Тема: Разработка мероприятий по повышению энергетической эффективности системы электроснабжения района города

Наметившиеся в последние несколько лет тенденции по развитию строительной отрасли позволили увеличить количество вводимых жилых зданий и объектов инфраструктуры. При этом большое внимание уделяется вопросам обеспечения в новых жилых комплексах высокой энергетической эффективности [1], [3]. Однако стоит отметить, что не во всех регионах России темпы строительства одинаково высоки. В большинстве провинциальных регионов преимущественно преобладают районы советской застройки разных этапов, а также застройка переходного периода - конец 90-х начала 2000-х годов. Эти микрорайоны и строения не могут зачастую относится к объектам с высокой энергетической эффективностью, поэтому, для обеспечения показателей высокой энергетической эффективности зданий и сооружений определенных в федеральных программах необходимо разработать мероприятия, обеспечивающие максимальное повышение показателей энергетической эффективности .
В настоящее время жилые комплексы стали крупными потребителями электрической энергии, по мощности сравнимыми с промышленными узлами [5], [9]. Это связано в первую очередь с тем, что в современные жилые комплексы включают в себя не только жилые, но и общественные здания. Во всех этих зданиях в условиях современности применяется большое количество бытовой, офисной, кухонной техники, торгового оборудования, для работы которых требуется электроэнергия. Для электроснабжения новых жилых микрорайонов и комплексов строятся новые районные подстанции в городской черте, при этом эти подстанции могут быть использованы для перевода существующих систем электроснабжения микрорайонов на новые.
Исходя из этого, при проектировании систем электроснабжения жилых комплексов необходимо уделять особое внимание таким аспектам, как: надежность электроснабжения жилых комплексов, применение наиболее современного электрооборудования, грамотное построение схем электроснабжения жилых комплексов [22].
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы предлагается в качестве объекта использовать жилой микрорайон города. Целью ВКР является повышение энергетической эффективности жилого микрорайона города. Достижение поставленной цели планируется за счёт решения следующих задач:
• Провести анализ объекта выпускной квалификационной на предмет определения направление повышения энергетической эффективности;
• Разработать технические мероприятия, направленные на повышение энергетической эффективности объекта ВКР;
• Выполнить анализ показателей энергетической эффективности объекта с учётом разработанных технических мероприятий.
В рамках выполнения ВКР планируется разработать только технические мероприятия касающиеся системы электроснабжения объекта. Мероприятия, относящиеся к другим системам энергообеспечения [11] рассматривать в рамках ВКР, не планируется.
Купить

В бакалаврской работе выполнена разработка проекта повышения микрорайона 12. Для выполнения проекта по повышению энергетической эффективности микрорайона, на первом этапе проектирования определен план объекта ВКР – микрорайона 12 крупного города в Приволжском ФО. Определен перечень объектов входящих в микрорайон. Определены границы микрорайона: ул. Ленина (северо-западная граница), ул. Революционная (юго-западная граница), ул. Советская (северо-восточная граница), ул. Карла Маркса (юго-восточная граница).
Установлено, что питание всех трансформаторных подстанций (ТП) микрорайона 12 осуществляется от шин 10 кВ подстанции «Советская» 110/6 кВ. Питание ТП микрорайона осуществляется с разных шин напряжением 6 кВ.
Определено, что в настоящее время в микрорайоне, в системе уличного освещения используется светильники с лампами типа ДНаТ-250. Мощность каждого светильника 250 Вт. Светильники типа ДНаТ – это светильники дуговыми натриевыми трубчатыми лампами. Данные светильники имеют характерный желтый свет и применяется часто в системах именно уличного освещения. Лампы ДНаТ-250 имеют номинальный световой поток на уровне 26000 Лм, однако со временем световой поток данных ламп снижется и через год эксплуатации может снизиться до 15200 Лм, что существенно сказывается на эффективности системы уличного освещения учитывая, что мощность светильника остается прежней.
Выполнен расчет нагрузок микрорайона для жилых и общественных зданий на стороне 0,4 кВ. Данные значения расчетной мощности не изменяются при повышении энергетической эффективности микрорайона, так как данный вопрос относится к собственникам жилых и общественных зданий и должен выполняться как отдельный проект повышения энергетической эффективности.
Определена расчетная мощность системы уличного освещения микрорайона 12, которая выполнена светильниками с лампами типа ДНаТ-250. Данное значение будет пересмотрено в далее в ВКР, так как планируется осуществить замену светильников с лампами типа ДНаТ-250 на светильники с более высокой энергетической эффективностью.
Определены основания для проектирования систем освещения микрорайона 12. Определено, что в микрорайоне имеются внутриквартальные проезды с шириной проезжей части 6 м, с общей протяженностью 1649,5 м и внутри-дворовые проезды с общей протяженностью 5176 м и шириной проезжей части 4,5 м.
Для повышения энергетической эффективности микрорайона 12 предложено выполнить два технических мероприятия. Первым является перевод системы электроснабжения микрорайона с напряжения 6 кВ на напряжение 10 кВ с заменой трансформаторов ТП и кабельных линий, а вторым мероприятием является замена светильников с лампами типа ДНаТ- 250 на более эффективные светильники уличного освещения. Определено, что эффективность светильников с лампами типа ДНаТ-250 в начальный момент эксплуатации составляет КэффДНаТнач=104 (Лм/Вт), а спустя год эксплуатации снижается на 41,5 % до значения КэффДНаТ1=60,8 (Лм/Вт).
Для выполнения намеченного мероприятия по повышению энергетической эффективности микрорайона 12 выполнено распределение нагрузок между ТП микрорайона. После реконструкции сохраняется число и место расположения всех ТП. Однако, для снижения потерь в трансформаторах ТП выбраны энергосберегающие трансформаторы производства ООО «Тольяттинский Трансформатор» с мощностями от 630 кВА до 1250 кВА. До реконструкции использовался ряд трансформаторов с мощностями от 630 кВА до 1600 кВА марки ТМ (трансформатор масляный). Для выбранных трансформаторов ТП определены коэффициенты загрузки после реконструкции, значение расчетных коэффициентов не превышает 0,41. Таким образом все трансформаторы ТП микрорайона 12 работают ближе к режиму оптимальной загрузки, т.е. к режиму максимального КПД. Данное мероприятие позволит сократить потери в трансформаторах ТП, а также повысить надежность системы электроснабжения микрорайона 12, так как в аварийных ситуациях позволит полностью перевести нагрузку с одного трансформатора ТП на второй без сокращения его срока службы. Определено, что для каждой ТП после замены трансформаторов существенно снизились потери в целом по активной мощности от 10 % до 22 % в зависимости от ТП, а по реактивной от 17 % до 52 %.
Выполнен расчет требуемого светового потока для светильников уличного освещения устанавливаемых на внутриквартальных и внутри дворовых проездах. Для внутриквартальных проездов принята освещенность 15 Лк, а для внутри дворовых 10 Лк. Число светильников для внутриквартальных проездов 27 шт., а для внутри дворовых 42 шт. Результаты расчета требуемого светового потока для светильников внутриквартальных проездов 109776,66 (лм), а для внутри дворовых проездов 11097,86 (лм). По результатам расчетов приняты к установке светильники марки L-street 120 Turbine, производства компании Ledel. Световой поток данных светильников 14521 Лм. Кривая силы света (КСС) светильника типа Ш (широкая). Мощность светильника 109 Вт, коэффициент активной мощности светильника 0,98. Для выбранных светильников коэффициент эффективности составляет КэффLED=133,22 (Лм/Вт).
Определено расположение трансформаторных подстанций микрорайона 12 после реконструкции с повышением энергетической эффективности. Место расположения ТП сохраняется, по питание всех ТП необходимо осуществить от подстанции 110/10 кВ «Краснознаменская».
Для выбора кабелей системы электроснабжения микрорайона 12, определено значение расчетного тока для каждой ТП микрорайона. Также выполнен расчет тока в кабельной линии в аварийном режиме. Для аварийного режима принять, что питание ТП осуществляется только по одной кабельной линии, т.е. вторая КЛ повреждена или отключена.
Также определен допустимы ток, по которому выбраны кабельные линии. Для прокладки кабелей в земле, по территории микрорайона выбраны трехжильные кабели марки АВБШв различных сечений.
Выполнен расчет потерь напряжения в сети после реконструкции. Для сравнения показателей реконструируемой сети с показателями до реконструкции выполнен расчет значений потери напряжения для нормального и аварийного режимов до и после реконструкции.
Получено, что перевод сети с напряжения 6 кВ на напряжение 10 кВ и подключение ТП микрорайона к новой подстанции «Краснознаменская» позволило существенно снизить не только расчетные токи кабельных линиях, но и существенно снизить потери напряжения в системе электроснабжения микрорайона как в нормальном, так и в аварийном режимах. Для нормального режима, после реконструкции потери напряжения в КЛ находятся в пределах от 0,1% до 1,2%, а для аварийного режима 0,19% до 1,4%. Такие показатели обеспечивают отличный режим передачи мощности и обеспечивает не только высокую эффективность, но и высокие показатели качества электрической энергии в системе электроснабжения микрорайона 12.
В результате выполнения ВКР выполнен проект повышения энергетической эффективности микрорайона 12.
Купить