Введение 4
Раздел 1. Аналитический обзор 7
1.1 Технико-экономические проблемы электроснабжения города
Набережные Челны 8
1.2 Краткая характеристика электроснабжения 32 комплекса 11
1.3 Обоснование дополнительных резервных связей 15
Раздел 2. Конструкторская часть 20
2.1 Расчет электрических нагрузок по микрорайону 21
2.2 Расчет распределительной сети 10 кВ 27
2.3 Расчет заземления РП-6/10 кВ 34
2.4 Освещение РП-6/10 кВ 36
Раздел 3. Технологическая часть 42
3.1 Расчет токов короткого замыкания 43
3.2 Выбор оборудования в ячейках линий 10 кВ и 6 кВ в РП-6/10 46
3.3 Выбор электрооборудования ячеек ТП5-13 50
3.4 Релейная защита резервных линий связи 53
Раздел 4. Спецвопрос. Компенсация реактивной мощности у коммунальнобытовых потребителей 57
Заключение 67
Список литературы 70
Надежность в эксплуатации электрооборудования систем
электроснабжения является одним из важнейших факторов, оказывающих
существенное влияние на экономические показатели энергокомплексов страны.
Cтоимость прекращения подачи электроэнергии в случае аварийного
простоя составляет значительную часть суммарных затрат на изготовление и
монтаж сети электроснабжения, а для населения такая авария приводит к
большим моральным потрясениям. В связи с этим, вопросы совершенствования
методов эксплуатации электрооборудования в системах электроснабжения
различного уровня являются особенно актуальными. Поэтому особенностью
современной электроэнергетики являются повышенные требования к
надежности энергоснабжения и качеству электроэнергии.
Распределительные городские сети выполняются на напряжении 10 или 20
кВ. Напряжения 6 и 35 кВ к применению в городских сетях не рекомендуются по
технико-экономическим соображениям. Выбор схемы электроснабжающей сети
зависит от конкретных условий: географического положения и размещения
селитебной территории города; плотности нагрузок и темпов их роста;
количества и характеристик источников питания; исторически сложившейся
существующей схемы сети и др. Пропускная способность сети должна
обеспечивать перетоки мощности в нормальных и послеаварийных режимах при
отключении отдельных элементов сети, то есть должен обеспечиваться как
минимум критерий (n — 1). Конфигурация и параметры городских сетей должны
выбираться с учетом требований нормативно-технической документации.
К требованиям обеспечение электроснабжения основных
жизнеобеспечивающих структур городского хозяйства следует отнести:
• устойчивость объектов электроснабжения от кратковременных (от долей
до нескольких секунд) погашений, вызванных работой автоматических и
защитных устройств энергосистем;
• обеспечение объектов источниками аварийного электро- и
теплоснабжения по нормам технологической и аварийной брони;
гарантированное их включение в работу при первой необходимости; оснащение
указанных источников топливом в необходимом объеме и квалифицированном
обслуживании;
• наличие готовых к работе передвижных электростанций, подстанций и
резервных трансформаторов для использования их при крупных нарушениях
электроснабжения и в иных чрезвычайных ситуациях. Количество, мощность
источников и запасы топлива к ним должны быть в достаточных объемах;
• относительно высотных зданий (небоскребов свыше 20—30 этажей),
возможно размещение в цокольных этажах собственных мини-электростанций с
соответствующим запасом топлива. Такая практика имеется за рубежом,
например, в Токио. Возможно даже рассмотрение атомных источников энергии
высокой степени радиационной безопасности;
• оснащенность населения как на рабочих местах, так и в быту
индивидуальными источниками освещения, обогрева, приготовления пищи,
транспорта, связи, гигиены, защиты. В коттеджах — генерирующие агрегаты
мощностью от 10 до 50 кВт с запасами соответствующего топлива.
Изложенные выше принципы и средства обеспечения надежного и
эффективного энергоснабжения городов являются традиционными. Однако в
настоящее время в условиях развития информационных технологий и
инновационной экономики перспективной базой в энергетике становится
интеллектуализация технологического оборудования, объектов, систем
энергетики и управления ими.
Технически возможно создание таких систем, а которых отказы будут
происходить редко (высоконадежные элементы с совершенной системой
тонического обслуживания, применение схем с многократным резервированием
и т.д.). Но создание таких систем потребует увеличения инвестиций и
эксплуатационных расходов. Поэтому решения по повышению надежности
имеют экономический аспект: стремятся не к максимально достижимой
надежности, а к рациональной, оптимальной по какому-либо техникоэкономическому критерию.Лист
ВКР 2.13.03.02.19.12.00.00 ПЗ
Изм Лист № докум Дат.
Для стандартных проектных решений ПУЭ не требует расчетов
надежности: выделены категории электроприемников по надежности
электроснабжения (в общем случае отличаются величиной ущерба от перерыва в
электроснабжении), для которых регламентируется резервирование сетей (число
независимых источников) и наличие противоаварийной автоматики (допустимая
длительность перерыва питания).
Целью выпускной работы являлось обеспечение потребителей
качественной электроэнергией и еѐ надѐжностью, которые характеризуются
напряжением синусоидальной формы, стабильной по величине, форме и частоте.
Как в любом комплексе города Набережные Челны происходит точечная
застройка: строятся жилые дома, перестраиваются общественные площади,
открываются новые магазины. В настоящее время на территории 32
микрорайона установлено 7 трансформаторных подстанций: 6 из них включены
последовательно в луч. Питание к трансформаторным подстанциям поступает от
распределительной подстанции РП-19, расположенной на территории комплекса.
От РП-19 запитываются и трансформаторные подстанции соседних
микрорайонов: 33, 62, 58 комплексы и район медгородка. Для повышения
надѐжности электроснабжения медгородка обеспечено дополнительное питание
от РП-22. Распределительные подстанции РП-19 и РП-22 получают питание от
разных подстанций 110/10 кВ: РП-19 получает питание от ПС «Чулман», РП-22 –
от ПС «Центр».
Все новые комплексы в сторону реки Кама получают питание от
подстанции «Чулман» через распределительные подстанции РП. Для
обеспечения надѐжности электроснабжения 32 комплекса необходимо
проложить резервные линии между лучом из 6 трансформаторных подстанций и
распределительной подстанцией РП. Желательно, чтобы РП получала питание не
от ПС «Чулман». Есть ближайшая подстанция «Челны» на Элеваторной Горе,
напряжения ПС «Челны» - 110/6 кВ, поэтому нужно будет установить
преобразовательную подстанцию 6/10 кВ. Кроме того, для ПС 110/10 кВ
«Чулман» - закрытого типа, введенной в работу в 1980г., дополнительно
требуется мощность до 9,5 МВт. Мощность подстанции «Челны» увеличена
после реконструкции 2015 года до 50 МВА.
В конструкторской части проекта выполнен поверочный расчет
электрических нагрузок 32 комплекса, загрузка установленных трансформаторов
соответствует 2 категории по надѐжности электроснабжения. Проверено сечениеЛист
ВКР 2.13.03.02.19.12.00.00 ПЗ
Изм Лист № докум Дат.
кабельных линий, проложенных в траншеях между трансформаторными
подстанциями 10/0,4 кВ. Для резервных линий связи выбран кабель типа ААШв-
10-2(3х150). Монтаж данного кабеля позволяет прокладывать его и в траншее и
по воздуху.
Для вновь устанавливаемой распределительной подстанции РП-6/10 кВ в
проекте выполнен расчет заземления. Заземление выполнено по контуру
вертикальными и горизонтальными электродами. Общее сопротивление
заземления РП-6/10 кВ не превышает 10 Ом согласно ПУЭ для установок
электрооборудования с изолированной нейтралью. Для заземления
использованы 10 вертикальных электродов из круглой стали диаметром 16 мм и
длиной 5 м и горизонтальная стальная полоса размерами 4х40 мм,
прокладываемая на глубину 0,7 м от поверхности земли.
В проекте рассчитано энергосберегающее освещение для
распределительной подстанции РП-6/10 кВ. Освещение выполнено
светодиодными светильниками фирмы Led Road типа СПО 114-60S1.
Потребляемая мощность каждого светильника – 34 Вт. Нормированная
освещенность помещений с РУ обеспечивается 75 лк, а освещенность
помещений с трансформаторами – 50 лк. Высота подвеса светильников – 2,5 м.
В технологической части проекта рассчитаны токи короткого замыкания и
выбрано коммутационное электрооборудование для распределительной
подстанции РП-6/10 кВ и для дополнительно устанавливаемых ячеек
трансформаторной подстанции ТП5-13.
Для резервных линий связи рассчитана релейная защита: максимальная
токовая, токовая отсечка, защита от перегрузки и от замыканий на землю.
Расчетный коэффициент чувствительности МТЗ гораздо выше допустимого
значения (1,5).
В качестве спецвопроса рассматривается возможность и необходимость
компенсации реактивной мощности коммунально- бытовых потребителей. В
распределительных сетях коммунально-бытовых потребителей, содержащих
преимущественно однофазную, изменяющуюся по индивидуальному режимуЛист
ВКР 2.13.03.02.19.12.00.00 ПЗ
Изм Лист № докум Дат.
нагрузку, устройства компенсации применяются еще недостаточно.
Проведенные исследования коэффициента мощности на ВРУ жилого
многоквартирного дома в течение суток показали, что наличие в перетоках
мощности СЭС реактивной составляющей приводит к значительным потерям
электроэнергии в распределительных сетях крупных городов и необходимости
их восполнения за счет дополнительной генерации. Для повышения резерва
мощности городских СЭС представляет интерес опыт зарубежных коллег. В
частности наработки дистрибьюторской электроэнергетической компании
Edeinor S.A.A. (Перу). Компания Epcos AG выпустила серию однофазных
конденсаторов "HomeCap" для компенсации реактивной мощности
коммунально-бытовых потребителей небольшой (единицы кВА)
присоединенной мощности и предлагает располагать их непосредственно в
щитках квартиросъемщиков. Проект был оценен как быстроокупаемый,
средневзвешенный коэффициент мощности повысился с 0,84 до 0,96.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
