Дипломная (вкр): Система автономного электроснабжения жилого дома

Система автономного электроснабжения жилого дома

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Актуальность применения возобновляемых источников энергии

.2 Возобновляемые источники энергии

. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

.1 Варианты электроснабжения жилого дома

.2 Системы электроснабжения, выполненные на базе дизельных электрических агрегатов

.3 Электроснабжение жилого дома на базе микро ГЭС

.4 Электроснабжение на базе ВЭУ

.5 Электроснабжение жилого дома на базе СФУ

.6 Сравнительный расчет эффективности дизельной электростанции и микро ГЭС

.7 Выбор типа аккумуляторных батареи(АБ) для жилого дома

.8 Расчет фотоэлектрических модулей

.9 Ветроэлектрическая установка

.10 Структура Ветро-Солнце-Дизельной Энергосистемы

.11 Синэнергетический эффект

.12 Выбор оборудования

.13 Молниезащита объекта

.14 Расчет зануления

. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

.1. Производство работ в действующих электроустановках

.2 Средства и способы пожаротушения

. ЭКОЛОГИЯ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

.1.Классификация систем мониторинга окружающей среды

. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Система энергоснабжения от возобновляемых источников энергии

5.2 Расчет обеспечения частного дома электроэнергией

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Создание автономной системы электроснабжения с повышенной надежностью функционирования имеет большое значение для обеспечения бесперебойного электропитания жилого дома, относящихся к электроприемникам третьей категории. Их электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

В дипломном проекте освещены основные вопросы и характерные особенности автономного электроснабжения жилого дома

Базовым источником являются солнечные панели, дополнительным - ветрогенератор, резервным - дизельный электроагрегат.

В первом разделе пояснительной записки рассматриваются следующие вопросы:

общие сведения об актуальности и преимущества альтернативной энергетики

возможные варианты автономного электроснабжения;

Сравнительный расчет эффективности микро ГЭС с дизельным электроагрегатом. Рассмотрены все виды автономного электроснабжения. Выполнены технические расчеты, в соответствии с которыми произведен выбор солнечных панелей, ветроустановок, количества и емкость аккумуляторных батарей и выбрано основное электрооборудование. Рассмотрены вопросы электробезопасности, способы пожаротушения и экономики.

В графической части проекта отображены: план расположения электрооборудования жилого дома, схема ветроустановки.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АБ - аккумуляторные батареи

БЭГ - бензо-электрогенератор

ВРТ - ветровая роторная турбина

ВЭС - ветровая электростанция

ГЭС - гидроэлектростанция

ДГ - дизельный генератор

КЗ - короткое замыкание

ЛЛ - люминесцентная лампа

ЛЭП - линии электропередач

ПДУ - предельно допустимый уровень

ПУЭ - Правила устройства установок

ПЗУ - порционное зарядное устройство

РУ - распределительное устройство

СНиП - Строительные нормы и правила.

СЗУ - солнечное зарядное устройство

СП - солнечная панель

ТЭН - термоэлектрический нагреватель

ОМТ - ограничитель максимального тока

ФЭБ - фотоэлектрические батареи

ЩР - щиток распределительный

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Актуальность применения возобновляемых источников энергии

У Вас есть загородный дом, но нет возможности протянуть к нему линию электропередач (ЛЭП)? Или подключение к централизованным сетям электроснабжения непомерно дорого? А, может быть, лучше сравнить эти 2 варианта - электроснабжение от ЛЭП и автономное электроснабжение?

Были проведены расчёты. Они показали, что если суммарная мощность Ваших потребителей (электрических нагрузок) не превышает нескольких кВт, а расстояние до точки подключения к сетям централизованного электроснабжения более нескольких сотен метров, то автономная система электроснабжения для Вашего дома может быть более выгодна, чем подключение к сетям.

При этом, нужно учитывать следующие моменты:

При подключении к сетям централизованного электроснабжения, Вы должны будете оплатить стоимость подключения к сетям, стоимость прокладки низковольтной ЛЭП (стоимость колеблется в разных регионах от 10000 до 17000 долларов США за 1 км), а также, платить за потребляемую электроэнергию по расценкам энергосетей.

Хорошо, если таких, как Вы, - несколько, и Вы можете разделить стоимость подключения и строительства ЛЭП. Если же Вы хотите делать это самостоятельно, Вам потребуется немало денег. Точнее, много.

Другой вариант - создание собственной автономной системы электроснабжения. Плюсы этого варианта - Вам не нужно платить за подключение к сетям централизованного электроснабжения и строительство ЛЭП, Вы не зависите от цен на электроэнергию.

Вы сами являетесь хозяином своего оборудования и можете вырабатывать электроэнергию тогда, когда Вам хочется. Минусы - Вам придётся уделять время на техническое обслуживание и ремонт Вашего оборудования.

Особенно это относится к системе, содержащей дизель - или бензоэлектрический агрегат (как основной или резервный источник электроснабжения). Нужно будет следить за состоянием Вашей аккумуляторной батареи. Минимум обслуживания требуют фотоэлектрические батареи.

1.2 Возобновляемые источники энергии

А что если ЛЭП находится далеко от Вас, и её подключение невозможно или экономически невыгодно?

В этом случае, предлагается установить систему с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Если в вашей местности большую часть года светит яркое солнце, или дуют сильные ветры, или рядом с Вашим домом течёт небольшая быстрая речка (или недалеко от вас есть небольшая плотина), то, даже при существующих ценах, электроснабжение Вашего дома от возобновляемых источников энергии будет более дешёвым вариантом, чем прокладка и подключение ЛЭП.

Мы предлагаем Вам системы электроснабжения с питанием от следующих источников:

Солнечных фотоэлектрических батарей.

Ветроэлектрических установок различной мощности.

Микро ГЭС.

А также, термоэлектрические генераторы (для питания отдельных осветительных и бытовых приборов).

А если сети нет в принципе? И её подведение - невозможно или стоит, ну очень больших денег?

В этом случае, наша система будет состоять из следующих компонентов:

Источника бесперебойного питания (ИБП) (со встроенным контроллером заряда АБ).

Аккумуляторной батареи.

Резервного бензоэлектрического генератора, мощностью 1-3 кВт.

Фотоэлектрической батареи (ФЭБ) или ветроэлектрической установки (ВЭУ).

Рисунок 1.1 - Схема автономного электроснабжения дома

Если есть быстрый водоток или перепад воды, можно рассмотреть вариант с использованием микро ГЭС.

Введением в систему резервного бензоэлектрического генератора (БЭГ), мы добивается решения нескольких проблем.

Во-первых, БЭГ используется, как резервный источник электроснабжения.

Во-вторых, от БЭГ можно осуществлять форсированный заряд аккумуляторной батареи, если она разрядилась до опасного уровня.

При этом, БЭГ будет работать с максимальной загрузкой, что обеспечивает минимальное удельное потребление топлива.

В-третьих, появляется возможность кратковременно питать относительно большую нагрузку - стиральную машину, производственный инструмент (станки и т.п.), утюг и т.д.

На время работы такой нагрузки, Вы включаете БЭГ и питаете Вашу нагрузку напрямую от него.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Варианты электроснабжения жилого дома

В технических решениях рассматриваются автономные системы электроснабжения для одноквартирных и блокированных жилых домов, выполненные на базе автономных источников электрической энергии.

Автономным источником электрической энергии является энергетическая установка, предназначенная для выработки электрической энергии и не входящая в состав энергетической системы.

В качестве автономных источников электрической энергии для одноквартирных и блокированных жилых домов используются:

• дизельные электрические агрегаты мощностью от 2 до 16 кВт;

• ветроэнергетические установки мощностью от 0,5 до 16 кВт;

• солнечные установки с фотоэлектрическими элементами мощностью до 5 кВт;

• микро ГЭС мощностью от 1 до 50 кВт.

Автономные системы электроснабжения для одноквартирных и блокированных жилых домов предусматриваются при отсутствии централизованного электроснабжения или невозможности присоединения к централизованной системе электроснабжения, а также используются в качестве резервной системы электроснабжения.

В электрических установках допускаются к применению оборудование и материалы, выпускаемые как отечественной промышленностью, так и зарубежными фирмами, имеющими сертификат Госстандарта РФ.

Рекомендуемое основное электрическое оборудование для автономных систем электроснабжения с указанием заводов-изготовителей и фирм-поставщиков приведено в каталоге.

Электроснабжение одноквартирных и блокированных жилых домов предусматривается на напряжение 220 В однофазного или 380 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц от стационарных источников электрической энергии.

Источники однофазного тока должны иметь один глухозаземленный вывод, а источники трехфазного тока - глухозаземленную нейтраль.

При использовании передвижных автономных источников электрической энергии режим нейтрали источников электрической энергии и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и мерам защиты, принятым в сетях стационарных электроприемников жилого дома.

2.2 Системы электроснабжения, выполненные на базе дизельных электрических агрегатов

В автономных системах электроснабжения применяются дизельные электроагрегаты с местным управлением, устанавливаемые стационарно в отдельном здании. Мощность электроагрегата выбирается по расчетной нагрузке жилого дома. В зависимости от типа электроагрегата запуск может выполняться вручную с помощью шнура или стартера. При стартерном пуске в составе электроагрегата предусматривается аккумуляторная батарея.

Отечественной промышленностью серийно производятся трехфазные электроагрегаты мощностью 8 и 16 кВт, начато производство однофазных электроагрегатов мощностью 4 кВт.

Электроагрегаты выпускаются переносного исполнения с изолированной нейтралью. При стационарной установке таких электроагрегатов необходимо выполнить заземление нейтрали, отключить устройство изоляции и проверить чувствительность защиты.

Защита генератора от всех видов повреждений и ненормальных режимов выполняется автоматическим выключателем с максимальными расцепителями или специальным электронным блоком защиты.

- генератор; QF - автоматический выключатель; РА - амперметр; SA - выключатель пакетный; PI - счетчик активной энергии; F1,F2 - предохранители; УЗО - устройство защитного отключения

Рисунок 2.1 - Электроснабжение жилого дома от ДЭС на напряжение 220 В

Контроль за током нагрузки осуществляется амперметром.

При отсутствии централизованного электроснабжения учет потребляемой электрической энергии может выполняться по желанию владельца установки.

При наличии централизованного электроснабжения и использовании электроагрегата в качестве резервного источника электрической энергии в схеме электроснабжения предусматривается ручное переключающее устройство S-42, исключающее возможность одновременной подачи напряжения в сеть потребителя и в сеть энергоснабжающей организации.

- генератор; SA1 - выключатель пакетный; SA2 - переключатель пакетный;- счетчик активной энергии; F1-F3 - предохранители; РА1-РА3 - амперметры; УЗО - устройство защитного отключения; QF - автоматический выключатель.

Рисунок 2.2 - Электроснабжение жилого дома от ДЭС на напряжение 380/220 В

Учет электрической энергии, потребляемой от сети централизованного электроснабжения, выполняется с помощью счетчика активной энергии, устанавливаемого на вводно-распределительное устройство жилого дома.

Дизельный электроагрегат размещается в здании I и II степеней огнестойкости. В отношении пожароопасности помещение электроагрегата относится к категории «Г».

Помещение оборудуется принудительной вентиляцией, обеспечивающей удаление окиси углерода и охлаждение электроагрегата в летний период, пожарной сигнализацией, системой отопления, поддерживающей температуру воздуха в помещении не ниже +8°С, общим рабочим и аварийным освещением.

- дизельный электроагрегат; 2 - шкаф с вытяжкой для обслуживания аккумуляторных батарей; 3 - шкаф управления приточно-вытяжной вентиляцией; 4 - бак топлива; 5 - газовыхлопной трубопровод; 6 - воздухозаборный трубопровод; 7 - глушители

Рисунок 2.3 - Дизельная электростанция (ДЭС), выполненная на базе электроагрегата АД16-Т400-1ВП

В помещении электроагрегата устанавливаются шкаф, оборудованный вытяжкой с зарядным устройством, шкаф управления системой вентиляции, бак с запасом топлива. Для электроагрегата предусматриваются забор воздуха для образования горючей смеси двигателя и отвод отработанных газов за пределы здания.

Аккумуляторная батарея закрытого типа (стартерная), аппаратура управления и защиты размещаются на одной раме с электроагрегатом.

Рисунок 2.4 - ДЭС на базе блок-контейнера типа «Север»

Блок-контейнер (БК) типа «Север» предназначен для размещения в нем автономных источников электропитания, стационарных автоматизированных дизель-электрических агрегатов и станций мощностью 8-200 кВт, а также другого вспомогательного оборудования. Он обеспечивает надежную работу и эксплуатацию оборудования в экстремальных климатических условиях в диапазоне температур от - 60 до + 40°С.

Таблица 2.1 - Блок-контейнер типа «СЕВЕР» (ТУ 5363-012-2084321-96)