Проектирование системы электроснабжения микрорайона города

Курсовая работа

В данном курсовом проекте проектируется система электроснабжения микрорайона, находящегося в крупном городе. Целью задания является освоение принципов построения системы электроснабжения микрорайона.

Исходными положениями для построения системы электроснабжения являются потребляемая мощность электроприемников, их категория надежности. Характеристики потребителей электрической энергии определяют требования к надежности электроснабжения, объему резервирования элементов системы электроснабжения, применению средств сетевой автоматики. Наличие энергоемких потребителей и их территориальное размещение обусловливают конфигурацию электрических сетей, целесообразность устройства глубоких вводов.

При разработке системы электроснабжения города учитываются возможности регулирования напряжения, обеспечения требуемого уровня надежности в ремонтных, аварийных и послеаварийных режимах.

Критерием оптимальности принятой системы электроснабжения является минимум приведенных затрат на ее сооружение и последующую эксплуатацию. Затраты на сооружение системы электроснабжения во многом определяются количеством трансформаций напряжения. С этой точки зрения идеальной считается система, использующая только два уровня напряжения: 110 и 10кВ.С учетом максимального приближения к центрам электрических нагрузок, размещаются районные трансформаторные подстанции напряжением 110/10кВ, Обычно плотность электрических нагрузок неравномерно распределяется по территории города.

ЗАДАНИЕ

1. Определить расчетную нагрузку на вводах в жилые дома и общественные здания согласно заданному генеральному плану.

2. Определить суммарную расчетную нагрузку всего условного жилого микрорайона.

3. Определить и обосновать количество, мощность и местоположение ТП.

4. Выбрать структуру, напряжение и предложить схему электроснабжения микрорайона с техническим обоснованием.

5. Произвести расчет распределительной сети 0,4 кВ:

  • Расчет кабельной сети 0,4 кВ;
  • Проверить выбранные кабели по допустимой потере напряжения;
  • Выбрать аппараты защиты и согласовать их с защищаемым проводником.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Характеристики жилых домов и общественных зданий приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Таблица 1 — Характеристика жилых зданий микрорайона

116 стр., 57640 слов

Электроснабжение микрорайона города

... выпускной квалификационной работе рассматривается вопрос электроснабжения жилого микрорайона города. Основными потребителями электроэнергии являются коммунально-бытовые потребители: жилые дома высотой 5 этажей, относящиеся к 3 категории по степени обеспечения надежности электроснабжения; жилые ...

поз.

Количество

Тип плит для пищеприготовл.

Кол-во лифтов

Категория по надежности

подъездов

nп

этажей

квартир

nкв

пасаж.

Nл/Pл

грузов.

Nл/Pл

36

4

6

59

Газовая

III

38

7

9

237

Электрическая

7/4,5

II

40

8

9

301

Электрическая

8/4,5

II

42

4

6

57

Газовая

III

81

7

9

244

Электрическая

7/4,5

II

83

4

5

60

Газовая

II

85

5

9

171

Электрическая

5/4,5

II

87

4

5

60

Газовая

III

89

4

5

57

Газовая

III

91

3

9

109

Электрическая

3/4,5

II

93

3

9

108

Электрическая

3/4,5

II

99

2

9

72

Электрическая

2/4,5

II

95

4

6

60

Газовая

III

97

4

6

60

Газовая

III

101

3

9

102

Электрическая

3/4,5

II

Таблица 2 — Характеристика общественно-административных зданий и коммунально-бытовых предприятий микрорайона

№ поз.

Наименование объекта

Ед. измерения количественного

показателя

Количественный

показатель

М

Категория по надежности

34

Детский сад№116

место

300

II

40/2

Парикмахерская

место

5

III

44/1

Стамотология

м2

200

III

87/2

Гараж

авто

67

III

85/1

Прод. магазин

м2

200

III

81/1

Офисный центр

м2

1232

II

44

Школа №43

место

1036

I

40/1

Хозяйственный корпус

м2

936

III

Площадь микрорайона:

Все общественные здания с кондиционированием воздуха.

Генеральный план микрорайона представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Генеральный план микрорайона

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

2.1 Расчет нагрузок жилых зданий

Расчетная электрическая нагрузка квартир Ркв, кВт, приведенная к вводу жилого здания, определяется по формуле:

(2.1)

где Ркв. уд. — удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир (зданий) по таблице 6.1 [10], кВт/квартира;

  • n — количество квартир.

Если количество квартир в рассматриваемом жилом доме не соответствует табличному значению, то удельную расчетную мощность определяют методом линейной интерполяции по формуле:

(2.2)

Расчетная нагрузка силовых электроприемниковPс, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле:

(2.3)

где Рр.л — мощность лифтовых установок, кВт;

  • Рст.у — мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств, кВт.

Мощность лифтовых установок Pр.л, кВт, определяется по формуле:

(2.4)

где — коэффициент спроса по таблице 6.4 [10];

  • nл — количество лифтовых установок;
  • установленная мощность электродвигателя лифта, кВт.

В расчетах принимаем, что в рассматриваемых объектах нет санитарно-технических устройств, т.е. Pст.у= 0, следовательно, Pс = Pр.л.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников)Pр.ж.д, кВт, определяется по формуле:

(2.5)

где Pкв — расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

  • Pс — расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;
  • kу — коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9).

Расчетная реактивная нагрузка жилого дома Qр.ж.д., кВАр, определяется по формуле:

(2.6)

где tgкв и tgл — расчетные коэффициенты, которые принимаются по пункту 6.12 [10].

Полная расчетная мощность на вводе в жилое здание Sр.ж.д., кВА, определяется по формуле:

(2.7)

Расчет нагрузок жилого дома №38

nп = 7; nэ = 9; N = 237; плиты электрические мощностью до 8,5 кВт; количество и мощность лифтов nлРл = 74,5+37,5кВт; дом относится к II категории потребителей по надежности электроснабжения.

По формуле (2.2), коэффициенты берем из таблицы 6.1 [10]:

По формуле (2.1):

По формуле (2.3):

По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

Расчет нагрузок жилого дома №36

nп = 4; nэ = 6; N = 59; плиты на природном газе; дом относится к III категории потребителей по надежности электроснабжения.

По формуле (2.2), коэффициенты берем из таблицы 6.1 [10]:

По формуле (2.1):

  • Т.к. отсутствуют лифты, следует, чтоPc4а = 0 кВт;
  • По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

Аналогично проводим расчет жилых зданий 40,42,81,83,85,87,89,91,93,95,97,99,101 результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3 — Электрические нагрузки жилых зданий

№ зд.

Pкв.уд., кВт/кв

Pкв, кВт

k’c

Pс, кВт

Pр.ж.д., кВт

Qр.ж.д., кВАр

Sр.ж.д., кВА

Кат.по надежн.

36

1,31

77,29

77,29

22,41

80,47

III

38

0,98

232,49

0,8

25,2

245,09

61,24

240,42

II

40

0,94

285,64

0,8

28,8

300

73,97

295

II

42

1,33

75,81

75,81

21,984

78,933

III

81

0,987

240,82

0,8

25,2

244,42

52,376

46,44

II

83

1,3

78

78

22,62

81,23

III

85

1,1

188,1

0,8

18

197,1

46,62

193,7

II

87

1,3

78

78

22,62

81,23

III

89

1,3

78

78

22,62

81,23

III

91

1,031

215,47

0,8

11,76

221,35

49,97

221,18

II

93

1,031

215,47

0,8

11,76

221,35

49,97

221,18

II

95

1,31

77,29

77,29

22,41

80,47

III

№ зд.

Pкв.уд., кВт/кв

Pкв, кВт

k’c

Pс, кВт

Pр.ж.д., кВт

Qр.ж.д., кВАр

Sр.ж.д., кВА

Кат.по надежн.

97

1,31

77,29

77,29

22,41

80,47

III

99

1,92

138,24

0,8

18,4

154,6

44,87

161,17

II

101

1,031

215,47

0,8

11,76

221,35

49,97

221,18

II

2.2 Расчет нагрузок общественных зданий

Расчетные нагрузки на вводе в общественные здания и учреждения определяются по укрупненным удельным нагрузкам.

Расчетная активная нагрузка общественных зданий, кВт, определяется по формуле:

(2.8)

где — удельная расчетная нагрузка общественных зданий, , определяется по таблице 6.14 [10];

  • М — количественный показатель общественного здания.

Расчетная реактивная нагрузка общественных зданий, кВАр:

(2.9)

где tgо.з. — расчетный коэффициент для общественных зданий, принимается по таблице 6.12 [10].

Полная расчетная мощность на вводе в общественное здание Sр.о.з., кВА, определяется по формуле:

(2.10)

Расчет нагрузок общественного здания №32

Продовольственныймагазинобщей площадью 366 м2;здание относится ко II категории потребителей по надежности электроснабжения.

По формуле (2.8):

По формуле (2.9):

По формуле (2.10):

Аналогично рассчитываем общественные здания 40/2, 44/1, 87/2, 85/1, 81/1, 44, 40/1 результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4 — Электрические нагрузки общественных зданий

№ оз

Pуд.оз.

M, ед.изм.

Pр.о.з., кВт

Qр.о.з, кВАр

Sр.о.з, кВА

Кат.надежн.

32

0,46 кВт/место

300

138

34,5

142,247

II

40/2

1,5 кВт/место

5

7,5

1,875

7,731

III

44/1

0,25 кВт/м2

200

50

37,5

62,500

III

87/2

0,5 кВт/авто

67

33,5

16,083

37,161

III

85/1

0,250 кВт/м2

200

50

37,5

62,500

III

81/1

0,054 кВт/м2

1232

66,528

37,921

76,577

II

44

0,15 кВт/место

90

13,5

5,805

14,695

III

40/1

0,054 кВт/м2

936

50,544

28,8101

58,178

III

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ НАГРУЗКИ МИКРОРАЙОНА

3.1 Расчет нагрузок условных домов

Для определения суммарной нагрузки микрорайона необходимо рассчитать нагрузку «условных» домов, объединив однотипные жилые дома в условные.

Определение нагрузок условного дома №1

Объединим в один условный дом жилые дома 36, 42, 83, 87, 89, 95 и 97 с газовыми плитами. Общее число квартир:

N = 59+57+60+57+59+59=352.

По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

  • Т.к. отсутствуют лифты, следует, чтоPc.у.д.1 = 0 кВт;
  • По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

Определение нагрузок условного дома №2

Объединим в один условный дом жилые дома 38, 40, 81, 85, 91, 93, 99, 101 с электрическими плитами. Общее число квартир:

  • N = 237+301+244+171+109+108+72+102= 1344кв.;
  • По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

Коэффициент спроса лифтовых установок жилых домов kc’

По формуле (2.3):

По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

3.2 Расчет уличного и внутриквартального освещения

Удельная нагрузка для расчета наружного и внутриквартального освещения зависит от категории улиц, которая принимается в зависимости от градостроительства по нормативным данным. Заносим в таблицу 5 данные для расчета уличного освещения.

Таблица 5 — Данные для расчета уличного освещения

Название улицы

Категория

Длина улицы, км

Удельная нагрузка (светодиод), кВт/км

Лыткина

Б

0,310

10

Петрозаводская

Б

0,414

10

Тентюковская

Б

0,520

10

Для уличного и внутриквартального освещения используем светодиодные светильники с лампами LEDмарки LL-MAG2-030-124 (приложение №1)(cos=0,95; tg=0,33).

Активная расчетная нагрузка уличного освещения, кВт, определяется по формуле:

(3.1)

где Руд.у.о.i — удельная нагрузка i-ой улицы, кВт/км;

  • li — длина i-ой улицы, км.

Активная расчетная нагрузка внутриквартального освещения, кВт, определяется по формуле:

(3.2)

где Руд.вн.кв. — удельная нагрузка внутриквартального освещения, кВт/га, принимается равной 1,2 кВт/га [9];

  • Fмкр. — площадь микрорайона, га.

Расчетная активная нагрузка освещения микрорайона, кВт:

(3.3)

Реактивная составляющая нагрузки освещения, кВАр, определяется по формуле:

(3.4)

где — коэффициенты мощности светильников уличного и внутриквартального освещения.

Полная расчетная нагрузка освещения микрорайона, кВА:

(3.5)

3.3 Определение суммарной расчетной нагрузки микрорайона

Суммарная расчетная нагрузка микрорайона определяется по формуле:

(3.6)

где Рр.max — наибольшая из расчетных нагрузок в микрорайоне, кВт;

  • Рр.i — расчетная нагрузка i-го объекта, кВт;
  • kу.i — коэффициент участия i-го объекта в максимуме нагрузок, принимается по таблице 6.13 [10].

Реактивная составляющая расчетной нагрузки микрорайона, кВАр, определяется по формуле:

(3.7)

Полная расчетная мощность, кВА:

(3.8)

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ ТП

4.1 Определение числа и мощности ТП

От правильного выбора числа и мощности трансформаторов ТП, а также их размещения на территории микрорайона зависит эффективность функционирования системы в целом. Выбор числа трансформаторов зависит от категории надежности и выбранной схемы электроснабжения подключенных потребителей. В частности, для питания потребителей I категории и ответственных потребителей II категории применяются двухтрансформаторные подстанции в сочетании с двухлучевыми схемами питания. Каждый трансформатор при этом питается от отдельной линии, подключенной к независимому источнику питания. В случае отказа одного из трансформаторов другой, в соответствии с допустимой по ПУЭ аварийной перегрузкой, обеспечивает питание почти всех потребителей, подключенных к ТП. Перевод нагрузки с отказавшего трансформатора на оставшийся в работе должен осуществляться автоматически. Для питания потребителей II и III категорий в зависимости от суммарной нагрузки потребителей могут применяться как двух-, так и однотрансформаторные подстанции в сочетании с петлевыми схемами питания. Причем, при применении однотрансформаторных подстанций питание потребителей II категории в аварийном режиме осуществляется от ближайшей ТП посредством перемычки.

Для ориентировочного определения экономически целесообразной мощности трансформаторов в ТП можно применить следующую формулу:

(4.1)

где — плотность нагрузки микрорайона, кВА/км2, определяется по формуле:

(4.2)

где F — площадь микрорайона, км2.

Тогда

Выберем предварительно трансформаторы Sтр.ном= 1000кВА.

Ориентировочное число ТП определяется по формуле:

(4.3)

где — коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, при расчетах принимается равным 0,7;

  • Sтр.ном. — номинальная мощность трансформатора, принятая по формуле (4.1) и округленная до ближайшего стандартного значения, кВА;
  • nтр. — число трансформаторов ТП.

Принимаем NТП = 2.

Потребители разбиваются на группы, число которых равно числу ТП. Произведем распределение нагрузок по ТП:

ТП1: ЖД40,ЖД42,ЖД36, ЖД38, ЖД81, ОЗ44/1, ОЗ40/2,ОЗ44, ОЗ40/1,ОЗ34, ул.Лыткина, ул. Петрозаводская.

ТП2: ЖД83, ЖД85,ЖД87,ЖД89, ЖД91, ЖД93, ЖД95,ОЗ97,ЖД99, ЖД101, ОЗ87/2, ОЗ85/1,ул. Тентюковскаявнутриквартальное освящение.

4.2 Расчет мощности нагрузок, подключенных к ТП

Определяется установленная мощность каждой ТП в зависимости от подключенных потребителей. Затем действительные значения коэффициентов загрузки сравниваются с допустимыми значениями. Действительные значения коэффициентов загрузки в нормальном и послеаварийном режимах определяются по формулам:

(4.4)

где Sр.ТП — расчетная мощность ТП, кВА;

  • Sтр.ном. — номинальная мощность трансформаторов ТП, кВА;
  • nтр. — число трансформаторов ТП.

Расчетная мощность ТП Sр.ТП определяется в следующей последовательности:

Вычисляется активная расчетная мощность, подключенная к ТП:

(4.5)

где Рр.ТП.max — наибольшая из расчетных нагрузок, подключенных к данной ТП, кВт;

  • Рр.i — расчетная нагрузка i-го объекта, кВт;
  • kу.i — коэффициент участия i-го объекта в максимуме нагрузок, принимается по таблице 6.13 [10].

Реактивная составляющая расчетной нагрузки ТП, кВАр, определяется по формуле:

(4.6)

Полная расчетная мощность, кВА:

(4.7)

Полученные по формулам (4.4) коэффициенты не должны превышать следующих значений:

4.2.1 Расчет мощности нагрузки, подключенной к ТП1

ТП1: ЖД40,ЖД42,ЖД36, ЖД38, ЖД81, ОЗ44/1, ОЗ40/2,ОЗ44, ОЗ40/1,ОЗ34, ул.Лыткина, ул. Петрозаводская.

Расчетная мощность нагрузки освещения улиц, питающихся от ТП1:

Объединим в условный дом №1 с электрическими плитами ЖД38, ЖД40, ЖД81. Общее число квартир:

  • N = 237+301+244 = 782;

Число и мощность лифтовых установок: в домах с этажностью до 12:

По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

Найдем коэффициенты спроса лифтовых установок:

По формуле (2.4):

По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

Объединим в условный дом №2 дома с газовыми плитами ЖД36, ЖД42, ЖД83, ЖД87, ЖД89. Общее число квартир:

  • N = 59+57+60+60+57= 293;
  • По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

  • Т.к. отсутствуют лифты, следует, чтоPc.у.д.2 = 0 кВт;
  • По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

В итоге получаем, условный дом №1 (с электрическими плитами), условный дом №2 (с газовыми плитами), ул.Интернациональная, ул. Бабушкина, ул.Первомайская.

Из всех потребителей, подключенных к ТП1, наибольшую расчетную мощность имеет условный дом №1 (с электрическими плитами), получаем

Находим коэффициенты загрузки в нормальном и послеаварийном режимах:

следовательно, мощность трансформаторов выбрана верно.

4.2.2 Расчет мощности нагрузки, подключенной к ТП2

ТП2:ЖД83,ЖД85,ЖД87,ЖД89,ЖД91,ЖД93,ЖД95,ЖД97,ЖД99,ЖД101,ОЗ87/2,ОЗ85/1,ул.Тентюковская внутриквартальное освящение.

Расчетная мощность нагрузки освещения улиц, питающихся от ТП2:

Условный дом №1 с электрическими плитами ЖД85, ЖД91, ЖД93, ЖД99,ЖД101.

Общее число квартир:

  • N = 171+109+108+72+102= 460;.

Число и мощность лифтовых установок: в домах с этажностью до 12:

По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

Найдем коэффициенты спроса лифтовых установок:

По формуле (2.4):

По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

Объединим в условный дом №2 дома с газовыми плитами ЖД87, ЖД89, ЖД95,

  • Общее число квартир:
  • N = 60+57+59+59= 235;
  • По формуле (2.2):

По формуле (2.1):

  • Т.к. отсутствуют лифты, следует, чтоPc.у.д.2 = 0 кВт;
  • По формуле (2.5):

По формуле (2.6):

По формуле (2.7):

В итоге получаем, условный дом №1 (с электрическими плитами), условный дом №2 (с газовыми плитами),ул.Тентюковская.

Из всех потребителей, подключенных к ТП2, наибольшую расчетную мощность имеет условный дом №1 (с электрическими плитами), получаем

Находим коэффициенты загрузки в нормальном и послеаварийном режимах:

Трансформатор не нагружается, следовательно берём трансформатор классом напряжения ниже:

следовательно, мощность трансформаторов выбрана верно.

Внесем полученные значения коэффициентов для всех ТП в таблицу 6.

Таблица 6 — Расчет коэффициентов загрузки ТП

№ ТП

Полная мощность, кВА

Кол-во и мощность трансформаторовров ТП

Коэф-т загрузки в норм.режиме

Коэф-т загрузки в после аварийном.режиме

1

2х1000

0,66

2

2х630

0,718

4.3 Определение местоположения ТП

Конструктивно ТП выполнены в виде отдельно стоящих одноэтажных ТП с кабельными вводами. Для уменьшения приведенных затрат в сети 0,4 кВ ТП располагают как можно ближе к центру электрических нагрузок. Координаты центра нагрузок определяются графо-аналитическим методом по следующим формулам:

(4.8)

где Рр.i- электрические нагрузки подключенных к ТП потребителей, кВт;

  • Xi, Yi- центры нагрузок потребителей, см.

Определяем центры нагрузок потребителей графическим методом. Для этого определим координаты центров зданий (рисунок 2).

Результаты занесем в таблицы 7, 8, 9, 10.

Таблица 7 — Определение местоположения ТП1

№ позиции

Расчетная нагрузка, кВт

Координаты центра эл. нагрузок

X

Y

40

300

262

40

42

75,81

220

55

36

77,29

220

100

38

61,24

262

122

81

244,42

185

182

ОЗ44/1

50

205

25

ОЗ40/2

7,5

240

45

ОЗ44

13,5

170

35

ОЗ40/1

50,544

240

103

ОЗ34

138

175

118

ТП1

220,14

97,319

Определим координаты ТП1 по формулам (4.8):

Т.к. координата ТП1 находится на территории садика, а по ПУЭ это запрещено, то смещаем координату вдоль оси ОХ влево.

Таблица 8 — Определение местоположения ТП2

№ позиции

Расчетная нагрузка, кВт

Координаты центра эл. нагрузок

X

Y

83

73,72

133

143

85

98,55

82

164

87

98,55

98

122

89

144,72

98

103

91

111,42

43

121

93

42

43

78

95

42

98

83

97

46

112

56

99

35,1

100

24

101

92

58

38

ОЗ87/2

24

120

110

ОЗ85/1

50

97

140

Итого ТП2

86,43

105,39

Определим координаты ТП2 по формулам (4.8):

Т.к. координата ТП2 находится вблизи жилого здания, а по ПУЭ это запрещено, то смещаем координату вдоль оси OУвверх.

Отобразим полученные координаты ТП на плане (рисунок 3).

Рисунок 2 — Определение центров нагрузок.

Рисунок 3 — Координаты ТП.

5. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МИКРОРАЙОНА

5.1 Выбор параметров питающих и распределительных сетей среднего напряжения

Питающая сеть 10 кВ выполняется на базе двухсекционных РП с АВР на секционном выключателе 10 кВ и питанием РП от двух не зависимых источников питания [7], схема представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема питающей сети

В микрорайоне преобладают потребители IIкатегории электроснабжения. Согласно пункту 4.3.9 [8]основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприемниковIIкатегории является сочетание петлевых схем 10 кВ, обеспечивающих двухстороннее питание каждой ТП, схемы питания ТП представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 — Схемы питания ТП

5.2 Выбор параметров распределительной сети напряжения 0,4 кВ

При выборе типа схемы питания требуется учесть категорию электроснабжения приемника электрической энергии.

Так для электроснабжения потребителей II категории применяется двух лучевая схема без АВР [7,8], схема представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 — Схема электроснабжения потребителей IIкатегории

Для электроснабжения потребителей III категории применяются радиальные схемы электроснабжения, а также возможно электроснабжение шлейфом[7,8]потребителей III иIIкатегории, схема представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 — Схема электроснабжения потребителей IIIкатегории

Рисунок 8 — Распределительная сеть 0,4 кВ

Рисунок 9 — Уличное освещение

6. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 0,4 кВ

6.1 Расчет кабельных линий 0,4 кВ

Для выбора кабелей распределительной сети нам требуется определить токи, протекающие по этим кабелям.

Пример расчета токов кабельной линии представим на примере электроснабжения жилого дома 44. Схема питания представлена на рисунке 10.

Рисунок 10- Схема питания ЖД 33 ВРУ1

Значение тока, протекающего по КЛ в нормальном режиме, определяется по формуле:

  • где полная расчетная мощность участка сети в номинальном режиме, кВА;
  • номинальное напряжение сети, кВ;
  • число параллельно работающих кабелей.

Расчетная нагрузка питаемого объекта равна:

  • жилой дом 33 ВРУ1

Определим токи, протекающие в кабелях в номинальном режиме по формуле 6.1:

Определим ток в послеаварийном режиме для КЛ1 и КЛ2 с учетом того, что в работе останется один кабель, расчет производится по формуле:

  • где полная расчетная мощность участка сети в послеаварийном режиме, кВА;

0,9 — поправочный коэффициент для взаиморезервируемых линий, принимаем согласно п. 2.3.3 [8];

  • номинальное напряжение сети, кВ.

Согласно данной методике производится расчет остальных токов кабельных линий, результаты заносятся в таблицу 10.

Согласно номинальному рабочему току выбирается сечение жил кабеля, что бы выполнялось условие:

  • где длительно допустимый ток кабеля, А;
  • номинальный расчетный ток протекающий по кабелю, А.

Для прокладки выбираем кабели из шитого полиэтилена марки АПвБбШп пригодного для прокладки в земле. Сечение кабеля выбираем по [2,4] с учетом протекающих токов и условий прокладки.

Для линии ТП1 — ЖД33 ВРУ1: .

Определим фактически допустимый ток с учетом прокладки по формуле:

  • где поправочный коэффициент;
  • длительно допустимый ток кабеля, А.

Поправочный коэффициент определяется по формуле:

  • где температурный коэффициент;
  • коэффициент на параллельную прокладку кабелей, лежащих рядом в земле;

коэффициент допустимой перегрузки кабеля в послеаварийном режиме:

  • поправочный коэффициент на удельное сопротивление грунта;
  • коэффициент смены напряжения (при использовании кабеля на номинальное напряжение равен 1) [7].

Температура земли на глубине прокладки кабеля равна t = 5С. Следовательно, температурный коэффициент (для нормальной температуры при прокладке в земле tз= 15C) равен по таблице 1.3.3 [7].

Примем при прокладке двух параллельных кабелей с расстоянием между ними в свету 100 мм по таблице 1.3.26 [7].

Для нормальной почвы по таблице 1.3.23 [7].

При номинальной работе

Фактические значения длительно допустимых токов в нормальном режиме больше расчетных значений токов, протекающих по этим кабелям, что соответствует условию 6.3.

Проверим кабель ТП1 — ЖД в послеаварийном режиме. Определим поправочные коэффициенты: , , ,

Длительно допустимый ток кабеля больше значения расчетного тока в послеаварийном режиме. Кабель удовлетворяет всем условиям.

По данной методике рассчитаем оставшиеся кабели, результаты занесем в таблицу 10.

Таблица 10 — Результаты выбора кабельных линий

Участок

Количество кабелей

Передаваемая мощность кВА

Токовая нагрузка кабеля

Поправочный коэффициент

Сечение кабеля,

шт х мм2

Длительно допустимый ток кабеля, А

Результаты для ТП1

ОЗ40/2-ЖД40

1

128,457

195,170

1,08

4х150

283

275,08

ТП1-ОЗ44/1

1

190,957

290,129

1,08

4х185

321

312,01

ОЗ34-ЖД36

1

81

123,067

1,08

4х35

127

123,44

ТП1-ОЗ34

1

151,760

230,576

1,08

4х150

283

275,08

ТП1-ЖД34

2

148,946

113,150

203,670

0,972

1,264

4х70

184

160,96

232,58

ОЗ40/1-ЖД38

1

30,924

46,984

1,08

4х16

82

79,704

ТП1-ОЗ40/1

1

45,619

69,311

1,08

4х35

127

123,44

ТП1-ЖД81- ОЗ44

2

168,010

127,632

229,738

0,972

1,264

4х150

283

247,57

357,71

Результаты для ТП2

ТП2-ЖД83

2

102,767

78,069

140,524

0,972

1,264

4х70

184

160,96

232,58

ТП2-ЖД85

1

76,757

116,620

1,08

4х50

150

145,8

ТП2-ОЗ87

2

25,273

19,199

34,559

0,972

1,264

4х16

82

71,734

103,65

ТП2-ОЗ97

2

100,145

76,077

136,939

0,972

1,264

4х35

127

111,1

160,53

ТП2-ОЗ87|2

2

40,402

30,692

55,246

0,972

1,264

4х16

82

71,734

103,65

ТП2-ОЗ85|1

2

47,416

36,021

64,837

0,972

1,264

4х16

82

71,734

103,65

ЖД89-ЖД91

1

43,73

66,441

1,08

4х16

82

79,704

ТП2-ЖД89

1

87,46

132,882

1,08

4х50

150

145,8

ТП2-ЖД91

2

116,285

88,338

159,009

0,972

1,264

4х50

150

131,22

189,6

ТП2-ЖД93

1

62,5

94,959

1,08

4х25

106

103,03

ТП2-ЖД95

2

102,767

78,069

140,524

0,972

1,264

4х50

150

131,22

189,6

ТП2-ЖД99

2

148,946

113,150

203,670

0,972

1,264

4х70

184

160,96

232,58

6.3 Выбор аппаратов защиты и их согласование с защищаемым проводником

электроснабжение микрорайон трансформаторный

Автоматические выключатели — более совершенные защитные устройства по сравнению с предохранителями. Это аппараты многократного действия, в которых не требуется заменять защитные элементы, как это делают в предохранителях. Выключатели служат как для включения, так и для отключения рабочих токов потребителей.

В качестве защитного аппарата выбираются автоматические воздушные выключатели серии А3700. Выключатели выбирают по следующим условиям:

по номинальному напряжению автоматического выключателя:

(6.10)

где — номинальное напряжение сети. = 380 В

по номинальному току выключателя:

(6.11)

где Iр — максимальный рабочий ток, А;

  • номинальный ток выключателя.

по току срабатывания теплового расцепителя:

(6.12)

где = 1,1 -1,3 коэффициент надежности, учитывающий разброс времени срабатывания теплового расцепителя;

  • максимальный расчетный ток, А.

по току срабатывания электромагнитного расцепителя:

(6.13)

где = 1,25 — коэффициент запаса;

Iр — максимальный рабочий ток, А

по предельной отключающей способности выключателя:

(6.14)

где -предельная наибольшая отключающая способность выключателя;

  • ток трехфазного КЗ.

6.4 Выбор защитной аппаратуры

Например, рассмотрим выбор автоматического выключателя для ЖД33 ВРУ1:

= 158,395 А, Iмакс = 285,112 А, тогда

Выбираем автоматический выключатель серии А3740Б,630. номинальный ток автомата 630 А.

По выражению (6.11):

По выражению (6.12):

По выражению (6.13):

Таким образом, данный выключатель по всем параметрам подходит.

Аналогичные расчеты проводятся для остальных кабельных линий, результаты расчетов сводятся в таблицу 12.

6.5 Расчет токов короткого замыкания и проверка аппаратов защиты ТП и кабелей на стойкость к токам короткого замыкания

Расчет однофазного тока КЗ покажем на примере линии ТП1 — ОЗ44. Расчетная схема представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 — Схема для расчета однофазного тока КЗ

На основании расчетной схемы составим схему замещения, она представлена на рисунке 12.

Рисунок 12- Схема замещения

Таблица 12 — Расчетная таблица для выбора защитных аппаратов

Участок линии

Кол-во

кабелей

Сечение

F,

мм2

Расчетный ток, А

Тип выключателя

Ном.ток выкл-ля, А

Уставка полупроводникового расцепителя, А

Предельная отключающая способность, кА

В норм.режиме

В послеав. режиме

Теплового расцепителя

Электромаг. расцепителя

Результаты для ТП1

ОЗ40/2-ЖД40

1

150

195,17

А3720Б,250

250

300

2500

100

ТП1-ОЗ44/1

1

185

290,129

А3730Б,400

400

480

4000

100

ОЗ34-ЖД36

1

35

123,067

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП1-ОЗ34

1

150

230,576

А3720Б,250

250

300

2500

100

ТП1-ЖД34

2

70

113,15

203,67

А3720Б,250

250

300

2500

100

ОЗ40/1-ЖД38

1

16

46,984

А3710Б,80

80

96

800

75

ТП1-ОЗ40/1

1

35

69,311

А3720Б,80

80

96

800

75

ТП1-ЖД81- ОЗ44

2

150

127,632

229,738

А3720Б,250

250

300

2500

100

Результаты для ТП2

ТП2-ЖД83

2

35

78,069

140,52

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ЖД85

1

35

116,62

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ОЗ87

2

16

19,199

34,559

А3710Б,80

80

96

800

75

ТП2-ЖД83

2

35

76,077

136,94

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ОЗ97

2

16

30,692

55,246

А3710Б,80

80

96

800

75

ТП2-ОЗ87|2

2

16

36,021

64,837

А3710Б,80

80

96

800

75

ТП2-ОЗ85|1

1

16

66,441

А3710Б,80

80

96

800

75

ЖД89-ЖД91

1

50

132,882

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ЖД89

2

50

88,338

159,01

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ЖД91

1

25

94,959

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ЖД93

2

50

78,069

140,52

А3710Б,160

160

192

1600

75

ТП2-ЖД95

2

70

113,15

203,67

А3720Б,250

250

300

2500

100

Ток однофазного КЗ определяем без учета переходного сопротивления коммутационных аппаратов по формуле:

  • где среднее фазное напряжение сети, ;
  • сопротивление кабельной линии, Ом;
  • полное сопротивление трансформатора однофазному замыканию на корпус, Ом (для трансформатора мощность 1000 и 630 кВА);
  • ([5];
  • полное сопротивление петли «фаза — ноль», Ом.

Полное сопротивление петли «фаза — ноль» определяется по формуле:

  • где удельное сопротивление петли «фаза — ноль», Ом/км [4];
  • длинна кабельной линии, км.

Определим ток однофазного КЗ в точке К(1):

Проверим чувствительность выбранного аппарата защиты к току однофазного КЗ в точке К(1), определив коэффициент чувствительности по формуле:

  • где ток однофазного короткого замыкания в точке К(1), А;
  • ток уставки расцепителя на ток КЗ, А.

Коэффициент чувствительности равен:

Значение коэффициента чувствительности должно быть не мене 3, условие выполняется аппарат защиты и кабель согласуются. Результаты расчета других участков представлены в таблице 13.

6.6 Расчет трехфазных токов КЗ и проверка аппаратов защиты на предельную отключающую способность

Трехфазные токи КЗ определяются непосредственно на шинах трансформатора, это необходимо для проверки выбранных аппаратов защиты на предельную отключающую способность, которая характеризуется предельным током отключения выключателя.

Расчетная схема для определения тока трехфазного КЗ представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 — Расчетная схема для расчета трехфазных токов КЗ

На основании данной схемы составим схему замещения, схема замещения представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 — Схема замещения для расчета трехфазных токов КЗ

Таблица 13 — Расчет токов однофазного КЗ и согласование аппаратов защиты

Участок

Длина, м

Сечение, мм2

Удельное сопротивление петли «фаза — ноль», Ом/км

Сопротивление петли «фаза — ноль», Ом

Сопротивление трансформатора

, Ом

Ток однофазного КЗ, А

Коэффициент чувствительности

Результаты для ТП1

ОЗ40/2-ЖД40

23

150

0,492

0,011

0,0088

16141,106

53,804

ТП1-ОЗ44/1

214,8

185

0,4

0,086

0,0088

2588,535

5,393

ОЗ34-ЖД36

41,78

35

2,1

0,088

0,0088

2536,634

13,212

ТП1-ОЗ34

54

150

0,492

0,027

0,0088

7796,258

25,988

ТП1-ЖД34

100

70

1,054

0,105

0,0088

2123,077

7,077

ОЗ40/1-ЖД38

30,6

16

4,43

0,136

0,0088

1660,754

17,300

ТП1-ОЗ40/1

100,1

35

2,1

0,210

0,0088

1079,08…