Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей

ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА Кафедра электроснабжения КУРСОВАЯ РАБОТА По электроснабжению сельского хозяйства Тема: Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей Выполнил студент 5 курса факультета заочного обучения Смирнов Александр Юрьевич Кострома 2013

• Задание
• Введение
• 1. Определение расчетных мощностей на вводах потребителей
• 2. Выбор числа ТП 10/0,4 кВ и места их установки
• 3. Расчет уличного освещения
• 4. Прокладка трасс линий и определение нагрузок на участках линий 0.38 кВ
• 5. Обоснование количества и мощности трансформаторов в ТП
• 7. Проверка сети на отклонение напряжений у потребителей в рабочем режиме
• 8. Расчет токов коротких замыканий
• 9. Выбор аппаратуры трансформаторных пунктов
• Заключение
• Список использованных источников

Задание

Данные для построения плана поселка выбираем по первому номеру варианта (7) из таблиц [1 стр. 13]

Таблица 1. Данные для построения поселка

Масштаб для построения 1 единица равна 50 м.

Таблица 2. Электрические характеристики сельских одноквартирных жилых домов

Таблица 3. Электрические характеристики производственных потребителей [1]

Характеристика объектов и обоснование категории по надежности электрооборудования.

Правилами устройства электроустановок определены три категории электроприемников по требованиям к надежности и установлены общие требования к электроснабжению потребителей с электроприемниками различных категорий.

Руководствуясь данными правилами и перечнем объектов данного варианта делаю вывод, что в основном все производственные помещения относятся ко второй группе по электроснабжению, а жилые помещения относятся к третьей группе.

К потребителям второй категории относятся животноводческие и птицеводческие фермы с меньшей производительностью, чем при первой категории, кормоприготовительные заводы, отдельные цеха с механизированным приготовлением кормов, картофелехранилища вместимостью более 500 тонн с холодоснабжением и активной вентиляцией. Электроприемники второй категории разделены на две группы. Для одной из них не допускаются перерывы электроснабжения длительностью свыше 0,5 часа, а частота таких отказов не должна превышать 2,5 в год. К этой группе относятся электроприемники наиболее ответственных систем на комплексах и фермах молочного направления, на свиноводческих комплексах и фермах, на птицефермах, а также электроприемники установок пожаротушения и котельных с котлами высокого и среднего давления на всех сельскохозяйственных предприятиях.

Для остальных электроприемников второй категории, а так же для потребителей этой категории перерывы электроснабжения продолжительностью свыше 10 ч считаются недопустимыми. Частота отказов с длительностью перерыва не более 4 ч не должна превышать 2,3 В год, а с длительностью свыше 4ч, но не более 10ч — 0.1 в год.

К третьей категории относятся электроприемники, не подходящие для первой и второй категорий. для них установлена наибольшая продолжительность перерыва одни сутки, частота таких отказов не должна превышать трех в год.

электроснабжение сельскохозяйственный потребитель трансформаторный

Развитие сельскохозяйственного производства всё в большей мере базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надёжности электроснабжения сельскохозяйственных объектов, к качеству электрической энергии, к её экономному использованию и рациональному расходованию материальных ресурсов при сооружении систем электроснабжения.

Электроснабжение производственных предприятий и населенных пунктов в сельской местности, по сравнению с электроснабжением промышленности и городов, имеет свои особенности. Главная из них — необходимость подводить энергию к небольшому числу сравнительно малогабаритных объектов, рассредоточенных по территории. В результате протяженность сетей во много раз превышают эту величину в других отраслях, а стоимость электроснабжения в сельской местности составляет 75% от стоимости всей электрификации в целом.

Целью данного курсового проекта является приобретение навыков при расчете электроснабжения населенного пункта.

1. Определение расчетных мощностей на вводах потребителей

За расчетные мощности на вводах производственных, бытовых и коммунально-бытовых потребителей принимаются наибольшие дневные или вечерние получасовые максимумы.

Таблица 4. Расчетные мощности

2. Выбор числа ТП 10/0,4 кВ и места их установки

Разделяем данный населенный пункт на две группы исходя из того, что для жилых и производственных помещений лучше принять отдельные подстанции. Отсюда делаем вывод, что целесообразно принять две подстанции (ТП).

Для определения места положения ТП в центре тяжести нагрузок ее координаты вычисляют по формулам [4]:

Где x_i и y_i — координаты каждого потребителя;

P_i — расчетная нагрузка потребителя.

Так как подстанции две то центры нагрузок определяют для зоны охвата каждой подстанции.

Учитывая, что разделение объектов по подстанциям получилось не смешанным т. е. на одной только производственные потребители, коммунальные предприятия, а на другой только жилые здания то координаты ТП для производственных потребителей будем считать, как среднее арифметическое между «дневным» и «вечерним» максимумами.

Место расположения ТП-1 (день):

Место расположения ТП-1 (вечер):

Место расположения ТП-2 (день):

Место расположения ТП-2 (вечер):

Учитывая, что выбор места установки потребительских ТП в сельском населенном пункте зависит от его планировки и размещения в нем потребителей электроэнергии, а так же учитывая удобство обслуживания и близость к дорогам и постройкам уточняем координаты:

ТП-1: х = 6,6 у = 3,6; ТП-2: х = 6,9 у = 3;

3. Расчет уличного освещения

В число потребителей кроме жилых домов, общественных зданий, производственных помещений и технологических процессов вне помещений включают также уличное освещение, нагрузка которого принимает участие только в вечернем максимуме, причем в полном объеме. При расчете следует учитывать, что для уличного освещения используют светильники с лампами мощностью не менее 200 Вт, если же применяют светильники с газоразрядными лампами, то удельную мощность снижают в 2 раза. Однако она не должна быть менее 4,5 Вт/м. Когда используют газоразрядные лампы, в расчет вводят реактивную нагрузку, численно равную половине активной.

P=Pуд L (5.1)

Руд — удельная мощность ламп.

L — длина освещаемого участка.

Принимаю длину пролета — 30 метров.

Принимаю вид дороги — поселковая с покрытием простейшего типа

Удельная мощность — Руд= 5,5 Вт/м

Линия 1:

Длина линии составляет: L=350 м

Р=5,5*350=1925 Вт.

Q=2,25*350=787,5 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

Линия 2:

Длина линии составляет:

L=590 м

Р=5,5*590=3245 Вт.

Q=2,25*590=1328 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

Линия 3:

Длина линии составляет:

L=470 м

Р=5,5*470=2585 Вт., Q=2,25*470=1058 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

Линия 4:

Длина линии составляет:

L=300 м

Р=5,5*300=1650 Вт., Q=2,25*300=675 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

Линия 5:

Длина линии составляет:

L=400 м

Р=5,5*400=2200 Вт.

Q=2,25*400=900 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

Линия 6:

Длина линии составляет:

L=650 м

Р=5,5*650=3575 Вт., Q=2,25*650=1462,5 Вар

Отсюда полная мощность:

ВА

Принимаю лампы мощностью 250 Вт

Число светильников находится по формуле:

светильников типа РКУ-01 с лампами ДРЛ-250.

4. Прокладка трасс линий и определение нагрузок на участках линий 0.38 кВ

Воздушные линии напряжением 0,38 кВ. располагают вдоль улиц, как правило по двум сторонам дороги. Допускается при соответствующем обосновании предусматривать прохождение трассы по одной стороне улицы с устройством ответвлений от ВЛ к отдельно стоящим постройкам с пересечение проезжей части улиц. Кроме того число отходящих линий не должно превышать 3-х. [1]

Руководствуясь этими правилами проводим трассировку линии 0,38 кВ как показано на рисунке 1.

Расчет мощностей производится 2 методами: метод коэффициента одновременности и метод надбавок. Если расчетные мощности отличаются более чем в 4 раза, то расчет производится по методу надбавок — наименьшую мощность умножают на надбавку и прибавляют к большей. А если меньше чем в 4 раза, то по методу коэффициента одновременности — мощности суммируются и умножаются на коэффициент одновременности. [4]

Приведем пример:

Участок 4−5 линии 1 вечерняя активная нагрузка:

P4=55,2 кВт, Р5=55,2кВт. Мощности отличаются менее чем в 4 раза, следовательно расчет производим по методу коэффициента одновременности:

Р45= (55,2+55,2) *0,75=82,8кВт.

Участок: 3−4 линии 1 вечерняя активная нагрузка:

Р3=13,44кВт, Р45=82,8кВт. Мощности отличаются более чем в 4 раза, следовательно расчет производим по методу надбавок:

Р34=13,44*0,75+82,8=92,88кВт.

Таблица 5. Трассировка линий

Таким образом, сумма мощностей первых трех линий (Л1, Л2 и Л3), что относятся к ТП 1, равна 196,3 кВА. Плюс к этому следует отнести 8,4 кВА на уличное освещение. Общая сумма S=204,7 кВА Сумма мощностей трех последних линий (Л4, Л5 и Л6), что относятся к ТП 2, равна 320,8 кВА. Сюда следует прибавить мощность светильников уличного освещения 8,02 кВА. Общая сумма S=328,8 кВА.

5. Обоснование количества и мощности трансформаторов в ТП

Суммированием нагрузок отходящих от ТП линий 380 В определяем общий поток мощности, проходящий через ТП. Для этого потока мощности определяются приведенные расчетные затраты для каждой мощности транс форматора с учетом того, что трансформаторы могут перегружаться. По категорийности потребителей выбираем количество трансформаторов в ТП.

Для жилых зданий, имеющих 3 категорию потребления электроэнергии, выбираю 1 трасформатор ТМ 250/10.

Для производственных зданий, имеющих 2 категорию потребления электроэнергии, выбираю 2 трансформатора ТМ 250/10, из условия того чтобы каждый трансформатор мог выдержать нагрузку, равную 70% от общей, что равняется 230,2 кВА.

Таким образом мощность в линии 10кВ ТП1 = 250 кВА

Ток равен 250/10=25 А.

Мощность в линии 10кВ ТП2 = 500 =500 кВА

Следовательно ток на этом участке — 500/10=50 А.

6. Выбор сечений проводов линий 380 В

Находим эквивалентные мощности на участках

Эквивалентные мощности определяются по формуле:

,

k_д — коэффициент динамического роста нагрузок

Для вновь строящихся линий при достижении проектной мощности через 5.7 лет k_д=0.7

Например для участка 4−5 линии 1:

Sэкв=84,31*0,7=59,02

По эквивалентным мощностям определяем основные сечения проводов. [3]

Таблица 6. Эквивалентные мощности и выбор сечений проводов

Принимаю для участка линии 10кВ ТП1 провод АС-25, с погонными сопротивлениями R0=0.15 Ом/км и X0=0,377 Ом/км.

А для участка линии 10кВ ТП2 провод — АС-95, с погонными сопротивлениями R0=0,3 Ом/км и Х0=0,332 Ом/км.

Принимаю длину единичного участка 50 метров, а длины участков 10кВ равны у ТП1 и ТП2 — 2 м;

отсюда зная длины участков и удельные сопротивления, можно найти полное сопротивление участков.

Таблица 7. Полные сопротивления участков

Полное сопротивление участка 10кВ у ТП1 — Zп= 0,81 Ом Полное сопротивление участка 10кВ у ТП2 — Zп= 0,89 Ом.

7. Проверка сети на отклонение напряжений у потребителей в рабочем режиме

Проверяем провода по потери напряжения. Потери напряжения на каждом участке определяются по формуле [1]:

где ДU — удельная потеря напряжения, %

Руч — активное сопротивление участка, Вт.

Rуч — активное сопротивление участка, Ом.

Qуч — реактивная мощность участка, Вар.

Хуч — реактивное сопротивление участка, Ом.

Рассчитаем потери напряжения для Линии 1, участка 4−5:

И так далее для всех линий, участков:

Таблица 7. Потери напряжения на участках

Исходя из установившегося отклонения напряжения можно найти отклонение напряжения. Если 380В — это 100%, то 3,8В — это 1%.

Следовательно установившееся отклонение напряжения в линии 1:

ДU=3.8*4,9=18,62 В Установившееся отклонение напряжения в линии 2:

ДU=3,8*1,82=6,9 В Установившееся отклонение напряжения в линии 3:

ДU=3,8*3,61=13,72 В Установившееся отклонение напряжения в линии 4:

ДU=3,8*2,9=11,02 В Установившееся отклонение напряжения в линии 5:

ДU=3,8*4.72=17,94 В Установившееся отклонение напряжения в линии 6:

ДU=3,8*4.89=18.58 В Следовательно действующее напряжение в линии 1:

U=380−18,62=361,38 В Действующее напряжение в линии 2:

U=380−6,9=373,1 В Действующее напряжение в линии 3:

U=380−13,72=366,28 В Действующее напряжение в линии 4:

U=380−11,02=368,98 В Действующее напряжение в линии 5:

U=380−15,31=362,06 В Действующее напряжение в линии 6:

U=380−18.58=361,42 В Отклонение напряжение это разность между действующим напряжением и номинальным. Номинальное напряжение — 380 В.

Отклонение напряжения в линии 1:

ДU=361,38−380=-18,62 В Отклонение напряжения в линии 2:

ДU=373,1−380=-6,9 В Отклонение напряжения в линии 3:

ДU=366,28−380=-13,72 В Отклонение напряжения в линии 4:

ДU=368,98−380=-11,02 В Отклонение напряжения в линии 5:

ДU=362,06−380=-15,31 В Отклонение напряжения в линии 6:

ДU=361,42−380=-18.58 В Если учесть что максимальное установившееся отклонение напряжения это — 3,8*5=19 В, то максимальное отклонение напряжения — 19 В.

Следовательно отклонение напряжения в линиях в норме.

Так же условно принимаем потери напряжения в сети 10кВ — 2% и — 5%, для ближайшего и удаленного потребителя, соответственно. Потери в трансформаторе принимаем условно 3,5%.

8. Расчет токов коротких замыканий

Расчет токов трехфазных и однофазных к. з. удобнее всего производить методом именованных единиц, при котором сопротивления трансформатора и линии 10 кВ приводятся к ступени напряжения 380 В. Ток трехфазного к. з. считается непосредственно за автоматом на линии, а ток однофазного к. з. — в самой удаленной точке линии.

I (3) = Uном / (v3 (Zл0,38 + Zт + Z’л10)),

где Zл0,38 — сопротивление линии 380 В,

Zт, — сопротивления трансформатора,

Z’л10 — сопротивление линии 10 кВ, приведенное к напряжению 0,4 кВ через квадрат коэффициента трансформации;

Z’л10 = Zл10/ (10/0,4) ²

Ом

Рассчитаем трехфазное короткое замыкание на линии 1 участка 4−5:

Таблица 8. Токи трехфазного замыкания

Ток трехфазного к. з.10кВ ТП1 — I (3) = 7 114 693,69 A

Ток трехфазного к. з.10кВ ТП2 — I (3) = 6 451 360,49 A

I (1) = Uфаз / (Zт (1) /3 + Zпет),

где Zт (1) — сопротивление трансформатора току однофазного КЗ, находится только по справочникам, для трансформатора из трансформаторной подстанции для жилых зданий 250 кВА

Zт (1) =0,43 Ом [2];

Zпет — полное сопротивление петли «фаза-нуль» для линии 380 В. Сопротивление петли «фаза-нуль» можно принимать по справочным данным, а можно вычислять по сопротивлениям фазного провода Rф. п., нулевого провода Rн. п., длине петли Lпет.

Рассчитаем сопротивление петли линии Л2:

Ом Отсюда найдем ток однофазного короткого замыкания:

А Остальные токи к. з. и Zпетл. Представлены в таблице 9:

Таблица 9. Токи однофазного короткого замыкания и сопротивление петли линий

9. Выбор аппаратуры трансформаторных пунктов

Выбор оборудования для ТП 1:

Сторона 10 кВ:

Выбор предохранителя:

Выбираю высоковольтный предохранитель ПКТ-101 с патроном ПТ1.1−3 У3, с номинальным током плавкой вставки — 31,5 А, номинальным напряжением 10кВ, с номинальным током отключения 12,5кА.

Выбор разрядника:

Выбираю разрядник РВО-10 с номинальным напряжением 10кВ, с наибольшим допустимым рабочим напряжением 12,7кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц 26кВ, Остающееся напряжение, при импульсном токе с длиной фронта волны 10 мкс с амплитудой не более 5 кА — 50кВ

Сторона 0,4кВ:

Выбор рубильника:

Условия выбора: Uн>Uну; Iн>Iну.

Линия 1:

Выбираю рубильник РБ36 с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 600А.

Линия 2:

Выбираю рубильник РБ32 с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 250А.

Линия 3:

Выбираю рубильник РБ31 с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 100А.

Выбор разрядника:

Для всех линий ТП1 (Л1, Л2 и Л3) выбираю разрядник РВН-1 с номинальным напряжением 500 В и пробивным напряжением 2,5.3кВ.

Выбор трансформатора тока:

Условия выбора: Uн>Uнуст; Iн>Iнуст; класс точности — не выше 0,5.

Для ТП1:

Выбираю ТК-40 с номинальным напряжением 660 В, номинальный ток 800А, класс точности — 0,5, сопротивление вторичной цепи — 0,4Ом.

Выбор автоматических выключателей:

Условия выбора Uн>Uну; Iн>Iну; Iнтр>Iн; Iнэр>Iн; Iпкс>I (3)

Проверка на чувствительность:

Линия 1:

Выбираю А3746 с номинальным током 630А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 630А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 6000А, ток предельного отключения — 100кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Линия 2:

Выбираю А3716 с номинальным током 160А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 125А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 1600А, ток предельного отключения — 60кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Линия 3:

Выбираю А3114/1 с номинальным током 100А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 50А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 500А, ток предельного отключения — 7кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Выбор оборудования для ТП 2:

Сторона 10 кВ:

Выбор предохранителя:

Выбираю высоковольтный предохранитель ПКТ-102 с патроном ПТ1.2−3 У3, с номинальным током плавкой вставки — 80 А, номинальным напряжением 10кВ, с номинальным током отключения 40кА.

Выбор разрядника:

Выбираю разрядник РВО-10 с номинальным напряжением 10кВ, с наибольшим допустимым рабочим напряжением 12,7кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц 26кВ, Остающееся напряжение, при импульсном токе с длиной фронта волны 10 мкс с амплитудой не более 5 кА — 50кВ

Сторона 0,4кВ:

Выбор рубильника:

Условия выбора: Uн>Uну; Iн>Iну.

Линия 4:

Выбираю рубильник РБ34 с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 400А.

Линия 5:

Выбираю рубильник РБ34 с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 400А.

Линия 6

Выбираю рубильник РБ32с номинальным напряжением 380 В и номинальным током 250А.

Выбор разрядника:

Для всех линий ТП2 (Л4, Л5 и Л6) выбираю разрядник РВН-1 с номинальным напряжением 500 В и пробивным напряжением 2,5.3кВ.

Выбор трансформатора тока:

Условия выбора: Uн>Uнуст; Iн>Iнуст; класс точности — не выше 0,5.

Для двух трансформаторов выбираю 2 трансформатора тока:

Выбираю Т-0,66 с номинальным напряжением 660 В, номинальный ток 1200А, класс точности — 0,5, сопротивление вторичной цепи — 0,4Ом.

Выбираю Т-0,66 с номинальным напряжением 660 В, номинальный ток 1200А, класс точности — 0,5, сопротивление вторичной цепи — 0,4Ом.

Выбор автоматических выключателей:

Условия выбора Uн>Uну; Iн>Iну; Iнтр>Iн; Iнэр>Iн; Iпкс>I (3)

Проверка на чувствительность:

Линия 4:

Выбираю А3736 с номинальным током 400А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 400А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 4000А, ток предельного отключения — 35,5кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Линия 5:

Выбираю А3736 с номинальным током 400А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 400А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 4000А, ток предельного отключения — 35,5кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Линия 6:

Выбираю А3726 с номинальным током 250А, комбинированным расцепителем, номинальный ток теплового расцепителя — 250А, номинальный ток электромагнитного расцепителя — 2500А, ток предельного отключения — 7кА.

Проверим на чувствительность:

что больше 3.

Таблица 10. Автоматические выключатели в линиях

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы я закрепил теоретические знания, необходимые для проектирования и эксплуатации сети 0,4 и 10кВ, т.к. мне предстояло рассчитать поселок с планом расположения домов, спроектировать и рассчитать расположения дорог, трансформаторных подстанций, трасс ЛЭП и уличное освещение. Выбор самих проводов ЛЭП и аппаратуры трансформаторных пунктов, с последующей проверкой выбора.

Так же к курсовой работе прилагается чертеж, с нанесением домов, трасс ЛЭП с длинами и потерями напряжения, трансформаторные подстанции и опоры со светильниками.

Список использованных источников

1. ФГОУ ВПО Костромская ГСХА Кафедра электроснабжения.

2. Попов Н. М. Методические указания к выполнению курсовой работы по электроснабжению сельского хозяйства. Кострома 2008

3. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства.Л. И. Васильев, Ф. М. Ихтейман, — М.; Агропромиздат, 1989. — 159с.

4. Http://www.Rotech. info/zavisimost-secheniya-kabelya-i-provoda-ot-tokovyh-nagruzok-i-moschnosti

5. Лекции по электроснабжению