Расчет энергетических нагрузок микрорайона

Задания

Задание № 1. Классификация электрооборудования зданий.

Электрооборудование - это совокупность электротехнических устройств, предназначенных для выполнения определенных функций. Оно может обеспечивать безопасную и надежную работу, если конструкционное исполнение соответствует условию окружающей среды и режимам работы.

Для правильного выбора электрооборудования следует учесть следующие условия:

климатическое исполнение;

место (категория) размещения;

степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости;

специфические условия эксплуатации (взрывоопасность, химически агрессивная среда).

Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами:

У (N) - умеренный климат;

ХЛ (NF) - холодный климат;

ТВ (ТН) - тропический влажный климат;

ТС (ТА) - тропический сухой климат;(U) - все климатические районы, на суше, реках и озерах;

М - умеренный морской климат;

ОМ - все районы моря;

В - все макроклиматические районы на суше и на море.

Категории размещения:

- на открытом воздухе;

- помещения, где колебания температуры и влажности не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе;

- закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий (отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь));

- помещения с искусственным регулированием климатических условий (отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного воздуха);

- помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды или конденсированной влаги).

Климатическое исполнение и категория размещения вводится в условное обозначение типа электротехнического изделия.

Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости определяется ГОСТ 14254-80. В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 степеней, от 0 до 6, от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения жидкости.

По защите от поражения электрическим током электрооборудование бывает:

оборудование класса 0 - оборудование, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией; при этом отсутствует электрическое соединение открытых проводящих частей, если таковые имеются, с защитным проводником стационарной проводки.

При пробое основной изоляции защита должна обеспечиваться окружающей средой (воздух, изоляция пола и т.п.).

оборудование класса I - оборудование, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией и соединением открытых проводящих частей, доступных прикосновению, с защитным проводником стационарной проводки.

В этом случае открытые проводящие части, доступные прикосновению, не могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции после срабатывания соответствующей защиты оборудование класса II - оборудование, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается применением двойной или усиленной изоляции.

В оборудовании класса II отсутствуют средства защитного заземления и защитные свойства окружающей среды не используются в качестве меры обеспечения безопасности.

оборудование класса III - оборудование, в котором защита от поражения электрическим током основана на питании от источника безопасного сверхнизкого напряжения и в котором не возникают напряжения выше безопасного сверхнизкого напряжения.

Задание № 2. Характеристика распределительных устройств низкого напряжения нового поколения.

В состав КТП-комплектных трансформаторных подстанций входят устройства со стороны высшего напряжения, трансформаторов и распределительные устройства РУНН.

РУНН 0,4 кВ - распределительное устройство 0,4 кВ со стороны низшего напряжения РУНН, как правило, состоит из шкафов ввода низшего напряжения, шкафов отходящих линий и секционного шкафа (для 2КТП).

В РУНН устанавливаются выключатели отходящих линий стационарного или выдвижного исполнения.

Распределительное устройство низкого напряжения РУНН-0,4 кВ состоит из набора шкафов:

шкаф низковольтный вводной - ШНВ;

шкаф низковольтный линейный - ШНЛ;

шкаф низковольтный секционный - ШНС (только в двухтрансформаторных КТП);

шкафа учета - ШНУ (по заказу);

шкаф сигнализации (по заказу).

Основные характеристики РУНН представлены в таблице 1:

Таблица 1

РУНН классифицируются по следующим признакам, которые представлены в таблице 2:

Таблица 2

Задание № 3. По приложению 1 и приложению 2 вычертить план микрорайона застройки и выписать характеристику зданий согласно варианта.

Рисунок 1

Таблица 3

Найти: Р_расч задания, Q_расч. задания, åР_расч, åQ_расч., åS_расч, а также Р_{расч å}, Q_{расч å}, S_расчå. Результаты расчетов свести в таблицу 2.

Используя справочные данные, определим удельное потребление мощности для каждого типа здания:

магазин продовольственный с кондиционированием: 0,14 кВт/м²;

магазин промтоварный с кондиционированием: 0,11 кВт/м²;

кафе, столовая: 0,90 кВт/место;

жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир: 0,6 кВт/квартира;

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры: 0,5 кВт/квартира;

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384: 0,45 кВт/квартира;

Используя справочные данные, определим коэффициент мощности  для каждого типа здания:

магазин продовольственный с кондиционированием: 0,8;

магазин промтоварный с кондиционированием: 0,9;

кафе, столовая: 0,98;

жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир: 0,93;

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры: 0,92;

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384: 0,92;

Определим коэффициент реактивной мощности для каждого типа здания по формуле:

 (1)

магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384:

Определим расчетную нагрузку каждого типа зданий по формулам:

жилой дом с лифтами:

 (2)

где: удельная мощность 1м², кВт/м²;

n - количество квартир;

номинальная мощность двигателя лифта, кВт; Если дом имеет до 9 этажейкВт, если дом имеет 10 этажей и болеекВт;

N - число лифтов.

административное здание или торговое здание:

 (3)

где: удельная мощность 1м², кВт/м²;

занимаемая площадь, м².

 (4)

где: удельная мощность 1м², кВт/м²; m - число мест.

Таким образом: магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта, 108 квартир:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта, 192 квартиры:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов, 384:

Определим реактивную мощность каждого типа зданий по формуле:

 (5)

где

коэффициент реактивной мощности.

Таким образом:

магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:

Суммарные потребляемые мощности однотипных зданий определяются по формуле:

 (6)

где

активная мощность здания;

К - количество зданий.

Таким образом:

магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:

Определим активную мощность всех зданий:

Суммарные реактивные мощности однотипных зданий определяются по формуле:

 (7)

где реактивная мощность здания;

К - количество зданий.

Таким образом:

магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:

Определим активную мощность всех зданий:

Полная мощность каждого здания определяется по формуле:

 (8)

Таким образом: магазин продовольственный с кондиционированием:

магазин промтоварный с кондиционированием:

кафе, столовая:

жилой дом, 9 этажей, три лифта:

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:

Определим полную мощность всех зданий:

Проведем проверку:

 (9)

Результаты расчетов представим в таблице 4:

Таблица 4 - Расчет электрических нагрузок

Задание № 4. Определить координаты центра энергетических нагрузок микрорайона. Согласно плана в приложении 1 определить координаты каждого задания. Занести в таблицу 5. При этом используются масштабные данные, указанные на плане микрорайона.

Целью задания является определение координат центра энергетических нагрузок микрорайона.

План, на котором расположено распределение нагрузок потребителей в масштабе, называется картограммой нагрузок. В расчетном центре энергетических нагрузок наиболее выгодно экономически сооружать источники питания потребителей. Таковыми являются трансформаторные подстанции (ТП). От этих ТП-10 (6) /0,4 кВ выполняется разводка распределительной сети 0,4 кВ до отдельных объектов. При этом протяженность трасс линии будет минимальной.

Если по каким-либо причинам сооружение ТП-10 (6) /0,4 кВ невозможно в расчетном центре энергетических нагрузок, то ее стараются максимально приблизить к этому центру.

Координаты центра энергетических нагрузок определяются по формулам:

абсцисса ЦЭН:

 (10)

ордината ЦЭН:

; (11)

В таблице 5 представим координаты каждого здания:

Таблица 5 - координаты здания

Определим координаты центра энергетических нагрузок Хо, Уо, по формулам (10), (11):

Укажем полученные координаты на плане микрорайона, который представлен в приложении 1.

Так как разместить ТП по указанным координатам невозможно, то выбираем максимально близкие к рассчитанным координаты.

Задание № 5. Расчет распределительной сети 0,4 кВ микрорайона. На плане микрорайона застройки вычертить распределительные сети 0,4 кВ от КТП - 10/0,4 кВ, расположенной в рассчитанном центре энергетических нагрузок, до каждого здания.

Определить длину каждой линии, учитывая масштабные данные территории.

Выбрать марку кабелей распределительной сети по двум условиям:

а) по нагреву рабочим током;

б) по потере напряжения в линии;

Результаты расчета распределительной сети свести в таблицу 6.

Выбор кабелей до 1 кВ выполняется по двум условиям:

а) по нагреву рабочим током.

б) проверяется выбранная марка кабеля по потере напряжения

Как правило, выбираются кабели четырех или пятижильные с алюминиевыми или медными жилами.

Прокладка кабелей выполняется в траншеях.

 (12)

где K₁ - поправочный коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей среды от нормальной. K₁=l

К₂ - поправочный коэффициент, учитывающий наличие в одной траншее нескольких кабелей. К₂=2.

 (13)

где U_ном=380 В;_доп - допустимый ток для кабеля стандартным сечением жил, А;

Таким образом,

магазин продовольственный с кондиционированием:

,

магазин промтоварный с кондиционированием:

,

кафе, столовая:

,

жилой дом, 9 этажей, три лифта:

,

жилой дом, 12 этажей, четыре лифта:

,

жилой дом, 16 этажей, шесть лифтов:

,

Произведем выбор питающих проводов:

для  выбираем кабель А-10,

для  выбираем кабель А-10,

для  выбираем кабель А-25,

для  выбираем кабель А-25,

для  выбираем кабель А-50,

для  выбираем кабель А-95,

Проверяем выбранную марку кабеля по потере напряжения:

 (14)

где DU_расч% - расчетная потеря напряжения, в %;- длина линии, км;

энергетическая нагрузка микрорайон электрооборудование

t₀, Х₀ - удельные активные и индуктивное сопротивления марки кабеля, Ом/км;

; (15)

Для кабеля марки удельные активное и реактивное сопротивления выбираем исходя из сечения провода:

А-10: t₀=1,84 Ом/км, Х₀=0,11 Ом/км

А-25: t₀=0,74 Ом/км,, Х₀=0,091 Ом/км

А-50: t₀=0,39 Ом/км,, Х₀=0,083 Ом/км

А-95: t₀=0,20 Ом/км,, Х₀=0,078 Ом/км

Таким образом, согласно формулы (14):

Условия проверки

 (16)

Если расчетная потеря напряжения будет более 5%, необходимо выбрать кабель большего сечения или с медными жилами

Так как потери напряжения оказались менее 5%, то выбранные сечения кабеля оставляем без изменений.

Расчет распределительной сети 0,4 кВ сведем в таблицу 6.

Таблица 6 - Распределительные сети 0,4 кВ

№ линии Р_расч здания кВт  I_раб А      Марка

кабеляI_доп

Аl

кмt₀

Ом/кмХ₀

Ом/кмDU_расч