Реконструкция электроснабжения села

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

 

ПС – подстанция

ВЛ – высоковольтные линии электропередач

РП – распределительный  пункт

ТП – трансформаторная подстанция

ТР – трансформатор

СИП – самонесущие  изолированные провода

КЗ – короткое замыкание

КА – коммутационная аппаратура

КРУ – комплектные распределительные устройства

КТП – комплектная  трансформаторная подстанция

ОПН – ограничитель перенапряжений

КРУ – комплектные  распределительные устройства

ТСН – трансформатор  собственных нужд

РЗ – релейная защита

МТЗ – максимальная токовая защита

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Проектирование систем электроснабжения сельскохозяйственного назначения является сложной и ответственной задачей. Принятие проектных решений непосредственно влияет на объем и трудоемкость монтажных работ, удобность и безопасность эксплуатации электротехнических установок.

Выбор схемных решений  электроснабжения в значительной степени  зависит от принятых систем напряжений в рассматриваемом объекте. Используемый класс напряжения в значительной степени предопределяет капиталовложения в проектируемый объект и величину потерь мощности и электроэнергии в процессе эксплуатации. Окончательное решение по выбору напряжения сети должно приниматься на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Основными требованиями к проектам систем электроснабжения являются надежность электроснабжения потребителей и их экономичность. Надежность электроснабжения обеспечивается выбором наиболее совершенных электрических аппаратов, силовых трансформаторов, кабельно-проводниковой продукции, соответствием электрических нагрузок в нормальных и аварийных режимах номинальным нагрузкам этих элементов, а также использованием структурного резервирования и секционированием электрической сети.

Сооружение электрических сетей, повышающих и понижающих подстанций в системе электроснабжения, связано с большими материальными затратами. Поэтому при проектировании должен проводиться детальный анализ экономичности проектных решений и режимов работы всех элементов систем электроснабжения.

В электроэнергетике Приднестровья имеет место ряд негативных тенденций:

• происходит массовое старение основного электросетевого оборудования;
• отсутствуют средства для реконструкции сети;
• выросли технические и коммерческие потери мощности и электрической энергии;
• практически отсутствует резервирование потребителей І и ІІ категории по надежности сельскохозяйственного назначения;
• резко сократился научно-технический потенциал отрасли;
• серьёзно отстаёт сфера разработок, освоения и внедрения новых технологий производства, транспорта и распределения электроэнергии;
• неэффективно действуют механизмы совместной работы собственников электроэнергетических объектов;
• нерационально организованы рынки электроэнергии.

Поэтому, в связи с вышеуказанным, необходимо произвести реконструкцию распределительных сетей, замену старого оборудования на более новое, которое отвечает как современным техническим требованиям качества и надежности, так и экономическим критериям.

Системы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей имеют  характерные особенности, обусловленные  рассредоточенностью сравнительно маломощных потребителей электроэнергии на значительной территории.

В отличие от городского, электроснабжение сельскохозяйственных потребителей осуществляется по воздушным линиям 6 –10 кВ, которые менее надежны, а требования к повышению надежности в последнее время возрасли, т.к. увеличение продуктивности труда возможно только на базе электрифицированного производства.

Сеть 10 кВ, как правило, состоит из линий древовидной  структурой с сечениями проводов, ступенчато уменьшающимися от головных участков к концу линии. Почти все линии в сельской местности имеют воздушное исполнение, строятся, в основном, на железобетонных опорах. В качестве проводов используют голые неизолированные сталеалюминиевые и алюминиевые провода со штыревой изоляцией.

Рассредоточенность потребителей на значительной территории вызывает относительно большие потери электрической энергии в сетях, потерю напряжения, которая вызывает сверхдопустимые отклонения напряжения на вводах потребителей электрической энергии, несимметрию нагрузок трехфазных сетей и так далее.

В данной дипломном проекте рассматривается  реконструкция системы энергоснабжения села Фрунзе Слободзейского района, направленная на повышение надежности и уменьшения потерь электрической энергии.

 

1 МАТЕРИАЛЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ЗОНЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

1.1 Характеристика  зоны электроснабжения

 

Подстанция (ПС)110/35/10кВ «Фрунзе» находиться в Слободзеиском районе Приднестровской Молдавской Республики.

В данном населенном пункте проживает около 1500 человек. На его территории находятся следующие потребители: котельная, свинотоварная ферма, молочно-товарная ферма, машинотракторный пункт, школа, детский сад, фельдшерно-акушерский пункт, четыре магазина, дом культуры на 320 мест, пилорама, пункт по сортировки и хранению картофеля и зерна, мельница, птицефабрика, а также некоторые другие учреждения повседневного обслуживания населения и учреждения культурно-бытового обслуживания. Практически все жилые дома на территории населенного пункта одноэтажные. Пище приготовление и обогрев – на природном газе. В данном населенном пункте имеются потребители как І, ІІ так и III категории по надежности электроснабжения. Все потребители питаются от одного распределительного пункта (РП).

Значения потребляемой электрической энергии производственными потребителями за год приведены в таблице 1.1. Остальные нагрузки общественных и комунально-бытовых потребителей выбираются в соответствии с [2].

Принимаем, что в одном  доме в среднем проживает три  человека, тогда примерное количество домов можно рассчитать по формуле:

 

, (1.1)

где – количество домов, шт;

 – количество жителей в населенном пункте, чел;

 – количество жильцов в одном доме, чел.

 

Таблица 1.1 – Количество электроэнергии, потребляемое за год производственными потребителями

Номер ТП	Название потребителя	Суммарное количество электроэнергии, кВт∙ч∙год
419	Свинотоварная ферма	76000
437	Котельная	62000
360	молочно-товарная ферма	500140
236	машинотракторный пункт	198000
301	Точок (пилорама, пункт  по сортировки и хранению картофеля и зерна)	812000
7	мельница	648900
350	птицефабрика	1599000

 

Следовательно:

 шт.

Все потребители данного населенного  пункта питаются от ТП 10/0,4кВ, общее  число которых 26. Из них 7 ТП питают потребителей с производственным видом нагрузки, 13 ТП с коммунально-бытовым и 6 ТП со смешенным видом нагрузки. Месторасположение и параметры существующих ТП 10/0,4кВ (диспетчерский номер подстанции, характер нагрузок, количество и мощность трансформаторов) приведены на рисунке 1.1.

 

 

1.2 Определение расчетных нагрузок

 

Расчет электрических  нагрузок распределительных сетей 10кВ производиться исходя из расчетных нагрузок на вводе потребителей, на шинах подстанций с соответствующими коэффициентами одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов [2]:

 

, (1.2)

, (1.3)

 

где , – расчетная дневная, вечерняя нагрузка на участке линии или шинах трансформаторной подстанции, кВт;

 – коэффициент одновременности;

, – дневная, вечерняя нагрузка на вводе i-го потребителя или i-го элемента сети, кВт.

Допускается определение  расчетных нагрузок по одному режиму – дневному (если суммируются производственные потребители), или вечернему (если суммируются бытовые потребители). Коэффициенты дневного или вечернего максимума принимаем:

– для производственных потребителей ;

– для бытовых потребителей с домами без электроплит .

Коэффициент одновременности  зависит от количества потребителей [2].

Для нашего случая нагрузки жилых домов рассчитываем по формуле:

 

, (1.4)

 

где – расчетная нагрузка жилых домов, кВт;

 – коэффициент одновременности для суммирования нагрузок в сетях 0,38 кВ;

 – количество домов, шт;

 – удельная нагрузка одного дома, кВт/дом.

Значение  берем в соответствии с руководящими материалами [2].

При наличии годового потребления  электроэнергии производственных потребителей расчетная нагрузка определяется исходя из годового числа часов использования максимальной нагрузки [2]:

 

, (1.5)

 

где – максимальная расчетная нагрузка, кВт;

 – годовое потребление электроэнергии, кВт∙ч;

 – число часов использования максимума в зависимости от характера нагрузки, ч.

При смешенной нагрузке отдельно определяются нагрузки на участках сети с жилыми домами, с производственными и общественными помещениями, предприятиями с использованием соответствующих коэффициентов одновременности. Суммирование нагрузок участков сети производиться по формуле:

 

, (1.6)

 

где – большая из слагаемых нагрузок, кВт;

 – добавка к наибольшей слагаемой нагрузке, в зависимости от значения наименьшей слагаемой, кВт.

Расчетная нагрузка существующих ТП 10/0,4кВ на расчетный год определяется по формуле:

 

, (1.7)

где – существующая нагрузка на ТП, кВт;

 – коэффициент роста нагрузок.

Суммарная нагрузка ТП на линиях ищется в зависимости от количества ТП с учетом коэффициента одновременности для сетей 6-20кВ.

Реактивная нагрузка на ТП определяется по формуле:

 

, (1.8)

 

где – активная нагрузка ТП, кВт;

 – коэффициент мощности характеризующий нагрузку ТП.

Принимаем для ТП со смешенной нагрузкой – , для ТП с производственной нагрузкой – , для ТП с коммунально-бытовой нагрузкой – [2].

Рассмотрим расчет нагрузки на ТП с коммунально-бытовой нагрузкой (рисунок 1.1). От ТП с номером 425 питаются n=23 дома. Коэффициент одновременности согласно [2] принимаем равным ko=0.333, а удельную нагрузку одного дома принимаем равным Руд=10 кВт/дом. Согласно формуле (1.4):

 кВт.

Тогда согласно (1.7) активная нагрузка на ТП-425 будет составлять:

 кВт.

Реактивную нагрузку находим по (1.8):

 кВАр.

Аналогично рассчитываем нагрузки на других ТП с коммунально-бытовыми нагрузками. Полученные значения сведены  в таблицу 1.1.

Нагрузка на ТП с производственными потребителями ищется в соответствии с (1.5), (1.7). Так, например, от ТП номер 437 питается котельная. Тогда по (1.5):

 кВт.

Следовательно, активная нагрузка на ТП-437:

 кВт.

Тогда реактивная нагрузка имеет следующее значение:

 кВАр.

Рассмотрим ТП со смешенной  нагрузкой. От ТП номер 6 питаются 10 домов  и магазин. Нагрузка магазина в соответствии с [1] равняется 4 кВт. Тогда нагрузки на ТП-6 по (1.6), (1.7) и (1.8) будут равны:

 кВт;

, кВАр.

Остальные нагрузки рассчитываются аналогично. Полученные значения по всем ТП занесены в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1 – Результаты расчетов нагрузок по всем ТП

Номер ТП		Мощность ТП, кВА		Потребители		Активная нагрузка, , кВт	Реактивная нагрузка, , кВАр
1		2		3		4	5
16		160		жилые дома		161,616	69,4949
15		250		жилые дома		252,84	108,72
246		160		жилые дома		151,20	65,016
448		160		жилые дома, магазин		163,23	125,58
14		160		жилые дома, детский сад, фельдшеро-акушерский пункт		165,13	123,848
245		250		жилые дома		189,00	81,27
426		400		жилые дома, дом культуры, магазины, школа, сельсовет, административные здания		375,27	281,453
353		25		жилые дома, столовая		25,20	18,90
12		160		жилые дома, аптека		159,67	119,753
424		100		жилые дома		107,226	46,107
318		63		жилые дома		67,20	28,896
6		63		жилые дома, магазин		62,792	46,62
425		100		жилые дома		107,226	46,107
419		40		свинотоварная ферма		42,56	51,072
437		25		котельная		34,72	41,664
301		400		точок		406,00	487,20
236	100		машинотракторный пункт		102,667			123,20
360	250		молочно-товарная ферма		250,07			300,084
9	160		жилые дома		164,08			70,554
418	63		жилые дома		67,20			28,896
8	100		жилые дома		103,18			44,367
10	63		жилые дома		63,140			27,15
422	40		жилые дома		42,00			18,06
13	100		жилые дома		103,283			44,412
7	320		мельница		324,45			389,34
350	800		птицефабрика		799,5			959,4