Повышению надёжности электроснабжения потребителей

     Введение 

     Все города являются крупными потребителями электроэнергии. Так как в них проживает большая часть населения и расположено  множество  промышленных предприятий. 
     От размера города зависит выбор соответствующей ему системы электроснабжения. Система электроснабжения включает в себя всех потребителей города, включая промышленные предприятия.
     Быстрый темп увеличения населения и развитие промышленности обуславливает необходимость соответствующего развития распределительных электрических сетей. Электроснабжение большего числа потребителей  выполняется распределительными сетями  напряжением 6–10 кВ. Сеть общего пользования напряжением 0,38 кВ. 
     Для городов характерен рост электропотребления, это  требует систематического развития электрических сетей. Данный рост связан с постоянной потребностью электрической энергии во всех сферах жизнедеятельности населения. Также увеличивается расход электроэнергии на коммунальное хозяйство и бытовые нужды городов.
     Через городские распределительные сети в настоящее время передается до 40% вырабатываемой энергии. То есть, сети становятся самостоятельной областью энергетики, и проблема их рационального сооружения обретает определённое народно-хозяйственное значение.
     Система электроснабжения города это совокупность электрических сетей всех применяемых напряжение и ТП. Которые  расположены на территории города и предназначены  с целью электроснабжения его потребителей. Она включает в себя электроснабжающие сети (линии напряжением 35 кВ и выше, понижающие подстанции 35-110/6-10 кВ), распределительные сети (линии напряжением 6-10 кВ и 0,4/0,23 кВ) и трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ.
     Местные условия диктуют основные показатели системы: размеры города, наличие источников питания, характеристики потребителей и т.п.
     ПУЭ устанавливает ряд требований к размещению, конструкциям и т.д. Подстанции (ПС) не допускается  встраивать в жилые здания, больницы, школы, спальные корпуса санаториев. Поскольку трансформаторы с масляным заполнением взрывоопасны, их не разрешается размещать под и над помещениями, в которых могут находиться более 50 человек. При установке трансформаторов сухих или с негорючим наполнителем соблюдение этого требования не обязательно.
     ПС не допускается размещать под помещениями производств с мокрым технологическим процессом, душевыми, уборными, ванными и т.д. Исключения возможны лишь при перекрытиях из монолитного бетона и надёжной гидроизоляции. Необходимо применять меры защиты ТП от возможных повреждений при расположении в непосредственной близости от путей кранов и внутрицехового транспорта.
     Повышению надёжности электроснабжения потребителей способствует применение автоматизированных разомкнутых схем сетей с резервированием на стороне высокого или низкого напряжения. Таковы, в частности, двухлучевая и многолучевая схемы.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
 Электрическая часть

     В данной выпускной квалификационной работе предусматривается электроснабжение района города с населением 70 тысяч человек. Предполагается, что район города будет состоять из:
      Таблица 1.1 - Перечень электропотребителей района города
№
Наименование электропотребителя
Мощность
кВт
Кол-во
1
16-ти этажный жилой дом с электроплитами на 320 кв.

4
2
16-ти этажный жилой дом с электроплитами на 480 кв.

16
3
16-ти этажный жилой дом с электроплитами на 640 кв.

2
4
9-ти этажный жилой дом с газовыми плитами на 144 кв.

2
5
9-ти этажный жилой дом с газовыми плитами на 180 кв.

6
6
9-ти этажный жилой дом с газовыми плитами на 216 кв.

8
7
9-ти этажный жилой дом с газовыми плитами на 288 кв.

6
8
12-ти этажный жилой дом с электроплитами на 144 кв.

8
9
12-ти этажный жилой дом с электроплитами на 192 кв.

8
10
12-ти этажный жилой дом с электроплитами на 240 кв.

4
11
12-ти этажный жилой дом с электроплитами на 288 кв.

4
12
Школа

4
13
Больница

3
14
Поликлиника

3
15
Детский сад

6
16
Промтоварный магазин

6
17
Продовольственный магазин

6
18
Учебное заведение

2
19
Гостиница

1
20
Ресторан

1
21
Кафе

4
22
Кинотеатр

2
     Продолжение таблицы 1.1
23
Химчистка

1
24
Парикмахерская

2
25
Почта

7
26
Универсам

4
27
Лабораторный корпус

2
28
Учреждение

13
29
Аптека

8
30
Механический завод
1800
1
31
Завод ЖБИ
3670
1
32
Машиностроительный завод
4725
1
     
     
     
     
     















      Расчет нагрузок жилых домов

     В основе расчета нагрузок жилых домов лежит нагрузка одного потребителя, в качестве которой выступает квартира. Для определения нагрузки вводятся понятия коэффициента одновременности.
     1) Суммарная нагрузка жилого дома определяется по формуле:
                                                                            (1)  
     где:    – нагрузка квартир жилого дома;
      – силовая нагрузка жилого дома;
      – коэффициент совмещения максимумов силовой нагрузки и нагрузки квартир.
     2) Значение расчетных нагрузок определяются с учетом коэффициента одновременности в зависимости от числа квартир:
                                                                                  (2)  
     где:    – число квартир в здании.
      – удельная расчетная нагрузка квартир, определяется по таблице П.1.[1] по формуле интерполяции:
                                (3)  
     где:    – число квартир в здании по заданию;
      – наибольшее число квартир в выбранном диапазоне;
      – наименьшее число квартир в выбранном диапазоне;
      – наибольшая удельная нагрузка в выбранном диапазоне;
      – наименьшая удельная нагрузка в выбранном диапазоне.
     Исходя из теоретических положений, рассчитаем удельную нагрузку квартир и суммарную нагрузку квартир для домов заданного типа (Таблица 1.1)
     3) Силовая нагрузка общественных электроприемников, включая лифты, определяется с учетом соответствующих коэффициентов спроса:
                                                                                  (4)  
     где:    – коэффициент спроса лифта по таблице П.2 [1];
      – установленная мощность электродвигателя лифтовой установки;
      – число лифтовых установок;
     В девятиэтажных домах используются электродвигатели мощностью – 3,5 кВт, в двенадцатиэтажных – 5 кВт, в шестнадцатиэтажных – 7,1 кВт (по таблице П.3 [1]). 
     Исходя из теоретических положений, рассчитаем суммарную силовую нагрузку для домов заданного типа (Таблица 1.3).
     Таблица 1.2 – Удельные нагрузки квартир
Кол-во этажей
Кол-во секций
Кол-во подъездов
Кол-во квартир






шт.
шт.
шт.
шт.
шт.
шт.
кВт/кв
кВт/кв
кВт/кв
кВт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
16 эт. с эл. плит
4
4
320
400
200
1,27
1,36
1,324
423,68

6
6
480
600
400
1,23
0,7
1,246
598,08

8
8
640
1000
600
1,19
1,23
1,194
764,16
12 эт. с эл. плит
3
3
144
200
100
1,36
1,5
1,42
204,71

4
4
192
200
100
1,36
1,5
1,488
285,7

5
5
240
400
200
1,27
1,36
1,288
309,12
9 эт. с газ. плит.
6
6
288
400
200
1,27
1,36
1,309
377,16
9 эт. с газ. плит
4
4
144
200
100
0,77
0,85
0,8
115,95

5
5
180
200
100
0,77
0,85
0,834
150,12

6
6
216
400
200
0,71
0,77
0,715
154,4
9 эт. с газ. плит.
8
8
288
400
200
0,71
0,77
0,715
192,96






     Таблица 1.3 – Силовые нагрузки жилых домов
Кол-во этажей
Кол-во подъездов
Кол-во лифтов в подъезде
Мощность 1-го лифта
Суммарная мощность лифтов жилого дома
Коэф. спроса лифтов
Силовая нагрузка жилого дома



,кВт
,кВт

,кВт
1
2
3
4
5
6
7
16 эт. с эл. плит.
4
2
7,1
56,8
0,675
38,34

6
2
7,1
85,2
0,52
44,3

8
2
7,1
113,6
0,56
63,61
12 эт. с эл. плит.
6
2
5
60
0,75
45

5
2
5
50
0,8
40

4
2
5
40
0,8
32

3
2
5
30
0,9
27
9 эт. с газ. плит.
8
1
3,5
28
0,675
18,9

6
1
3,5
21
0,65
13,65

5
1
3,5
17,5
0,7
12,25

4
1
3,5
14
0,7
9,8
     
     4) Для выбора параметров электрических сетей жилых домов необходимо знать полную нагрузку:
                          (5)  
     где: ,  – коэффициенты мощности, характеризующие нагрузку квартир и лифтовых установок и равные соответственно:  в домах с газовыми плитами,  в домах с электрическими плитами и  для лифтов (по таблице П.4 [1]).
     
     
     
     
     
     
     Таблица 1.4 – Суммарные нагрузки жилых домов
Кол-во этажей
Кол-во квартир
Нагрузка квартир
Коэф. мощн.
квартир
Силовая нагрузка жилого дома
Коэф. мощн. лифтов
Нагрузка жилого дома
Полная нагрузка жилого дома



(кВт)


(кВт)


(кВт)

(кВА)
1
2
3
4
5
6
7
8
16 эт. с эл. плит.
640
764,16
0,2
63,61
1,17
821,41
823,1

480
598,1
0,2
44,3
1,17
637,95
638,18

320
423,68
0,2
38,34
1,17
458,18
464,04
12 эт. с эл. плит.
288
377,16
0,2
45
1,17
417,66
426,52

240
309,1
0,2
40
1,17
345,12
355,27

192
285,7
0,2
32
1,17
314,5
323,25

144
204,71
0,2
27
1,17
229
239,3
9 эт. с газ. плит.
288
192,96
0,29
18,9
1,17
229,1
237,47

216
154,4
0,29
13,65
1,17
166,68
172,3

180
150,12
0,29
12,25
1,17
161,14
167,5

144
115,95
0,29
9,8
1,17
124,77
129,7
     
     5) Суммарная активная нагрузка жилых домов определяется по формулам: 
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ,
     где:    – количество домов, в которых  квартир.
     Итого максимальная суммарная жилая активная нагрузка будет равна:
     
     6) Определяем суммарную полную нагрузку жилых зданий:
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     ;
     .
     Итого максимальная суммарная полная жилая нагрузка будет равна:
     
     
     
     
     
     
     1.2 Расчет нагрузок общественных зданий
     
     1) Расчетная нагрузка общественного здании определяется по формуле:
     ,                                                                         (6)  
     где:    – удельная нагрузка, кВт/ед.;
      – характеристика общественного здания – количество расчетных единиц (проходимость).
     2) Полная нагрузка общественного здания:
     ,                                                                         (7)  
     где:   – коэффициент мощности бытовых потребителей определяют в соответствии с приложением П.5 [1].
     Дальнейшие расчеты сводим в таблицу 1.5.
     3) Определяем суммарную нагрузку общественных зданий из таблицы 1.5:
     
     4) Общая максимальная активная нагрузка жилых зданий и общественных   учреждений:
              (8)  
     5) Полная максимальная суммарная мощность жилых зданий и общественных учреждений:
             (9)  
     Таблица 1.5 – Нагрузка общественных зданий 
Наименование общественного здания

кВт


кВт


кВА
Кол-во зданий

кВт

кВА
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Школа
0,15
650
97,5
0,95
102,63
4
390
410,52
Больница
2,2
500
1100
0,93
1182,8
3
3300
3548,4
Поликлиника
0,15
1000
150
0,92
163,04
3
450
489,12
Детский сад
0,4
600
240
0,97
247,4
6
1440
1484,5
Промтовары
0,12
200
24
0,9
26,67
6
144
160
     Продолжение таблицы 1.5
Продовольствен. магазин
0,2
200
40
0,8
50
6
240
300
Учебное заведение
0,04
650
26
0,9
28,88
2
52
57,78
Гостиница
0,4
800
320
0,85
376,5
1
320
376,5
Ресторан
0,9
95
85,5
0,98
87,25
1
85,5
87,25
Кафе
0,9
95
85,5
0,98
87,25
4
342
348,96
Кинотеатр
0,12
1000
120
0,92
130,4
2
240
260,86
Химчистка
0,065
10
0,65
0,8
0,81
1
0,65
0,81
Парикмахерская
1,3
50
65
0,97
67
2
130
134,02
Почта
0,5
150
75
0,9
83,33
7
525
583,31
Универсам
0,13
500
65
0,85
76,5
4
260
305,88
Лабораторный корпус
0,06
400
24
0,95
25,26
2
48
50,52
Учреждение
0,054
500
27
0,9
30
13
351
390
Аптека
0,11
100
11
0,83
13
8
88
104
ИТОГО:






8406,15
9092,4
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     1.3 Определение расчетных нагрузок трансформаторных подстанций
     
     При определении суммарной нагрузки следует учитывать некоторые обстоятельства. В городских сетях, учитывая неравномерный график нагрузки в течение суток и года, а также малую продолжительность максимума, может быть допущена загрузка трансформаторов в нормальном режиме до 140%, а в послеаварийном режиме до 180% по отношению к номинальной мощности.
     1) Тогда с учетом коэффициента одновременности  и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме до 180% полная суммарная нагрузка равна:
                                (10)
     Принимая номинальную мощность трансформатора для городских сетей:
     
     Находим предварительное количество ТП:
                                               (11)
     2) При выборе номинальной мощности трансформаторов также следует учитывать стандартные типовые номинальные мощности трансформаторов, ориентированное количество ТП и равномерную нагрузку между ними.
     В результате ориентируемся на 24 ТП. Тогда номинальная мощность трансформаторов ТП (1-го трансформатора) в послеаварийном режиме будет равна:
                     (12)
     где    – коэффициент загрузки в аварийном режиме
     3) Мощность трансформаторной подстанции (2-х трансформаторов) в нормальном режиме:
                       (13)
     где    – коэффициент загрузки в нормальном режиме
     4) Так как, крупные кинотеатры, универмаги, сооружения с массовым скоплением людей, действующих при искусственном освещении, операционные блоки больниц и роддомов, жилые здания высотой 16 этажей и выше и т.д., относятся согласно ПУЭ к I категории надежности электроснабжения и должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания. Полагая, что в каждой группе потребителей, питающихся от одной ТП, есть потребители I категории, приминаем 24 ТП с установкой на каждой ТП по два трансформатора.
     5) Расчетные нагрузки ТП при наличии неоднородных потребителей определяются с учетом коэффициентов совмещения максимумов:
     ,                                                                      (14)
     где:    – наибольшая из нагрузок, питаемых данной ТП. Нагрузка нескольких жилых зданий с однотипным приготовлением считается как нагрузка одного объекта;
      – расчетные нагрузки других объектов питаемых от данной ТП;
      – коэффициент участия в максимуме, учитывающий несовпадение максимумов нагрузок различных объектов, определяемых относительно наибольшей расчетной нагрузки в соответствии с таблицей П.6 приложения [1].
     Результаты расчетов сводим в таблицу 1.6
     Таблица 1.6 – Распределение нагрузок по ТП 	
№
n/n
n
Наименование
Pp,
кВт
cos?
Sр,
кВт
Km
?Sр,
кВт
Sтп,
кВт
Тип
ТП
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ТП
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв
Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,9
458,2
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2
ТП
2
1
1

Жил.дом.Эл.пл.640кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
821,4
458,2
0,96
0,96
823,1
464,03

0,9
0,9
823,1
464,03
1287,1
1000х2




     Продолжение таблицы 1.6
ТП
3
1
1
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.320кв
Аптека
Почта
Детский сад
Школа
458,2
11
75
240
97,5
0,96
0,83
0,9
0,97
0,95
464,03
13
82,33
247,452
102,63
0,9
0,5
0,5 
0,5
0,5
464,03
13
83,33
247,42
102,63
904,26
1000х2
ТП
4
1

1
Жил.дом.Эл.пл.480кв 

Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,18
0,96

0,96
638,2

464,03
0,9

0,9
638,2

464,03
1102,2

1000х2
ТП
5
2

Жил.дом.Эл.пл.480кв
637,95
0,96

638,2

0,9

1276,4

1276,4
1000х2
ТП
6
1
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв
Жил.дом.Эл.пл.320кв
Прод. магазин
Промтовары 
637,9
458,2
40
24
0,96
0,96
0,8
0,9
638,2
464,03
50
26,67
0,9
0,9
0,8
0,8
638,2
464,03
50
26,67
1178,8
1000х2
ТП
7
2
8
1
1

1
Кафе
Учреждение
Учебное заведение
Лабораторный корпус
Универсам
85,5
27
26
24

65
0,98
0,9
0,9
0,95

0,85
87,24
30
28,9
25,26

76,5
0,8
0,7
0,7
0,7

0,8
174,5
240
28,9
25,26

76,5
545,1
630х2
ТП
8
1
1
1

1
2
1
5
2
1
1
1
Универсам
Кинотеатр
Лабораторный корпус
Учебное заведение
Кафе
Химчистка
Учреждение
Парикмахерская
Ресторан
Гостиница
Почта
65
120
24

26
85,5
0,65
27
65
85,5
320
75
0,85
0,92
0,95

0,9
0,98
0,8
0,9
0,97
0,98
0,85
0,9
76,5
130,43
25,26

28,9
87,24
0,812
30
67,01
87,24
376,5
83,33
0,8
0,8
0,7

0,7
0,8
0,8
0,7
0,8
0,8
0,8
0,5
76,5
130,43
25,26

28,9
174,5
0,812
150
134,02
87,24
376,5
83,33
1267,4
1000х2
ТП
9
1
1
1
Больница
Аптека
Поликлиника
1100
11
150
0,93
0,83
0,92
1182,8
13
163,04
0,8
0,5
0,8
1182,8
13
163,04
1358,8
1000х2
ТП
10
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,8
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2


     Продолжение таблицы 1.6
ТП
11
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,8
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2
ТП
12
1
1

Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,8
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2
ТП
13
4
1
1
1
1
Жил.дом.газ.пл.216кв Жил.дом.газ.пл.144кв
Школа
Аптека
Почта
166,7
124,8
97,5
11
75
0,9
0,9
0,95
0,83
0,9
172,3
129,7
102,63
13
83,33
0,9
0,9
0,5
0,5
0,5
689,2
129,7
102,63
13
83,33
1017,9
1000х2
ТП
14
4
1
1
1
1
Жил.дом.газ.пл.216кв Жил.дом.газ.пл.144кв
Продмагазин
Промтовары
Детский сад
166,7
124,8
40
24
240
0,9
0,9
0,8
0,9
0,97
172,3
129,7
50
26,67
247,42
0,9
0,9
0,8
0,8
0,5
689,2
129,7
50
26,67
247,42
1143
1000х2
ТП
15
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.144кв
Детский сад
Школа
229
240
97,5
0,96
0,97
0,95
239,3
247,42
102,63
0,9
0,5
0,5 
717,84
247,42
102,63
1067,9
1000х2
ТП
16
21
1
Жил.дом.эл.пл.288кв 
Продмагазин
Промтовары

417,6
40
24
0,96
0,8
0,9

426,52
50
26,67

0,9
0,8
0,8

853
50
26,67

929,71
1000х2
ТП
17
2
1
1
Жил.дом.эл.пл.288кв.
Аптека
Почта
417,6
11
75
0,96
0,83
0,9
426,52
13
83,33
0,9
0,5
0,5
853
13
83,33
949,37
1000х2
ТП
18
5

Жил.дом.эл.пл.144кв

229

0,96

239,3

0,9

1196,4

1196,4
1000х2
ТП
19
2
1
1
1
1
Жил.дом.эл.пл.240кв 
Аптека
Почта
Продмагазин
Промтовары
345,1
11
75
24
40
0,96
0,83
0,9
0,9
0,8
355,27
13
83,33
26,67
50
0,9
0,5
0,5
0,8
0,8
710,54
13
83,33
26,67
50
883,54
1000х2
ТП
20
2
1
1
1
Жил.дом.эл.пл.240кв 
Кинотеатр
Универсам
Детский сад
345,1
120
65
240
0,96
0,92
0,85
0,97
355,27
130,43
76,47
247,42

710,54
130,43
76,47
247,42
1164,56
1000х2
ТП
21
4
Жил.дом.эл.пл.192кв.
314,5
0,96
323,25
0,9
1258
1258
1000х2
ТП
22
4
Жил.дом.эл.пл.192кв.
314,5
0,96
323,25
0,9
1258
1258
1000х2

     Продолжение таблицы 1.6
ТП
23
2
1
1
Жил.дом.Эл.пл.320кв
Прод. магазин
Промтовары 
458,18
40
24
0,96
0,8
0,9
464,03
50
26,67
0,9
0,8
0,8
928,06
50
26,67
1004,7
1000х2
ТП
24
2

Жил.дом.Эл.пл.480кв
637,95

0,96

638,2

0,9

1276,4

1276,4
1000х2
ТП
25
1
1
1
1
1
1
1
1
Жил.дом.газ.пл.288кв Жил.дом.газ.пл.180кв
Продмагазин
Промтовары
Детский сад
Универсам
Аптека
Почта
229,1
161,15
40
24
240
65
11
75
0,9
0,9
0,8
0,9
0,97
0,85
0,83
0,9
237,47
167,5
50
26,67
247,42
76,5
13
83,33
0,9
0,9
0,8
0,8
0,5
0,8
0,5
0,5
237,47
167,5
50
26,67
247,42
76,5
13
83,33
901,85
1000х2
ТП26
2
2
Жил.дом.газ.пл.288кв Жил.дом.газ.пл.180кв
229,1
161,15
0,9
0,9
237,47
167,5
0,9
0,9
474,94
335
809,94
1000х2
ТП
27
1
1
1
Больница
Аптека
Поликлиника
1100
11
150
0,93
0,83
0,92
1182,8
13
163,04
0,8
0,5
0,8
1182,8
13
163,04
1358,8
1000х2
ТП
28
2
Жил.дом.Эл.пл.480кв
637,95
0,96
638,2
0,9
1276,4
1276,4
1000х2
ТП
29
1
1

Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,8
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2
ТП
30
1
1
1
Больница
Аптека
Поликлиника
1100
11
150
0,93
0,83
0,92
1182,8
13
163,04
0,8
0,5
0,8
1182,8
13
163,04
1358,8
1000х2
ТП
31
1
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
Аптека
Почта
637,95
458,8
11
75
0,96
0,96
0,83
0,9
638,18
464,03
13
83,33
0,9
0,9
0,5
0,5
638,18
464,03
13
83,33
1198,5
1000х2
ТП
32
1
1

Жил.дом.Эл.пл.640кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
821,41
458,8
0,96
0,96
823,1
464,03
0,9
0,9
823,1
464,03
1287,1
1000х2
ТП
33
1
1
1
Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
Детский сад
637,95
458,8
240
0,96
0,96
0,97
638,18
464,03
247,42
0,9
0,9
0,5
638,18
464,03
247,42
1349,63
1000х2
     Продолжение таблицы 1.6
ТП
34
1
1

Жил.дом.Эл.пл.480кв Жил.дом.Эл.пл.320кв
637,95
458,8
0,96
0,96
638,18
464,03
0,9
0,9
638,18
464,03
1102,2
1000х2
     
     Таким образом, предусматривается 33 ТП с установкой двух трансформаторов типа ТМ-1000/10 и 1 ТП с установкой двух трансформаторов типа ТМ-630/10.
     Параметры ТМ-630/10:
     ; ; ; ; ; .
     Параметры ТМ-1000/10:
     ; ; ; ; ; .
     Каждая ТП проведена на аварийную перегрузку 140 % в случае отключения одного трансформатора.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     1.4 Определение расчетной нагрузки промышленных предприятий
     
     В проектируемом районе города находится два промышленных предприятия. Данные для  этих предприятий приведены в таблице 1.7.
     
     Таблица 1.7 – Расчетные нагрузки промышленных предприятий
Наименование предприятия
,кВт
,кВАр
,кВА
cos?
Механический завод
1800
1256,4
2195,1
0,82
Завод ЖБИ
3670
2274,5
4317,6
0,85
Машиностроительный завод
4725
2550,3
5369,3
0,88
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     1.5 Выбор схем построения и расчет электрических сетей
     1.5.1 Расчет питающей сети ЦП – РП

     1) Нагрузка на шинах распределительного пункта определяется как сумма расчетных нагрузок отельных ТП, с учетом коэффициента одновременности  для  ([1], таблица П.7), который определяется в зависимости от числа трансформаторов.
                                                                                (15)
     Отсюда имеем:
     
     
     Выбираем схему электроснабжения жилых и общественных зданий, где питание осуществляется через 2 распределительных пункта РП1 и РП2, к которым подходят 4 линии от ЦП и отходят 8 распределительных линий к ТП (рис. 1.1).
     
     
Рисунок 1.1 Схема питающей сети ЦП-РП напряжением 10 кВ
     2) Выбираем кабель для линий между ЦП и РП. Выбор сечений кабелей и проводов напряжением выше 1 кВ выполняется для условий нормального режима по экономическим соображениям.
     3) Определяем расчетный ток от ЦП к РП по формуле:
     ,                                                                          (16)
     где:    – расчетная нагрузка РП, кВА;
      – номинальное напряжение РП, кВ.
     Учитывая, что число линий от ЦП к РП в нормальном режиме :
     
     
     4) Определяем сечение кабеля по формуле: 
     ,                                                                                       (17)
     где     – экономическая плотность тока;
      – расчетный ток в нормальном режиме, А.
     
     
     Выбираем сечение 2(3х150).
     Для   
     5) Проверяем выбранное сечение по допустимой нагрузке для условий нормального режима:
                                              (18)                     
     где     – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (согласно ПУЭ, этот коэффициент следует применять только для районов, где температура среды значительно отличается от расчетной: вечная мерзлота, тропики, Крайний Север и т.д.), и равный в данном случае 1;
      – коэффициент, учитывающий количество кабелей в траншее (таблица 1.3.26 ПУЭ-2015), и равный, в данном случае 0,82;
      – допустимая токовая нагрузка кабеля сечением  при расчетных условиях прокладки (таблица 1.3.7 ПУЭ-2015).
     6) Проверяем выбранное сечение на соответствие расчетной нагрузке: 
     ,                                                                                   (19)
     
     Следовательно, по расчетной нагрузке сечение кабеля выбрано правильно.
     7) Проверяем сечение по допустимой нагрузке для условий послеаварийного режима:
     ,                                                                 (20)                    
     где    – коэффициент, учитывающий перегрузку на 30 %; 
      – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (согласно ПУЭ, этот коэффициент следует применять только для районов, где температура среды значительно отличается от расчетной: вечная мерзлота, тропики, Крайний Север и т.д.), и равный в данном случае 1;
      – коэффициент, учитывающий количество кабелей () в траншее (таблица 1.3.26 ПУЭ-2015), и равный, в данном случае 0,92;
     
     8) Расчетная токовая нагрузка линий в послеаварийном режиме, учитывая, что число линий от ЦП к РП в послеаварийном режиме :
     
     
     По условию выбора кабеля должен быть:
     ,
     Условие не выполняется, так как:
     
     9) Так как условие не выполняется, окончательно принимаем  к прокладке от ЦП до РП кабель ААШВ-3(3х120) (Алюминиевый кабель с изоляцией из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката в алюминиевой оболочке с повышенной термической стойкостью жил кабеля).
     1.5.2. Расчет распределительной сети

     Принимаем двухлучевую схему (рис. 1.2) с двухтрансформаторными подстанциями напряжением 10/0.4 кВ и кабелями типа ААШВУ. Лучевая схема надежна в эксплуатации, обладает быстродействием, то есть при выходе из строя одного из “лучей” высшего напряжения или трансформатора нагрузка с помощью контактора переключается на неповрежденный кабель и второй трансформатор, которые на это рассчитаны.
     Рисунок 1.2 Двухлучевая схема с двухтрансформаторными подстанциями напряжением 10/0,4 кВ
     Для распределительных линий характерно произвольное распределение нагрузки вдоль линии. При условии постоянства сечения значение плотности тока на участках такой линии различно. В этом случае в качестве расчетной нагрузки следует принимать значения линейно-квадратичной мощности:
     где   – мощность, протекающая по i-му участку линии, длина которого l;
       – суммарная длина линии от начала до места присоединения последнего потребителя.
     При определении экономического сечения распределительной линии следует полученное значение  поставить в выражение: 
     , где     – напряжение, ;                               (21)
      – экономическая плотность тока, .
     Полученное экономическое сечение для условий нормального режима проверяется по допустимому току, по нагреву в нормальном режиме. После этого выбранное сечение должно быть проверено по условия токораспределения в послеаварийном режиме. 
     1) Рассчитаем двухлучевую схему электроснабжения:
     РП1 – ТП 4 – ТП 3 – ТП 2 – ТП 1:
     соответственно  (РП–ТП4),  (ТП4–ТП3), (ТП3–ТП2), (ТП2–ТП1).
     Расчетная нагрузка любого участка линии 10 кВ, питающих ряд ТП, определяется по сумме нагрузок трансформаторов отдельных ТП с учетом коэффициента одновременности , определяемого по таблице П.7:
                                                                                 (22)
     Отсюда получаем:
     
     
     
     
     Принимаем стандартное сечение , 
     Проверяем сечение кабеля в нормальном и послеаварийном режимах:
     а)  В нормальном режиме:
     
     
          
     Условия выполняется.
     б) В послеаварийном режиме:
     
     
         
     Оба условия выполняются, поэтому окончательно выбираем кабель ААШВ 3х70.
     Результаты дальнейших расчётов сводим в таблицу 1.8
     
     
     
     
     
     
     
     Таблица 1.8–  Выбор и проверка сечений 
№ п/п

Линия
Sтп,
кВа
Длина l,м
S_p,
кВа
S_лк,
кВа
F_э ,?мм?^2
Принятое ст.сечение
F/I_доп
I_p, А

I_(доп.н) ?(I?_(доп.н)
?I_(p))
I_(n/a), A
I_(доп n/a) ?(I?_(n/a)?I_(доп n/a))

РП-1
1
ТП-4
ТП-3
ТП-2
ТП-1
1102,2
904,26
1287,1
1102,2
228
136
161
235
1758,3
1399,8
1075,2
551,1
1271,9
52,45
70/165
50,76
151,8
101,5
214,5
2
ТП-6
ТП-5
ТП-8
ТП-7
1178,9
1276,36
1276,36
545,1
340
127
500
558
1710,7
1316,6
819,68
272,5
1532,5
63,2
70/165
49,4
151,8
98,8
214,5
3
ТП-9
ТП-10
ТП-11
ТП-12
1358,8
1102,2
1102,2
1102,2
291
159
151
142
1866,2
1405,3
992
551,1
1429,7
58,96
70/165
53,87
151,8
107,7
214,5
4
ТП-13
ТП-14
ТП-15
ТП-16
ТП-17
1017,86
1142,9
1067,9
929,71
949,4
407
193
152
148
98
1915,4
1636
1252,5
845,6
477,68
1543,7
63,66
70/165
55,3
151,8
110,6
214,5
РП-2
1
ТП-18
ТП-19
ТП-20
ТП-21
ТП-22
1196,4
883,54
1164,56
1258
1258
282
208
104
241
177
2160,2
1825,6
1564,2
1132,2
629
1615,7
66,63
70/165
62,36
151,8
124,7
214,5
2
ТП-24
ТП-25
ТП-26
ТП-27
1276,36
901,86
809,9
1358,8
354
228
240
124
1738,8
1305
975,94
679,41
1357,6
56
70/165
50,19
151,8
100,4
214,5
3
ТП-23
ТП-30
ТП-29
ТП-28
1004,72
1358,83
1102,21
1276,36
240
220
211
114
1896,8
1588,4
1070,3
638,2
1560,6
64,36
70/165
54,76
151,8
91,26
214,5
4
ТП-31
ТП-32
ТП-33
ТП-34
1198,54
1287,12
1349,63
1096,26
147
143
200
222
1972,6
1586,5
1100,6
548,13
1320
54,43
70/165
56,95
151,8
114
214,5
     1.5.3 Выбор сечений кабелей для промышленных предприятий
     
     1) Выбираем сечения кабеля для машиностроительного завода:
     
     Принимаем стандартное сечение , .
     
     Проверяем сечение кабеля в нормальном режиме:
     
          
     Проверяем сечение кабеля в послеаварийном режиме:
     
     
         
     Оба условия выполняются, поэтому окончательно выбираем кабель ААШВУ 3х120.
     2) Выбираем сечения кабеля для завода ЖБИ:
     
     Принимаем стандартное сечение , .
     
     Проверяем сечение кабеля в нормальном режиме:
     
          
     Проверяем сечение кабеля в послеаварийном режиме:
     
     
         
     Оба условия выполняются, поэтому окончательно выбираем кабель ААШВУ 3х95.
     3) Выбираем сечения кабеля для механического завода:
     
     Принимаем стандартное сечение , .
     
     Проверяем сечение кабеля в нормальном режиме:
     
          
     Проверяем сечение кабеля в послеаварийном режиме:
     
     
         
     Оба условия выполняются, поэтому окончательно выбираем кабель ААШВУ 3х50.
     
     1.5.4 Расчет распределительных линий напряжением 0,38 кВ

     Для кабельных линий 0,38 кВ определяем ток послеаварийного режима, по которому рассчитываем минимально допустимое сечение . Выбранное сечение проверяем по условиям нормального режима, также по допустимым потерям в послеаварийном режиме.
     
     
     Рисунок 1.3 - Распределительная сеть 0.38 кВ ТП – 3
     1 – Школа; 5 – Детский сад; 4 – Аптека; 15 – Почта; 16 – 16-ти этажный жилой дом с электроплитами на 320 квартир. 
     Для двухлучевых схем проверка по допустимым потерям напряжения проводится вычислением сечения на минимум потерь металла:
     ,                                                                    (23)
     где  – допустимые активные потери напряжения; 
      – удельное сопротивление (Ом/км);
      – активная передаваемая мощность, кВт;
      – длина линии, м.
     Для петлевых схем проверка по допустимым потерям напряжения проводится по формуле:
     ,                                                                   (24)
     где   – погонное сопротивление кабеля, Ом/км.
     Произведем расчет распределительной сети 0,38 кВ для ТП 3 (рис. 1.3)
     1) Расчет двухлучевой линии ТП 3 – 16 (Жилой дом с электроплитами с 320 квартирами), , которая имеет 2 ВРУ. Производим расчет для режима с одним, наиболее удаленным ВРУ.
     1.1) Расчет мощности для одного ВРУ:
     
     
     1.2) Расчетный ток для этой линии:
     
     1.3) Минимальное сечение:
     
     1.4) Принимаем стандартное сечение , .
     1.5) Проверяем сечение кабеля в нормальном режиме по допустимому току:
     
     1.6) Производим проверку по току для нормального режима:
          
     Для нормального режима условие выполняется.
     1.7) Проверяем сечение кабеля в послеаварийном режиме.
     Расчетный ток линии:
     
     1.8) Проверяем сечение кабеля в послеаварийном режиме по допустимому току:
     
     1.9) Производим проверку условия по току для послеаварийного режима:
         
     Для послеаварийного участка условие выполняется.
     1.10) Производим проверку выбранного сечения линии по допустимой потере напряжения:
     
           
     Условие выполняется, поэтому окончательно выбираем кабель АПвПг (4х185). Дальнейшие расчеты приведены в таблице 1.9.
     Таблица 1.9 - Расчёт распределительных линий напряжением 0,38 кВ 
№ п/п

Участок
Здание
S/P, кВА/кВт


L,м
I_p, А
F_min,?мм?^2
Принято ст. сечение
F/I_доп
I_(доп.н) ?(I?_(доп.н)
?I_(p))
I_(n/a), A
I_(доп n/a) ?(I?_(n/a)?I_(доп n/a))

?U_a%<5%
1
ТП3-320
Дом 320кв.
232/229
303
176
323
185/380
354,2
352,5
500,5
4,8
2
ТП3-4-15-ТП3
Аптека-
Почта
83,33+
13/86
213
127
70
70/220
202,4
146,4
286
5
3
ТП3-5
Детский сад
247,4/
240
162
188
170
185/380
354,2
375,9
500,5
4,55
4
ТП3-1
Школа
102,6/
97,5
36
78
15,3
16/90
82.8
155,9
162,5
3

     1.5.5 Расчёт распределительной сети напряжением 0,38 кВ для двенадцатиэтажного жилого дома с электроплитами

     Выполним расчёт питающей четырёхпроводной линии дома. Дом оборудован стационарными электроплитами установленной мощностью 11 кВт. Напряжение сети 380/220В. Допустимую потерю напряжения в линии принимаем 2%. Защиту линии и стояков выполняем автоматическими выключателями с комбинированными расцепителями. Провода проложены в трубах и каналах строительных конструкций.
     Определяем расчётную нагрузку на стояке. Для этого принимаем удельную нагрузку квартиры при общем количестве квартир 48, присоединенных к стояку, Руд = 1,14 кВт/кв. При этом учитываем, что для квартир площадью до 55 м2 надбавка к удельной нагрузке не производится. Sжд=183,5 кВА, Pжд=162 кВт. Следовательно:
     Р1 = 1,14 · 48 = 54,7 кВт
     Определяем расчетную нагрузку для секции со 144 квартирами , приняв в расчетах. Таким образом: 
     
      Определяем расчётные токи, принимая cos ? = 0,96:
                                                      (25)
     
     Принимаем автоматические выключатели с комбинированными расцепителями серии А31 в соответствии с условием:
     Iавт ? Imax,
     Iавт.жд ?256,7 А
     Принимаем трёхполюсный автоматический выключатель типа ВА-51-37 на номинальный ток 400 А с расцепителем на ток Ip=320A.
     Iавт.ст ?86,7А.
     Принимаем трёхполюсный автоматический выключатель типа ВА-52-31 на номинальный ток 100А с расцепителем Iр=100А
     Принятые номинальные токи расцепителей отличаются друг от друга на две ступени шкалы, что согласно токовым характеристикам этих аппаратов, обеспечивает селективную работу защиты.
      Выбираем предварительно сечение проводов по допустимому нагреву. С этой целью, пользуясь ПУЭ, принимаем сечение проводов стояка, выполненного проводами марки АПВ сечением 35 мм2 (Iдоп =100 А). При сечениях более 25 мм2 сечение нулевого провода может приниматься равным половине сечения фазного провода (принимаем сечение нулевого провода равным 16 мм2). Поправки на температуру окружающей среды не вводим, т.к. температура в доме не превышает 250С.
     Проверяем принятое сечение на соответствие характеристикам защитных аппаратов. С учётом того, что данная линия защищается от перегрузки, следует, что К3=1, поэтому Iдоп = 160 А.
     По условию соответствия току защитного аппарата приходится принять сечение фазного провода 2*50 мм2 (Iдоп = 2*135 А) и сечение ну.......................