7. Вибір схеми електропостачання району міста

Трансформаторні підстанції за планом мікрорайону розподіляємо відповідно до раніше проведених розрахунків, як це показано на рис.7.1.

Рис. 7.1 – План мікрорайону і розподіл трансформаторних підстанцій

Нехай район міста складається з однакових мікрорайонів. Якщо в завданні визначена кількість мікрорайонів – 4, тоді план району міста матиме вигляд:

ТП1 ТП3	ТП2 ТП4
			ТП8
			ТП5
ТП9	ТП10	ТП11 ТП12
ТП16	ТП15	ТП14 ТП13

Рис.7.2 – План району міста і розташування трансформаторних підстанцій

7.1 Вибір і розрахунок живильної мережі напругою 10 кВ

При виборі схеми електропостачання необхідно враховувати наявність джерел живлення в місті, їх кількість, віддаленість від споживачів, доцільність додаткових розподільних пунктів. Доцільність спорудження РП і живильних ліній повинна бути обгрунтована в кожному випадку техніко-економічними розрахунками. Розподільні пункти і живильні лінії споруджувати доцільно з економічної точки зору при щільності електричного навантаження не менше за 5 мВт/км² і при відстані живильного району від джерела більше 3-4 км. Навантаження на шинах РП 10 кВ має бути не менше 7 мВт. Розподільні пункти слід розміщувати в районі міста таким чином, щоб напрямок потоків енергії в живильній і розподільних мережах 10 кВ, по можливості, співпадав. При цьому зменшуються втрати енергії та скорочується витрати кабеля. Економічно доцільно розташовувати РП 10 кВ потужністю 14-20 мВА на території живлючого ним району між найближчою до джерела живлення межою і центром навантаження, заглиблюючись в район обслуговування на 10-15% від його відстані. Менші за потужністю РП треба розташовувати поблизу межі живлючого району. Розподільний пункт і найближчі до нього ТП доцільно суміщати.

Визначаємо повну потужність, яку споживає район міста:

Р_р.м = ⁿ∑Р_м.р. , (7.1) де n – кількість мікрорайонів у районі міста.

Загальну кількість РП в районі міста знаходимо з урахуванням оптимальної потужності РП:

Рр.м.

n = ,

РП РРП.оп (7.2)

де Р_РП.оп − оптимальна потужність РП, що рекомендується при поверхневій щільності навантаження 3 мВт/км² – 8 мВт; при 5 мВт/км² –11 мВт; при 8 мВт/км² – 14 мВт; при 10 мВт/км² –16 мВт; при 15мВт/км² –18 мВт.

Для визначення поверхневої щільності навантаження треба знати площину F_м району міста, що охоплена мережою середньої напруги та повне навантаження Р_р.м:

Рр.м

σ= Fм . (7.3)

Приклад. Вибрати живильну мережу 10 кВ для електропостачання району міста, коли відомо, що район міста складається з 6 мікрорайонів, є одне джерело живлення, розташоване у західній частині району та віддалений від його межі на відстань 6 км. Потужність району міста складає Р_р.м=21600 кВА, а його площа 4 км².

Розв’язання. Поверхнева щільність навантаження становить:

Рр.м 21600 2

σ= = = 5,4мВт / км .

F_м 4

Оптимальна потужність РП для цієї поверхневої щільності навантаження складає 11 мВт, тоді кількість РП для цього району дорівнює 2 (21,6/11 ≈2),виходячи із загальної кількості, потужність перерозподілиться між РП по

21600/2=10800 кВт. Оскільки потужність РП невелика, розташовуємо їх на межі району міста з однаковою віддаленістю від джерела живлення (рис.7.3).

Рис.7.3 – Побудова живильної лінії 10 кВ

Живильні лінії виконуюємо декількома паралельно працюючими кабелями із загальним вимикачем на кожній лінії. Принципова схема з урахуванням побудови та резервування секцій розподільних пунктів подана на рис.7.4.

Рис. 7.4 – Принципова схема живильних ліній

Для розрахунку такої схеми необхідно знати навантаження на РП. Оскільки це навантаження задане в умові прикладу, то ми його й приймаємо. Якщо треба знайти шляхом додавання навантажень підстанцій, що підключені до РП, то воно визначається так:

S_РП =К_см∑S_ТП , (7.4) де К_см – коефіцієнт суміщення максимуму навантаження ТП, що живляться від даного РП (додаток, табл. 9).

Визначаємо повну потужність навантаження РП: ^S_РП ^{= =12000кВА.}

S_РП 12000

Знаходимо струм лінії: ^I_л ^{= = = 231А}, 3Uнnл 1,73* 10* 3

де n_л – кількість ліній, що живлять РП.

I_л 231 ₂ Визначаємо переріз лінії: ^Fл ⁼ _Jек ⁼ _1,4 ^{=165мм ,}

де J_ек – економічна щільність струму (додаток, табл. 10) .

Задаємося кількістю кабелів у лінії – 2, тоді переріз кабеля визначається так:

F_каб = F_л / 2 =165 / 2 = 82,5мм² .

За ДГСТ приймаємо кабель перерізом 95 мм². Допустимий струм кабеля

I_прип=205А (табл. 12, додаток).

Перевіряємо кабель за припустимим струмом на нагрівання:

I _р ≤к_пI_прип , (7.5)

де I_р – робочий струм кабеля; к_п – коефіцієнт, що враховує умови прокладання (табл.13 додатку); I_прип – припустимий струм кабеля. В одній лінії 2 кабеля, тому К_п=0,93

Iрн = SРП = 12000 =115,5А.

3Uнnл 1,73*10*3*2

115,5 ≤ 0,93*205 ; 115,5 ≤190 .

Перевіряємо роботу кабеля в після аварійному режимі. Допускаємо, що найбільш важким аварійним режимом для даної схеми є пошкодження однієї лінії, тоді живлення РП здійснюється по двох лініях і аварійний струм в цьому випадку

^ПА S^РП 12000 визначається так: I _р = = = 173,4А.

3U _нn_л 1,73*10* 2* 2

В умовах після аварійної роботи повинна дотримуватись умова:

^I _р^ПА ≤^к_пер^к_п^I_прип , (7.6) де к_пер – коефіцієнт перевантаження, що враховує збільшення припустимого струму кабеля в післяаварийному режимі (табл.14 додатку).

У нормальному режимі кабель завантажений на 70% (115,5/166*100 =70). Тому в післяаварійному режимі вираз (7.6) має вигляд:

173,4 ≤1,15*0,93*205 ; 173,4 ≤ 219,2 .

Умова дотримується, тобто переріз кабеля приймаємо рівним 95 мм².