Проектування системи електропостачання міста
Міста є великими споживачами електроенергії, тому що в них проживає не тільки більшість населення, але й розташована також велика кількість промислових підприємств.
Залежно від розміру міста для харчування споживачів, які розташовані на його території, повинна передбачатися відповідна система електропостачання. Система електропостачання охоплює всіх споживачів міста, включаючи промислові підприємства.
Малі міста часто розташовані поблизу великих промислових підприємств, які мають самостійні системи електропостачання.
Забудова міст зумовлює потребу відповідного розвитку розподільчих електричних мереж. Для електропостачання більшості споживачів використовується розподільна мережа напругою 6–10 кВ і мережу загального користування напругою 0,38 кВ.
Для міст характерне зростання електроспоживання, що потребує систематичного розвитку електричних мереж. Зростання електроспоживання пов'язане не тільки зі збільшенням кількості мешканців та розвитком промисловості, але також з безперервним проникненням електричної енергії у всі сфери життєдіяльності населення. Зростає витрата електричної енергії на побутові потреби та комунальне господарство міст.
Через міські розподільчі мережі в даний час передається до 40% енергії, що виробляється. Таким чином, мережі стають самостійною областю енергетики, і проблема їхньої раціональної споруди набуває певного народно-господарського значення.
Під системою електропостачання міста розуміється сукупність електричних мереж та трансформаторних підстанцій, розташованих на території міста та призначених для електропостачання йогоспоживачів.
Система електропостачання міста є сукупністю електричних мереж усіх застосовуваних напруг. Вона включає електропостачальні мережі (лінії напругою 35 кВ і вище, знижувальні підстанції 35-110/6-10 кВ), розподільні мережі (лінії напругою 6-10 кВ та 0,4/0,23 кВ) та трансформаторні підстанції 6-10/ 0,4 кВ.
Основні показники системи визначаються місцевими умовами: розмірами міста, наявністю джерел харчування, характеристик споживачів тощо.
У ПУЕ встановлено низку вимог до конструкцій, розміщення, обладнання підстанцій. Зазначимо найважливіші з них. Підстанції не дозволяється вбудовувати у житлові будинки, школи, лікарні, спальні корпуси санаторіїв. Оскільки трансформатори з масляним заповненням вибухонебезпечні, їх не дозволяється розміщувати під та над приміщеннями, в яких можуть перебувати понад 50 осіб. При встановленні сухих трансформаторів або з негорючим наповнювачем дотримання цієї вимоги не обов'язково.
Підстанції не допускається розміщувати під приміщеннями виробництв із мокрим технологічним процесом, душовими, вбиральнями, ванними тощо. Винятки можливі лише при перекриттях з монолітного бетону та надійної гідроізоляції. Необхідно застосовувати заходи захисту ТП від можливих пошкоджень при розташуванні у безпосередній близькості від колій кранів та внутрішньоцехового транспорту.
Підвищенню надійності електропостачання споживачів сприяє застосування автоматизованих розімкнених схем мереж із резервуванням за високої чи низької напруги. Такі, зокрема, двопроменева та багатопроменева схеми, що знайшли практичне застосування у мережах Києва та інших міст України.
У цьому проекті передбачається електропостачання району міста на 140 тисяч жителів.Передбачається, що район міста складатиметься з 72 шістнадцятиповерхових будинків з електроплитами та 154 дев'ятиповерхових будинків з газовими плитами.
Шістнадцятиповерхові будинки з електроплитами розподілятимуться так:
26 будинків по 127 квартир;
32 будинків по 381 квартирі;
14 будинків по 508 квартир.
Дев'ятиповерхові будинки з газовими плитами розподілятимуться так:
64 будинків по 72 квартири;
52 будинки по 108 квартир;
38 будинків по 144 квартири.
Загальна кількість квартир у заданому районі міста передбачається у кількості 38 302. Крім того, у районі передбачається розміщення громадських будівель:
10 шкіл по 1300 місць;
7 дитячих садків по 700 місць;
15 промтоварних магазинів, площею 200м2,
35 продовольчих магазинів, площею 200м2;
6 універсальних магазинів, площею 2500м2;
6 ресторанів по 100 місць;
14 кафе по 30 місць;
4 кінотеатри по 1000 місць;
3 лікарні по 1400 місць;
6 готелів по 600 місць;
5 поліклінік по 1800 відвідувань на день;
11 відділень пошти по 12 робочих місць;
6 хімчисток продуктивністю 1000 кг за зміну;
4 навчальні заклади по 8000 місць;
10 перукарень по 10 робочих місць;
10 установ по 600 робочих місць;
16 аптек площею 100м2;
У районі передбачено розміщення 5 заводів потужністю 1860, 2800, 3760, 3100 та 4300 кВт. Геометричні розміри району: довжина – 3,7 км., ширина – 3,78 км. Центр живлення віддалений від зовнішнього кордону району на відстань 5 км.
Розрахунок електропостачання такого району міста здійснюється у наступній послідовності.
2.1 Розробка генплану району
Розробку генерального плану району проводимо унаступному порядку:
Визначаємо із завдання на ДП (таблиця П-19 [1])
розміри району міста;
число комунально-побутових, громадських будівель та споруд треба розмістити у даному районі;
кількість заводів та їх встановлену потужність;
відстань до найближчого ІП централізованої енергосистеми та потужність к.з., що їм розвивається.
Вибираємо масштаб генплану.
Розробляємо умовні позначення та конфігурацію для заданих об'єктів району.
Вибираємо конфігурацію району міста.
Розміщуємо задані об'єкти та споруди на генплані району, враховуючи таке:
висотні будівлі та спортивні споруди розміщуємо на периферії ближче до об'їзної дороги;
будинки середньоповерхові, театри та інші культурно-розважальні об'єкти розташовуємо ближче до центру міста;
магазини, школи, сади-ясла, аптеки, ательє та ін. розміщуємо в мікрорайонах рівномірно;
для зручності обчислення електричного навантаження весь район розбиваємо на 8 мікрорайонів, розділених вулицями та проспектами та позначаємо їх літерами А, Б,…, З.
ширину вулиць та проспектів вибираємо з умов: 2-х смугові у кожному напрямку – 12м, 3-х смугові – 18м; газон, тобто. відстань від найближчого будинку до дорожнього полотна – 25-30м;
заводи розміщуємо у санітарній зоні за об'їзною дорогою.
2.2 Розрахунок навантаження житлових будинків
Розрахунок навантажень житлових будинків пов'язаний із певними труднощами. Електричні навантаження житлових будинків мають, як правило, випадковий характер і залежать від наявності побутових електроприладів, режиму їх використання, трудового режиму сім'ї, рівнів природного освітлення приміщень та інших факторів. У міру розвитку електрифікації побуту ці навантаження безперервно зростають за рахунок збільшення числа та потужності приладів,придбаних населенням, що викликає необхідність під час проектування мережі враховувати можливе зростання навантаження протягом розрахункового періоду, прийнятого нині для внутрішніх мереж приблизно 15 років, а зовнішніх мереж 10 років.
Для розрахунків електричних навантажень квартир користуються величинами питомих електричних навантажень, виражених у кіловатах на квартиру, наведених у Вказівках з проектування електрообладнання житлових будівель (СН 297-64) із змінами 1973 р. Питомі навантаження, що враховують освітлення та побутові прилади, а також освітлення залежать від виду енергії, яка використовується для приготування їжі (газова плита, плита на твердому паливі або зрідженому газі, а також від кількості квартир, приєднаних до цього елемента мережі).
В основі розрахунку навантажень житлових будинків лежить навантаження одного споживача, як яке виступає квартира.
Розраховуємо навантаження 127-квартирного 16-поверхового будинку з електричними плитами.
Питоме розрахункове навантаження квартир.
Визначаємо питому навантаження, використовуючи лінійну інтерполяцію даних таблиці П-1 [1].
Питоме розрахункове навантаження квартир 127-поверхового будинку складає
Ркв.уд.127 = 1,109 кВт/квартиру.
Розрахункове навантаження квартир.
Ркв.127 = Ркв.уд.127 · 127 = 1,109 · 127 = 140,9 (кВт).
127 – кількість квартир у будинку.
Силове навантаження громадських електроприймачів.
Силове навантаження громадських електроприймачів, включаючи ліфти, визначається з урахуванням відповідних коефіцієнтів попиту.
Потужність ЕД ліфта 16 поверхового будинку (таблиця П-3 [1]) - Рл.16 = 11 кВт.
Кількість ліфтів у 127-ми квартирному будинку – Nл.127 = 2шт.
Коефіцієнт попиту ліфтів 127 квартирного будинку (таблиця П-2 [1]) -кс.127 = 0,9.
Рс.127 = Nл.127 · кс.127 · Рл.16 = 2 · 0,9 · 11 = 19,8 (кВт).
Сумарне активне навантаження 127-квартирного будинку.
Ржд.127 = Ркв.127 + 0,9 · Рс.127 = 140,9 + 0,9 · 19,8 = 158,7 (кВт).
0,9 – коефіцієнт суміщення максимумів силового навантаження та навантаження квартир.
Повне навантаження 127-квартирного будинку
Коефіцієнт потужності квартир (таблиця П-4 [1]) - tgφкв.16 = 0,2.
Коефіцієнт потужності ЕД ліфта (таблиця П-4 [1]) - tgφл = 1,33.
Виробляємо аналогічний розрахунок для типів будинків, що залишилися. Результати заносимо до таблиці 1.1.