Омск-2011

ФГОУ СПО ОМСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ

 

Курсовой проект

Электроснабжение сельского хозяйства

КП.110302..ПЗ.

ВЫПОЛНИЛ ИСКАКОВА Д.К.

ПРОВЕРИЛ КОВАЛЕВА Н.С.

Омск-2011

 

 

Содержание.

1.Расчёт электрических нагрузок потребителей ………………………….. 1

2.Обоснование допустимой потери напряжения в ВЛ. напряжением 0,38кВ ……………………………………………………………. 3

3.Выбор количества и места установки трансформаторных подстанций ……………………………………………………………………… 4

4.Определение мощности трансформаторных подстанций ……………....................................................................................... 9

5.Определение площади поперечного сечения ВЛ. напряжением 0,38кВ методом экономических интервалов ……………………………… 14

6.Расчёт токов короткого замыкания методом именованных величин …………………………………………………………………………. 20

7.Выбор и проверка аппаратуры …………………………………………… 26

8. Расчёт защитного заземления ……………………………………………. 38

 

 

Введение.

На первом этапе электрификации сельского хозяйства источником электроснабжения были тепловые и гидроэлектрические станции небольшой мощности, где использовали местные энергоресурсы. С вводом в действие государственных энергосистем, началось интенсивное применение электричества в технологических процессах.

В наших странах всегда уделяли большое внимание сельской электрификации. Практически все крупные хозяйства получают питание от мощных государственных энергосистем. Для этого созданы сельские системы электроснабжения с разветвленными селями и достаточным числом понижающих подстанций.

В настоящее время в связи с глубокими изменениями, происходящими в обществе, перед специалистами возникают новые задачи. Появились фермерские и арендаторские хозяйства, мелкие перерабатывающие заводы и цехи, что, очевидно, приведет к дальнейшему увеличению подстанций. Устанавливаются новые экономические отношения между потребителями электроэнергии и ее производителями. При этом необходимы резкое повышение надежности электроснабжения и улучшение качества электроэнергии, потребления которой будет расти. В то же время использование электроэнергии в сельском хозяйстве ограничено. В ряде областей и районов введены лимиты на её расход. В сельском хозяйстве так же в промышленности и социальной сфере, требуется немедленно внедрить энергосберегающие режимы и технологии, одновременно повышая производительность труда и улучшая качество продукции. Кроме того, необходимо снижать потери электроэнергии при её передаче и использовании.

 

 

 

 

 

№	Наименование строения
1 - 5	Двухквартирный дом
6 - 10	Четырёхквартирный дом
11 - 15	Восьмиквартирный дом
16 - 20	Одноквартирный дом
	Свинарник
	Молочный блок
	Столярный цех
	Приемный пункт молокозавода
	Цех по переработке 50 солений и 130 тонн капусты
	Кирпичный завод
	Ветеринарно-фельдшерский пункт
	Конюшня
	Кузница
	Котельная

 

 

1. Расчёт электрических нагрузок потребителей.

 

Пользуясь сведением о потребителях, в посёлках, приведенных в исходных данных, устанавливаем расчетные данные мощности на вводах. Численные значения расчетных мощностей принимаем по типовым проектам РУМ. Для вновь электрифицированных населенных пунктов расчетную нагрузку на вводе принимаем Ррас=6,0 кВт. Для нескольких домов рассчитываем нагрузку по формуле:

Рв = n * Ррасч * Ко (1.1)

Рд = Рв * Ку (1.2)

Где Ко—коэффициент одновременности.

n — количество домов в группе.

Ку — коэффициент участия в дневном максимуме нагрузки.

(1.3)

(1.4)

Где Cos φ—коэффициент мощности потребителя.

Рв2 = 2 * 4 * 0,75 = 6 кВт

Рд2 = 0,3 * 6 = 1,8кВт

 

 

 

 

№п/п	Объект	Рд	Рв	Cosφд	Cosφв	Sд	Sв
	Дом 2 кв.	1,8		0,9	0,9	2,00	6,60
	Дом 2 кв.	1,8		0,9	0,9	2,00	6,60
	Дом 2 кв.	1,8		0,9	0,9	2,00	6,60
	Дом 2 кв.	1,8		0,9	0,9	2,00	6,60
	Дом 2 кв.	1,8		0,9	0,9	2,00	6,60
	Дом 4 кв.	2,88	9,6	0,9	0,9	3,20	10,60
	Дом 4 кв.	2,88	9,6	0,9	0,9	3,20	10,60
	Дом 4 кв.	2,88	9,6	0,9	0,9	3,20	10,60
	Дом 4 кв.	2,88	9,6	0,9	0,9	3,20	10,60
	Дом 4 кв.	2,88	9,6	0,9	0,9	3,20	10,60
	Дом 8 кв.	4,32	14,4	0,9	0,9	4,80	16,00
	Дом 8 кв.	4,32	14,4	0,9	0,9	4,80	16,00
	Дом 8 кв.	4,32	14,4	0,9	0,9	4,80	16,00
	Дом 8 кв.	4,32	14,4	0,9	0,9	4,80	16,00
	Дом 8 кв.	4,32	14,4	0,9	0,9	4,80	16,00
	Дом 1 кв.	1,2		0,9	0,9	1,30	4,40
	Дом 1 кв.	1,2		0,9	0,9	1,30	4,40
	Дом 1 кв.	1,2		0,9	0,9	1,30	4,40
	Дом 1 кв.	1,2		0,9	0,9	1,30	4,40
	Дом 1 кв.	1,2		0,9	0,9	1,30	4,40
	Зернохранилище вместимостью 500 тонн с передвижными механизмами			0,75	0,85	1,33	4,71
	Прачечная проиводительностью 1 тонна в смену			0,8	0,85	22,50	21,18
	Овощекартофелехранилище на 300 - 600 тонн			0,7	0,75	21,43	1,33
	Баня на 10 мест			0,8	0,85	12,50	1,18
	Столовая на 75 - 100 мест			0,75	0,8	13,33	3,75
	Клуб со зрительным залом на 150 - 200 мест			0,85	0,9	29,41	8,89
	Административное здание на 15- 25 рабочих			0,85	0,9	2,35	4,44
	Детские ясли - сад на 25 мест			0,75	0,85	10,67	9,41
	Начальная школа на 40 учащихся		0,5	0,7	0,75	7,14	0,67
	Магазин смешанног ассортимента на 2 рабочих места			0,85	0,9	27,06	25,56
		168,00	240,50	0,86	0,88	305,60	268,60

Таблица №1.1 Таблица №1.1

 

 

2. Обоснование допустимой потери напряжения

в ВЛ. напряжением 0,38 кВ

Допустимые потери напряжения определяем с помощью таблицы отклонений напряжения. В сети 0,38 кВ определяем допустимую потерю в соответствии с дополнением ГОСТ13109-97 по отклонению напряжения у сельскохозяйственных потребителей, которое должно быть в пределах ±7,5%. Трансформатор U=10/0,4 может иметь надбавки по напряжению: 0; 2,5; +5; +7,5; 10. Потери напряжения в трансформаторе 4% при 100% и 1% при 25% нагрузке. В исходных данных проекта указаны уровни напряжения в начале линии 10 кВ: , . Пользуясь выше перечисленными данными составляем таблицу отклонений напряжения.

 

Таблица № 2.1

 

3. Выбор количества и места установки трансформаторных подстанций.

Количество ТП в населенном пункте зависит от суммарной мощности объектов Эл. снабжения, плотности нагрузки и допустимых потерь напряжения.

Приближенное количество ТП определяется по формуле:

n _ТП = Р мах (3.1)

Где Pмах – cуммарная расчетная нагрузка

β = 0,7 – постоянный коэффициент

ρ – плотность нагрузки

ΔU – допустимые потери напряжения

(3.2)

F – площадь застройки объекта (км)

F = 0,45 * 0,9 = 0,405 км²

n _ТП = 321,5 * = 4

Принимаем к установке четыре подстанции. По требованию энергосбыта электроснабжения производственных и коммунально-бытовых потребителей следует осуществлять от различных подстанций.

Пользуясь планом посёлка и данными о нагрузках на вводах в здание, вычисляем центр нагрузки потребителей.

Х= (3.3)

 

Y= (3.4)

 

Где ; - мощность потребителя

- сумма мощностей

 

 

Трансформаторная подстанция № 1

Таблица № 3.1

 

 

 

Х = = 8

 

 

Y = = 3

 

 

 

Трансформаторная подстанция № 2

Таблица № 3.2

 

 

Х = = 8

 

 

Y = = 5

 

Трансформаторная подстанция №3

 

Таблица № 3.3

 

 

 

 

Х = = 16

 

Y = = 3

 

 

Трансформаторная подстанция № 4

 

Таблица № 3.4

 

 

 

 

 

Х = = 3

 

Y = = 7

 

 

4. Определение мощности

трансформаторных подстанций.

 

Трансформаторная подстанция №1

Рис.4.1

 

 

 

 

Ф1 Ф2

5 4 3 2 1 1 2 3

0

 

4кв

2кв

2кв

2кв

2кв

2кв

4кв

4кв

4кв

4кв

 

 

2/6,6 2/6,6 2/6,6 2/6,6 2/6,6 3,3/10,6 3,2/10,6 3,2/10,6 3,2/10,6 3,2/10,6

Решение

 

 

1. S4-5Д=2+1,2=3,2кВА

S4-5в=6,6+3,9=10,5кВА

S3-4Д =3,2+1,2=4,4кВА

S3-4в=10,5+3,9=14,4кВА

S2-3д=4,4+1,2=5,6кВА

S2-3в =14,4+3,9=18,3кВА

S1-2д=5,6+1,2=6,8кВА

S1-2в =18,3+3,9=22,2кВА

S0-1д=6,8+1,8=8,6кВА

S0-1в=22,2+6,7=28,9кВА

 

2. S2-3д=3,2=1,8=5кВА

S2-3в=10,6+6,7=17,3кВА

S1-2д=5+1,8=6,8кВА

S1-2в=17,3+6,7=24кВА

S0-1д=6,8+1,8=8,6кВА

S0-1в=24+6,7=30,7кВА

 

 

Sтпд=8,6+5,1=13,7 кВА

Sтпв=30,7+18,4+3,6=52,7кВА

 

 

Трансформаторная подстанция №2

Рис.4.2

 

 

 

Ф1 Ф2

 

3 2 1 1 2 3 4 5

0 0

	8кв		8кв		8кв		8кв

 

 

4,8/16 4,8/16 4,8/16 4,8/16 4,8/16 1,3/4,4 1,3/4,4 1,3/4,4 1,3/4,4 1,3/4,4

 

 

Решение

 

 

1. S2-3д=4,8+2,7=7,5кВА

S2-3в=16+9,8=25,8кВА

S1-2д=7,5+2,7=10,2кВА

S1-2в=25,8+9,8=35,6кВА

S0-1д=10,2+2,7=12,9кВА

S0-1в=35,6=9,8=45,4кВА

 

2. S4-5д=1,3+0,6=1,9кВА

S4-5в=4,4+2,4=6,8кВА

S3-4д=1,9+0,6=2,5кВА

S3-4в=6,8+2,4=9,2кВА

S2-3д=2,5+0,6=3,1кВА

S2-3в=9,2+2,4=11,6кВА

S1-2д=3,1+0,6=3,7кВА

S1-2в=11,6+2,4=14кВА

S0-1д=4,8+2,1=6,9кВА

S0-1в=16+8,5=24,5кВА

Sтпд=12,9+4,2=17,1 кВА

Sтпв=45,4+15,7=61,1кВА

 

Трансформаторная подстанция №3

Рис.4.3

 

 

Ф1

0 1

Столярный цех

Молочный блок

Свинарник

 

 

1,3/4,7 22,5/21,1 21.4/1,3

 

 

Решение

 

1. S0-1д=22,5+13,8=36,3кВА

S0-1в=21,1+0,9=22кВА

 

Трансформаторная подстанция №4

 

Рис.4.4

 

10,6/9,4 27/25,5 7,1/0,6

 

1

0 Ф2

 

Цех по переработке 50 тонн солений

Кирпичный завод

Приемный пункт молокозавода

Ветеринарно-фельдщерский пункт

Ф1 0 2 3

 

 

 

29,4/8,8 12,5/1,1

2,3/4,4

13,3/3,7

 

 

Решение

1. S2-3д=13,3+7,9=21,2кВА

S2-3в=3,7+0,6=4,3кВА

S1-2д=29,4+13,1=42,5кВА

S1-2в=8,8+2,7=11,5кВА

S0-1д=42,5+1,5=44кВА

S0-1в=11,5+2,7=14,2кВА

 

 

2. S1-2д=27+4,2=31,2кВА

S1-2в=25,5+0,4=25,9кВА

S0-1д=31,2+6,7=37,9кВА

S0-1в=25,9+5,7=31,6кВА

Sтпд=44+25=69 кВА

Sтпв=31,6+9,2=40,8кВА

 

Выбираем трансформаторы

 

 

Таблица № 4.1

 

 

 

5. Определение площади поперечного сечения ВЛ. напряжением 0,38 кВ методом экономических интервалов.

 

Трансформаторная подстанция №1

Рис.5.1

 

 

А

Ф1 Ф2

6 5 4 3 2 1 1 2 3 4

 

P1=6 P2=6 P3=6 P4=6 P5=6 P6=6 P7=9,6 P8=9,6 P9=9,6 P10=9,6

 

 

Решение

 

 

Ф1 (5-6)

Р5-6=Р1=6кВт

S5-6= = =6,6кВА (5.1)

Sэкв=6,6*0,7=4,6кВА (5.2)

(4-5)

Р4-5=(Р1+Р2)*К02=(6+6)*0,85=10,2кВт (5.3)

S4-5=11,3кВА

Sэкв=7,9кВА

(3-4)

Р3-4=(Р1+Р2+Р3)*К03=(6+6+6)*0,8=14,4кВт

S3-4=16кВА

Sэкв=11,2кВА

(2-3)

Р2-3=(Р1+Р2+Р3+Р4)*К04=(6+6+6+6)*0,78 =18,7кВт

S2-3=20,7кВА

Sэкв=14,4кВА

 

 

 

(1-2)

 

Р1-2=(Р1+Р2+Р3+Р4 С)*К05=(6+6+6+6+6)*0,75 =22,5кВт

S1-2=25кВА

Sэкв=17,5кВА

 

РА-1=(Р1+Р2+Р3+ Р4+Р5+ Р6)*К06=(6+6+6+6+6+9,6)*0,73=28,9кВт

SА-1=32,1кВА

Sэкв=22,4кВА

 

Ф2 (3-4)

Р3-4=Р7=9,6кВт

S3-4=10,6кВА

Sэкв=7,4кВА

 

(2-3)

P2-3=(P7+P8)*К02=(9,6+9,6)*0,85=16,3кВт

S2-3=18,1кВА

Sэкв=12,6кВА

 

(1-2)

P1-2=(P7+P8+P9)*К03=(9,6+9,6+9,6)*0,8=23,04кВт

S1-2=25,6кВА

Sэкв=17,9кВА

(A-1)

PA-1=(P7+P8+P9+P10)*К04=(9,6+9,6+9,6)*0,78=29,9кВт

SA-1=33,2кВА

Sэкв=23,2кВА

 

Таблица № 5.1

 

 

 

Трансформаторная подстанция №2

Рис.5.2

 

 

А

 

4 3 2 1 Ф1 Ф2 1 2 3 4 5 6

 

P11=14,4 P12=14,4 P13=14,4 P14=14,4 P15=14,4 P16=4 P17=4 P18=4 P19=4 P20=4

 

Таблица № 5.2

 

 

 

 

Трансформаторная подстанция №3

Рис.5.3

 

 

 

Ф1 Ф2

А

 

1 1 2

 

P21=1 P22=18 P23=15

 

Таблица № 5.3

 

 

Трансформаторная подстанция №4

Рис.5.4

 

P28=8 P30=23 P29=5

 

4 Ф2 2 3

А

 

Ф1

5 2 3 4

 

 

P27=2 P26=25 P25=10 P24=10

 

Таблица №5.4

 

6. Расчет токов короткого замыкания методом именованных величин.

 

Трансформаторная подстанция №1

Рис.6.1

 

 

Решение

 

Определяем сопротивление элементов схемы

 

 

(6.1)

Где: Uк—напряжение короткого замыкания

 

(Ом)=114 (мОм)

 

Трёхфазный ток короткого замыкания в точке К1

(6.2)

 

Где: Zа—сопротивление контактов = 15

Zс—сопротивление системы = 0

 

 

(кА)

Находим сопротивление линии напряжением 0,38 кВ

 

Ф1 (А-35)

 

Хл=Х0*L (6.3)

Где: Х₀—удельное значение линейного индуктивного сопротивления.

L—длина линии.

Х_Л=0,35*230=80,5 (мОм) (А-25)

 

R_Л=R₀*L (6.4)

Где: R₀—усреднённое линейное активное сопротивление.

L—длина линии.

R_Л1=1,18*230 =271,4 (мОм)

(6.5)

Где: Хл—реактивное сопротивление

Rл—активное сопротивление

282,8(Ом)

Трёхфазный ток короткого замыкания в точке К2

(6.6)

Где: Uном—номинальное напряжение

Zc—сопротивление системы

Zл—сопротивление линии

Zт- сопротивление трансформатора

(кА)

 

Двухфазный ток короткого замыкания в точке К2

(6.7)

Где: I_К—трехфазный ток короткого замыкания

(кА)

 

Однофазный ток короткого замыкания в точке К2

(6.8)

 

Где: Uф—фазное напряжение

1/3Zтр—сопротивление при однофазном замыкании

0,51 (кА)

 

Ф2 (А-25)

R_Л1=1,18*200=236 (мОм)

X_Л=0,35*200=70(мОм)

 

246,16 (Ом)

 

(кА)

 

(кА)

0,58(кА)

 

 

№ ТП	№ Линии
	Ф1	283,8		1,7	0,56	0,4	0,51
Ф2	246,16		0,61	0,5	0,58

 

Трансформаторная подстанция №2

Рис.6.2

 

 

№ ТП	№ Линии
	Ф1	134,6	190,4	1,7	0,8	0,7	0,9
Ф2	375,3	530,8	0,45	0,4	0,4

 

Трансформаторная подстанция №3

 

Рис.6.3

 

 

№ ТП	№ Линии
	Ф1	30,7	43,5	1,2	1,02	0,9	0,3
Ф2		141,5	0,8	0,69	0,3

 

 

 

Трансформаторная подстанция №4

 

 

Рис.6.4

 

 

 

 

№ ТП	№ Линии
	Ф1	154,4	218,5	2,7	0,95	0,8	0,5
Ф2	406,6		0,5	0,43	0,3

 

 

7.Выбор и проверка аппаратуры для трансформаторной подстанции №1

 

Выбор разъединителя.

 

Согласно схеме подстанции 10/0,4 кВ на стороне высшего напряжения установлен разъединитель типа РЛНД – 10/400 с приводом ПРН – 10М.

 

Таблица № 7.1

 

, (7.1)

где: Sнт—номинальная мощность трансформатора

Uн1—номинальное напряжение первичной обмотки

 

Разъединитель РЛНД – 10/400 с приводом ПРН – 10М подходит по всем параметрам.

 

Выбор предохранителя для защиты трансформатора от токов короткого замыкания.

 

Согласно типового проекта для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВ принимаем предохранитель ПК1-10

 

Таблица № 7.2

 

 

Защита линии 0,38 кВ от токов короткого замыкания.

 

Выбор автоматических выключателей приведён в таблице:

 

Таблица № 7.3

 

 

Номинальный расчётный ток для каждой линии определяется по максимальной расчётной мощности Sрд или Sрв.

, (7.2)

где Sрд(в)—мощность, зависящая от того, какая мощность больше (вечерняя или дневная).

Iр.мах1=28,9/(1,73*0,4)=41,8 А

Iр.мах2=30,7/(1,73*0,4)=44,4 А

Ток теплового расцепителя.

Iт.р=1/3*Iк (7.3)

Iт.р1=1,1*41,8=46 А

Iт.р2=1,1*44,4=48,8 А

Ток электромагнитного расцепителя.

Iэр=1,25*Iкп, (7.4)

где Iкп—ток трёхфазного короткого замыкания в конце линии

Iэр=1,25*560= 700А

Iэр=1,25*610= 763А

 

 

Выбор и проверка аппаратуры для трансформаторной подстанции №2

Выбор разъединителя.

Согласно схеме подстанции 10/0,4 кВ на стороне высшего напряжения установлен разъединитель типа РЛНД – 10/400 с приводом ПРН – 10М.

Таблица № 7.5

 

 

Выбор предохранителя для защиты трансформатора от токов короткого замыкания.

 

Таблица № 7.7

 

 

Защита линии 0,38 кВ от токов короткого замыкания.

 

Выбор автоматических выключателей приведён в таблице:

 

Таблица № 7.12

 

 

Выбор и проверка аппаратуры для трансформаторной подстанции №3

Выбор разъединителя.

Согласно схеме подстанции 10/0,4 кВ на стороне высшего напряжения установлен разъединитель типа РЛНД – 10/400 с приводом ПРН – 10М.

 

Таблица № 7.9

 

 

Выбор предохранителя для защиты трансформатора от токов короткого замыкания.

 

 

Таблица № 7.11

 

 

 

Защита линии 0,38 кВ от токов короткого замыкания.

Выбор автоматических выключателей приведен в таблице:

 

Таблица № 7.12

 

 

 

Выбор и проверка аппаратуры для трансформаторной подстанции №4

Выбор разъединителя.

 

Согласно схеме подстанции 10/0,4 кВ на стороне высшего напряжения установлен разъединитель типа РЛНД – 10/400 с приводом ПРН – 10М.

 

Таблица № 7.13

 

 

 

Выбор предохранителя для защиты трансформатора от токов короткого замыкания.

 

 

Таблица № 7.14

 

 

 

Защита линии 0,38 кВ от токов короткого замыкания.

Выбор автоматических выключателей приведен в таблице:

 

Таблица № 7.15

 

 

 

8. Расчет защитного заземления.

 

Принимаем для выполнения заземления стальные стержни длиной L=5м и диаметром 12 мм соединенные между собой стальной полосой 40×4 мм. Глубина заложения стержней 0,8 м, полосы 0,9 м.

Принимаем ρ=200 Ом*м и определяем сопротивление вертикального заземлителя (Стержня).

Ом

(hп.з= +0,8=3,3) (8.1)

При ρ=200 Ом*м сопротивление одного повторного заземления допускается принимать

Rп.з=30 Ом

Выполняем повторное заземление при помощи одного стержня, вертикально забитого в грунт. Тогда:

Rп.з=45 Ом

Общее сопротивление всех повторных заземлений

Rл.о= (8.2)

Ток как Rл.о<R3=4* Ом, то расчет ведем исходя из условия

Rиск ≤ и Rиск ≤ 10 Ом (8.3)

(Заземление выполняется общим для электрооборудования 0,4 и 10 кВ)

Rиск ≤ Ом

Принимаем для расчета Rиск=8,35 Ом, так как оно меньше 10 Ом.

Определяем теоретическое число стержней

(8.4)

Принимаем 6 стержней и располагаем их в грунте на расстоянии, а=5 м. Длина полосы связи:

L_r=an_r=5*6=30 м (8.5)

Сопротивление полосы связи:

Ом (8.6)

При n=6 и а/L=5/5=1 и

Где и -коэффициент экранирования стержней.

Тогда действительное число стержней с четом полной связи:

(8.7)

Принимаем к монтажу n_g=n_т=6 стержней и производим проверочный расчет.

Действительное сопротивление заземления

Ом < 8,35 Ом

Сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземляющий нулевого провода

Ом < 8 Ом (8.8)