Электроснабжение населенного пункта

Электроснабжение населенного пункта

1. Определение расчётных нагрузок

Величины электрических нагрузок отдельных электроприёмников и их групп являются исходными данными для проектирования системы электроснабжения. По своей природе электрические нагрузки — изменяющиеся во времени случайные величины. При проектировании обычно используют расчетные нагрузки, т. е. наибольшие значения полной мощности за промежуток времени в конце рабочего периода. Различают дневной и вечерний максимумы нагрузок потребителя или группы потребителей.

1.1 Расчётные нагрузки на вводе потребителей

Значения полной мощности определялись по формуле:

Коэффициент мощности вычислялся по формуле:

Все расчеты сведены в табл. 3

Расчёт нагрузки жилого дома.

где и — дневная и вечерняя нагрузки жилого 1 квартирного дома соответственно;

Р — электрическая нагрузка на вводе в дом;

и — коэффициенты дневного и вечернего максимумов соответственно электрических нагрузок жилых домов.

где и — дневная и вечерняя активные мощности соответственно;

— коэффициент мощности.

где и — дневная и вечерняя реактивные мощности соответственно.

Чтобы пересчитать мощности на 2_х, 10_ти, 14_ти квартирные дома необходимо умножить полученные результаты для одноквартирного дома на коэффициент одновременности и число квартир.

Например, мощность жилого 2_х квартирного дома при дневном режиме:

Значения и взяты из ([2], стр. 39, табл. 3.7)

Расчёт нагрузки теплицы зимней с обогревом от котельной 450 м²:

где и — дневная и вечерняя активные мощности соответственно;

— максимальная удельная мощность на 1 м²; .

Таблица 3

1.2 Суммарная расчётная нагрузка населённого пункта

Для предварительного выбора количества и мощности трансформаторных ТП 10/0,4 кВ необходимо определить суммарную нагрузку населённого пункта. Раздельно для режимов дневной и вечерней нагрузки рассчитываем расчётные нагрузки для 4_х групп потребителей: жилые дома, коммунальные и культурно-административные потребители, производственные потребители и наружное освещение. Для вычисления расчётной нагрузки группы потребителей используем коэффициенты одновременности, а для определения суммарной нагрузки — таблицы суммирования нагрузок.

1.2.1 Расчётная нагрузка жилых домов

Всего в населённом пункте: 2_х квартирных домов — 6 шт.

10_ти квартирных домов — 13 шт.

14_ти квартирных домов — 22 шт.

Всего — 450 квартир Коэффициент одновременности, тогда:

Дневной режим:

Вечерний режим:

1.2.2 Расчётная нагрузка коммунальных и культурно-административных потребителей

Всего 6 потребителей:

Коэффициент одновременности

Дневной режим:

Вечерний режим:

1.2.3 Расчётная нагрузка производственных потребителей

Всего потребителей 7:

Коэффициент одновременности

Дневной режим:

Вечерний режим:

1.2.4 Расчётная нагрузка наружного освещения

При масштабе задаёмся главной и второстепенной улицей, их шириной и длиной:

1. Главная улица (покрытие — асфальт): ширина = 10 м; длина = 1540 м;

2. Две дороги местного назначения (покрытие простейшего типа): длина = по 1050 м; ширина = 8 м.

Освещение осуществляется лампами РКУ₂₅₀ и НКУ₂₀₀.

Тогда суммарная мощность на освещение улиц:

1.2.5 Суммарная расчётная нагрузка потребителей

Дневной режим:

Вечерний режим:

Так как расчётная мощность вечером больше, чем днём, то все остальные расчёты выполняем для режима вечерней нагрузки.

2. Выбор количества, мощности и местоположения подстанций 10/0,4 кВ

Основные параметры всех элементов системы электроснабжения необходимо выбирать по критерию минимума приведённых затрат. Однако для выбора оптимального количества и местоположения подстанций (ТП) 10/0,38 кВ в небольших селениях достаточно надёжных аналитических методов нет. Поэтому количество ТП 10/0,38 кВ обычно определяют с учётом опыта и интуиции инженера-проектировщика. Причём стремятся по возможности питание производственных потребителей осуществлять от отдельных ТП или, по крайней мере, от отдельных ВЛ — 0,38 кВ.

Для данного населённого пункта ориентировочно намечаем 4 ПС.

К первой ПС предполагается присоединить:

— 28 домов (320 квартир):

— прачечную производительностью 0,125 тонн белья в смену:

— холодильник для хранения фруктов емкостью 250 тонн:

Ориентировочно принимаем ТП 10/0,4 кВ мощностью, равной 160 кВ· А.

Ко второй ПС предполагается присоединить:

— 13 домов (130 квартир):

— начальная школа на 160 учащихся:

— столовая школы:

— фельдшерско-акушерский пункт:

— детские ясли — сад на 50 мест:

— бригадный дом:

— плотницкая:

— овчарня на 1000 голов молодняка:

— теплица зимняя с обогревом от котельной:

Тогда, Ориентировочно принимаем ТП 10/0,4 кВ мощностью, равной 160 кВ· А.

К третьей ПС предполагается присоединить:

? птицефабрику по производству яиц на 200 тыс. кур — несушек:

Ориентировочно принимаем ТП 10/0,4 кВ мощностью, равной 2,5 МВ· А.

К четвертой ПС предполагается присоединить:

? свинарник — откормочник на 12 тыс. голов:

? летний лагерь КРС на 200 голов:

Ориентировочно принимаем ТП 10/0,4 кВ мощностью, равной 630 кВ· А.

К установке принимаются комплектные трансформаторы ТП, как наиболее экономичные.

3. Электрический расчёт ВЛ_10 кВ

3.1 Составление таблицы отклонений напряжения

Электроснабжение осуществляется по системе 110/10/0,38 кВ. Уровни напряжения на шинах 10кВ, в нашем случае равны +4% в максимуме нагрузки и -3% в минимуме. Допустимые отклонения напряжений у удалённых потребителей в режиме максимума нагрузки равны -5%. Потери напряжения в ТП равны -4% при 100%-ной нагрузке и -1% при 25%-ной.

Таблица 4. Надбавки, потери и отклонения напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ

Таким образом, максимально допустимая потеря напряжения в ВЛ₁₀ кВ может составить до 4%, а ВЛ₀, 38 кВ — до 7,5%.

3.2 Выбор сечений проводов и расчёт потери напряжения в ВЛ_10 кВ

Т.к. нагрузки отдельных ТП отличаются более чем в 4 раза, их можно складывать с помощью таблицы суммирования нагрузок.

Таблица 5. Результаты расчетов ВЛ₁₀ кВ (ВЛ № 1)

Выбор марки и сечения проводов ВЛ 10 кВ:

1. Расчёт эквивалентной мощности на магистрали:

где: — расчетная электрическая нагрузка i_го магистрального участка, кВ· А;

— длина i_го магистрального участка, км.

2. Расчёт эквивалентного тока на магистрали :

где U — номинальное напряжение магистрали. U = 10 кВ.

3. Расчёт эквивалентного сечения провода на магистрали:

где: — экономическая плотность тока;

Принимаем на магистрали провод марки АС₇₀. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

Теперь рассчитаем, какой провод будет на отпайках:

3. Расчёт эквивалентной мощности на отпайках :

Тогда,

4. Расчёт эквивалентного тока на отпайках :

5. Расчёт эквивалентного сечения провода на отпайках:

Принимаем на отпайках провод марки АС₃₅. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

6. Расчёт падения напряжения в вольтах и процентах определяется как:

Таблица 6. Результаты расчетов ВЛ₁₀ кВ (ВЛ № 2)

Выбор марки и сечения проводов ВЛ 10 кВ:

1. Расчёт эквивалентной мощности на магистрали :

где — расчетная электрическая нагрузка i_го магистрального участка, кВ· А;

— длина i_го магистрального участка, км.

2. Расчёт эквивалентного тока на магистрали :

где U — номинальное напряжение магистрали. U = 10 кВ.

3. Расчёт эквивалентного сечения провода на магистрали:

где — экономическая плотность тока,

Принимаем на магистрали воздушную линию АС₁₂₀. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

4. Расчёт эквивалентной мощности на отпайках :

5. Расчёт эквивалентного тока на отпайках :

6. Расчёт эквивалентного сечения провода на отпайках:

.

Принимаем на отпайках воздушную линию АС₃₅. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

7. Расчёт падения напряжения в вольтах и процентах определяется как:

.

4. Электрический расчёт сети 0,38 кВ

4.1 Выбор количества трасс и ВЛ — 0,38 кВ

В соответствии с расположением ПС 10/0,4 кВ и питающихся от них потребителей принимаем, что от ПС № 1 отходят две ВЛ — 0,38 кВ, от ПС № 2 — три ВЛ — 0,38 кВ, от ПС № 3 — одна ВЛ — 0,38 кВ, от ПС № 4 — две ВЛ — 0,38 кВ. Трассы их намечаем таким образом, чтобы ВЛ преимущественно проходили по двум сторонам улиц.

4.2 Выбор сечений проводов и расчёт потери напряжения ВЛ — 0,38 кВ

4.2.1 Расчёт линий ТП № 1

ТП № 3 снабжает энергией потребителей № 1, 3, 4, 9. Суммарные нагрузки определяем с помощью коэффициентов одновременности и по надбавкам.

Выбор марки и сечения проводов ВЛ 0,38 кВ № 1.

1. Расчёт эквивалентной мощности на магистрали :

где — расчетная электрическая нагрузка i_го магистрального участка, кВ· А;

— длина i_го магистрального участка, км.

2. Расчёт эквивалентного тока на магистрали :

где U — номинальное напряжение магистрали. U = 0,38 кВ.

3. Расчёт эквивалентного сечения провода на магистрали.

.

где — экономическая плотность тока, Принимаем воздушную линию сечением А95. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

4. Расчёт эквивалентной мощности на отпайках :

5. Расчёт эквивалентного сечения провода на отпайках:

Принимаем воздушную линию сечением А70. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление. ([3] табл. 7.28, стр. 421)

6. Расчёт падения напряжения в вольтах и процентах определяется как:

Таблица 7

Выбор марки и сечения проводов ВЛ 0,38 кВ № 2.

1. Расчёт эквивалентной мощности на магистрали :

где — расчетная электрическая нагрузка i_го магистрального участка, кВ· А;

— длина i_го магистрального участка, км.

2. Расчёт эквивалентного тока на магистрали :

где U — номинальное напряжение магистрали. U = 0,38 кВ.

3. Расчёт эквивалентного сечения провода на магистрали:

где — экономическая плотность тока,

Принимаем воздушную линию сечением А95. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление .

4. Расчёт эквивалентной мощности на отпайках :

5. Расчёт эквивалентного сечения провода на отпайках:

Принимаем воздушную линию сечением А70. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление. ([3] табл. 7.28, стр. 421)

6. Расчёт падения напряжения в вольтах и процентах определяется как:

Все расчёты сводим в таблицу № 8.

Таблица 8

Расчётные мощности отходящих ВЛ складываем с помощью таблицы суммирования нагрузок.

Расчётные мощности двух ВЛ, отходящих от ПС № 1, соответственно равны 60,2 кВ· А и 77,53 кВ· А.

По таблице экономических интервалов для трансформаторов ПС 10/0,4 кВ выбираем .

Расчёт остальных ПС проводится аналогично.

От ПС № 2 отходят 3 воздушные линии:

— на магистрали ВЛ № 1 принимаем провод А95; на отпайках — провод А50;

— на магистрали ВЛ № 2 — провод А50; на отпайках — А35;

— на магистрали ВЛ № 3 выбираем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной, пропитанной маслоканифольной и нестекающими массами изоляцией в свинцовой оболочке — 4Ч35 мм².

.

От ПС № 3 отходит одна ВЛ, т. к. сравнительно большой, то выбираем кабель.

.

От ПС № 4 отходят две воздушные линии:

— принимаем, что ВЛ № 1 выполнена проводом А50;

— для ВЛ № 2 выбираем кабельную линию.

.

4.3 Определение потерь мощности и энергии в сети 0,38 кВ

Потери мощности и энергии в сети 0,38 кВ в ВЛ и КЛ 0,38 кВ и ТП 10/0,4 кВ — важные технико-экономические показатели этой сети, оказывающие заметное влияние на величину приведенных затрат на сеть.

4.3.1 Определение потерь мощности и энергии в ВЛ — 0,38 кВ

Возможен непосредственный прямой расчёт потерь мощности в ВЛ по величинам активного сопротивления каждого участка и тока участка Для разветвлённых линий подобный расчёт довольно трудоёмок и его упрощают с помощью коэффициента связи между? U% и? Р% - коэффициента К_Н/М. Для одного участка сети с активным сопротивлением R Ом/км и индуктивным Х Ом/км сопротивлениями проводов Установлено что для разветвлённых сетей следует ввести поправочный коэффициент К_РАЗ = 0,75 — 0,9:

В зависимости от сечения проводов и значения tgц значения Кн/м могут колебаться. Например, для сечений проводов А₅₀…А₁₂₀ при коэффициентах мощности cosц = 0.8…0,98

К_Н/М = 0,95…0,71. В дальнейших расчётах принято, что

Потери мощности в кВт находят по формуле:

где — соответственно расчетная мощность и коэффициент мощности головного участка, значения которых берутся из таблиц № 5, 6.

Потери энергии? W, кВт· ч, в каждой линии определяются по формуле:

где — время максимальных потерь.

Используя данные о, приведенные в табл. 3.8 (2, с. 40). Тогда для определения можно составить следующую вспомогательную таблицу № 8.

Таблица 9. Рекомендуемые значения и для годовых графиков нагрузки

Для ВЛ № 1:

Значения потерь мощности (%) определяются как:

Значение ?U% взято из табл. № 6

Из табл. № 6

Тогда потери мощности (кВт) равны:

Из табл. № 8:

Потери энергии определяются как:

Из табл. № 8:

Тогда значение годового потребления энергии составит:

Для ВЛ № 2:

Значение потерь мощности (%) определяются как:

Значение ?U% взято из табл. № 7

Из табл. № 7

Тогда потери мощности (кВт) равны:

Из табл. № 8:

Потери энергии определяются как:

Из табл. № 8

Тогда значение годового потребления энергии составит:

Все расчёты сводятся в таблицу № 10.

Таблица 10. Годовое потребление энергии, потери мощности и энергии в ВЛ 0,38 кВ

Аналогично производится расчет для других ПС.

— ПС № 2 потери энергии составляют: ?W=540 кВт· ч;

— ПС № 3 ?W=1500 кВт· ч;

— ПС № 4 ?W=1500 кВт· ч;

4.3.2 Определение потерь энергии в ТП 10/0,38 кВ

Годовые потери энергии в трансформаторе с номинальной мощностью определяется по формуле:

где , — соответственно потери ХХ и КЗ в трансформаторе при номинальной нагрузке и номинальном напряжении Тогда для трансформаторов составим таблицу № 11.

Таблица 11. Потеря энергии в трансформаторе ПС 10/0,4 кВ

Заключение

Согласно выполненным расчетам, максимальная расчетная нагрузка потребителей данного населенного пункта составляет 1783,7 кВ· А. Поэтому, чтобы осуществить электроснабжение населенного пункта предполагается установить 4 ТП 10/0,4 кВ мощностью 2Ч160 кВА, 630 кВА и 2,5 МВА соответственно.

нагрузка подстанция напряжение электроснабжение

1. М. С. Левин, Т. Б. Лещинская, С. И. Белов.

2. Электроснабжение населённого пункта. Методические рекомендации ко курсовому и дипломному проектированию. М.: МГАУ им. В. П. Горячкина, 1999.

3. Будзко И. А., Зуль Н.М.

4. Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990.

5. Неклепаев Б. Н., Крючков И.П.

6. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для ВУЗов. — 4_е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.