Расчет электрических сетей

Расход электрической энергии. Основными потребителями электро­энергии, вырабатываемой на электростанциях, являются промышленные предприятия, жилищно-бытовые объекты, электрифицированный транс­порт. Часть вырабатываемой энергии расходуется на собственные нужды электростанций.

Основным методом расчета и прогнозирования электропотребления является прямой счет, основанный на применении укрупненных удельных норм или обобщенных показателей расхода электроэнергии с учетом пла­новых данных по развитию отраслей народного хозяйства. Для промыш­ленных нужд нагрузки устанавливаются по технологическим данным, а для остальных - рассчитываются по действующим нормативам.

Потребность электроэнергии W, кВт∙ч, промышленными предпри­ятиями может быть определена следующим образом:

для действующих предприятий - на основе отчетного периода элек­тропотребления с учетом тенденций его изменения на перспективу;

для реконструируемых или вновь создаваемых предприятий - на ос­нове годового объема выпускаемой продукции М и удельных норм расхо­да электроэнергии W_yd, кВт∙ч:

W = W_уд ∙ М.

Потребители электроэнергии, расходуемой на коммунально-бытовые нужды, подразделяются на жилые и общественные сектора. Неравномер­ность потребления электрической энергии учитываются путем расчета максимальных расходов. Средние значения удельных норм расхода элек­троэнергии рассматриваемых потребителей умножаются на следующие ко­эффициенты для различных групп городов (табл. 6.2.).

Расход электроэнергии, кВт∙ч, на нужды быта и сферы обслужива­ния городов оценивается на основе данных о количестве населения города и удельных норм расхода электроэнергии, приведенных ниже.

Жилой сектор

Освещение ……………………………………………………………...140

Приборы.................................................................................................. 240

Приготовление пищи …………………………………………………...70

Низкотемпературные процессы ……………………………………... 50

Общественный сектор

Освещение общественных зданий ……………………………………105

Освещение улиц ………………………………………………………...34

Коммунально-общественные предприятия ………………………… 137

Водопровод …………………………………………………………… 162

Приготовление пищи ………………………………………………….. 72

Кондиционирование …………………………………………………… 2

Отопление ………………………………………………………………. 4

Прочие................................................................................. ……………..65

Из этих данных следует, что на одного человека предусматривается расход электроэнергии в количестве 1090 кВт∙ч.

Таблица 6.2

Коэффициенты неравномерности потребления электроэнергии

Категория города	Коэффициент
	неравномерности
крупные и крупнейшие (более 250 тыс. чел.)	1,1
большие (100 ... 250 тыс. чел.)	1,0
средние (50 ... 100 тыс. чел.)	0,97
малые (менее 50 тыс. чел.)	0,73

В основе определения расчетных нагрузок жилых зданий лежит рас­четная нагрузка на одного потребителя, в качестве которого выступает се­мья или квартира. Для зимнего вечернего пика потребления удельные на­грузки для квартир приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Удельные нагрузки на одного потребителя в жилых зданиях

Характеристика квартир	Удельные нагрузки на одного потребителя Руд, кВт, при числе квартир в жилых зданиях
	≤3
С газовыми пли­тами	3,0	1,1	0,9	0,7	0,59	0,49	0,45	0,42	0,41
С электрическими плитами	7,0	2,0	1,7	1,4	1,2	1,1	1,0	0,92	0,79

Расчетная активная нагрузка на вводе в жилое здание Р_ж.эд., опреде­ляется выражением

Р_ж.эд.= Р_кв. + k_н.max ∙ Р_с,

где Р_кв - расчетная нагрузка от квартир, кВт, к_н.тах - коэффициент несов­падения максимумов нагрузки от квартир и силовых электроприемников;

Р_с - расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт.

Электрические нагрузки наружного освещения ориентировочно оп­ределяются, исходя из расхода 40...50 Вт на 1 м длины городских проездов.

Суммарная расчетная нагрузка трансформаторных подстанций Р_р определяется суммой нагрузок Р_i с учетом коэффициентов несовпадения максимумов к_н.тах:

Р_р = Р_н.б. + Σк_н.max P_i,

где Р_н.б - наибольшая расчетная нагрузка на одного из потребителей.

Электрическая нагрузка — это исходная величина для выбора всех элементов электрической сети. Расчет электрических нагрузок произво­дится от низших к высшим ступеням системы электроснабжения и вклю­чает два этапа: определение нагрузки на входе к каждому потребителю и расчет отдельных элементов сети.

Электрические нагрузки определяют режимы электрических сетей, на основе которых решаются задачи по определению следующих парамет­ров: загрузки элементов сети, соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности; сечения проводов и кабелей, мощности трансформаторов; уровня напряжения в узлах и элементах сети; уровня то­ков короткого замыкания (КЗ); интегральных показателей условий работы сети в целом за длительный период (год); передаваемой энергии, средних значений параметров режиму (напряжений в узлах, плотности тока в лини­ях, загрузки трансформаторов).

При анализе ожидаемых в перспективе установившихся режимов электрических сетей различают расчетные, длительные или регулярные потоки мощности, которые имеют место в нормальных режимах работы энергосистем и расчетные максимальные нерегулярные потоки, опреде­ляемые случайными отклонениями от нормальных режимов.

Наибольшие суточные расчетные режимы регулярных потоков мощности определяются максимальной нагрузкой в зимние дни (обычно в период от 18 до 19 ч рабочего дня в середине недели декабря), в лет­ние дни (обычно в период 20...24 ч, чаще всего в связи с проведением капитальных ремонтов в системе электроснабжения).

Максимальные значения нерегулярных потоков мощности совпадают с послеаварийными режимами, возникающими при отключении наибо­лее загруженных линий, трансформаторов и при мобилизации аварийного резерва для передачи его в другие части системы. Установленная мощ­ность энергопотребителей определяется на основе удельных расчетных электрических нагрузок.

Методика определения удельных расчетных нагрузок жилищно-коммунального сектора излагается в специальных нормах.

Для жилых домов нормы регламентируют два характерных режима электропотребления с применением наиболее типовых электроприборов: 1) для газифицированных квартир; 2) квартир с электроплитами.

Потребляемая мощность многоквартирного дома определяется в за­висимости от числа квартир:

Р_кв = Р_уд ∙ n,

где Р_уд - удельная расчетная нагрузка от квартиры, кВт; п - число квар­тир, обслуживаемых системой.

Расчетная нагрузка отдельных объектов низковольтной сети Р_Р оп­ределяется, исходя из установленной мощности Р_уст и коэффициента спро­са к_с, который представляет собой отношение расчетной потребляемой мощности Р_тах к установленной мощности Р_уст электроприемников:

Р_р = Р_уст ∙ к_с.

Значения к_с для различного вида электропотребителей приводятся в справочниках по расчету городских электрических сетей.

Одной из важнейших задач расчетов электрических сетей являются определение параметров элементов сети, выбор сечения проводов. Основ­ной способ определения сечения провода в нормальном режиме связан с выбором провода по экономической плотности тока. Дальнейшие рас­четы определяют соответствие выбранных проводов техническим огра­ничениям условий эксплуатации. Сети высокого напряжения 110 кВ проверяют на допустимые потери напряжения. Для сетей 10 кВ и ниже проверка осуществляется по условиям допустимой нагрузки по нагреву. Проверка по условиям нагрева проводов токами короткого замыкания проводится для сетей, не защищенных плавкими вставками. Сечения проводов проверяются также и в расчетных аварийных режимах, где пе­регрузка кабелей возможна до 30 %.

Контрольные вопросы

1. Источники электрической энергии.

2. Системы электроснабжения.

3. Энергетические системы.

4. Схемы электроснабжения населенных пунктов.

5. Трансформаторные подстанции.

6. Трассирование электросетей.

7. Элементы систем электроснабжения.

8. Линии электропередачи.

7. ТЕЛЕФОННЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ СЕТИ

Основы прокладки и устройства телефонных кабельных сетей совпа­дают с принципами построения силовых электрических сетей. Прокладка трассы городской телефонной сети (ГТС) производится на основе рабочих чертежей. Она предусматривает монтаж трубопроводов, каналов, шахт и смотровых устройств, предназначенных для прокладки и эксплуатации ка­белей связи. Основным элементом ГТС являются подземные трубопрово­ды. Трубопроводы собираются из отдельных труб или бетонных блоков с общим количеством каналов от 1 до 48 и более. По трассе трубопроводы разделяются подземными смотровыми устройствами (колодцами) на от­дельные участки (пролеты) длиной до 150 м.

При прокладке бетонных блоков кабельной канализации требуется проверка качества стыка соединяемых элементов с последующей об­мазкой места соединения цементно-песчаным раствором. Асбестоцементные трубы допускают прокладку в несколько рядов со сдвигом стыков верхнего ряда на 150...200 мм относительно стыков нижнего ряда. В ка­бельной канализации ГТС используются также полиэтиленовые трубы, которые применяются в особых условиях транспортировки, хранения и прокладки. Полиэтиленовые трубы используются преимущественно для малых и однорядных блоков, для тупиковых участков вводов в здания.

К смотровым устройствам ГТС относятся колодцы кабельной ка­нализации связи. При разработке проекта конкретного объекта опреде­ляются тип колодца (с учетом перспективы развития кабельной сети на заданный период) и способы гидроизоляции и предотвращения разруше­ния колодцев в грунтах, подверженных различным смещениям.

Кабельные телефонные сети выполняются также воздушными на столбах линий связи. Такая линия связи начинается с кабельной опоры, оборудованной кабельными ящиками и кабельной площадкой. Опоры ли­нии устанавливаются, как правило, вне проезжей части улиц. При прове­дении ГТС по крышам домов и для подвески распределительных кабелей применяют стоечные линии. Трасса прокладывается по стоечным опорам, устанавливаемым, как правило, по гребням крыш. Длина пролета между опорами не должна превышать 80 м. Для каждой стоечной опоры преду­сматривается безопасный подход с рабочей площадкой для проведения ремонтно-восстановительных работ.

Ввод кабелей в здание от городской АТС осуществляется из распре­делительных шкафов, или непосредственно от коммутационного щита ГТС. Он может быть подземным или воздушным.

При подземном способе кабель по опоре опускается в грунт и пода­ется в здание по кабельной канализации либо применяется брониро­ванный кабель.

Подземная кабельная канализация вводится непосредственно в подвал или техническое подполье, а также на наружные стены боко­вых фасадов через коллекторы малого сечения. Возможен подвод до стены здания бронированного кабеля с выводом по трубопроводу на стену.

Глубина заложения линий связи должна быть не менее 0,7 м, а при прокладке в трубах и блоках 0,5 м до верха конструкции и у зданий.

Контрольные вопросы

1. Классификация линий связи.

2. Элементы линий связи.

3. Способы устройства линий связи.

4. Трассировка линий связи.

8. ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ И КОЛЛЕКТОРОВ В ГОРОДАХ

РАЗМЕЩЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ СЕТЕЙ В ПЛАНЕ

Инженерные сети прокладываются преимущественно по улицам и дорогам. Для этой цели в поперечных профилях улиц дорог предусматри­ваются места для укладки сетей различного назначения. Так, на полосе между красной линией и линией застройки укладываются кабельные сети (силовые, связи, сигнализации, диспетчеризации); под тротуарами — теп­ловые сети или проходные каналы; на разделительных полосах — водо­провод, газопровод и хозяйственно-бытовая канализация. Причем, при ширине улиц в пределах красных линий 60 м и более, прокладка подзем­ных сетей проектируется по обеим сторонам улиц.

Размещение подземных сетей по отношению к зданиям, со­оружениям и зеленым насаждениям и их взаимное расположение должны исключать возможность подмыва фундаментов зданий и сооружений, по­вреждения близко находящихся сетей и зеленых насаждений, а также обеспечивать возможность ремонта сетей без затруднения для движения городского транспорта. Установлены нормативные минимальные расстоя­ния от инженерных коммуникаций до зданий и сооружений (табл. 8.1), а так же между инженерными коммуникациями (табл. 8.2) в плане при па­раллельной прокладке, обеспечивающие безопасность при строительстве и эксплуатации сооружений и коммуникаций /20/. Эти расстояния зависят от назначения зданий, сооружений и коммуникаций, их особенностей, пара­метров, размеров и других факторов. На рис. 8.1. приведен пример разме­щения коммуникаций в поперечном профиле улицы.

Пересечение трубопроводов с железнодорожными и трамвайными путями, а также автодорогами, как правило, должно проходить под углом 90°. При соответствующем обосновании допускается уменьшение угла

пересечения до 45° в тех случаях, когда пересекаются водные преграды, автомобильные дороги, трамвайные пути, отдельные здания и сооружения, _и 60° при пересечении сооружений метрополитена и железных дорог. Под­земное пересечение инженерными сетями железных дорог диктует сле­дующие наименьшие расстояния по горизонтали в свету:

Рис. 8.1. Расположение инженерных сетей на улице районного значения без местных проездов: 1 - сборные трубопроводы ливневой канализации; 2 - производственный водопровод; 3 - теплопроводы; 4 - магистральная линия ливневой канализации; 5 - распределительная сеть водопровода;

6 - газопровод среднего давления; 7 - то же, высокого давления; 8 - магистральный водопровод; 9 - хозяйственно-бытовая канализация

- до стрелок и крестовин железнодорожного пути и мест присоеди­нения отсасывающих кабелей электрифицированных дорог - 10 м;

- до стрелок и крестовин железнодорожного пути при пучинистых грунтах - 20 м;

- до мостов, труб, тоннелей и других искусственных сооружений на железных дорогах - 20 м.

Прокладка инженерных сетей при подземном пересечении железных и автомобильных дорог, трамвайных путей и линий метрополитена может осуществляться:

- в каналах при возможности производства строительно-монтажных работ и ремонтных работ открытым способом;

- в футлярах при невозможности производства работ открытым спо­собом, длине пересечения до 40 м и возможности обеспечения по обе сто­роны от пересечения прямых участков трассы длиной 10... 15 м;

- в тоннелях - в остальных случаях, а также при заглублении от по­верхности земли до перекрытия канала (футляра) > 2,5 м.

Расстояние в плане от обреза футляра, а в случае устройства в конце футляра колодца, от наружной поверхности стены колодца устанавливает­ся следующим:

- при пересечении железных дорог - 8 м от оси крайнего пути, 5 м от подошвы насыпи и 3 м от бровки выемки и от крайних водоотводных со­оружений (кюветов, нагорных канав, лотков и дренажей);

- при пересечении автомобильных дорог - 3 м от бровки земляного полотна или подошвы насыпи, бровки выемки, бровки нагорной канавы или другого водоотводного сооружения.

Внутренний диаметр футляра при прокладке в них линий во­допроводов, теплопроводов и канализации принимается на 200 мм больше наружного диаметра прокладываемого (рабочего) трубопровода или на­ружного диаметра теплоизоляции на тепловых сетях.

При пересечении газовых сетей другими сетями на последних на рас­стоянии до 15 м предусматриваются устройства для отбора проб на утечку газа. В ближайших к пересечению искусственных н естественных препятствий колодцах и камерах устанавливаются запорная арматура, а также устройства для спуска воды из рабочих трубопроводов, каналов, футляров и тоннелей.