проектирование системы электроснабжения торгового комплекса

Так как участок линии состоит из двух кабелей, то общие потери мощности в линии равны:Потери активной и реактивной электроэнергии в линии трехфазной электрической сети в нормальном режиме определяются по формулам:(10.3)(10.4)где τ -время наибольших потерь, [час] вычисляемое по формуле:τ=(0,124+Тмах·10-4)2·8760,                               (10.5)здесь Тмах -годовое число часов использования максимума нагрузки, определяемое по табл.5.3.10.[7].τ=(0,124+2800·10-4)2·8760=1225,31ч.Аналогичные расчеты проводятся для других линий распределительной сети, результаты расчётов сведены в таблицу 10.1.Потери активной мощности в трансформаторе состоят из потерь активной мощности в стали и потерь активной мощности в меди, которые соответственно определяются мощностью холостого хода (∆Рхх) и мощностью короткого замыкания (∆Ркз).Общие потери мощности в ТП-10/0,4 кВ в нормальном режиме работы определяются по выражениям [7]: (10.6)                  (10.7)где ∆Рст, ∆Рхх – потери активной мощности в стали трансформатора, кВт;∆Рм, ∆Ркз – потери активной мощности в меди трансформатора при его номинальной нагрузке, кВт;k– количество трансформаторов ТП;Sр.ТП – расчетная мощность трансформаторной подстанции, кВА;Ixx- ток холостого хода, %;Uк– напряжение короткого замыкания, %;Sн– номинальная мощность трансформатора, кВА.Потери мощности в силовых трансформаторахТП-10/0,4 кВ в нормальном режиме работы по (10.6) и (10.7)Годовые потери активной электроэнергии в силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ определяются:∆WТП =2·∆Рст·t+0,5·∆Рм·β2·τ,                              (10.8)где t– время работы ТП-10/0,4 кВ в год;t=8760 часов;β-коэффициент загрузки в послеаварийном режиме;τ – время наибольших потерь.По [7], т.к. нормальная загрузка трансформатора составляет 65-70%, следовательно, все значения, которые превышают 70%, будет обуславливать максимальные потери, т.е. с 17 до 22 часов (в течении 5 часов в сутки), тогда: Тмах=5·365=1825 ч.τ=(0,124+1825·10-4)2·8760=822,93 ч.∆WТП =2·1,55·8760+0,5·8,05·822,93·1,2522=30703,35 кВт∙ч.Суммарные годовые потери активной электроэнергии в питающей сети напряжением 0,38/0,22 кВ и в трансформаторах ТП-10/0,4 кВ торгового центра Таблица10.1 – Результаты расчета потерь мощности и электроэнергии в питающих кабельных линиях 0,38/0,22 кВЛинияДлина участкаУдельные сопротивления участков сетиТок в норм. режимеПотери мощности  в норм. режиме Годовое числомax. нагр.Время наибольших потерьПотери эл.энергии внорм. режиме работы-Lr0x0IрнΔРн ΔQнTmaxτΔWaнΔWpн-ммОм/мАкВткВАрчасчаскВт·чкВАр·чТП – П №1600,340,06134,34,780,8425001225,315857,01029,3ТП – П №2800,140,06220,95,742,4630001574,859039,63874,1ТП – П №31400,340,06124,31,890,0230001574,852976,5810,5ТП – П №41600,640,0696,80,360,0325001225,31441,1160,8ТП – П №51802·0,172·0,06335,29,163,2425001225,3111223,83970,0ТП – П №62000,140,06218,80,400,0930001574,85629,9141,7ТП – П №72100,460,06102,93,210,4230001574,855055,3661,4ТП – П №82402,150,0635,70,650,0128001429,77929,4240,3Итого по ТП-10/0,4 кВ26,197,11--36152,69758,410.2 Расчёт экономических показателей системы электроснабжения Себестоимость передачи электроэнергии определяется[12]:(10.9)(4.1)где Иам – амортизационные отчисления на реновацию, предназначенные для полного возмещения основных фондов объекта; Ик.р. – отчисления на капитальный ремонт, предназначенный для частичного восстановления и модернизации оборудования; Из – зарплата обслуживающего персонала;Ипр – прочие производственные и внепроизводственные расходы, включающие затраты на вспомогательные материалы, текущий ремонт, услуги вспомогательных производств, а также общественные расходы; Иэ – затраты на потери электроэнергии.Затраты Из и Ипр объединяются в виде затрат на обслуживание сетей Иобс[12]:(10.10)(4.2)Таблица 10.2 – Исходные экономические показатели Элемент сетиКапитальныезатратыНорма аморт.отчислений, %УсловныеединицыВидПараметрКол-вотыс.р/ТПтыс.р/кмРренРк.р.ед/ПС в годед/км в годТП630 кВА2 шт.466-6,62,94,0-КЛ3х10 +1х60,21 км-45,03,00,6-1,73х50 +1х250,16 км-180,03х70 +1х250,21 км-242,03х95 +1х350,20 км-319,03х185 +1х500,36 км-584,03х240 +1х500,28 км-761,0Данные для таблицы выбираются по [8,10,12].Суммарные капитальные вложения в ПС и ВЛ: (10.11)гдеNт, Цт – соответственно количество и цена трансформаторов подстанции(ТП);LКЛ, ЦКЛ – соответственно длина и цена кабельных линий (КЛ).Отчисления на амортизацию (10.12)гдеаТП, аКЛ– амортизационные отчисления, соответственно наТП и КЛ.Отчисления на капитальный ремонт (10.13) Затраты на обслуживание сети:количество условных единиц (10.14)затраты на обслуживание Стоимость потерь электроэнергии Зп=2,85 р/кВтч [7], а годовые потери электроэнергии в сетях торгового центра составляют 66856 кВт∙ч. Суммарные годовые издержки: (10.15)Себестоимость передачи энергии в сети 0,4 кВ: (10.16)Полная себестоимость отпущенной электроэнергии по проектируемой сети, себестоимость производства и передачи электроэнергии в энергосистеме:Удельные приведенные затраты на передачу электроэнергии:(10.17)11 Охрана труда 11.1 Обеспечение электробезопасности Повреждения изоляции электрооборудования может привести к появлению на корпусах и других металлических частях (потенциально опасных частях) потенциалов, опасных для жизни человека. Поэтому все потенциально опасные части должны быть заземлены или занулены. Согласно [3], в четырехпроводных сетях трехфазного тока, глухое заземление нейтрали является обязательным, а в трехфазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью электрооборудование должно быть занулено; в электроустановках выше 1 кВ с изолированной нейтралью выполняется заземление.К обслуживанию действующих электроустановок допускаются лица, не имеющие травм и болезней, мешающих производственной работе [13]. Состояние здоровья электротехнического персонала определяется медицинским осмотром при приеме на работу и периодическим обзором [13]. До назначения на самостоятельную работу персонал должен пройти производственное обучение на рабочем месте. После этого квалификационная комиссия проверяет знания, присваивает соответствующую группу по электробезопасности. Электромонтер должен знать устройство и обслуживание электроустановок и иметь представление об опасностях при работе в электроустановках, знать общие правила техники безопасности, правила допуска к работам в электроустановках и специальные правила техники безопасности по тем видам работ, которые входят в обязанности лица, вести надзор за работающими в электроустановках, знать правила осуществления первой помощи и уметь применять их на практике.Перед началом работ в электроустановках в целях безопасности необходимо провести организационные и технические мероприятия [13].К организационным мероприятиям относят выдачу нарядов, распоряжений и допуска к работе, надзор во время работы, оформление перерывов в работе, переводов на другое рабочее место и окончания работы.Наряд – это задание на безопасное выполнение работ, которое определяет их место и содержание, время начала и окончания, необходимые меры безопасности, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность выполнения работ. Наряд выдается на бланке специальной формы [13].Распоряжение – это задание на выполнение работ, которое определяет их содержание, место и время, правила безопасности и лиц, которым поручено выполнение этих работ. Наряды и распоряжения выдают лица, имеющие группу по электробезопасности не ниже 5 в электроустановках выше 1 кВ, и не ниже 4 в установках напряжением до 1 кВ [13]. Наряд на работу выписывается в двух экземплярах и выдается оперативному персоналу перед началом подготовки рабочего места [13].При работе по наряду бригада должна состоять не менее двух лиц. Исполнитель работ несет ответственность за правильность подготовки рабочего места, выполнение необходимых для производства мер безопасности. Он проводит инструктаж бригады, следит за исправностью инструмента, такелажа, ремонтной оснастки [13].Исполнитель работ, выполняемых по наряду в электроустановках напряжением выше 1000 В, должен иметь группу по электробезопасности не ниже 4, в установках до 1000 В и для работ, выполняемых по распоряжению, - не ниже, чем 3 [13]. Допуск к работе осуществляется допускающим – ответственным лицом из оперативного персонала. Перед допуском к работе ответственный руководитель и производитель работ совместно с допускающим проверяют выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места. После этого допускающий проверяет соответствие состава бригады и квалификации лиц, которые в нее включены, зачитывает по наряду фамилии ответственного руководителя, производителя работ, членов бригады и содержание работы, которая поручена; объясняет бригаде, откуда снято напряжение, где наложены заземления, какие части ремонтируемых и соседних присоединений остались под напряжением и особые условия; указывает бригаде границы рабочего места [13].После разъяснений допускающий показывает бригаде, что напряжение отсутствует (с помощью указателя напряжения). С момента допуска бригады к работам по предупреждению требований техники безопасности исполнитель работ или наблюдающий осуществляет надзор. Наблюдающему запрещается совмещать надзор с производством любой работы и оставлять бригаду без надзора во время работы [13].Разрешается кратковременное отсутствие одного или нескольких членов бригады. При отсутствии исполнителя работ, если его не сможет заменить ответственный руководитель или лицо, выдающее данный наряд, или лицо из оперативного персонала, бригада выводится из электроустановки и оформляется перерыв в работе [13].К техническим мерам относят отключения напряжения и принятия мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры, вывешивание запрещающих плакатов; проверку отсутствия напряжения, наложения заземления, вывешивание предупредительных и предписывающих плакатов.В электроустановках выше 1 кВ для обеспечения препятствованию ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов выполняют следующие мероприятия [13]:- ручные приводы в отключенном положении и стационарные ограждения запирают на механический замок;- у приводов коммутационных аппаратов, имеющих дистанционное управление, отключают силовые цепи и цепи оперативного тока;- в грузовых и пружинных приводах включают груз или пружины приводят в нерабочее положение.В электроустановках до 1 кВ запирают дверцы шкафа, укрывают кнопки, устанавливают между контактными изолирующие накладки, отсоединяют концы проводников от сети [13]. Отключенное положение аппаратов с недоступными для осмотра контактами определяется проверкой отсутствия напряжения. На приводах ручного и ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры, вывешиваются запрещающие плакаты «Не включать. Работают люди», а на линиях - «Не включать. Работа на линии».Токоведущие части, доступные для непредвиденного прикосновения во время работы, ограждают щитами, экранами из изоляционных материалов, изолирующими накладками или устанавливают специальные передвижные ограждения. Рабочее место ограждается канатом с плакатами «Стой. Напряжение» [13]. На всех подготовленных рабочих местах после наложения заземления и ограждения рабочего места вывешивают плакат «Работать здесь». Во время работы запрещается переставлять или убирать плакаты и установленные временные ограждения, а также заходить на территорию огражденных участков.Отсутствие напряжения проверяют между всеми фазами, каждой фазой и землей, каждой фазой и нулевым проводом [13]. Для проверки отсутствия напряжения используются указатели напряжения. Не допускается использовать контрольные лампы. Также применяются различные устройства, сигнализирующие об отключении положения аппаратов: блокирующие устройства, вольтметры, индикаторы напряжения. При сигнализации этих устройств о наличии напряжения, не следует приближаться к данному электрооборудования и надо доложить оперативному персоналу [13].11.2Расчет заземления ТП – 10/0,4 кВСогласно п 1.7.32. [1], для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции следует применять, по крайней мере, одну из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение и т.д.Заземление следует применять во всех электроустановках напряжением выше 1кВ, а также в электроустановках до 1кВ с изолированной нейтралью.Назначение защитного заземления состоит в том, чтобы обеспечить между корпусами заземляемого электрооборудования и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением, и тем самым снизить до безопасного значения напряжение прикосновения во время замыкания на корпус оборудования.Для электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, согласно п 1.7.62. [1], сопротивление заземляющего устройства, при линейном напряжении 380 В, в любое время года должно быть не более 4 Ом.Рассчитывается заземляющее устройство для трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ согласно методике [14].Предполагается сооружение заземляющего устройства с внешней стороны здания ТП с расположением вертикальных электродов по периметру. В качестве вертикальных заземлителей принимаются стальные стержни диаметром 16 мм и длиной 2 м, которые погружаются в грунт методом вкручивания. Верхние концы электродов погружены на глубину 0,7 м. Предварительно, с учетом площади, занимаемой ТП, намечается расположение заземлителей – по периметру с расстоянием между вертикальными электродами равным 4 м.Расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей по выражениям[14]:ρр.г=ρуд·Кп.г  ,                                                     (11.1)ρр.в=ρуд·Кп.в  ,                                                     (11.2)где ρуд – удельное сопротивление грунта, согласно [14] принимается равным ρуд=100 Ом∙м (тип почвы – суглинок);Кп.г и Кп.в – повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов, определяемые по [14].Для грунта средней влажности (коэффициент К2) по [14] эти коэффициенты равны Кп.г=2; Кп.в=1,5.ρр.г=100∙2=200 Ом∙м;ρр.в=100∙1,5=150 Ом∙м.Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определяем по формуле[14]: (11.3)где l - длина электрода, l=2 м;d - внешний диаметр электрода, d=0,016 м;t -расстояние от поверхности земли до середины электрода, t==0,5·2+0,7=1,7 м.Примерное число вертикальных заземлителей по формуле[14]: (11.4)где Ки.в. - коэффициент использования вертикальных заземлителей, размещенных по контуру, без учета влияния горизонтальных электродов связи, принимаемый по [14].Коэффициент Ки.в. определяется по примерно выбранному количеству вертикальных электродов и отношению расстояний между вертикальными электродами к их длине: 4/2=2, поэтому Ки.в.=0,66.Расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов (шина полосовая 40x8 мм) по формуле[14]: (11.5)где Ки.г. - коэффициент использования горизонтальных соединительных электродов в контуре из вертикальных электродов, определяемый по [14], Ки.г.=0,32;l -общая длина горизонтальных электродов, для принятого типа ТП, l=42м;t - расстояние до поверхности земли, t=0,7 м;b - ширина полосы, b=0,08 м.Уточненное сопротивление вертикальных электродов [14] (11.6)Уточненное число вертикальных электродов при коэффициенте использования вертикального электрода, соответствующего N=27 штук, определяемом по [14]:(11.7)Таким образом, окончательно принимается 25 вертикальных электродов, расположенных вокруг ТП. Тогда сопротивление вертикальных заземлителей:Общее сопротивление заземлителей (11.8)Полученное сопротивление меньше 4 Ом, т.е. рассчитанный контур заземления удовлетворяет необходимым требованиям. Схема выполнения заземляющего контура показана на рис. 11.1.Рисунок 11.1 – Схема заземляющего контура ТП: 1 - здание ТП, 2 - вертикальный электрод, 3 - горизонтальный электрод, 4 - камеры ВН (КСО-366), 5 - трансформатор, 6 - шкафы 0,4 кВ, 7 –заземляющий проводникЗаключениеВ результате выполнения работыразработана система электроснабжения торгового комплекса.Для достижения поставленной цели был произведен расчет электрических нагрузок,рассчитана мощность трансформаторовТП-10/0,4 кВ.В связи с тем, что основную часть потребителей торгового комплекса составляют электроприемники II категории, на ТП-10/0,4 кВ принята установка двух трансформаторов ТМ-630/10. Конструктивно ТП выполнена закрытой.Осуществлены выбор схемы электроснабжения и конструктивного выполнения сетей торгового комплекса. В результате проведённого расчета,для защиты сетей и потребителей торгового комплекса выбраны автоматы типа ВА, которые устанавливаются в РП-0,4 кВ ТП-10/0,4 кВ, а также предохранители типа ПН-2, устанавливаемые во ВРУ потребителей. Выбраны и проверены аппараты номинальным напряжением 10 кВ: выключатель LF1-10,5-12,5/630-У2-41; предохранитель ПК103-10-100-31,5/У3; выключатель нагрузки типа ВНПу-10/250-10-УЗ; трансформатора тока типа ТПОЛМ-10.Питание потребителейII категорий торгового комплекса осуществлено по радиальной схеме от ТП-10/0,4 кВ с применением двух кабелей (с учётом резервирования) согласно [2]. Для питания потребителей торгового комплексавыбраны кабельные линии, выполненные кабелямимарки АВВГразличных сечений с последующей их проверкой по допустимой потере напряжения.Выбрано и проверено сечение кабелей АСБ-10(3x25), питающих ТП-10/0,4 кВ. Также в работе определены потери мощности и электроэнергии в питающей сети низкого напряжения и в трансформаторах ТП, произведены расчёты заземления ТП-10/0,4 кВ и экономических показателей.Разработаннаясистема электроснабжения торгового комплекса отвечает требованиям безопасности, экономичности и надёжности.Список литературыПравила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп.–М.: Главгосэнергонадзор России, 2013. – 692 с.Козлов В.А. «Электроснабжение городов».- 5- е издание, перераб. и доп. – Ленинград: Энергоатомиздат Ленинградское отделение, 2002. – 264 с.Коптев А.А. Монтаж цеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ: Справочник электромонтажника. Под ред. А.Д. Смирнова и др. – М: Энергоатомиздат, 1988 – 192 с.СП 31-110-2003. Свод правил по проектированию и строительству «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий», Госстрой РФ, 2004. – 73 с.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для ВУЗов. – 4е издание, переаб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576с.Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 1. - Электроснабжение / Под общ. ред. А.А. Федорова - М: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.: ил.Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2016. - 392 с.: ил.Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник / Н.И. Белоруссов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева; Под. ред. Н.И. Белоруссова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 536 с.: ил.Электротехнический справочник: В 3 т. Т.З. В 2 кн. Кн.1. Производство и распределение электрической энергии. - под общ. ред. И.Н. Орлова. - 7-е изд., испр. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1988. – 880 стр.Водянников В.Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК. – М.: Колос, 2008 – 263с.Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2017. - 174 с.: ил.Курдюмов В.И., Зотов Б.И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности. – М.: Колос, 2005 г.