ВВЕДЕНИЕ

Система электроснабжения состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Система электроснабжения строится таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании и обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. В то же время система электроснабжения должна быть экономичной по затратам, ежегодным расходам, потерям энергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Экономичность и надежность системы электроснабжения достигается путем применения взаимного резервирования сетей предприятий и объединения питания промышленных, коммунальных и сельских потребителей.

Система электроснабжения - совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии.

Система электроснабжения не включает в себя потребителей (или приёмников электроэнергии).

Конфигурация системы электроснабжения - схема расположения входящих в систему источников электроэнергии, устройств распределения, передачи, преобразования электроэнергии (электростанции, линии электропередачи, трансформаторные подстанции, распределительные устройства и т. д.).

Потребители, входящие в проектируемую систему электроснабжения включают в себя часть приемников подразделяющихся на два вида: жилые дома и промышленные потребители.

Напряжения в системах электроснабжения выбираются оптимальными по величине, проверенными на практике. В каждом конкретном случае выбор напряжения зависит от передаваемой мощности и (от расстояния источника питания до потребителя).

Схемы систем электроснабжения строят исходя из принципа максимально возможного приближения источника электроэнергии высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной коммутации и трансформации. 

Элементы системы электроснабжения несут постоянную нагрузку, рассчитываются на взаимное резервирование с учётом допустимых перегрузок и разумного ограничения потребления электроэнергии и в послеаварийном режиме, когда производятся восстановительные работы на поврежденном элементе или участке сети. В большинстве случаев предусматривается раздельная работа элементов с использованием средств автоматики и глубокого секционирования всех звеньев.

Схемы распределительных сетей 6-20 кВ выполняют магистральными, радиальными или смешанными с модификациями по степени надёжности.

Надёжность электроснабжения зависит от требований бесперебойности работы электроприёмников. Необходимая степень надёжности определяется тем возможным ущербом, который может быть нанесён производству при прекращении их питания. Существуют 3 категории надёжности электроприёмников.

В системы электроснабжения часто входят электроприёмники, работа которых сопровождается ударными нагрузками и неблагоприятно отражается на работе других, более стабильных по своей работе электроприёмников, общем режиме работы системы, на качестве электроэнергии.

Как правило, электроснабжение коттеджного поселка осуществляется по линии 10 кВ. Вблизи поселковых потребителей устанавливаются один или несколько трансформаторных подстанций с силовыми трансформаторами 10/0,4 кВ, от которых по линиям 0,4 кВ электроэнергия поступает к конечным потребителям - коттеджам и др. нагрузкам.

При проведении расчетов следует учитывать технические параметры: мощностей потребителей, токов питающих линий и шин РУ, мощностей силовых трансформаторов.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В качестве расчетных параметров рассматривается параметры существующей линии 10 кВ и промышленных объектов с. Некрасовка.

Рассчитываемый объект представляет собой часть с. Некрасовка, состоящий из одноэтажных жилых строений и ряда промышленных потребителей.

Средняя температура воздуха зимой -20 ^оС и летом 20 ^оС. Почва нормальная – суглинок. Район климатических условий по ветру – второй и гололёду – третий с влажностью 15%. Средняя продолжительность грозовой деятельности от 60 до 80 часов. Потребители относятся ко 2-й и 3-й категории по надёжности электроснабжения.

Питание распределительной сети населенного пункта осуществляется по воздушной линии 10 кВ.

Для питания потребителей жилой и промышленной зоны населенного пункта предусматривается в качестве источников питания три комплектных трансформаторных подстанций (КТП). Исходя из категории надежности потребителей, согласно ПУЭ предусмотреть требуемое количество трансформаторов на каждой КТП.

Данные для новых расчетных нагрузок в с. Некрасовка необходимых для проведения расчетов в выпускной квалификационной работе представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Данные для новых расчетных нагрузок в с. Некрасовка

2 РАСЧЕТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

2.1 Расчет электрических нагрузок

Для проектирования системы электроснабжения с. Некрасовка необходимо определить электрические мощности потребителей. Определяется нагрузка на вводе в отдельные объекты - жилые дома, производственные предприятия по производству продукции, а также другие различные производственные объекты.

В состав проектируемой части населенного пункта входят производственные и жилищно-бытовые потребители. Различают дневной Р_д и вечерний Р_в максимумы нагрузок потребителя. Для вновь электрифицируемых частей населенных пунктов за расчетную дневную нагрузку на вводе в жилой индивидуальный дом примем Р_д = 2,5 кВт, вечернюю Р_в = 6 кВт, что важно при отсутствии сведений об электропотреблении [2,3].

Мощность осветительных устройств при средней освещённости от 1 до 4 лк составляет от 3 до 13 Вт на один м². Нагрузки уличного освещения принимают по соответствующим нормативным данным. В расчетах принимаем мощность осветительной установки 10 Вт. Расчёт нагрузок в сети 0,4 кВ проводим суммированием нагрузок на вводе или участках сети с учётом коэффициента одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки.

Нагрузки линий напряжением 0,4 кВ и подстанций напряжением 10/0,4 кВ складываются из нагрузок жилых домов, общественных и коммунальных учреждений и производственных потребителей, а также нагрузки уличного освещения. Расчётная дневная и вечерняя нагрузки на участке линии с учетом присоединений подстанции 10/0,4 кВ:

Полную дневную и вечернюю электрические нагрузки определяем по формулам:

; . (2.2)

Значения cos φ для различных потребителей электроэнергии представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Значения cos φ для различных потребителей электроэнергии

Вычислим нагрузку объектов и полученные данные сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Дневные и вечерние максимумы активной и полной нагрузки

2.2 Определение центров электрических нагрузок

Место расположения трансформаторных подстанций определяется геометрическим центром тяжести нагрузок секторов населенного пункта, чтобы передача электроэнергии осуществлялась с наименьшими потерями электрической энергии и напряжения [7].

Значение радиуса окружности для каждого объекта определяем по формуле:

Центры электрических нагрузок поселка находятся по следующим формулам:

, (2.4)

где X_i, Y_i – координаты i^-го потребителя на плане посёлка.

По исходным данным для определения координат (X и Y) трансформаторного пункта в производственном секторе определено место для ТП №1 в производственной зоне с координатами X = 330 мм и Y = 650 мм.

Аналогичным способом рассчитываем координаты для оставшихся двух ТП.

Окончательное местоположение трансформаторных пунктов выбираются исходя из расчёта центра тяжести электрических нагрузок и расположения зданий, сооружений на генеральном плане посёлка.

Выбранные места установки ТП указываем на генеральном плане в графической части работы.

3 РАСЧЕТ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Электрическая нагрузка уличного освещения определяется типом светильников, а также шириной улиц. Сеть уличного освещения выполнена четырехпроводной с заземленной нейтралью (380/220 В). По условиям механической прочности на ВЛ следует применять провода сечением не менее 16 мм². При ширине проезжей части 10 м для сельских улиц с покрытиями простейшего типа, норма освещенности составляет 4 лк, которая достигается при удельной мощности осветительных установок Р_уд = 10 Вт/м. Для освещения улиц части села примем светодиодные светильники с высотой подвеса h = 9 м, расчетная нагрузка на 1 м длины улицы составляет Р_{уд ул} =10 Вт [3].

Расчет мощности уличного освещения произведем по формуле:

Определим мощность освещения территории, относящейся к ТП 1 при длине улиц :

Р_осв = 0,01·1050 = 10,5 кВт.

Мощность освещения территории, относящейся к ТП 2 L_ул = 1879 м и периметре L_п = 1200 м:

Р_осв =0,01·600 + 1200 ^. 0,01 = 18 кВт.

Мощность освещения территории, относящейся к ТП 3 при периметре L_п = 1600 м: