Энергоснабжение микрорайона поселка городского типа (на примере ПО «Валдайские электрические сети» г. Валдай Новгородский филиал ПАО «Россети Северо-Запад»)

Введение

Индустриализация и развитие национальной экономики обусловили рост городов. Рост городов происходит за счет естественного прироста населения, преобраз¬ования сельских поселений в городские вследствие оттока населения в города из сельской местности, связанного со значительным увеличением промышленного производства в городах. Все это способствует увеличению жилищного строительства. Города являются крупными потребителями электроэнергии, поскольку в них проживает более 60% населения страны и расположено значительное число промышленных предприятий. Наблюдается тенденция роста потребления электроэнергии на бытовые нужды населения, что требует строительства жилья и, соответственно, проектир¬ования и строительства электрораспределительных сетей.
Распределительные сети является важным элементом электроснабжения жилых домов, коммунальных предприятий, малых, средних, а иногда и крупных промышленных потребителей. В настоящее время до 40% электроэнергии, производимой в стране, передается через городские сети.
Развитие распределительных сетей связан не только с увеличением количества жителей и развитием промышленности, но и с постоянным проникновением электроэнергии во все сферы жизни городского населения. С увеличением энергопотребления треб¬ования к надежности электроснабжения и качества электроэнергии становятся более жесткими, что приводит к росту стоимости распределительных сетей. В настоящее время целесообразно использ¬овать новые типы электрооборуд¬ования: вакуумные и элегазовые выключатели, вместо маслянных, микропроцессорные устройства релейной защиты, вместо релейных, комплектные полюсные трансформаторные подстанции (КТП) вместо традиционных и т.п., что при сравнимой стоимости, обеспечивают большую надежность, гибкость и более предпочтительными.

Программа модернизации и развития электроэнергетики направлена на обновление и расширение энергетических мощностей страны. В рамках этой программы актуальны проекты по строительству новых электростанций, модернизации существующих сетей, внедрению интеллектуальных систем управления электроснабжением.
В условиях экономической нестабильности особое значение приобретает экономическая эффективность проектов. Необходимо искать оптимальное соотношение качества и цены, использовать доступные материалы и технологии, рассчитывать долгосрочную рентабельность.
Несмотря на экономические трудности, надежность и безопасность систем электроснабжения должны оставаться приоритетами. Необходимо использовать качественное оборудование и материалы, строго соблюдать нормы и правила проектирования и монтажа.
Проекты должны быть гибкими и адаптивными к изменениям в экономической ситуации. Необходимо предусматривать возможность доработки и модернизации систем в будущем.
В условиях импортозамещения актуальным становится использование отечественных технологий и оборудования. Необходимо искать альтернативные решения импортным аналогам, поддерживать российских производителей.
В данной выпускной работе ставится цель выполнить проектирование системы энергоснабжения микрорайона поселка городского типа, который представляет собой проект по созданию электрической сети жилого комплекса и разработку основных вопросов модернизации распределительной сети 0,4 кВ
Актуальность данной работы заключается в необходимости не только проектирования, но создании системы электроснабжения жилищного квартала с максимальной энергоэффективностью. Экономия финансовых средств, принятие новейших технологических решений в проектировании системы электроснабжения являются ключевыми факторами бесспорной актуальности данной работы практически в любой период существования нашего государства.
Для достижения этой цели нужны следующие задачи:
- Провести анализ объекта реконструкции;
- Определить основные технические характеристики подстанции, назначение районной энергосистемы, а также характеристики потребителей;
- Разработать основные вопросы модернизации силовых трансформаторов, систем релейной защиты, выходных линий и тому подобное.
- На основе полученных данных осуществить выбор силовых трансформаторов подстанции, а также трансформаторов собственных нужд.
Рассчитать токи короткого замыкания, на основе которых проверить избранное оборуд¬ования
Объект исследования в данной работе жилой микрорайон в г. Валдай.
Предмет исследования: вопросы проектирования системы электроснабжения жилого комплекса.
Решение поставленных задач проводилось с привлечением следующих методов:
- метод обобщения анализируемой литературы;
- метод сравнения и систематизации информации;
- описательный метод;
- метод теоретического анализа и синтеза. 
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Характеристика объекта
Валдай – город (с 1770) в России, административный центр Валдайского городского поселения и Валдайского района Новгородской области.
Население — 14 074 чел. (2021).
Город расположен на Валдайской возвышенности, на берегу Валдайского озера, в 140 км к юго-востоку от Великого Новгорода, на 386-м километре федеральной автодороги Москва — Санкт-Петербург М10.

Рисунок 1.1 – План города Валдай

1.2 Технико-экономические проблемы электроснабжения городов
Современные тенденции развития крупных городов: увеличение плотности застройки, размещение многоэтажных зданий и сооружений на ограниченных территориях, увеличение количества ответственных польз¬ователей и т.д. являются характерными особенностями рассматриваемого жилищного комплекса. .
Данная тенденция приводит к увеличению энергопотребления, что требует надежности, безопасности и контроля сетей электроснабжения с использ¬ованием оборуд¬ования, соответствующего новейшим стандартам и передовым технологиям для обеспечения параметров качества электроэнергии.

1.3 Обосн¬ование системы электроснабжения
Планируемым источником электроснабжения района является подстанция 110/10 кВ, которая находится на расстоянии 2 км к югу от рассматриваемого жилого района. Этажность жилых домов составляет 5 этажей. Приготовление пищи в зданиях до 10 этажей (включительно) осуществляется на плитах на природном газе, выше – на электрических плитах.
В проектируемом жилом районе имеются кроме жилых домов продуктовые, промт¬оварные, универсальные магазины, общественные предприятия и объекты коммунального хозяйства.
Автономным источником питания является источник питания данного объекта, напряжение которого поддерживается в пределах, установленных ПУЭ для аварийного режима, при его потере от других источников объекта. Независимыми источниками питания являются одна или две подстанции или две части шинной системы, одновременно отвечающие следующим условиям:
- Каждая секция (шинная система) в свою очередь работает с независимым источником;
Секции (система шин) имеют соединение, которое автоматически замыкается, если секции (система шин) не соединены друг с другом или если нормальная работа секции (система шин) прерывается.
Остальная часть системы электроснабжения состоит из питающей сети 10 кВ и распределительной сети 0,4 кВ. Эта часть системы электроснабжения предназначена для распределения электроэнергии непосредственно потребителям или определенным группам потребителей.
Строительство сети 10 кВ для крупных городов осуществляется по принципу двух присоединений питающей сети 10 кВ и распределительной сети того же напряжения. Электроснабжение жилых домов предлагается разделить на два ввода рисунке 1.2, в первый ввод войдут электрические потребители квартир, во второй ввод – общедомовые потребители.

Рисунок 1.2 – Структура нагрузок вводно-распределительных устройств жилого дома.

1.4 Определение расчётных нагрузок жилых зданий
Важнейшим условием рационального выбора системы электроснабжения является правильное определение расчетной нагрузки, на осн¬овании которой задаются параметры всех элементов системы.
Расчеты нагрузки выполняются от низшего до высшего уровня системы с учетом отдельных узлов электросети. Исслед¬ования выявили общие закономерности формир¬ования нагрузки для разных групп польз¬ователей, на основе которых можно разработать соответствующие методы расчета.
Коэффициент спроса активной мощности – отношение активной расчетной мощности к номинальной установленной мощности электроприёмников[8]:

. (1.1)

- Коэффициент максимума мощности – отношение расчетной мощности к средней [4]:

. (1.2)

- Коэффициент совмещения (одновремённости) максимума нагрузки электроприёмников – отношение расчётного максимума суммарной нагрузки электроприёмников к сумме расчётных нагрузок электроприёмников[4]:

. (1.3)

Расчётная электрическая нагрузка любого элемента системы электроснабжения жилых домов в зависимости от числа квартир, питаемых от этих элементов, равна:

Ркв=ркв.уд.∙n,(кВт), (1.4)
где: Ркв - расчётная нагрузка рассматриваемого элемента сети (квартиры), кВт;
ркв.уд. - удельная нагрузка, соответствующая числу квартир , кВт/ квартира;
- число квартир, присоединённых к элементу сети.
Значение ркв.уд. определяется по данным таблицы 1.2
Таблица 1.2 – Удельная расчётная нагрузка жилых домов, кВт/квартиру [4]
Электроприёмники Число квартир
60 100 200 400
Квартиры, оборуд¬ованные плитой на природном газе 1,05 0,85 0,77 0,71
Квартиры, оборуд¬ованные электрической плитой мощность до 8,5 кВт 2,1 1,5 1,36 1,27

Электрическая нагрузка общедомовых электроприемников, определяется отдельно для каждого жилого дома. Учет потребности и соответствующего энергетического коэффициента. В результате расчетная нагрузка от ввода в эксплуатацию жилого дома без установленного объекта определяется как сумма многоквартирной нагрузки и мощности. Обычные бытовые электроприборы [2]:

, (кВт), (1.5)
где:
- нагрузка жилого дома, приведённая к его вводу; кВт;
- сил¬овая нагрузка общедомовых установок, кВт;
0.9- коэффициент, учитывающий участие силовых установок в максимуме нагрузки квартир.
Для выбора параметров электрических сетей жилых домов нужно знать полную нагрузку [4]:

,(кВ∙А). (1.6)

Коэффициенты мощности для квартир с электроплитами, для квартир с плитами на газе, хозяйственных насосов, вентиляторов и санитарно-технических устройств, определенны в таблице 1.3 [4].