит суммарная протяженность линий электропередачи напряжением 0,38 / 0,22 кВ и, следовательно, капитальные затраты на их строительство. При нерациональном размещении трансформаторной подстанции увеличиваются и потери электроэнергии в распределительных сетях. Поэтому выбор месторасположения трансформаторной подстанции является важной экономической задачей.
Оптимальное месторасположение трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона определяется по выражениям:
xтп = ; yтп = ,
где Si – полная мощность i – го потребителя, кВА; _
xi, yi – координаты центров нагрузки отдельных потребителей, км;
n – количество потребителей.
Для этого, совместив оси координат X и Y с линиями застройки, находим координаты вводно – распределительных устройств жилых и общественных зданий. Генеральный план микрорайона на рис.1 выполнен в масштабе 1:2000. Результаты измерений сводим в таблицу:
Координаты ВРУ зданий | Номера зданий по генеральному плану | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
x, м | 15.32 | 15.32 | 15.32 | 15.32 | 15.32 | 130.32 | 220.04 | 308.96 | 425.48 |
y, м | 8.68 | 68 | 127.32 | 186.64 | 245.96 | 8.68 | 52.84 | 8.68 | 77.36 |
Координаты ВРУ зданий | Номера зданий по генеральному плану | ||||||||
10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
x, м | | | | | | | | | |
y, м | | | | | | | | | |
Подставив в выражения вычисленные значения расчетных мощностей и их координаты, получим:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
