Основные теоретические положения. Выбор мощности трансформатора

Выбор мощности трансформатора

КТП 6-10/0,4кВ жилого микрорайона

Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Проектирование систем электроснабжения» для специальности 140211

«Электроснабжение»

Набережные Челны

Цель работы: освоение принципа выполнения расчетов по выбору мощности, количества трансформаторов и схем КТП 6-10/0,4кВ электроснабжения жилого микрорайона.

Основные теоретические положения.

Электроприемники комунально-бытовых потребителей, как правило, не имеют в своем составе электроприемников особой группы I категории.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться от двух независимых источников и перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического восстановления питания. В качестве второго независимого источника питания могут использоваться так же резервирующие связи по сети 0,38 кВ от ТП, питающихся от других независимых источников питания. По упомянутым критериям подбирается схемы электроснабжения по сетям 6-10 кВ и 0,4 кВ.

Распределенные сети II категории электроприемников 10(6) кВ рекомендуется использовать для совместного питания городских коммунально-бытовых и промышленных потребителей. Построение городской электрической сети по условиям обеспечения необходимой надежности электрического снабжения потребителей, как правило, выполняется применительно к основной массе электроприемников более высокой категории. Схема распределения сети должна выполнятся с условием, чтобы секции сборных шин 10(6) кВ ЦП не включались в нормальном и послеаварийном режимах на параллельную работу через указанную сеть. Для электроснабжения категорий работ с электрическими приемниками I и II категории электроснабжения рекомендуется применение на напряжении 10(6) кВ комбинированной петлевой, двухлучевой схемы с двусторонним питанием. Для жилых и общественных зданий с электрическими плитами, а также всех зданий высотой 9 этажей и больше при питании от однотрансформаторных ТП следует предусматривать резервирование по сети 0,4кВ от других ТП. В районах малоэтажной застройки (до 6 этажей) мощность трансформаторов ТП в зависимости от плотности нагрузки на шинах 0,4кВ рекомендуется применять следующие типы трансформаторов (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Характеристики трансформаторов ТП

Плотность нагрузки кВт/км2	Количество трансформаторов	Мощность трансформаторов ТП, кВА
От 800		1х160
Свыше 2000		5х1х400;2х(2х400)+1х400
Свыше 5000		8х(1х630);4х(2х630)

Степень обеспечения надежности электроснабжения электроприемников жилых и общественных зданий отражена в таблице 2.

Таблица 2 – Степень надежности электроснабжения

#G0 Здания и сооружения	Степень надежности
Жилые дома:
противопожарные устройства (пожарные насосы, системы подпора воздуха, дымоудаления, пожарной сигнализации и оповещения о пожаре), лифты, аварийное освещение, огни светового ограждения	I
Комплекс остальных электроприемников:
жилые дома с электроплитами (кроме 1-8-квартирных домов)	II
дома 1-8-квартирные с электроплитами	III
дома св. 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе	II
дома до 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе	III
на участках садоводческих товариществ	III
Общежития общей вместимостью, чел.:
до 50	III
св. 50	II
Отдельно стоящие и встроенные центральные тепловые пункты (ЦТП), индивидуальные тепловые пункты (ИТП) многоквартирных жилых домов	I
Здания учреждений управления, проектных и конструкторских организаций, научно-исследовательских институтов:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов	I
Комплекс остальных электроприемников:
здания с количеством работающих св. 2000 чел. назависимо от этажности, здания высотой более 16 этажей, а также здания учреждений областного, городского и районного значения с количеством работающих св. 50 чел.	I
здания с количеством работающих св. 50 чел., а также здания областного, городского и районного значения до 50 чел.	II
здания с количеством работающих до 50 чел.	III
Здания лечебно-профилактических учреждений:
электроприемники операционных и родильных блоков, отделений анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии, кабинетов лапароскопии, бронхоскопии и ангиографии, противопожарных устройств и охранной сигнализации, эвакуационного освещения и больничных лифтов	I
комплекс остальных электроприемников	II
Учреждения финансирования, кредитования и государственного страхования:
федерального и республиканского подчинения:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации, лифтов	I
комплекс остальных электроприемников	II
комплекс электроприемников учреждений краевого, областного, городского и районного подчинения	II
Библиотеки и архивы:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации зданий с фондом св. 1000 тыс.ед. хранения	I
комплекс остальных электроприемников	II
комплекс электроприемников зданий с фондом, тыс.ед. хранения:
св. 100 до 1000	II
до 100	III
Учреждения образования, воспитания и подготовки кадров:
электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации	I
комплекс остальных электроприемников	II
Предприятия торговли:
электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации, лифтов универсамов, торговых центров и магазинов	I
комплекс остальных электроприемников	II
Предприятия общественного питания:
электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации	I
комплекс остальных электроприемников	II
Предприятия бытового обслуживания:
комплекс электроприемников салонов-парикмахерских с количеством рабочих мест св. 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест св. 50, прачечных и химчисток производительностью св. 500 кг белья в смену, бань с числом мест св. 100	II
то же, парикмахерских с количеством рабочих мест до 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест до 50, прачечных и химчисток производительностью до 500 кг белья в смену, мастерских по ремонту обуви, металлоизделий, часов, фотоателье, бань и саун с числом мест до 100	III
Гостиницы, дома отдыха, пансионаты и турбазы:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов	I
комплекс остальных электроприемников	II
Музеи и выставки:
комплекс электроприемников музеев и выставок федерального значения	I
музеи и выставки республиканского, краевого и областного значения:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации	I
комплекс остальных электроприемников	II
комплекс электроприемников музеев и выставок местного значения и краеведческих музеев	III
Конференц-залы и актовые залы, в том числе со стационарными кинопроекционными установками и эстрадами во всех видах общественных зданий, кроме постоянно используемых для проведения платных зрелищных мероприятий	В соотв. с категор. электроприемников зданий, в которые встроены указанные залы

В зданиях, относящихся к III категории по надежности электроснабжения, питающихся по одной линии, резервное питание устройств охранной и пожарной сигнализации следует осуществлять от автономных источников.

Питание силовых электроприемников и освещения рекомендуется осуществлять от общих трансформаторов.

В общественных зданиях разрешается размещать встроенные и пристроенные трансформаторные подстанции (ТП), в том числе комплектные трансформаторные подстанции (КТП), при условии соблюдения требований #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S, соответствующих санитарных и противопожарных норм.

В жилых зданиях размещение встроенных и пристроенных подстанций разрешается только с использованием сухих или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов и при условии соблюдения требований санитарных норм по уровням звукового давления, вибрации, воздействию электрических и магнитных полей вне помещений подстанции.

Компоновка и размещение ТП должны предусматривать возможность круглосуточного беспрепятственного доступа в нее персонала эксплуатирующей организации.

На встроенных ТП и КТП следует устанавливать не более двух масляных или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов мощностью до 1000 кВ·А каждый. Число сухих трансформаторов не ограничивается, а мощность каждого из них св. 1000 кВ·А не рекомендуется.

В ТП, как правило, следует устанавливать силовые трансформаторы с глухозаземленной нейтралью со схемами соединения обмоток "звезда-зигзаг" при мощности до 250 кВА и "треугольник-звезда" при мощности 400 кВА и более. В случае, когда электроприемники 1-й категории не могут быть запитаны от двух независимых источников, должно быть осуществлено технологическое резервирование, включаемое автоматически.

Расчетная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ ТП от электроприемников квартир ( ) определяется по формуле, кВт,

Р_КВ =n Р_УД.КВ, (1)

где Р_УД.КВ - удельная нагрузка электроприемников квартир, принимаемая по таблице 3 в зависимости от числа квартир, присоединенных к линии (ТП), типа кухонных плит, кВт/квартиру;

n- количество квартир, присоединенных к линии (ТП).

Таблица 3 - Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий, кВт/квартиру

#G0N п.п.	Потребители электроэнергии	Удельная расчетная электрическая нагрузка при количестве квартир
		1-5
	Квартиры с плитами на природном газе	4,5	2,8	2,3		1,8	1,65	1,4	1,2	1,05	0,85	0,77	0,71	0,69	0,67
	На сжиженном газе (в том числе при групп. устан. и на твердом топливе)		3,4	2,9	2,5	2,2		1,8	1,4	1,3	1,08		0,92	0,84	0,76
	C электричес-кими плитами мощн. 8,5 кВт		5,1	3,8	3,2	2,8	2,6	2,2	1,95	1,7	1,5	1,36	1,27	1,23	1,19
	Летние домики на участках садовых товариществ		2,3	1,7	1,4	1,2	1,1	0,9	0,76	0,69	0,61	0,58	0,54	0,51	0,46

Удельные нагрузки для квартир повышенной комфортности определяются по своду правил СП 31-110-2003.

Расчетная нагрузка линии питания лифтовых установок , кВт, определяется по формуле

, (2)

где - коэффициент спроса, определяемый по таблице 4 в зависимости от количества лифтовых установок и этажности зданий;

- число лифтовых установок, питаемых линией;

- установленная мощность электродвигателя -го лифта по паспорту, кВт.

Таблица 4- Коэффициенты спроса для лифтов

#G0N п.п.	Число лифтовых установок	, для домов высотой, этажей
		До 12	12 и св.
	2-3	0,8	0,9
	4-5	0,7	0,8
		0,65	0,75
		0,5	0,6
		0,4	0,5
	25 и св.	0,35	0,4

Рекомендуется принимать мощности электродвигателей пассажирского лифта – 4,5 кВт, грузового лифта - 8 кВт.

Расчетная нагрузка линий питания электродвигателей санитарно-технических устройств определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса, принимаемого по таблице 5.

Р_С,Т = nК_СР_ОБ (3)

Таблица 5 – коэффициенты спроса для сантехустройтв

#G0		при числе электроприемников
N п.п.	Удельный вес уст. мощности раб. сантехнического оборудования, вкл. системы кондиц. воздуха в общей мощности раб. силовых электроприемников, %
	100-85		0,9	0,8	0,75	0,7	0,65	0,65	0,6	0,55	0,55	0,5
	84-75	-	-	0,75	0,7	0,65	0,6	0,6	0,6	0,55	0,55	0,5
	74-50	-	-	0,7	0,65	0,65	0,6	0,6	0,55	0,5	0,5	0,45
	49-25	-	-	0,65	0,6	0,6	0,55	0,5	0,5	0,5	0,45	0,45
	24 и менее	-	-	0,6	0,6	0,55	0,5	0,5	0,5	0,45	0,45	0,4

Рекомендуется принимать установленные мощности электродвигателей санитарно-технических устройств 2,5 кВт при их числе: на каждый подъезд 9 –этажного дома и один на два подъезда 5-тиэтажного дома.

Расчетная нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) , кВт, определяется по формуле

, (4)

где - расчетная нагрузка электроприемников квартир,кВт;

Р_с=Р_Р.Л+Р_С.Т - расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт.

Расчетную реактивную мощность определяем по формуле:

Q_Р = Р_Рtgϕ (5)

где tgϕ – в соответствии с таблицей 6.

Таблица 6 - Расчетные коэффициенты реактивной мощности жилых домов

Потребитель электроэнергии	cosϕ	tgϕ
Квартиры с электрическими плитами то же, с бытовыми кондиционерами воздуха Квартиры с плитами на природном, газообразном или твердом топливе то же, с бытовыми кондиционерами воздуха   Хозяйственные насосы, вентиляционные и другие санитарно­-технические устройства   Лифты	0,98 0,93   0,96 0,92     0,8   0,65	0,2 0,4   0,29 0,43     0,75   1,17

Полная расчетная мощность по жилому дому:

(6)

Ориентировочные расчеты электрических нагрузок общественных зданий допускается выполнять по укрупненным удельным электрическим нагрузкам, приведенным в таблице 7.

Таблица 7 - Удельные расчетные электрические нагрузки общественных зданий

#G0N п.п.	Здание	Единица измерения	Удельная нагрузка
Предприятия общественного питания
	Полностью электрифицированные с количеством посадочных мест:
	до 400	кВт/место	1,04
	св. 400 до 1000	То же	0,86
	" 1000		0,75
	Частично электрифицированные (с плитами на газообразном топливе) с количеством посадочных мест:
	до 400	"	0,81
	св. 400 до 1000	"	0,69
	" 1000	"	0,56
Продовольственные магазины
	Без кондиционирования воздуха	кВт/м торгового зала	0,23
	С кондиционированием воздуха	То же	0,25
Промтоварные магазины
	Без кондиционирования воздуха	"	0,14
	С кондиционированием воздуха	"	0,16
Общеобразовательные школы
	С электрифицированными столовыми и спортзалами	кВт/1 учащегося	0,25
	Без электрифицированных столовых, со спортзалами	То же	0,17
	С буфетами, без спортзалов	"	0,17
	Без буфетов и спортзалов	"	0,15
	Профессионально-технические училища со столовыми	"	0,46
	Детские ясли-сады	кВт/место	0,46
Кинотеатры и киноконцертные залы
	С кондиционированием воздуха	То же	0,14
	Без кондиционирования воздуха	"	0,12
	Клубы	|	0,46
	Парикмахерские	кВт/рабочее место	1,5
Здания или помещения учреждений управления, проектных и конструкторских организаций
	С кондиционированием воздуха	кВт/м общей площади	0,054
	Без кондиционирования воздуха	То же	0,043
Гостиницы
	С кондиционированием воздуха	кВт/место	0,46
	Без кондиционирования воздуха	То же	0,34
	Дома отдыха и пансионаты без кондиционирования воздуха	"	0,36
	Фабрики химчистки и прачечные самообслуживания	кВт/кг вещей	0,075
	Детские лагеря	кВт/м жилых помещений	0,023

Коэффициент мощности для расчета силовых сетей общественных зданий рекомендуется принимать по таблице 8.

Таблица 8 – Коэффициенты мощности общественных зданий

#G0Здания и сооружения	Cosϕ/ tgϕ
Предприятия общественного питания:
полностью электрифицированные	0,98/0,2
частично электрифицированные (с плитами на газообразном и твердом топливе)	0,95/0,33
Продовольственные и промтоварные магазины	0,85/0,62
Ясли-сады:
с пищеблоками	0,98/0,2
без пищеблоков	0,95/0,33
Общеобразовательные школы:
с пищеблоками	0,95/0,33
без пищеблоков	0,9/0,48
Фабрики-химчистки с прачечными самообслуживания	0,75/0,88
Учебные корпуса профессионально-технических училищ	0,9/0,48
Учебно-производственные мастерские по металлообработке и деревообработке	0,6/1,33
Гостиницы:
без ресторанов	0,85/0,62
с ресторанами	0,9/0,48
Здания и учреждения управления, финансирования, кредитования и государственного страхования, проектные и конструкторские организации	0,85/0,62
Парикмахерские и салоны-парикмахерские	0,97/0,25
Ателье, комбинаты бытового обслуживания	0,85/0,62

Расчетная нагрузка при смешанном питании ТП (питающей линией) жилых и нежилых зданий (помещений) определяется в соответствии с формулой (7).

, (7)

где - наибольшая из нагрузок зданий, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

+ - расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую нагрузку , питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

, , - коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий (помещений) и жилых домов (квартир и силовых электроприемников) в наибольшей расчетной нагрузке , принимаемые по таблице 9.

Сущностью проблемы является суммирование единичных нагрузок, которые возможны к подключению к опорному центру электроснабжения. Опорным центром электроснабжения является отдельно стоящие КТП 6-10/0,4кВ жилого комплекса. Расчетом предусматривается определения мощности трансформаторов в КТП 6-10/0,4кВ и их количество, а так же место установки и схемы со стороны 6-10/0,4кВ.

Таблица 9 – Коэффициенты несовпадения максимумов

#G0	Коэффициенты несовпадения максимумов
Здания (помещения) с наибольшей расчетной нагрузкой	Жилые дома с плитами	Предприятия общест-венного питания	Сред-ние учеб-ные заве-дения, библи-отеки	Обще- образо-вательные школы, профессио- нально-технические училища	Органи-з. и учрежд управ-ления, проект-ные и конст- руктор- ские организ, учреж-дения финан-с. и кредит.
	электри-чес-кими	на твердом и газ. топливе	столовые	ресто-раны, кафе
Жилые дома с плитами:
электрическими	-	0,9	0,6	0,7	0,6	0,4	0,6
на твердом и газообразном топливе	0,9	-	0,6	0,7	0,5	0,3	0,4
Предприятия общественного питания (столовые, кафе и рестораны)	0,4	0,4	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Общеобразова- тельные школы, средние учебные заведения, профессионально- технические училища, библиотеки	0,5	0,4	0,8	0,6	0,7	0,7	0,8
Предприятия торговли (односменные и полутора-двухсменные)	0,5	0,4	0,8	0,6	0,7	0,7	0,8
Организации и учреждения управления, проектные и конструкторские организации	0,5	0,4	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Гостиницы	0,8	0,8	0,6	0,8	0,4	0,3	0,6
Поликлиники	0,5	0,4	0,8	0,6	0,6	0,8	0,8
Ателье и комбинаты бытового обслуживания, предприятия коммунального обслуживания	0,5	0,4	0,8	0,6	0,8	0,8	0,8
Кинотеатры	0,9	0,9	0,4	0,6	0,3	0,2	0,2

продолжение таблицы 9

#G0	Коэффициенты несовпадения максимумов
Здания (помещения) с наибольшей расчетной нагрузкой	Пред- приятия торговли	Гости- ницы	Па- рик- ма- херс- кие	Дет- ские ясли- сады	По- ли- кли- ники	Ателье и комби- наты быто- вого обслу- жива- ния	Пред- прия- тия ком- му- наль- ного обслу- жива- ния	Кино- театры
	односменные	полуторасменные, двухсменные
Жилые дома с плитами:
электрическими	0,6	0,8	0,7	0,8	0,4	0,7	0,6	0,7	0,9
на твердом и газообразном топливе	0,5	0,8	0,7	0,7	0,4	0,6	0,5	0,5	0,9
Предприятия общественного питания (столовые, кафе и рестораны)	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,5
Общеобразова- тельные школы, средние учебные заведения, профессионально- технические училища, библиотеки	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8
Предприятия торговли (односменные и полутора-двухсменные)	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8
Организации и учреждения управления, проектные и конструкторские организации	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,7	0,8	0,5
Гостиницы	0,6	0,8	0,8	0,8	0,4	0,7	0,5	0,7	0,9
Поликлиники	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8
Ателье и комбинаты бытового обслуживания, предприятия коммунального обслуживания	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8	0,8	0,7	0,8	0,8
Кинотеатры	0,2	0,8	0,7	0,8	0,2	0,4	0,4	0,5	-

Аналогично по формуле (7) проводим расчет реактивной мощности при смешанном питании ТП.

Мощность на стороне НН ТП определим по теореме Пифагора:

(8)

Далее учитываем потери в трансформаторах 10-6/0,4 кВ:

(9)

Мощность на высокой стороне ВН ТП:

(10)

По этой мощности выбирается из стандартного ряда мощность и количество трансформаторов.

Далее рассчитываются коэффициенты загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах и принимается окончательное решение.

Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:

(11)

Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме:

(12)