Электроснабжение жилого дома
Министерство образования
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Нижневартовский нефтяной техникум»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Электроснабжение предприятий
и гражданских зданий»
«Электроснабжение жилого дома»
ННТО.2913.02 3Эл1 00 ПЗ
Разработал Лукоянов Д.Е.
Руководитель Спирина О.Н.
Нижневартовск 2005
ГРАФИЧЕСКЯ ЧАСТЬ:
1 Однолинейная, принципиальная схема питающей и распределительной сети жилого дома. 2 Чертеж общего вида вводно-распределительного устройства. |
ВВЕДЕНИЕ
В августе 2003 года Правительством РФ была утверждена "Энергетическая стратегия России на период до 2020 года" (распоряжение от 28.08.03 № 1234-р).
Активное участие в
разработке Энергетической стратегии
приняли специалисты
К числу наиболее важных задач Энергетической стратегии России относятся определение основных количественных и качественных параметров развития электроэнергетики и конкретных механизмов достижения этих параметров, а также координация развития электроэнергетики с развитием других отраслей топливно-энергетического комплекса и потребностями экономики страны.
Стратегическими целями
развития отечественной
- надежное энергоснабжение экономики и населения страны электроэнергией;
- сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России, интеграция ЕЭС с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;
- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;
- уменьшение вредного воздействия отрасли на окружающую среду.
В оптимистическом варианте развитие электроэнергетики России ориентировано на сценарий экономического развития страны, предполагающий форсированное проведение социально-экономических реформ с темпами роста производства валового внутреннего продукта до 5 – 6 % в год и соответствующим устойчивым ростом электропотребления 2 – 2,5 % в год. В результате ежегодное потребление электроэнергии должно достигнуть к 2020 году:
- в оптимистическом варианте – 1290 млрд. кВт · ч;
- в умеренном – 1185 млрд. кВт · ч.
С учетом увеличения экспорта ежегодная выработка электроэнергии на российских электростанциях к 2020 году должна будет возрасти до 1215-1365 млрд. кВт · ч. Намечается значительный рост производства электроэнергии на АЭС: с 142 млрд. кВт · ч в 2002 году до 230 – 300 млрд. кВт • ч в 2020 году, рост на ГЭС – с 164 млрд. кВт · ч в 2002 году до 195 - 215 млрд. кВт · ч в 2020 году.
Для надежного обеспечения прогнозируемого спроса на электроэнергию потребуется увеличение суммарной установленной мощности электростанций России. Основу электроэнергетики по-прежнему будут составлять ТЭС, доля которых в структуре установленной мощности сохранится на уровне 65 – 70 %. Доля ГЭС и АЭС, не потребляющих органическое топливо, будет находиться в диапазоне 30 – 35 %.
12 ноября 2004 года состоялась расширенное заседание Бюро Совета Российского научно-технического общества строителей, целью этого собрания было общественное обсуждение работы «Разработка и освоение прогрессивной технологии строительства жилых домов из монолитного железобетона», выдвинутой на соискание Премии Правительства РФ в области науки и техники 2004 г.
Представленная работа содержит комплекс научных, опытно-конструкторских, проектных и технологических разработок в области монолитного домостроения, внедрение которых в практику строительства позволило получить значительные социальный и технико-экономический эффекты. Принципиально новая в отечественной и зарубежной практике технология строительства монолитных зданий каркасного и бескаркасного типов с самонесущими наружными ограждающими конструкциями слоистого типа позволила существенно улучшить условия труда и безопасность строительного процесса.
За счет применения современных
методов расчета при
В курсовом проекте по электроснабжению жилого шести подъездного девяти этажного дома предусмотрено применение новых технологий, нового оборудования, которые позволяют сократить затраты на монтаж и эксплуатацию электрооборудования жилого дома.
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика объекта с исходными данными на разработку проекта
Территория, на которой расположен микрорайон, относится к таежно-болотному району Западной Сибири, который характеризуется резко-континентальным климатом: холодной зимой с сильными ветрами и метелями, короткой и бурной весной, непродолжительным кратким летом и короткой осенью.
Среднегодовая температура января – 22 С, июля + 20 С, средняя температура наиболее холодной пятидневки – 45 С. В наиболее жаркое лето температура воздуха достигает + 30 ÷ 35 С, в холодные зимы минус 45 ÷ 55 С.
Выпадение осадков в год составляет 550 мм, в теплое время года с апреля по октябрь 250 ÷ 300 мм. Среднегодовая продолжительность гроз составляет от 20 до 40 часов. Средняя высота снежного покрова на лесных участках составляет 100 ÷ 150 мм, на открытых 0,5 м.
Рельеф площадки равнинный, характеризующийся малой разницей высотных отметок повышенных и пониженных мест и слабо выраженным уклоном в западном направлении.
Инженерно – геологические элементы почвы с поверхности площадки представлены каменистой почвой. Удельное сопротивление каменистой почвой Rуд = 200 Ом●м.
Современные жилые здания насыщены
большим количеством различных
электроприёмников. К ним относятся
осветительные и бытовые
Современная бытовая техника всё в большей степени обеспечивает сокращение затрат труда на ведение домашнего хозяйства и повышения комфорта современного жилища.
Электроприёмники жилого здания подразделены на две основные группы: электроприёмники квартир и электроприёмники общедомового назначения. К первым относятся осветительные и бытовые электроприборы. Ко вторым относятся светильники лестничных клеток, технических подпольев, чердаков вестибюлей, холлов, служебных и других помещений, лифтовые установки, различные противопожарные устройства, элементы диспетчеризации, переговорно-вызывные устройства (домофоны), кодовые замки и т.п.
Электрическое освещение квартир
осуществляется с помощью светильников
общего и местного освещения, как
правило с лампами накаливания.
Однако в настоящее время
Бытовые электроприборы по назначению можно разделить на следующие характерные группы:
- нагревательные;
- для обработки и хранения продуктов;
- хозяйственно бытовые;
- культурно бытовые;
- санитарно – гигиенические;
- бытовые кондиционеры воздуха;
- водонагреватели;
- приборы для отопления помещений.
Потребление электроэнергии жилыми зданиями имеет ряд особенностей, обусловленных составом электроприемников и режимами их работы, связанными с укладом жизни населения. Это прежде всего неравномерность потребления электроэнергии по часам суток и сезонам года. В жилых зданиях 60 % электроэнергии расходуется в период между 18 и 22 ч; летом электроэнергии потребляется на 15- 20 % меньше, чем зимой.
В жилом доме имеются электроплиты, противопожарные устройства, лифты, эвакуационное и аварийное освещение, а согласно ПУЭ жилые дома с электроплитами относятся к электроприемникам второй категории, перерыв электроснабжения которых приводит к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских жителей, а электроприемники противопожарных устройств, лифты, эвакуационное и аварийное освещение относятся к электроприемникам первой категории, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение функционирования особо важных элементов городского хозяйства.
Электроприемники первой и второй категории обязательно обеспечиваются электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания. Перерыв в электроснабжении первой категории допускается лишь на время срабатывания АВР, а перерыв в электроснабжении второй категории допустим на время необходимое для включения резервного питания действиями оперативно дежурного персонала, но не более одних суток.
Жилой дом состоит из шести подъездов и девяти этажей, по четыре квартиры на каждом этаже. Во всех квартирах установлена электрическая плита для приготовления и подогрева пищи типа ЧРШ и мощностью 5,8 кВт. В каждом из подъездов находится одна лифтовая установка мощностью 12 кВт, а в подвале установлены 6 насосов водоснабжения мощностью 4 кВт каждый. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 1.1 и на рисунке 1.1.
Таблица 1.1 – Исходные данные
Кол-во подъездов |
Кол-во этажей |
Тип плиты |
Рдв. лифта , кВт |
Нагрузка технического подполья, кВт |
Ррасч на шинах 0,4 кВ ПС 10/0,4 кВ |
6 |
9 |
ЧРШ-3/5,8 |
12 |
4 |
– |
Напряжение сети 380/220 В.
1.2 Характеристика помещений дома по условиям среды
Городские жители одну треть своей жизни проводят дома. От качества воздушной среды, температурных, световых и физико-химических характеристик помещений зависит состояние здоровья граждан. Для этого разработаны государственные санитарно эпидемиологические правила и нормативы в соответствии с Федеральным законом "О санитарно эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ "Положением о государственной санитарно эпидемиологической службе Российской Федерации", а также "Положением о государственном санитарно эпидемиологическом нормировании", утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 24 июля 2000 г. N 554, которые устанавливают санитарные требования, необходимые для содержания эксплуатируемых жилых зданий и помещений, предназначенных для постоянного проживания.
Согласно этим нормам есть несколько основных параметров подлежащих нормированию: температура воздуха, относительная влажность, искусственное освещение, кратность воздухообмена, уровни шума, вибрации, ультразвука и инфразвука и электромагнитного излучения.
Значения нормируемых
Таблица 1.2 – Характеристика помещений
Наименование помещений |
Температура воздуха, C |
Относительная влажность, % |
Кратность воздухообмена, м/с |
Уровень шума, дБ |
Искусственное освещение, лк (10-12 Вт/м2) |
Уровень вибрации, м/кв.с |
Уровень ультразвука, дБ |
Уровень инфразвука, дБ |
Электромагнитное излучение, кГц - ГГц |
Жилая комната |
21 |
40 |
0,2 |
40 |
100-150 |
4,0 – 10,0 |
60,0 – 75,0 |
30 - 300 | |
Кухня |
20 |
55 |
0,2 |
45 | |||||
Туалет |
20 |
20 |
0,15 |
- | |||||
Ванная, совмещенный санузел |
25 |
90 |
0,15 |
20 | |||||
Вестибюль, лестничная клетка |
17 |
20 |
0,3 |
30 | |||||
Межквартирный коридор |
17 |
50 |
0,2 |
25 | |||||
Кладовые |
17 |
60 |
0,3 |
- | |||||
Подвальное помещение |
15 |
85 |
0,3 |
- | |||||
Так как ванной и в подвале повышенная влажность то там следует устанавливать влагозащищенные светильники.
2 РАСЧЕТНО-КОНСРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Схема и конструктивное исполнение силовой и осветительной сети с выбором электрооборудования и комплектных устройств
Для питания электроприёмников жилых домов применяется двухлучевая схема электроснабжения (рис 2.2).
Рисунок 2.2 – Двухлучевая магистральная схема сети высокого напряжения с контакторной автоматикой (АВР) на стороне низкого напряжения
От трансформатора по кабельной линии электроэнергия подается на вводно-распределительное устройство. Согласно /1/ кабельные линии применяются при невозможности прокладки воздушных линий из-за стесненности территории либо по обоснованным градостроительным соображениям.
Вводно–распределительное устройство распределяет электроэнергию по питающим линиям и является комплектным электрическим устройством заводского изготовления и поставляется отдельными шкафами или блоками из нескольких шкафов со всеми соединительными проводниками между ними, которые могут быть как шины, так и изолированные провода.
ВРУ устанавливают в местах ввода внешних питающих сетей и предназначены для присоединения к ним внутренних электросетей зданий и распределения электроэнергии.
В качестве вводно-распределительного устройства приняты панели серии ВРУ-1-14-20-УХЛ-4, установленные в электрощитовом помещении, расположенном на первом этаже жилого дома. Учёт электроэнергии осуществляется счётчиками типа СА4, установленными на вводах, а в квартирах счетчиками типа СА.
С ВРУ по кабелям электроэнергия поступает на этажные щитки, типа ЩЭ-2430-УХЛ-4 установленные в электропанелях на лестничных клетках каждого этажа и предназначенные для приема, распределения и учета электроэнергии напряжением 220 В, а также для защиты линий квартир при перегрузках и коротких замыканиях. В каждой квартире располагается электрощиток ЩК-2140-УХЛ-4, в котором находится устройство защитного отключения и автоматические выключатели.
В проекте предусматривается
Рабочее освещение предусматривается во всех помещениях.
Аварийное освещение предусматривается в электрощитовой, машинном помещении лифта и узлах управления. Эвакуационное освещение - на лестничных клетках, лифтовой площадке, на входах.
Ремонтное освещение выполняется в электрощитовой, машинном помещении лифта и узлах управления.
Управление освещением техлодполья, машинного помещения лифта, электрощитовой, тамбуров осуществляется выключателями установленными у входов в помещения, управление освещением чердака выключателем, установленным у входа вне чердака.
Для подавления радиопомех на шинах вводно-распределительного щита устанавливаются конденсаторы ёмкостью 1 мкФ на фазу.
Все металлические нетоковедущие части электрооборудования подлежат заземлению путём металлического соединения с нулевым защитным проводом сети.
Применяется радиальная схема электроснабжения для распределения электроэнергии жилого дома.
2.2 Расчёт электрических нагрузок по группам приёмников и по узлу в целом
Расчетная электрическая нагрузка квартир Ркв кВт, приведенная к вводу жилого дома:
, (2.1)
где Ркв.уд - удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир, кВт/квартира; /1, табл. 2.1.1/
h -
количество квартир, шт.
кВт
Расчетная мощность лифтовых установок Рпл, кВт
, (2.2)
где Кс / - коэффициент спроса для лифтовых установок /1, табл. 2.1.2/
Рni – мощность электродвигателя лифта, кВт
кВт
Расчетная мощность санитарно технических устройств Рст. у. , кВт
, (2.3)
где Кс // - коэффициент спроса электродвигателей санитарно технических устройств /1, табл. 2.1.3/
Рст. у - мощность электродвигателя санитарно технических устройства, кВт
кВт
Расчетная электрическая нагрузка силовых электроприемников Рс , кВт приведенная к вводу жилого дома:
, (2.4)
кВт
Расчетная электрическая нагрузка жилого дома Рр.ж.д , кВт
, (2.5)
где kу - коэффициент участие в максимуме нагрузки силовых
электроприемников /1/
кВт
Расчетная электрическая нагрузка жилых домов микрорайона Рр. мр. , кВт приведенная к шинам 0,4 кВ трансформаторной подстанции:
, (2.6)
где Рр.ж.д.уд. -удельная расчётная нагрузка жилых домов, кВт /1, табл. 2.1.5/
S - общая площадь микрорайона, м2.
Расчетная реактивная нагрузка квартир Qкв квар, приведенная к вводу жилого дома:
, (2.7)
где tg - коэффициент реактивной мощности, tg = 0,2 /1, табл. 2.1.4/
Расчетная реактивная мощность лифтовых установок Qпл, кВт
, (2.8)
где tg - коэффициент реактивной мощности, tg = 1,17 /1/
Расчетная реактивная мощность
санитарно технических
, (2. 9)
Расчетная реактивная электрическая нагрузка силовых электроприемников Qс кВт, приведенная к вводу жилого дома:
, (2.10)
Расчетная реактивная электрическая нагрузка жилого дома Qр.ж.д , кВт
, (2.11)
Расчетная реактивная нагрузка жилых домов микрорайона Qр.мр. кВт, приведенная к шинам 0,4 кВ трансформаторной подстанции:
, (2.12)
квар
Расчет полной мощности Sмр кВА, всего микрорайона:
, (2.13)
2.3 Расчёт силовой питающей и распределительной сетей при напряжении 380 В с выбором сечений проводов , кабелей и аппаратов защиты
Расчетный нок Iр А, нагрузки определяется по формулам:
а) для трехфазной четырехпроводной и трехпроводной сетей
, (2.14)
б) для однофазной сети
, (2.15)
где Р – расчетная максимальная нагрузка, Вт;
U – номинальное напряжение сети , В;
Cos – коэффициент мощности.
Ток расчетный для электроплиты определяется по формуле (2.15):
Аналогичным способом рассчитываются остальные электроприемники и данные заносятся в таблицу 2.1
Для всех электроприемников выбирается сечение проводника по условию и данные заносятся в таблицу 2.1
, (2.16)
Выбираю провод для электроплиты марки ПВ с сечением S= 2,5 мм2, Iдд = 30 A.
Условие выполняется, следовательно, провод выбран правильно.
Электрические сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения по формулам:
а) для трехпроводной линии
, (2.17)
б) для двухпроводной линии
, (2.18)
где Uном – номинальное напряжение сети , В;
Рном – номинальная мощность электроприемника, кВт;
l – длина питающей линии, км;
ro – активное сопротивление проводника, мОм/м;
xo – реактивное сопротивление проводника, мОм/м.
Проверяю выбранный провод для электроплиты на потерю напряжения по формуле (2.9):
Так как ΔU<5%, провод выбран правильно.
Автоматический выключатель выбирается по условию и данные заносится в таблицу 2.1
, (2.19)
Выбираю автоматический выключатель для электроплиты типа: АЕ 2044, Iном=63 А, Iн.р=31,5 А
31,5 > 29,7
Условие выполняется, следовательно автоматический выключатель выбран правильно.
После выбора автоматического выключателя необходимо проверить его на надежность срабатывания по условию:
, (2.20)
Условие выполняется значит надежность срабатывания автомата обеспечена.
Предохранители выбирается по условию и данные заносятся в таблицу 2.1
, (2.21)
Проверка выбранного предохранителя на соответствие длительно допустимому току осуществляется по условию и данные заносится в таблицу 2.1
, (2.22)
Магнитный пускатель выбирается по условию, и данные заносится в таблицу 2.1
, (2.23)
Проверка выбранного магнитный пускателя на соответствие длительно допустимому току осуществляется по условию, и данные заносится в таблицу 2.1
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов ПС
Выбор мощности трансформатора производится из следующих условий:
- полной расчетной нагрузки объекта электроснабжения;
- время использования максимальной нагрузки;
- допустимой перегрузки и экономической загрузки трансформатора;
- время использования потерь.
Расчетная мощность S р.тр кВА, трансформатора определяется по формуле:
, (2.24)
где n – количество трансформаторов, n=2 шт.
В – коэффициент загрузки
Выбираю два возможных варианта мощности трансформатора:
- вариант два трансформатора по 250 кВА;
- вариант два трансформатора по 400 кВА.
Технико-экономические показатели трансформаторов приведены в таблице 2.2
Таблица 2.2 Технико-экономические показатели трансформаторов
Тип |
Мощность кВ•А |
Предел напряжения, кВ |
Потери, кВ |
Ток холостого хода, I х % |
Напряжение кроткого замыкания, Uk % | ||
ВН |
НН |
ΔРхх |
ΔРкз | ||||
|
ТМ-250/10 |
250 |
10 |
0,4/0,23 |
1,05 |
4 |
3 |
4,6 |
ТМ-400/10 |
400 |
10 |
0,4/0,69 |
1 |
5,7 |
2,5 |
4,5 |
Коэффициент загрузки Кз трансформатора определяется по формуле:
, (2.25)
где Sн тр - номинальная мощность трансформатора, кВА.
По документам определяем стоимость трансформаторов К:
КТМ-250/10 = 61,130 тыс.руб.
КТМ-400/10 = 67,348 тыс.руб.
Приведенные потери холостого хода ∆Рхх , кВт трансформатора:
, (2.26)
где Кип - коэффициент изменения потерь, Кип =0,12 кВт/кВАр /2/
Приведенные потери короткого замыкания ∆Рк.з , кВт трансформатора:
, (2.27)
Полные потери ∆Рт , кВт трансформатора:
, (2.28)
Количество часов Т час, работы трансформатора за год:
часов (2.29)
Потери трансформатора ∆Wт , кВт•час за год: