Электроснабжение гражданских зданий

Министерство образования Республики Беларусь Комитет по образованию Минского городского исполнительного комитета Минский государственный профессионально-технический колледж монтажных и подъёмно-транспортных работ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему " Электроснабжение гражданских зданий"

по дисциплине " Электроснабжение предприятий и гражданских зданий"

Минск 2015

• Введение
• 1. Определение расчётных нагрузок потребителей
• 2. Определим места размещения ТП 10/0,38кВ, количество и мощность трансформаторов
• 2.1 Определение мест размещения ТП
• 2.2 Количество трансформаторов на подстанции
• 2.3 Выбор мощности трансформаторов
• 3. Выбор параметров электрической цепи для каждого намеченного варианта с учётом требуемых технических ограничений
• 4. Расчет приведенных затрат и выбор рационального варианта сети
• Заключение
• Список используемых источников
• трансформатор электрический цепь мощность

Электроснабжение — неотъемлемая часть жизни каждого человека, ведь без электроэнергии остановится жизнь в каждом доме, в каждой городской квартире, немыслимо функционирование ни одного государственного учреждения — больниц, почты, детских садов, школ и университетов, гигантских заводов. Электроснабжение в жизни каждого из нас занимает очень важное место, но доверить его можно только профессионалам.

Поэтому, начиная строительство дома, здания, капитальный ремонт помещения, первым делом проектировщики уделяют особое внимание всем инженерным коммуникациям и техническому оснащению будущего здания. Проект электроснабжения должен выполняться со строгим соблюдением всех технических регламентов, норм и требований техники безопасности. Используя устройства защитного отключения, новейшую автоматику, блоки релейной защиты можно достичь очень высокого уровня защиты людей от поражения электрическим током. На этапе проектирования сетей электроснабжения выполняются работы по техническому аудиту и сборке исходных данных о состоянии объекта. Проектировщики тщательным образом изучают и просчитывают на основании полученных ими технических условий, расположение электросетей в здании, проектируют системы внешнего и внутреннего электроснабжения, системы резервного электроснабжения, воздушных и кабельных линий, создают в проектах защиту от молний и заземление кабелей электроснабжения.

Значение электроснабжение в жизни человека невозможно переоценить, ведь без хорошего и надежного электроснабжения невозможна наша полноценная жизнедеятельность и отдых.

1. Определение расчётных нагрузок потребителей

1. Жилая застройка на 80 домов с газовыми плитами.

Данный потребитель относится к 3-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка застройки определяется по формуле:

(1.1)

где Р_уд — удельная мощность на дом; n — Количество домов (человек, площадь).

По справочным данным получим, что cos ц = 0,96. Найдём реактивную нагрузку:

(1.

Полная расчетная мощность застройки находится по формуле:

1.3)

2. Насосно-канализационная станция Данный потребитель относится к 2-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка станции:

Рассчитаем реактивную нагрузку станции Определим полную расчетную мощность станции учитывая что КПД равно 0,93:

3. Свиноводческий комплекс.

Данный потребитель относится к 2-ой категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка комплекса:

Рассчитаем реактивную нагрузку комплекса.

Определим полную расчетную мощность комплекса:

4. Жилая застройка на 65 домов с газовыми плитами.

Данный потребитель относиться к 3-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчетная нагрузка застройки:

Рассчитаем реактивную нагрузку застройки:

Определим полную расчетную мощность застройки:

5.Магазин торговой площадью 200 м².

Данный потребитель относится к 3-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка жилой застройки:

Рассчитаем реактивную нагрузку магазина:

Определим полную расчетную мощность жилой застройки:

6. Молочно-товарная ферма.

Данный потребитель относится к 2-ой категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка фермы:

Рассчитаем реактивную нагрузку фермы.

Определим полную расчетную мощность фермы:

7. Профессионально-техническое училище на 320 учащихся.

Данный потребитель относится к 2-ой категории надёжности потребителей. Активная расчётная нагрузка училища:

Рассчитаем реактивную нагрузку училища.

Определим полную расчетную мощность училища:

8.Посёлок на 24 коттеджа с плитами на природном газе.

Данный потребитель относится к 2-ой категории надёжности потребителей.

Активная расчётная нагрузка посёлка:

Рассчитаем реактивную нагрузку посёлка.

Определим полную расчетную мощность посёлка:

9.Клуб с кинотеатром на 80 мест.

Данный потребитель относится к 3-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчетная нагрузка клуба с кинотеатром:

Рассчитаем реактивную нагрузку клуба с кинотеатром:

Определим полную расчетную мощность клуба с кинотеатром:

10.Промтоварный магазин торговой площадью 180 м².

Данный потребитель относиться к 3-ей категории надёжности потребителей.

Активная расчетная нагрузка магазина:

Рассчитаем реактивную нагрузку магазина:

Определим полную расчетную мощность магазина:

2. Определим места размещения ТП 10/0,38кВ, количество и мощность трансформаторов

При выборе места расположения трансформаторной подстанции стараются как можно больше приблизить их к центру электрических нагрузок потребителей. В результате такого максимального приближения снижаются затраты на сооружение сети, и повышается надежность электроснабжения потребителей.

Чтобы выбрать необходимое месторасположение трансформаторной подстанции используют метод картограмм нагрузок, который показывает территориальное расположение потребителей электрической энергии.

Находим радиус окружности для каждого здания по формуле:

(2.1)

гдеS — расчетная мощность здания,

m — принимаем значение кВА/мм².

Результаты вычисления всех радиусов находятся в таблице 1

Таблица 1 — Расчет радиуса окружностей для потребителей.

Пользуясь картограммой нагрузок (рис. 1) определим центр электрических нагрузок. По X и Y. И запишем их в таблицу 2.

Таблица 2 — Центры электрических нагрузок

2.1 Определение мест размещения ТП

После того как мы нанесем на картограмму радиусы нагрузок, мы сможем распределить их в группы, и к каждой группе определить оптимальное расположение трансформаторной подстанции, по формуле.

Результаты всех расчётов запишем в таблицу 3.

; (2.1.1)

где,-координаты центров нагрузок зданий.

Расчетные данные сводим в таблицу 3, координаты наносим на картограмму нагрузок, рисунок 1.

Таблица 3 — Координаты расположения ТП

Рисунок 1- Картограмма нагрузок

2.2 Количество трансформаторов на подстанции

Количество трансформаторов, устанавливаемых в ТП, определяется категорией потребителей по надежности электроснабжения.

Для питания потребителей 2 категории с нагрузкой 250 кВт и более следует применять двух-трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ, при меньшей нагрузке применяются одно-трансформаторные подстанции.

Для питания потребителей 3 категории рекомендуется применять комплектные одно-трансформаторные и мачтовые подстанции.

2.3 Выбор мощности трансформаторов

Мощность трансформаторов на трансформаторной подстанции определяется из неравенства:

(2.2)

где — номинальная мощность трансформатора;

— коэффициент загрузки трансформатора;

— полная расчетная мощность нагрузки на шинах 0,38 кВ.

По справочным данным выберем наиболее подходящую марку трансформатора 2ЧТМ-400/10, так как потребители, которые относятся к первой ТП, являются потребителями второй категории надежности потребителей. Если потребитель третей категории то устанавливается один трансформатор так как он не является потребителем первой или второй категории, а следовательно не нуждается в резервном питании.

Коэффициент загрузки в нормальном режиме:

(2.3)

Найдём коэффициент в послеаварийном режиме работы:

(2.4)

Остальные данные по расчёту мощности трансформаторов, типов трансформаторов, категории потребителей, коэффициенты загрузки в нормальном и послеаварийном режиме работы приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Основные параметры трансформаторных подстанций

3. Выбор параметров электрической цепи для каждого намеченного варианта с учётом требуемых технических ограничений

Найдем реактивную составляющую потери напряжения:

(3.1)

Активную составляющую потери напряжения определяем по формуле:

?Uа=?Uдоп-?U_р(3.2)

Если линию необходимо выполнить разными сечениями, то коэффициент расхода материалов проводников рассчитывается по формуле:

(3.3)

Если сеть выполняется одним сечением, то коэффициент расхода материала не определяется, а площадь сечения проводника находится по формуле:

(3.4)

Определим площадь сечения проводника, при сети, выполненной разными сечениями:

(3.5)

Определим ток нагрузки:

Определим наибольшую потерю на линии:

(3.7)

Определим потеря напряжения на линии:

U= U_пс-?U_нб(3.8)

Отклонение напряжения от номинального значения:

(3.9)

Произведём проверку выбранного сечения проводника в послеаварийном режиме:

Расчёт первой линии первого варианта схемы состоящей из трёх участков от ПС1 приведен ниже, с использованием расчётных формул:

Рисунок 2- Упрощённый участок нагрузки трёх потребителей первой схемы.

Найдем реактивную составляющую потери напряжения, формула (3.1):

Активную составляющую потери напряжения находится по формуле (3.2):

?U_а=?U_доп-?U_р=0,6−0,133=0,467 кВ.

Коэффициент расхода материалов проводников, формула (3.3):

Определим площадь сечения проводника, формула (3.5):

От ПС1 до ТП5

От ТП5 доТП6

От ТП6 доТП1

Используя справочные данные находим ближайшее допустимое значения сечения проводника при которой линия будет работать исправно, для ПС1-ТП5 выбираем провод марки AC (50/8) допустимый ток в этом случаи будет I_доп=210 A, активное сопротивление линии будет r₀=0,595 Ом/км, реактивное x₀=0,378 Ом/км; для ТП5-ТП6 выбираем AC (50/8) допустимый ток в этом случаи будет I_доп=210 A, активное сопротивление линии будет r₀=0,595 Ом/км, реактивное x₀=0,378 Ом/км. для ТП6-ТП1 выбираем AC (35/6,2) допустимый ток в этом случаи будет I_доп=175 A, активное сопротивление линии будет r₀=0,777 Ом/км, реактивное x₀=0,378 Ом/км. Определим ток нагрузки, формула (3.6):

Сравним полученные значения силы тока с допустимыми токами для выбранных сечений (Iдоп).

Для тока I₁ будет выглядеть так 31,9210;

Для тока I₂ будет выглядеть так 23,9<210;

Для тока I₃ будет выглядеть так 17,6<175;

По допустимому току нагрузки все сечения подходят.

Рассчитаем сопротивления линий:

Определим наибольшую потерю на линии, формула (3.7):

Рассчитаем действительное напряжение линии, формула (3.8):

U= U_пс-?U_нб=10,5−0,587=9,913 кВ

Рассчитаем отклонение напряжения от номинального значения, формула (3.9):

Произведём проверку выбранного сечения проводника в послеаварийном режиме, формула (3.10):

Iдоп

63,9<210

Iдоп

28,7<210

Iдоп

35,2<175

Расчет схемы 1 для линии состоящей из одного участка от ПС1 до ТП4:

Рисунок 2 — Упрощённый участок нагрузки одного потребителя

Найдем реактивную составляющую потери напряжения, формула (3.1):

Активную составляющую потери напряжения находится по формуле (3.2):

?U_а=?U_доп-?U_р=0,6−0,028=0,572 кВ.

Определим площадь сечения проводника, формула (3.4):

Используя справочные данные находим ближайшее допустимое значения сечения проводника при которой линия будет работать исправно, выбираем провод марки AC (25/4,2) допустимый ток в этом случаи будет I_доп=145 A, активное сопротивление линии будет r₀=1,152 Ом/км, реактивное x₀=0,401 Ом/км

Определим ток нагрузки, формула (3.6):

Полученное значение тока не превышает допустимый ток, значит можно использовать данное сечение проводника.

Рассчитаем сопротивления линий:

Определим наибольшую потерю на линии, формула (3.7):

Рассчитаем действительное напряжение линии, формула (3.8):

U= U_пс-?U_нб=10,5−0,378=10,153 кВ

Рассчитаем отклонение напряжения от номинального значения, формула (3.9):

Произведём проверку выбранного сечения проводника в послеаварийном режиме, формула (3.10):

31,4<145

Расчёт оставшихся линий для трёх схем, выполним аналогично приведённым, а результаты вычислений запишем в таблицы 5,6,7,8,9.

Таблица 5 — Расчёт участков сети выполненных разными сечениями для схемы 1

Таблица 6 — Расчёт участков сети выполненных одним сечением для схемы 1

Таблица 7 — Расчёт участков сети выполненных разными сечениями для схемы 2

Таблица 8 — Расчёт участков сети выполненных разными сечениями для схемы 3

Таблица 9 — Расчёт участков сети выполненных одним сечением для схемы 1

4. Расчет приведенных затрат и выбор рационального варианта сети

Определим стоимость линии используя расчётные формулы (4,1), (4,2)

К_вл= (1,71+0,0063F+4,410^-5F²)K_уд. тыс. бел/руб (4,1)

гдеF — площадь сечения проводника; K_уд.=4500 руб.

К_вл= (1,71+0,6 325+4,410^-525²)4500=8527,5 тыс. бел/руб К_вл= (1,71+0,6 335+4,410^-535²)4500 =8929,80тыс.бел/руб К_вл= (1,71+0,6 350+4,410^-550²)4500 =9607,5 тыс. бел/руб К_вл= (1,71+0,6 370+4,410^-570²)4500=10 649,7 тыс. бел/руб Расчёт стоимость линии:

K_л= К_вл25(УL₂₅)+ К_вл35(УL₃₅)+ К_вл50(УL₅₀)+ К_вл70 (УL₇₀)(4.2)

Расчёт годовых издержек:

(4,3)

Расчёт приведенных затрат:

З_i= Е_н К_Л+И (4,4)

В качестве примера используем расчёт первой схемы.

1.Определим стоимость линии

2.Определим годовые издержки

3.Определим приведенные затраты.

З_i = Е_н • К_л + И = 0,12 • 670 578,75+ 92 568,55= 173 028 тыс. бел.руб.

Все оставшиеся расчёты экономической части занесены в таблицу 8.

Таблица 8 — Расчёт экономической части

Заключение

Во время выполнения курсового проекта были рассчитаны мощности потребителей, составлена картограмма нагрузок, которая позволяет разместить трансформаторные подстанции таким образом, что бы каждый потребитель был обеспечен бесперебойным и надёжным электропитанием. А так же были разработаны и рассчитаны три варианта схем подключения ТП. В ходе расчёта были определены мощности, напряжения, рабочие и аварийные токи, а так же сечение и длина линий. Был проведён расчёт экономической части в котором было определено, что самая выгодная по расходу материалов и по наименьшим потерям схема № 2.

Список используемых источников

1. Фадеева Г. А., Федин В. Т. Проектирование распределительных электрических сетей. — М.: Вышэйшая школа, 2009

2. Будзко И. А. и др. Электроснабжение сельского хозяйства / И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов. М.: Колос, 2000. — 536 с.

3. Будзко И. А., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 с.

4. Будзко И. А., Левин М. С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 320 с.

5. Справочник по проектированию электросетей в сельской местности / Э. Я. Гричевский, П. А. Катков, А. М. Карпенко и др.; Под ред. П. А. Каткова, В. И. Франгуляна. — М.: Энергия, 1980. — 352 с.

6. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Я. М. Большама, В. И. Круповича, М. Л. Самовера. — М.: Энергия, 1975. — 696 с.

7. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов / В. М. Блок, Г. К. Обушев, Л. Б. Паперно и др.; Под ред. В. М. Блок. — М.: Высш. шк., 1990. — 383 с.

8. Методические указания по выбору мощности силовых трансформаторов 10/0,4 кВ. Введены в действие Минэнерго РБ от 6.04.1995г., № 3. — 32 с

9. Правила устройства электроустановок. — М.: Госэнергонадзор, 2000. — 640 с.

10. Нормы проектирования электрических сетей напряжением 0,38−10 кВ сельскохозяйственного назначения (НПС 0,38−10) — М.: Белэнергопроект, 1994.

11. Карпов Ф. Ф., Козлов В. Н. Справочник по расчету проводов и кабелей: Энергия, 1969.

12. Анастасиев П. И., Фролов Ю. А., Устройство и расчет воздушных линий до 10 кВ: Энергия, 1967.

13. Голубев М. Л. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4−35 кВ.: Энергия, 1980.

14. ГОСТ 13 109–97

15. ГОСТ 30 323–95

16. ГОСТ 28 249–93

17. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта / Е. П. Пацевич, Минск: — 49 с.

18. Карпов Ф. Ф., Козлов В. Н. Справочник по расчету проводов и кабелей: Энергия, 1969.

19. Анастасиев П. И., Фролов Ю. А., Устройство и расчет воздушных линий до 10 кВ: Энергия, 1967.

20. Голубев М. Л. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4−35 кВ.: Энергия, 1980.

21. ГОСТ 13 109–97

22. ГОСТ 30 323–95

23. ГОСТ 28 249–93

24. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта / Е. П. Пацевич, Минск: — 49 с.