Электроснабжение микрорайона «Новый» города Долинска

.

.

Министерство ОБРАЗОВАНИЯ и  НАУКИ Российской федерации

Федеральное государственное  автономное образовательное

учреждение высшего профессионального  образования

 

 

 

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

 

 

Тема: Электроснабжение микрорайона

«Новый» города Долинска.

 

 

 

 

Содержание

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергетика - одна из важнейших областей народного  хозяйства. Ее значение в современном  обществе тяжело переоценить. Развитие производства, внедрение новых технологий в основном приводят к постоянному повышению мощностей систем, машин и агрегатов. Одновременно выдвигаются повышенные требования к их экономичности, безопасности, ремонтопригодности, экологичности.

На сегодняшнем этапе развития современного общества, электроэнергия и централизованное теплоснабжение стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Без них трудно представить жизнь, современных городов и поселков, являющихся крупными потребителями электрической энергии в стране. От того, насколько рационально спроектирована система электроснабжения города, зависит эффективность функционирования большого числа городских и промышленных объектов, расположенных на его территории.

Потребители электрической энергии, расположенные на селитебной территории города, условно разделяются на две основные группы: жилые дома и общественно-коммунальные учреждения.

Потребление электроэнергии в жилых домах определяется укладом  жизни населения города. В современных жилых домах используется большое количество различных электроприемников, которые подразделяются на электроприемники квартир и на электроприемники общедомового назначения.

Огромного значения приобретают  вопрос правильного расчета и  выбора электрооборудования звеньев электрической системы, чтобы, с одному стороне, обеспечить максимальную пропускную способность системы и экономичность передачи электрической энергии, а с другой стороны, не допустить неоправданные капитальные затраты, перерасход цветных металлов и другой дорогих и необходимых промышленности материалов.

Одни из основных недостатков  в современной электроэнергетике  е использование устаревшего оборудования, сетей, кабелей, оборудования ТП и вводнораспределительного оборудования; учет электроэнергии; качество электроэнергии; экономии электроэнергии.

Для того, чтобы решать важные современные  задачи инженер должен иметь теоретические  знания и уметь правильно применять  их в своей практической деятельности. Задачей данного дипломного проекта есть расчет системы электроснабжения микрорайона города.

Целью данного дипломного проекта является, в соответствии с действующими в настоящее время нормативно-техническими документами, создать экономически целесообразную систему электроснабжения микрорайона «Новый» города Долинска, обеспечивающую необходимое качество комплексного электроснабжения всех потребителей и приемников.

 

1. Расчет электроснабжения микрорайона «Новый» города Долинска.

1.1.Исходные данные

Для реализации электроснабжения микрорайона «Новый» города Петрозаводска возьмем данные, которые приведены в таб. 1.1.

 

Таблица 1.1- Данные для электроснабжения микрорайона «Новый» города Долинска.

 

Номер на Плане	Наименова-ние	Место приг.пищи	Кол-во подъездов	Кол-во этажей	Количество квартир	Категория здания
8,17,31,26	Жилой Дом	газ	3	5	60	III
4,5,6,14,15,22,23,38, 37	Жилой Дом	газ	4	9	144	II
7,9,10,16,19,20,25,27, 29,32,34,35,36,28	Жилой Дом	газ	5	9	180	II
1,2,3,11,12,13,24,33	Жилой Дом	Электро-Плиты	1	16	64	II
39	Обще-Образовательная Школа	-	-	-	800 мест	II
21	Детский Садок	-	-	-	230 мест	II
30	Детский садок	-	-	-	220 мест	II
18	Торгов.центр	-	-	-	550м²	II
40	Магазин	-	-	-	500 м²	II
41	Офисный центр	-	-	-	300 м²	III

 

1.2. Короткая характеристика проектированного района города и потребителей электрической энергии

 

 Площадь микрорайона «Новый» города Долинска составляет 78,1 га. Основными потребителями в расчетном микрорайоне есть жилые дома, общественные дома и внешнее освещение. Район города застроен жилыми домами повышенной поверхностности ( 9-16 этажей), а также 5-ти этажными. Основными потребителями являются жилые дома. 16-ти этажные дома микрорайона и в которых в качестве энергоносителей для приготовления пищи применяется электроэнергия, относим к второй категории потребителей по надежности электроснабжения. Во всех других жилых домах в качестве энергоносителей для приготовления пищи применяется газ. Девяти этажные дома  также относим к второй категории. Пяти этажные дома  принадлежат к третьей категории.

В центральной части находятся  школа на 800 мест, которая относится  к второй категории, а также двое детсадов-яслей на 230 и на 220 мест каждый отнесенные  второй категории. Улицы Ленина и Пушкина улицами общегородского значения, т.е. категории А, а улицы Красноармейская и Мира улицами местного значения микрорайона и принадлежат к категории Б.

Источник питания расположен из западной стороны на расстоянии 0,5 км к западу от границы микрорайона.

 

Расчет нагрузок городских  сетей включает определение нагрузок отдельных потребителей: жилых домов, общественных домов, коммунально-бытовых потребителей.

1.3. Расчет нагрузок жилых домов

Согласно государственным  строительным нормам ДБН 2.5-23-2003 жилье (жилые квартиры) относительно оснащенности бытовыми электроприборами и их расчетными нагрузками делятся на три вида:

жилье (квартиры) в домах  массового строительства, сооруженных и сооружают с общей площадью от 35 м² до 95 м² и установленной мощностью электроприемников до 30 кВт;

жилье (квартиры) в многоквартирных  домах, сооруженных или сооружаемых общей площадью от 100 м² до 300 м² и установленной мощностью электроприемников от 30 и до 60 кВт;

жилье (квартиры) в коттеджах, домах, сооруженных или сооружают в расчете на одну семью с общей площадью от 150 до 600м² и заявленным заказчиком повышенного уровня комфортности, которая отвечает мощности электроприемников от 60 до 140 кВт.

Для жилья первого вида (квартир много и малоквартирных домах, домах на одну семью и домов  на участках садоводческих обществ), устанавливаются пять уровней электрификации и соответствующие им нормативные расчетные удельные нагрузки.

Уровни электрификации:

I - жилье (квартиры) с  плитами на природном газе;

II - жилье (квартиры) с плитами на сжиженном газе;

III - жилье (квартиры) с электрическими плитами мощностью до 8,5квт;

IV - жилье (квартиры) с электрическими  плитами мощностью до 10,5квт;

V- домики на участках  садоводческих обществ.

           Для  жилья 2-го вида устанавливаются  два уровня электрификации и  соответствующие им нормативные расчетные удельные нагрузки.

I - жилье (квартиры) с плитами на природном газе;

II - жилье (квартиры) с электрическими плитами мощностью до 10,5квт.

Установленные нормативы  удельных электрических расчетных нагрузок сведены в таблицу и учитывают применение в жилом помещении бытовых кондиционеров воздуха или других аналогичных по мощности приборов и комфортного электрического дополнительного отопления в пределах от 7-15% от общего потребления в теплые из расчета 60-120 Вт на 1м² дополнительно отопительной площади.

Расчетная нагрузка группы жилья с  одинаковой удельной электрической  нагрузкой, приведенное к линии  питания, введению в жилой дом, шинам напряжением 0,4 кВ ТП, Р_кв  определяется по формуле:

 

                                       

,  кВт;                                           (1.1)                                                                     

 

где P_уд - удельная расчетная электрическая нагрузка одного жилья, которое зависит от принятого уровня электрификации и количества квартир, присоединенных к данной звено электросети, кВт/жилье;

       N - количество  жилья (квартир), присоединенного к вводу, линии, ТП. Удельные расчетные электрические нагрузки жилья охватывают нагрузку освещения общедомовых помещений.

Расчетная нагрузка силовых  электроприемников жилого дома, приведенная к введению, линии или шинам напряжением 0,4кВ ТП, Р_сил определяется по формуле:

 

   ;                             (1.2)

 

где   К_сn.л – коэффициент спроса для лифтов, обусловленный по таблице [1], в зависимости от количества лифтовых установок и количества этажей дома;

        Р_л1 – Р_лn – установленная мощность каждого из лифтов по паспорту, кВт;

        n _лi – количество лифтов данного i-го типа;

        Р_сн1 – Р_сн.n – установленная мощность кожного электродвигателя сантехнических установок по их паспортам, кВт;

        n_cнi – количество работающих сантехнических установок i-го типа;

        К_сn.сн – коэффициент спроса для электродвигателей сантехнических установок.

Расчетная нагрузка жилого дома в  целом (от жилья, силовых электроприемников и встроенных или пристроенных помещений) при условии, когда наибольшей составляющей есть нагрузки от жилья, Рз._же. определяется по формуле:

 

                               ;                                  (1.3)

 

где      РКВ. - расчетная нагрузка электроприемников жилья (квартир), кВт;

Р_сил – расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;

Р_гр1 … Р_гр.n – расчетные нагрузки встроенных или пристроенных гражданских помещений, которые питаются от электрощитового жилого дома и определяются по методике расчета нагрузок общественных домов.

К_У+1 …К_У+n – коэффициенты участия в максимуме нагрузки квартир и силовых электроприемников жилого дома нагрузок, встроенных и пристроенных помещений, которые определяются по таблице [2].

Реактивная нагрузка квартир жилого дома определяется по формуле:

                                                    ,кВар;                                      (1.4)

                                      

где   tg - расчетный коэффициент реактивной нагрузки .

 Реактивная нагрузка силовых  установок рассчитываем по формуле:

 

                                                    ,кВар;                                     (1.5)                                               

 

                                    ,кВар;                                    (1.6)

 

                                         ,  кВар;                                (1.7)                        

 

Полная нагрузка жилого дома :

 

                         , кВа.                           (1.8)

 

Рассчитываем нагрузка 9-ты поверхностного жилого дома с количеством квартир 144; количество лифтовых установок - 4 пас., мощность электродвигателя каждого из лифтов - 7 кВт; мощность технических-санитарно-технических устройств 10 кВт.

Пример расчет приведен ниже.

 

 

Методом интерполяции определяем удельную нагрузку жилого дома (дом с плитами на природном  газе );

 

                                       P_уд =0,94 кВт;

 

Активная мощность жилья  определяется по формуле (1.1) :

 

                                              Р_кв=0,94·144=135,36 кВт;

 

Реактивная   расчетная мощность жилья по формуле (1.4) :

 

                                              Q_кв =135,36·0,29=39,25 кВар;

 

Полная расчетная мощность жилья по формуле (1.8):

 

Sкв=

=104,9 кВа ;

 

Активная расчетная  мощность лифтовых и сантехнических  установок по формуле (1.2):

                                    Р_сил.л. =(7 ·4+0·11) ·0,7=19,6 кВт;

 

Реактивная расчетная мощность лифтовых и сантехнических  установок  по формуле (1.5):

                                  Q_сил.л = 19,6·1,17=22,9 кВар;

 

 Полная расчетная  мощность лифтовых и сантехнических  установок :

 

       S _сил.л =

= 30,14 кВа;

 

 Активная расчетная мощность жилого дома рассчитываем по формуле (1.3):

Р же..б. = 135,36+0,9·19,6 = 153 кВт;

            

 Реактивная расчетная  мощность жилого дома равняется  сумме всех реактивных мощностей:

                                    Q же.б. = 39,25+22,9 = 62,15 кВар;

 

   Полная расчетная  мощность жилого дома рассчитываем по

 формуле (1.8):

          S же.б. =

= 165,1 кВа.

 

    Нагрузка других  домов рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 1.2

 

Таблица 1.2- Результаты нагрузок жилых  домов

Расчетная нагрузка жилья					Расчетная силовая  нагрузка					Нагрузка жилого дома
Количество  квартир	Удельная нагрузка квартиры, кВт	Активная нагрузка, кВт	Реактивная  нагрузка, кВар	Полная нагрузка, кВа	Кол. лифтов, шт.	Установленная мощность, кВт	Активная нагрузка, кВАт	Реактивная  нагрузка, кВар	Полная нагрузка,кВа	Активная нпгрузка,кВт	Реактивная  нагрузка, кВар	Полная нагрузка, кВа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
60	1,140	68,4	19,8	71,2	-	-	-	-	-	68,4	19,83	71,20
144	0,940	135,3	39,2	140,9	4/-	7/0	19,6	22,90	30,14	153,0	62,10	165,10
180	0,896	161,3	46,7	167,9	5/-	7/0	24,5	28,66	37,70	183,3	75,30	198,20
64	2,060	131,8	26,3	134,4	1/1	7/11	23,2	32,39	39,84	152,7	58,69	163,60

 1.4. Расчет нагрузок общественных домов

       Нагрузка домов, указанных в спецификации к задаче на дипломное проектирование рассчитываем методом удельных нагрузок на расчетный показатель N:

                              P_рас = P_уд ×N,кВт ;                                                    (1.9)

 

                 Q_рас = P_роз × tgφ,квар;                                                (1.10)

 

                           ,кВа,                                            (1.11)

Расчетная нагрузка детского сада на 230 мест с электроплитами (номер на плане 21) :

Руд = 0,45 ;  cosφ = 0,98; tg? = 0,20 ;

где     cos?-расчетный  коэффициент мощности;

Расчетная активная нагрузка детского сада определим по формуле (1.9) :

                                       Р _д.с. =230×0,45=103,5 кВт;

Расчетная реактивная нагрузка детского сада определим  по формуле (1.10) :

                             Q_{.д. с.} =103,5×0,20=20,7  кВар;

Расчетную полную нагрузку детского сада определим  по формуле (1.11) : 

                                        S. _{д. с}= =105,5 кВа.

 

Расчетная нагрузка общеобразовательной  школы на 800 мест с электрифицированною столовой и спортзалом (номер на плане 39) :

Руд = 0,25 ; cosφ = 0,95;  tg? = 0,33;

Расчетная активная нагрузка общеобразовательной  школы определяется по формуле (1.9) :

                                  Р _шк=800×0,25=200 кВт;

Расчетная реактивная нагрузка общеобразовательной школы определяется по формуле (1.10) :                             

                                  Q_.шк=200×0,33=66 кВар;

Расчетная полная нагрузка общеобразовательной школы определяется по формуле (1.11) :                             

                                                 S _шк= =210,6кВа.

 

Расчеты по другим домам  провожу аналогично и результаты свожу в таблицу 1.3

Таблица 1.3-результаты нагрузок гражданских  и коммунальных домов 

 

Номер на Плане	Наименование  гражданских домов	Единицы измерения	Удельная нагрузка Руд	tg	Расчетная нагрузка
					Рроз, квт	Qроз, квар	Sроз, ква
39	Общеобразовательная школа	800 мест	0,250	0,33	200	66,00	210,60
21	Детский сад	230 мест	0,450	0,2	103,5	20,70	105,50
30	Детский сад	220 мест	0,450	0,2	99	19,80	100,90
18	Торговый ценр	550 м²	0,20	0,62	110	68,20	129,40
40	Магазин	500 м²	0,250	0,75	125	93,75	156,20
41	Офисный центр	300 м²	0,055	0,62	16,5	10,23	19,41

     

1.5.  Расчет нагрузки внешнего  и внутриквартального освещение  в микрорайоне

 

К внешнему освещению  относят, кВт уличное и внутриквартальное освещения. Сети внешнего освещения подключаются к городским ТП. При этом осветительные сети подразделяются на участки (звена) прилегающие к ближайшим  ТП.

 

                      Рз._осв. = Р_{вул.осв.} + Р_вн.осв. , кВт ;                                   (1.12)

 

Расчетные нагрузки  уличного освещения определяются методом  удельных нагрузок.

        

                           , кВт ;                                  (1.13)             

      

где Гг._о.н. - удельная расчетная осветительная нагрузка, которая зависит от категории улиц, кВт/км.

L_i  -    длина улицы.

Для внутриквартального освещения:

 

                                  P_вн.осв.= P_уд∙ F_мкр , кВт ;                                        (1.14)                                        

 

где     Руд = 1,2 кВт/га,

F_мк.р. – площадь микрорайона, га.

Определяем нагрузка уличного и внутриквартального освещение  в микрорайоне:

 

 

 

 Расчетная  нагрузка уличного освещения определяется по формуле (1.13) :                 

                               Ул. Ленина (А) =0,710 80 =56,8 кВт;

 

                               Ул. Пушкина (А) =1,100  80 =  88 кВт;

 

                               Ул. Красноармейская (Б) =  0,710 30 = 21,3кВт;

 

                               Ул. Мира (Б) =1,100 30 =  33 кВт;

 

Расчетная  нагрузка внутриквартального освещения определяется по формуле (1.14) :                                                

                                       P_вн.осв.= 1,2 78,1=93,72 кВт;

 

Расчетная  нагрузка внешнего освещения определяется по формуле (1.12) :

  Рз._осв.= 199,1+93,72=292,82 кВт.                                                                                                                                   

 

Таблица 1.4 - Результаты расчета внешнего освещения

 

Название улицы	Длина L,км	Удельная нагрузка Руд, кВт/км	Категория	Расчетная нагрузка Рр, кВт
Ленина	0,710	80	А	56,80
Пушкина	1,100	80	А	88,00
Красноармейская	0,710	30	Б	21,30
Мира	1,100	30	Б	33,00
Внутрикварт.осв.	-	-	-	93,72
Внешнее освещение	-	-	-	292,82

                         1.6. Определение мощности микрорайона

 

Расчетную мощность микрорайона  будем определять по формуле:

 

Р_мкр. = Р_макс. + К_м1 ∙ Г₁ + К_м2 ∙ Г₂ +...+  К_мn-1 ∙ Р_n-1;                 (1.15)

 

где     Р_макс - наибольшая из однородных нагрузок, кВт;

Р₁ - Р_n - расчетные нагрузки других объектов, кВт;

К_м1 - К_мn - коэффициенты участия в максимуме других объектов;

В случае если количество объектов больше двух, то вводим коэффициент  одновременности  (кроме входных в Р_макс).

Если в качестве однородной максимальной нагрузки выступают дома с газовыми или электрическими плитами, то значение максимальной однородной нагрузки рассчитываем по формуле:

 

;                  (1.16)

 

где       ∑ п_кв - суммарное количество квартир во всех домах с газовыми плитами.

Расчет начинаем из подсчета квартир в домах с  газовыми плитами и с электроплитами.

С электроплитами     N = 512 кв.

С газовыми плитами  N = 4056 кв.

Привожу решение  только домов с газовыми плитами. Для домов с электроплитами решения выполняется аналогично.

Тогда:

Рассчитаем активную нагрузку по формуле (1.3) :

Р_макс=0,5∙ 4056+0,9(0,35∙ (106∙ 7))=2261,7 кВт;

 

Q_макс=0,5∙ 4056∙ 0,29+0,9((0,35∙ (106∙ 7) ∙1,17)=861,5 кВар;

Рассчитаем полную нагрузку по формуле (1.8) :

 

                        S_макс= =2420,1кВа .

 

Для домов с электроплитами :

Р_макс =756,5 кВт ; Q_мак=248 кВар ; S_мак=796,1 кВа.

Методом коэффициента участия в максимуме определяем мощность микрорайона по формуле (1.15):

Таблица 1.5- Расчетные данные определения  мощности микрорайона

 

 Р_мк/р=292,82+2261,70+680,80+60,00+41,40+39,60+88,00+100,00+

+6,60=3656,32 кВт.

 

 

Наименование  потребителей	Коэфициент  участия вмаксимуме К1..Кп	Расчет. активная нагруз.  Рр, кВт	Расчет. реактивная нагруз.     Qр , кВар	Расчет. полная нагруз.     Sр , кВа	Расчет. Активная нагруз. Рр  Кп
Жилые дома с  газом	1	2261,70	861,50	2420,2	2261,70
Жилые дома с  ел.пл.	0,9	756,50	248,00	796,1	680,80
Общеобразоват. школы на           800 мест	0,3	200,00	66,00	210,6	60,00
Детские садоки на 230мест	0,4	103,50	20,70	105,5	41,40
Детские садоки на 220мест	0,4	99,00	19,80	100,9	39,60
Торгов.ценр 800м2	0,8	110,00	68,20	129,4	88,00
Магазин 500 м2	0,8	125,00	93,75	156,2	100,00
Офисный центр300 м2	0,4	16,50	10,23	19,41	6,60
Внешнее освещение	1	292,82	-	292,82	292,82
Рм/р				4436,8	3656,32

Вывод: расчетная активная мощность микрорайона составит 3656,32 кВт.

1.7.  Выбор числа и мощности трансформаторов ТП 10/0,4 кВ в микрорайоне

 

Трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ выполняются с одним и двумя понижающими трансформаторами. Однотрансформаторные ТП по требованию надежности электроснабжения могут применяться как в жилых районах малоэтажной застройки, так и при наличии многоэтажных зданий. Вместе с тем при наличии зданий 9 этажей и более может быть экономически обоснованным применение двухтрансформаторных ТП с трансформаторами мощностью по 400 или 630 кВА.

 

Анализ и определение экономической  мощности ТП осуществляются при учете  технико-экономических показателей  не только ТП, но распределительных сетей напряжением до 1 кВ, питающихся от ТП, и участка сетей 10 кВ. Основной исходной информацией, определяющей экономическую мощность ТП, является поверхностная плотность нагрузок, конструктивное выполнение ТП и линий напряжение до 1 кВ, а также стоимость основного электрооборудования.

Выбор мощности ТП относится к технико-экономическим задачам. Повышение мощности приводит к снижению их числа и соответственно стоимости, но при этом усложняется распределительная сеть низкого напряжения, и, наоборот, снижение мощности ТП приводит к увеличению их числа и стоимости, а распределительная сеть  низкого напряжения є простоя и относительно дешевой. Должна существовать оптимальная мощность ТП, что отвечает минимум годовых приведенных затрат. Годовые приведенные затраты. Что зависят от мощности ТП, должны включать себестоимость распределительных сетей среднего и низкого напряжения и стоимости потерь электроэнергии в них, стоимости электроэнергии в трансформаторах.

Но на предыдущих этапах расчета не все исходные данные еще  известные. Поэтому, учитывая опыт проектирования и ограничение через разные технические ограничения, мощность трансформаторов для городских ТП ограничивается, как правило, величинами 400 и 630 кВа.

А учитывая то, что высота застройки в настоящее время  увеличивается и составляет не менее 12 этажей, которое увеличивает поверхностную плотность нагрузки, целиком обосновано на первых этапах расчетов принимать ТП 2/630 кВа с коэффициентом загрузки в нормальном режиме одного трансформатора, равному 0,7.

 Количество ТП в  микрорайоне определяем по формуле:

;                                  (1.17)                         

 где   К₃ -  коэффициент загрузки транса в нормальном режиме, 0,7;

S_тр - номинальная мощность трансформатора, кВа;