Файл: 1 общая характеристика систем электроснабжения города и задач его проектирования.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 61
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лифтовые установки жилых зданий от 7 до 20 этажей оборудуются трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью от 3,5 до 7,5 кВт. В сфере коммунального обслуживания населения применяется более широкий состав типов электроприемников, установок, единичные и суммарные мощности которых значительно выше.
Наибольшее относительное потребление реактивной мощности в коммунально-бытовом секторе (косинус падает до 0,6) имеет место в ночные часы, что объясняется влиянием постоянно включенных холодильников, а также газоразрядных ламп наружного освещения и дежурного освещения зданий.
Характеристики графиков нагрузок коммунальных предприятий определяются их производственным назначением, технологией производства, а также применяемыми электроприемниками.
Для городов характерен ряд отраслей промышленности: машиностроение, металлообработка, пищевая, текстильная, швейная, строительных материалов, насосные станции и т. д.
При проектировании электрических сетей 6-10 кВ систем электроснабжения городов должны учитываться понижающие выпрямительные подстанции трамвая и троллейбуса. Электрические нагрузки трамвая или троллейбусов достигают 600-3000 кВ. Кроме того, учитываются при проектировании городских электростанций и крупных понижающих подстанций электрические нагрузки электрофицированного железнодорожного транспорта и метрополитена.
Современная система электроснабжения города представляет собой комплекс, объединяющий разнородных потребителей электроэнергии (бытовых, промышленных и т. п.) общими сетевыми устройствами, связывающими их с источником питания. Электроснабжение городов осуществляется от районных подстанций энергосистем, которые наряду с местными городскими и промышленными электростанциями являются центром питания города. Для связи районных подстанций с городскими подстанциями глубокого ввода и последние между собой используются электроснабжающие сети 35-220 кВ.
Глубоким вводом называют систему электроснабжения, при которой высшее напряжение максимально приближается к центрам нагрузки потребителей с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации.
Городские электрические сети включают все электроустановки, предназначенные для электроснабжения города и находящиеся на территории города, начиная от сборных шин районных подстанций до вводов к потребителям. Поэтому при проектировании сетей должна вестись увязка сетей 35-220 кВ и питающих и распределительных сетей 6-10 кВ, с учетом всех видов нагрузок города и прилегающих к нему районов при наибольшей экономичности, требуемой степени надежности электроснабжения и соблюдения установленного качества энергии по напряжению. По требуемой степени надежности электроснабжения электроприемники делятся на три категории:
а) к первой категории относятся электроустановки радиосвязи, телеграфа, телефонных станций, насосных водопровода и противопожарных сооружений, в высотных зданиях лифты (более 16 этажей), аварийное освещение, операционные и реанимационные палаты (особая группа – третий источник), а также электроустановки групп городских потребителей с общей нагрузкой более 10 кВ;
б) к электроприемникам 2 категории относятся электроустановки школ, административных и общественных зданий, лечебных, детских учреждений, учебных заведений и зданий высотой более 5 этажей, группы городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 10000 кВ – для кабельных сетей и от 1000 кВ и более – для воздушных сетей;
в) к 3 категории относятся все прочие электроприемники (районы малоэтажных застроек, небольшие поселки и т. д.).
4 РАСЧЕТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
Расчет электрических нагрузок производится от низших к высшим ступеням системы электроснабжения и включает в себя 2 этапа:
1. Определение нагрузки на вводе к каждому потребителю.
2. Расчет на этой основе нагрузок отдельных элементов сети.
Расчетная нагрузка как потребителя, так и отдельных элементов сети принимается равной ее вероятному максимальному значению за интервал времени 30 минут. Определение расчетных нагрузок селитебных зон и центров питания городов должно производиться, исходя из графиков суточных активных нагрузок. Для создания взаимоувязанной планировочной структуры города предусматривается деление территории по видам ее использования на следующие функциональные зоны:
− селитебную, для размещения жилых районов, общественных центров, зеленых насаждений общего пользования;
− промышленную, для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов;
−коммунально-складской для размещения баз и складов, трамвайных депо, гаражей, автобусных парков;
− внешнего транспорта, для размещения транспортных устройств и сооружений (пассажирских и грузовых станций и портов, пристаней).
Селитебная зона территории города включает в себя жилые дома и общественно-коммунальные учреждения. Эти потребители имеют разные закономерности формирования основных показателей электропотребления и по этой причине разную методику определения этих показателей. При этом имеется в виду то, что потребление электрической энергии в жилых домах определяется укладом жизни населения, в то время как потребление электрической энергии коммунальных учреждений зависит от особенностей их технологического процесса.
Определение расчетных нагрузок жилых зданий основывается на использовании нагрузки одного потребителя, в качестве которого выступает семья или квартира, при посемейном заселении дома.
Удельные нагрузки квартир учитывают нагрузку освещения общедомовых помещений (лестничные клетки, технические этажи, чердаки). Удельные нагрузки не учитывают силовую нагрузку общедомовых потребителей и нагрузку встроенных в жилые дома торговых и коммунально-бытовых предприятий, а также применение в квартирах кондиционеров, электронагревателей и электроотопления.
5 НОМИНАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
В современных отечественных системах электроснабжения городов применяются все номинальные напряжения от 0,4 до 330 кВ. Выбор напряжения при проектировании систем электроснабжения городов основывается на рекомендациях с выполнением соответствующих технико-экономических расчетов.
Напряжения до 1000 В, нормирующие документы гласят, что при новом проектировании или реконструкции электрических сетей всех назначений должно применяться линейное напряжение 0,4 кВ. Также на некоторых предприятиях широкое применение находит напряжение 660 В.
Напряжения 6-10 кВ применяются для распределения электрической энергии от источника питания по прилегающим к ним территориям города и для питания ТП 6-20/0,4 кВ. С технической точки зрения возможности применения этих напряжений по передаваемой мощности и по расстояниям передачи электроэнергии ограничиваются: сечением жил кабелей и проводов по условиям нагрева; наибольшей допустимой потерей напряжения в сети.
Напряжение 110 кВ и выше применяются в системах электроснабжения городов для внешнего электроснабжения. Напряжение 110 кВ и выше экономически целесообразно применять для электроснабжения средних, больших и крупных городов. Напряжение 220 кВ целесообразно для электроснабжения крупнейших городов.
6 СХЕМЫ ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Распределительная сеть, сооружаемая на территории города, представляет собой, совокупность распределительной сети 6-10 кВ, трансформаторных подстанций (ТП) и распределительной сети 0,4 кВ.
К распределительной сети предъявляются следующие основные требования:
− сеть прежде всего должна обеспечить требуемое качество электроснабжения потребителей. Под качеством понимается требуемый уровень надежности электроснабжения приемников и регламентированный уровень напряжения на их зажимах;
− надо учитывать, что важнейшей особенностью городских потребителей электроэнергии является непрерывный рост их электрической нагрузки, что предопределяет необходимость развития сетей на всех уровнях системы электроснабжения города. Учитывая этот факт, рациональный принцип построения городской распределительной сети должен учитывать возможность ее систематического развития, т. е. увеличение пропускной способности сети по мере возрастания электрической нагрузки потребителей. Также принцип построения сети должен обеспечивать ее надежность. В распределительной сети необходимо применять типовые электросетевые сооружения, к тому же распределительная сеть должна быть удобной в процессе ее эксплуатации и создавать безопасные условия труда для обслуживающего ее персонала.
Классификация электрических схем условно разделена на три группы, в основе деления лежат требования по категорийности потребителей согласно правила устройства электроустановок (ПУЭ):
− первая группа это схемы для которых учитывается, что при повреждении любого элемента распределительной сети восстановление питания потребителей может быть произведено только после ремонта этого элемента сети или его замены, это подходит по требованиям для электроприемников третьей категории;
− вторая группа охватывает схемы, в которых восстановление питания потребителей обеспечивается при повреждении элементов сети за счет ввода резервных элементов действиями оперативного персонала;
− третья группа наиболее многочисленные схемы. Для этих схем характерен автоматический ввод резервных элементов при нарушениях нормального режима работы сети.
Применительно к этой классификации схем существуют особенности построения распределительной сети. К первой группе относятся сети, выполняемые по радиальной нерезервируемой схеме. Эти сети наиболее дешевые и создают самую минимальную надежность питания потребителей.
Схемы второй и третьей групп предусматривают резервирование питания потребителей. При этом возможно взаимное резервирование отдельных звеньев сети: трансформаторов через распределительную сеть напряжением 0,4 кВ, резервирование линий 6-10 кВ и трансформаторов через сеть 0,4 кВ, непосредственное резервирование линий 6-10 кВ и трансформаторов.
Схемы второй группы базируются на использовании так называемых петлевых линий, т. е. линий, имеющих двухстороннее питание. При этом предусматривается также частичное резервирование трансформаторов через сеть напряжением 0,4 кВ. Эта группа схем удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электроснабжению основной массы городских потребителей, т. е. к электроприемникам второй категории. Учитывая простоту и наглядность схемы, удовлетворительные технико-экономические показатели петлевых сетей, они рекомендуются в настоящее время в качестве основных, и распределительные сети в большинстве городов России выполняются по этой схеме.
Схемы третьей группы включают различные схемы с автоматическим вводом резерва. Такие сети создают высокую надежность электроснабжения потребителей, так как при повреждении элементов сети, их питание может нарушаться только на время действия автоматических устройств. Электроприемники первой категории произвольно размещаются на территории города и автоматизация предусматривается только для узлов сети с приемниками первой категории. Надо отметить, что наиболее часто повреждаются кабельные линии 6-10 кВ. Внезапный выход из работы этих линий может вызвать прекращение электроснабжения большого числа городских потребителей. Вместе с тем повреждения трансформаторов и линий 0,4 кВ довольно таки редки, к тому же выход из строя этих элементов сети связан с нарушением питания меньшего числа потребителей. Поэтому основное внимание уделяется разработке автоматических устройств, создающих надежное электроснабжение при возникновении повреждений в линиях 6-10 кВ.
Радиальная нерезервированная сеть.
Сети, выполненные по радиальной нерезервированной схеме, относятся к первой группе. Характеристики таких сетей рассмотрим на примере рисунка 3. Основной особенностью построения таких схем является одностороннее питание потребителей и отсутствие в сети резервных элементов.
На рисунке 3 видно, что каждый трансформатор ТП используется для питания самостоятельного района сети 0,4 кВ, которые между собой не связаны. Работа сети характеризуется только нормальным режимом. При повреждении любого из элементов происходит его отключение, и подача энергии потребителям прекращается на время, необходимое для ремонта или замены элемента сети.
Параметры элементов сети определяются условием одностороннего питания потребителей. Данная радиальная нерезервируемая схема находит применение только в системах электроснабжения приемников 3 категории. Применительно к городским распределительным сетям одностороннее питание может использоваться в сетях напряжением 0,4 кВ для осуществления вводов к потребителям третьей категории, например в жилые дома высотой до шести этажей.
Рисунок 3 - Схема радиальной нерезервированной сети
Петлевые и полузамкнутые сети.
С ростом требований к надежности электроснабжения потребителей в сетях стали предусматриваться резервные элементы. Поэтому появилась необходимость в схеме с двухсторонним питанием ТП и потребителей. В результате была разработана так называемая петлевая схема построения распределительных сетей.