Электрификация животноводческой фермы крупного рогатого скота на 2700 голов ЗАО "Агрофирма Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой системы горячего и холодного водоснабжения

Водоподъемная установка ВУ-5-3ОА.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм и т.д. с учетом потреблением воды 75…. .90 м³.

В качестве водоисточников могут использоваться шахтные колодцы, открытые и закрытые водоисточники, скважины диаметром не менее 150 мм и динамическим уровнем воды не более 5 м.

Основные узлы: вихревой консольный насос ВК-2/26, гидроаккумулятор, система управления. Станция управления совместно с реле давления обеспечивает работу установки в автоматическом режиме, защиту от токов короткого замыкания, технологических перегрузок и перегрузок, вызванных потерей напряжения в одной из фаз питающей сети, ручное управление работой установки.

Установка снабжена предохранительным клапаном, предназначенным для сброса воды из трубопровода при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа. Водоподъемная установка ВУ-5-ЗОА имеет степень снижения затрат труда 33,3 и эксплуатационные издержки 27,17%.

Водоподъемная установка ВУ-10-ЗОА.

назначение аналогично ВУ-5-ЗОА и водоисточник тоже.

Основные узлы: два вихревых консольных насоса ВК-2/26, все остальные узлы такие же, как и у ВУ-5-ЗОА. Степень снижения затрат труда 27,3 и эксплуатационные издержки 17,47%.

Водоподъемная установка ВУ-16-28.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм, жилых зданий, учреждений, суточная потребность которых не превышает 190 м³.

Требования к источникам и скважин остаются стандартными.

Основные узлы: центробежный консольный насос 2К-20/30, два гидроаккумулятора вместимостью 0,3 м³, станция управления манометр.

Комплектация станции стандартная, в том числе и защита.

Предохранительный клапан срабатывает также выше 0,45 мПа.

Водоподъемная установка ВУ-10-80.

Назначение аналогично, с суточным потреблением до 150 м³. Водоисточник аналогичен, динамический уровень воды до 60 м.

Основные узлы: электронасос ЭЦВ-10-80, гидроаккумулятор, станция управления. Работа станции и комплектация такая же.

Установка снабжена предохранительным клапаном, срабатывает при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа.

Достоинства конструкции ВУ-10-80 это простота обслуживания, малые габаритные размеры, хорошая монтажная пригодность, надежность работы автоматики, наличие в гидроаккумуляторе разделяющей диафрагмы между водой и воздушной подушкой, что препятствует насыщению воды воздухом. Также можно отнести сюда и достоинство это стоимость подачи воды этими установками в 1,5…2 раза меньше, чем водонапорными башнями.

К недостаткам можно отнести лишь то, что пневматические безбашенные водоподъемные установки могут применяться только при бесперебойном электроснабжении, т.к запас воды в пневмоаккумуляторе мал. (Белянчинков; Смирнов)

Водоподъемник винтовой 1ВЭ-20/3.

Предназначен для водоснабжения животноводческих ферм, пастбищ из шахтных колодцев и скважин с обсадными трубами диаметром не менее 6? уровнем воды в водоисточнике не менее 700 мм.

Основные узлы: насос, трансмиссия, водоподъемные трубы, электродвигатель, колонка, сливной патрубок.

Одновинтовой насос объемного действия состоит из хромированного однозаходного левого винта с эксцентриситетом 10,8 и шагом 72 мм, корпуса и приемника, навинчивающегося на нижний конец корпуса. В приемнике расположен клапан, удерживающий воду в трубах, находящихся ниже сливного устройства.

Верхняя крышка насоса соединяет его с колонной водоподъемных труб.

Трансмиссия водоподъемника выполнена из валов длиной 1,5 и 1 м, резиновых подшипников и соединительных муфт.

Колонка, предназначена для крепления насоса с водоподъемными трубами и трансмиссией на раме и передачи крутящего момента от электродвигателя, состоит из корпуса, шкива, трубчатого и ведущего валов, мало удерживающие трубки.

Привод органов водоподъемника от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Обслуживает рабочий.

Башни водонапорные стальные БР-15У; БР-25У и БР-50У

Предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также в водопроводах населенных пунктах и небольших предприятиях.

Каждая водонапорная башня сварена в виде ствола и бака, которые в период эксплуатации постоянно заполнены водой.

Башни не отапливаемые, снабжены на внутренних стенках баков скобами, удерживающими образующуюся зимой ледяную малотеплопроводную рубашку, являющуюся теплоизоляцией. Используются также эффект выделения скрытой теплоты льдообразования, вследствие чего темп намерзания слоя льда замедлен и к концу зимы не превышает 300мм. Башни рассчитаны на температуру воздуха до - 40⁰ С.

При использовании станции автоматического управления типа ПЭТ и ШЭТ в баке башни устанавливают датчики верхнего и нижнего уровня воды.

Расстояние между ними образует высоту регулирующего объемом бака. Внутри бака имеется водоподъемная труба, которая выведена из башни в

нижней части ствола. Здесь же установлены смотровые люки и напорный трубопровод от водоподъемника.

Башни устанавливают на фундаменте, бетонированную площадку. Напорный и водозаборный трубопроводы вместе прохода их к башне утепляют.

К недостаткам бесшатровых башен можно отнести образование большого количества заледенения на стенках бака и ее сложность в установке, что приводит к большим затратам, также могут отказать датчики уровня воды.

Все проанализированные водоподъемные установки и их технические характеристики сводим в таблицу.

Таблица 3.8. Технические характеристики водоподъемных установок.

показатели	Типы водоподъемных установок
	ВУ-5-30А	ВУ-10-30А	ВУ-16-28	ВУ-10-80	1ВЭ-20/3
Тип	С т а ц и о н а р н ы й
Подача, м3/ч	7	14	22,5	10±0,4	5…6
Напор, мПа	0,29	0,29	28	80
Высота всасывания, м	5	5	5	5	До 30
Гидроаккумулятор Вместимость, м3	0,3	0,3	2Ч0,3	0,3
Высота, мм	1100	1100	1100	1100
Диаметр, мм	915	915	915	915
Рабочее давление, мПа min max	0,14 0,39	0,14 0,39	0,14 0,39	0,14 0,39
Установленная мощность, кВт	3	6	3	3	1
КПД,%	22	20	43	41

3.8.2 Определение мощности установки

Для расчета расхода воды учитывают вид, число, животных и индивидуальные нормы водопотребления. Кроме того, находят количество воды, требуемое для производственно-технических нужд и пожарной безопасности животноводческой фермы.

Норма водопотребления называется количество воды, расходуемое одним потребителем в единицу времени (сутки).

В нормы водопотребления для животных включает расходы воды на поение, мойку помещений, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и др. Расходы воды на фермах очень неравномерен как в течение года так и в течение суток, поэтому выбираем среднесуточные нормы водопотребления за год. Белянчиков. Смирнов

Окончательно принимаем норму водопотребления на одно животное, дм³/сут; при механизированной дойке и при наличие внутреннего водопровода равное 120 дм³/сут. Белянчиков. Смирнов

Определяем среднесуточный расход воды (дм³/сут) на ферме находим

Q_{СР. СУТ}=N. q+Qпож. (3.106)

Где: N-число животных 400;

q-среднесуточные нормы водопотребления 120 дм³/сут или 0,12м³;

Qпож. - расход воды на пожаротушение, м³

Согласно СНиП от 2.04.02года и СНиП 2.10 03-84* пункт 2.11 пункт 2.17 пункт 2.24 [таблица 7, " Наружные сети водоснабжения "] 10л/сек для категории Д.

Qпож. = (10^.3600) /1000^.2=72м³

Qср. сут. =400.0,12+72=120м³

Для расчета водопроводных сооружений необходимо знать максимальный суточный Qmax сут, максимальный часовой Qmax час и секундный q_С расход воды. Максимальный суточный расход воды

Qmax сут=К сут. Qср. сут (3.107)

Где: К сут - коэффициент суточной неравномерности (1,3…. .1,5) принимаем 1,4

Qmax сут=1,4.120=168м³

Средне часовой расход воды

Qср. час= Qmax сут. /24 (3.108)

Qср. час=168/24=7м³

Максимальный часовой расход воды

Qmax час=Кч. Qср. час

Где: Кч - коэффициент часовой неравномерности (Кч=2…4)

Значение коэффициента неравномерности уточняют в каждом отдельном случае в зависимости от вида животных, способа их содержания и климатических условий.

Qmax час=3.7=21м³

Секундный расход воды

q_С= Qmax час/3600 (3.109)

q_С=21/3600=0,0058м³

Расчет водонагревателя.

Требуемая тепловая мощность нагревателя вычисляют по формуле:

Ртр = mc (t2 - t1),

где m - масса нагреваемого материала, кг;

с - удельная теплоемкость материала, кДж/кг * єС;

t2, t1 - начальная и конечная температура нагрева, єС.

Ртр= 50000 * 4,18 (37 - 10) = 19 кВт

Установленная мощность:

Руст = kз * Ртр,

где kз - коэффициент запаса учитывающий необходимость увеличения мощности из-за старения нагревателей (принимается 1,1-1,3) [2].

Руст= 1,15 * 19 = 22 кВт.

Диапазон регулирования электродных водогрейных котлов от 10% до 100% при номинальной мощности 100 кВт, для первоначального нагрева выберем водогрейный котел ЭПЗ - 25/0,4 с номинальной мощностью 25 кВт.

При известной мощности рассчитаем конструктивные размеры плоского электрода водонагревателя ЭПЗ-25/0,4.

Определим расстояние между электродами:

l=U/Eдоп,

где U - фазное напряжение;

Eдоп - допустимая напряженность поля между электродами принимают

15 * 10і В/м [5].

l =380/15 * 10і = 0,025м.

Определим расчетное сопротивление водонагревателя:

R= UІ/Р?,

где Р? - удельное сопротивление.

Р?= Р/n,

где n - количество электродов.

Р?= 25/6 = 4,1кВт.

Определяем удельное сопротивление воды при заданной температуре:

с - удельное сопротивление воды при t= 90єС; =70 Ом*м.

Определим площадь сечения электродов:

Нагревательным элементом исходного материала является труба, которая находится внутри резервуара, теплоносителем является вода, нагревающаяся от водонагревателя ЭПЗ-25/0,4

Площадь поверхности нагрева трубы определяем по формуле [6] ;

где Р_тр - требуемая мощность теплоты на нагрев материала, Вт;

1,2 - коэффициент, учитывающий потери теплоты;

k-коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воде, Вт/м²*С;

t_п и t_о - начальная и конечная температура подающего материала, С;

t_r и t_х - расчетные температуры подающей и обратной воды, С.

3.9 Расчет силовой сети молочного блока

Таблица 3.9. Выбранное технологическое оборудование молочного блока.

Наименование машины	Тип токоприемника	количество	Рном кВт	Iном А	КjIп
АДМ-8	RA112М4 RA90S4	2 2	4 1,1	9 3	6,5 5,5
МХУ-8С	4АХ100L2У3 4АХ71А4У3 4АХ71В2У3	2 2 2	4,5 0,6 1,7	10 2 3	7,5 5,2 5,5
ТО2	4А100L4У3 4АА63В4У3	2 2	4 0,37	9 1	6 3,7
Всего			16,27

В таблице приведено технологического оборудования для комплекса. Расчет силовых сетей молочного блока производим аналогичным методом что и при расчете осветительной сети то есть методом потерь напряжения. Силовая сеть молочного блока разбита на 4 группы, схема компоновки приведена ниже.

Моменты нагрузки на группах.

М=У (Р·L) (3.110)

где, У-сумма токоприемников подключенных к данной группе

Р-мощность токоприемника

L-расстояние от установки до силового щита.

М1=4·4,4+4·5,4=39,2 кВт·м

М2=4,5·5,25+0,6·5,25+1,7·5,25+4,5·6,3+0,6·6,3+1,7·6,3=78,3 кВт·м

М3=1,1·6,2+1,1·7,3=14,8 кВт·м

М4=4·7,3+0,37·7,3+4·8,5+0,37·8,5=67,3 кВт·м

Расчетное сечение.

S=М/С·ДU (3.111)

т.к напряжение на группах принято 380В то С=50, отклонение напряжения на группах принимаем 2,5% данный процент потерь напряжения разрешает ПУЭ

S1=39,5/50·2,5=0,3ммІ

S2=78,3/50·2,5=0,6ммІ

S3=14,8/50·2,5=0,1ммІ

S4=67,3/50·2,5=0,6ммІ

На всех отходящих группах принимаем кабель АВВГ (4·2,5) с Iдоп=28А,

выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током.

Для этого определяем токи на группах, т.к токи всех токоприемников известны, то токи на группах находим суммированием токов электродвигателей которые подключены к данной группе

Iгр=УIн (3.112)

Расчетные токи на группах

I1=9+9=18А

I2=10+2+3+10+2+3=30А

I3=3+3=6А

I4=9+1+9+1=20А

Во в 2 группе расчетный ток превысил допустимую токовую нагрузку на выбранный кабель поэтому увеличиваем сечение до 4 ммІ и окончательно принимаем кабель АВВГ (4·4) с Iдоп=38А

Iдон=38А?Iраб=30А (3.113)

Условие соблюдается значит кабель выбран верно. На оставшихся группах максимальный расчетный ток вышел в 4 группе и составил 20А эту группу и принимаем в расчет при проверке выбранного кабеля по условию нагрева.

Iдоп=28А?Iраб=20А (3.114)

Для остальных групп принимаем кабель АВВГ (4·2,5) т.к этот кабель проходит по условию допустимого нагрева.

3.9.1 Выбор аппаратуры защиты и распределительного щита

Т.к. предполагается выбор силового щита серии ПР8501 укомплектованного автоматами марки ВА51-31 с Iн=50А то предварительно будем вести расчет принимая эти автоматы, выбираем условно автомат с Iн. р. =40А и Iотс=150А

Т. к. силовые распределительные щиты комплектуются автоматами одной серии то при выборе автоматического выключателя будем учитывать самую мощную группу а именно 2

Суммарный ток с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=УIн+ (КjIп·Iн) =2+3+ (7,5·10) =80А (3.115)

Т.к. 2 двигателя имеют одинаковую мощность, то при определении суммарного тока будем учитывать пусковой ток одного из этих двигателей.

Производим проверку выбранного автомата по условиям.

Uн. а. =500В?Uн. у. =380В

Iн. а. =50А?Iраб=30А

Iн. р. =40А?Кн. р. ·Iраб=1,1·30=33А (3.116)

Iотс=150А?Кн.э. ·Imax=1,25·80=100А

Выбранный ранее автоматический выключатель проходит по всем условиям и окончательно на всех группах принимаем автомат серии ВА51-31 с Iн=50А

Iн. р. =40А и Iотс. =150А

Определяем ток на вводе в силовой щит.

Суммарные ток всех силовых групп.

Iс=УIг=18+30+6+20=74А (3.117)

где, УIг-сумма токов в группах. Общий вводной ток в силовой щит:

Iв=Iс+Iо=74+6,7=80,7 (3.118)

где, Iо - ток осветительной сети, в проведенных ранее расчетах Iо=6,7А

Предварительно выбираем на вводе автомат серии ВА51-33 с Iн=160А

Iотс=480А и Iн. р. =100А выбор такого автомата объясняется тем что условно был выбран силовой щит с таким типом автомата на вводе.

Суммарный ток на вводе

Imax=УIн+ (КjIп·Iн) =18+6+20+6,7+ (7,5·10+7,5·10) =200,7А (3.119)

Т.к. имеются 2 самых мощных двигателя, то при расчете пускового тока на вводе будем учитывать суммарный пусковой ток этих двигателей.

Проверяем выбранный ранее автоматический выключатель по условиям.

Uн. а. =500В?Uн. у. =380В

Iн. а. =160А?Iраб=80,7А

Iн. р. =100А?Кн. р. ·Iраб=1,1·80,7=88А (3.120)

Iотс=480А?Кн.э. ·Imax=1,25·200,7=250,8А

Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к он проходит по всем условиям.

Таблица 3.10. Характеристики выбранных автоматических выключателей.

Тип автомата	номинальный ток автомата, А	Уставка мгн. тока срабатывания электромагнитного расцепителя, А	Номинальный ток расцепителя, А
ВА51-33	160	480	100
ВА51-31	50	150	40

Принимаем распределительный силовой шкаф серии ПР8501 с номером схемы 055 с исполнением по электробезопасности со степенью защиты IР21 т.к шкаф будет устанавливаться в электрощитовой а это помещение сухое, укомплектован вводным автоматом ВА51-33 и шестью автоматами ВА51-31 на 4 автомата будет включена силовая нагрузка на 1 осветительная сеть и 1 автомат останется в резерве на случай включения дополнительной нагрузки.

Расчет силовой сети животноводческого комплекса.

Таблица 3.11. Выбранное оборудование животноводческого комплекса.

Наименование оборудования	Тип токоприемника	Кол-во	Рном кВт	Iном А
ТСН-160	RA112М4 RA90L4	2 2	4 1,5	9 4
Вентилятор Электрокалорифер	4А71В2У3 ТЭН-26	2 12	1,5 24	7 32

В таблице приведено оборудование 1 животноводческого комплекса, расчет второго аналогичен и поэтому его не приводим.

Силовая сеть животноводческого комплекса разбита на 3 группы, расчет производим аналогичным методом, который использовался при расчете силовой сети молочного блока.

Моменты нагрузки на группах.

М1=У (Р·L) =1,5·10,5+12·10,5=141,7 кВт·м (3.121)

М2=1,5·79,5+12·79,5=1037 кВт·м

М3=4·25+1,5·25+4·25+1,5·25=275 кВт·м

Расчетное сечение кабелей на каждой группе.

S1=М1/С·ДU=141,7/50·2,5=1,1 ммІ (3.122)

S2=1037/50·2,5=8,2 ммІ

S3=275/50·2,5=2,2 ммІ

Значение коэффициента С и ДU аналогично молочному блоку.

Расчетные токи в группах.

Ток электротэн вентиляционной установки.

I=Р/v3·U·cosц=12/1,7·0,38·1=18,5 А (3.123)

где, Р - мощность тэн вентиляционной установки.

U - номинальное напряжение

cosц - коэффициент мощности, т.к нагрузка активная то cosц=1

Т. к. все токи известны, то рабочий ток на группе определяем суммированием токов электроприемников подключенных к данной группе.

I1=4+18=22А (3.124)

I2=4+18=22А

I3=9+4+9+4=26А

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведущей жилы на 1 группе 2,5 ммІ, на 2 - 10 ммІ на 3 - 2,5 ммІ, выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 ммІ составляет Iдоп=28А на сечение 10 ммІ Iдоп=60А.

Проверка выбранного кабеля на группах.

Iдоп=28А?I1расч=22А

Iдоп=80А?I2расч=22А (3.125)

Iдоп=28А?I3расч=26А

Окончательно принимаем выбранные раннее кабеля, т.к они проходят по условию нагрева длительным расчетным током, способ прокладки кабель в трубе.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Ток на вводе в силовой щит.

Iв=Iс+Iо=70+39,8=109,8А (3.126)

где, Iс - ток силовой сети

Iо - ток осветительной сети.

Суммарный ток на вводе с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=УIн+ (Iн·КjIп) =35+35+4+4+ (9·5,5+9·5,5) =216,8А (3.127)

Т.к. имеются два самых мощных двигателя с одинаковой мощностью, то определяем их суммарный пусковой ток.

Общие токи на группах.

I1max=28+ (7·6,2) =71,4 А (3.128)

пусковой ток 1 группы аналогичен пусковому току 2 группы

I3max=4+4+ (9·5,5+9·5,5) =107А (3.129)

Предварительно выбираем распределительный шкаф серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и 4 автоматическими выключателями серии ВА51-31 на отходящих линиях степень защиты IР21, т.к помещение в месте установки щита сухое номер схемы 051.

Проверка выбранных автоматов по условиям (на отходящих группах принят автомат с Iн=50А Iотс=175А и Iн. р. =40А, на вводе с Iн=160А Iотс=480А и Iн. р. =150А)

При проверке автоматов на группах будем учитывать самую мощную группу, их вышло 2, т.к они имеют одинаковую нагрузку, то в расчет принимаем одну из них.

Uн. а. =500В?Uн. у. =380В, Iн. а=50А?Iрасч=35А

Iн. р=40А?Кн. р. ·Iрасч=1,1·35=38,5А (3.130)

Iотс=175А?Кн.э. ·Imax=1,25·71,4=89,2А

Все условия выполняются, значит, окончательно на группах принимаем выбранный ранее автоматический выключатель.

Проверка выбранного автоматического выключателя на вводе.

Uн. а. =500В?Uн. у. =380В

Iн. а. =160А?Iрасч=135,8А

Iн. р. =150А?Кн. р. ·Iрасч=1,1·135,8=149,3А (3.131)

Iотс. =480А?Кн.э. ·Imax=1,25·216,8=271А

Все условия выполняются значит принимаем выбранный ранее на вводе автоматический выключатель серии ВА 51-33 а также окончательно принимаем силовой щит серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и с 4 автоматами на отходящих группах серии ВА51-31.

Таблица 3.12.Характеристика автоматических выключателей силового щита.

Тип автомата	Номинальный ток выключателя, А	Уставка мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя, А	Номинальный ток расцепителя, А
ВА51-31	50	175	40
ВА51-33	160	480	150

Установленная мощность одного комплекса.

Руст=Рж+Рм=105+35=140 кВт (3.132)

Учитывая, что в отделении 8 комплексов то установленная мощность всего комплекса

140 кВт х 8 = 1120 кВт

4. Составление графиков нагрузки

Графики нагрузки составляются для того чтобы наглядно иметь представление о пиках нагрузки, а также чтобы подсчитать потребление и стоимость годовой потребленной электроэнергии. При составлении графиков нагрузок будет учитываться весь животноводческий комплекс, включая молочный блок. Графики нагрузки будут составляться для летнего и зимнего периодов.

Для летнего периода будем учитывать следующие условия: вентиляция в летний период осуществляется за счет естественного проветривания и поэтому расход энергии на вентилятор и калорифер, будет равняться нулю, т.к в летнее время коровы пасутся на пастбищах то уборка навоза, будет производиться 1 раз в сутки. Для составления графиков нагрузок заносим время работы технологического оборудования в таблицу.

Таблица 4.1. Интервалы и время работы технологического оборудования в летний период.

Марка оборудования.	Установленная мощность, кВт	Время работы	Интервалы времени Работы
ТСН-160	22	0,6	с 8 до 8.36
АДМ-8/200	8	4,2	с 7 до 9.06 с 19 до 21.06
ТО2	8	6,5	с 7.30 до 10.55 с 19.30 до 22.55
МХУ-8С	6,8	6,5	с 7.30 до 10.55 с 19.30 до 22.55

Освещение в летнее время почти не используется за исключением освещения во время вечернего доения и дежурного освещения. Суммарная мощность дежурного освещения Рд=1,6 кВт. Также при составлении графиков нагрузки будем считать, что в дневное время помимо

производственной нагрузки включается дополнительная нагрузка затрачиваемая на бытовые нужды которая примерно составляет порядка 5 кВт. Т.к. молоко реализуется предприятием в дневное время, а доение происходит утром и вечером, то будем считать, что в ночное время будет помимо освещения включена холодильная машина с интервалом работы 25 минут в час.

В зимнее время интервалы работы технологического оборудования аналогично летнему периоду за исключением навозоуборочных транспортеров, работа которых составляет 4 раза в сутки. Также в зимнее время приточный воздух с улицы подается вентилятором на калорифер где он прогревается и затем подается в верхнею зону помещений, т.к из проведенных ранее расчетах требуемая подача воздуха равнялась 12000 мі, а подача воздуха выбранных вентиляторов в сумме равняется 12000 мі, то будем считать что вентиляционная система в зимнее время будет постоянно работать.

Таблица 4.2. Интервалы и время работы технологического оборудования в зимний период.

Марка оборудования	Установленная мощность, кВт	Время работы, ч	Интервалы времени работы
ТСН-160	22	1,2	с 8 до 8.18: с 11 до 11.18 с 16 до 16.18: с 20 до 20.18
АДМ-8	8	4,2	с 7 до 9.06: с 19 до 22.06
ТО2	8	6,5	с 7.30 до 10.55: с 19.30 до 22.55
МХУ-8С	6,8	6,5	с 7.30 до 10.55: с 19.30 до 22.55

Также сводим в таблицу время работы освещения в летний и зимний период.

Таблица 4.3. Интервалы и время работы осветительной сети.

Время года.	Установленная мощность осветительной сети	Время работы, ч	Интервалы времени работы осветительной сети.
Летнее	18	1,1	с 21.00 до 22.10
Зимнее	18	7,15	с 7.00 до 8.30: с 16.30 до 22.15

Дежурное освещение в летний и зимний период включено постоянно, и его мощность составляет 1,6 кВт. Графики нагрузки в зимний и летний период приведены ниже.

Определяем годовое потребление электроэнергии для технологического оборудования.

Wгод=Р· ( (t·165) + (t·200)) (4.1)

где, Р - номинальная мощность установки, кВт

t - время работы установки, ч

165-количество летних дней

200-количество зимних дней.

Годовое потребление электроэнергии для навозоуборочного транспортера.

Wгод=22· ( (0,6·165) + (1,2·200)) =7458 кВт·ч (4.2)

Годовое потребление энергии доильной установкой.

Wгод=8· ( (4,2·165) + (4,2·200)) =12264 кВт·ч (4.3)

Годовое потребление электроэнергии танком охладителем.

Wгод=8· ( (6,5·165) + (6,5·200)) =18980 кВт·ч

Годовое потребление электроэнергии холодильной установкой.

Wгод=6,8· ( (10,2·165) + (10,2·200)) =25316,4 кВт·ч (4.4)

Определяем годовое потребление электроэнергии на вентиляцию воздуха.

Wгод=54· (24·200) =259200 кВт·ч (4.5)

Годовое потребление электроэнергии на освещение.

Потребление электроэнергии на дежурное освещение.

Wгод=1,6· (24·365) =14016 кВт·ч (4.6)

Годовое потребление электроэнергии на рабочее освещение.

Wгод=18· ( (1,1·165) + (7,15·165)) =29007 кВт·ч (4.7)

Годовое потребление на различные вспомогательные нужды.

Wгод=5· (8·264) =10560 кВт·ч (4.8)

где, 264 - среднее количество рабочих дней в году.

Общее потребление электроэнергии.

Wобщ=УРWгод=7458+12264+18980+25316,4+259200+14016+29007+10560=376801 кВт·ч (4.9)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wобщ·Ц=376801·1,3=489841,3 руб (4.10)

где, Ц - цена одного кВт·ч

5. Выбор Т.П. Расчет наружных сетей

Расчет перспективных нагрузок.

Для проектирования подстанции необходимо знать нагрузки. Расчетные нагрузки линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 определяется суммированием максимальных нагрузок на вводе к потребителям с учетом коэффициента одновременности.

Таблица 5.1. Установленная мощность потребителей.

Наименование потребителя	Установленная мощность, кВт	Коэффициент одновременности
Уличное освещение	12	1
Гараж	15	0,6
Вентсанпропускник	10	0,8
Вентпункт	4,7	0,8
насосная	16,5	1
Резервная артскважина	2,7	0,3
Родильное отделение	50	0,9
Доильное отделение	35	0,8
Водоподъёмная установка	3	1

Определяем установленную мощность потребителей с учетом коэффициента одновременности в дневной максимум.

Р=Руст·Ко·Кд (5.1)

где, Руст - установленная мощность потребителя, кВт

Ко - коэффициент одновременности

Кд - коэффициент

Мощность гаража

Рг=15·0,6·0,8=7,2 кВт

Мощность вентсанпропускника

Рв=10·0,8·0,8=6,4 кВт

Мощность ветпункта

Рве=4,7·0,8·0,8=3 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,8=13,2 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,8=36 кВт

Мощность животноводческого комплекса N1

Рж=52,5·0,7·0.8=37 кВт

Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5·0,7·0,8=37 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,8=22,4 кВт

Мощность котельной.

Рк=30·0,9·0,8=21,6 кВт

Суммарная нагрузка в дневной максимум.

Рд=УР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт (5.2)

где, УР - сумма мощностей

Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosц=184/0,8=230 кВа (5.3)

Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст·Ко·Кв (5.4)

где, Кв - коэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение

Ру=12·1·0,7=8,4 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,7=11,5 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,7=31,5 кВт

Мощность животноводческого комплекса

Рж2=52,5·0,7·0,7=32,4 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,7=19,6 кВт

Мощность котельной

Рк=30·0,9·0,7=18,9 кВт

Суммарная нагрузка в вечерний максимум.

Рв=8,4+11,5+0,6+31,5+32,4+32,4+19,6+18,9=145,3 кВт

Полная вечерняя нагрузка.

Sв=Рв/cosц=145,3/0,8=181,6 кВа (5.5)

Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вошла в дневной максимум, и составила 230 кВа Рд=230 кВа>Рв=181,6 кВа, поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению.

Sн?Sрасч (5.6)

где, Sн - номинальная мощность трансформатора, кВа

Sрасч - расчетная мощность, кВа

Выбираем три силовые трансформаторы ТМ-630 с Sн=630 кВа

Sн= (2х630) кВа?Sрасч=1260 кВа

условие выполняется, значит, трансформатор выбран верно.

Таблица 5.2. Технические характеристики силового трансформатора.

Тип	Sн, кВа	Напряжение, кВ	Схема и группа соединения обмоток	Потери, Вт	Uк. з % от Uн	Iх. х. % от Iн
		ВН	НН		ХХ при Uн	КЗ при Iн
ТМ-630	2х630	10	0,4 0,23	У/Ун-0	730	2650	4,5	3,85

Расчет линии 10 кВ

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов, начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчетная схема ВЛ-0,4 кВ

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке

Руч=УР·Ко (5.14)

где, УР - сумма мощностей участка

Ко - коэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosц (5.15)

где, cosц - коэффициент мощности

Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч·Кд (5.16)

где, Кд - коэффициент динамики, Кд=0,7 стр.56 (л-7)

Расчет мощностей на участках. От подстанции отходит 3 питающих линий 0,4 кВ, расчет 1 отходящей линии.

Участок 1-2

Р1-2=Р2=4,7кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВа

Sэкв=5,8·0,7=4,1 кВа

Участок Р₁0-1

Руч= (Р1+Р2) ·Ко= (10+4,7) ·0,9=13,2 кВт

Sуч=13,2/0,8=16,5 кВа

Sэкв=16,5·0,7=11,5 кВа

Участок 4-7

Р4-7=Р7=30 кВт

Sуч=30/0,8=37,5 кВа

Sэкв=37,5·0,7=26,2 кВа

Участок 5-6

Р5-6=Р6=2,7 кВт

Sуч=2,7/0,8=3,3 кВа

Sэкв=3,3·0,7=2,3 кВа

Участок 4-5

Р4-5= (Р5-6+Р6) ·Ко= (2,7+16,5) ·0,9=17,2 кВт

Sуч=17,2/0,8=21,6 кВа

Sэкв=21,6·0,7=15,1 кВа

Участок 3-4

Р3-4= (Р4-5+Р4-7) ·Ко= (17,2+30) ·0,9=42,4 кВт

Sуч=42,4/0,8=53,1 кВа

Sэкв=53,1·0,7=37,1 кВа

Участок 0-3

Р0-3= (Р3+Р3-4) ·Ко= (15+42,4) ·0,9=51,6 кВт

Sуч=51,6/0,8=64,5 кВа

Sэкв=64,5·0,7=45,2 кВа

Участок А-0

РА-0= (Р0-1+Р0-3) ·Ко= (13,2+51,6) ·0,9=58,3 кВт

Sуч=58,3/0,8=72,9 кВа

Sэкв=72,9·0,7=51 кВа

Провод выбирается по эквивалентной мощности с учетом климатического района, выбираем провод А-35 который может выдерживать нагрузку до 1035 кВа и ДUтабл=0,876, наибольшая эквивалентная мощность вышла на участке А-0 и составила 51 кВа

Sпров=1035кВа?Sэкв=51кВа

Согласно этому условию выбранный провод выдерживает расчетную нагрузку и окончательно принимаем именно его.

Проверка выбранного провода на потери напряжения, для этого находим потери напряжения на всех участках.

Uуч=Uтабл·Sуч·Lуч·10 (5.17)

где, Uтабл - табличные потери напряжения выбираются в зависимости от марки провода (Uтабл=0,876 стр.36 (л-7)

Lуч - длина участка, м

U1-2=0,876·5,8·140·10=0,6%

U0-1=0,876·16,5·85·10=1,2%

U4-7=0,876·37,5·35·10=1,1%

U5-6=0,876·3,3·20·10=0,02%

U4-5=0,876·21,6·15·10=0,2%

U3-4=0,876·53,1·45·10=2%

U0-3=0,876·64,5·40·10=2,2%

UА-0=0,876·72,9·3·10=0,19%

Производим суммирование потерь напряжения на участке А-2 и А-7

UА-2=U1-2+U0-1+UА-0=0,6+1,2+0, 19=1,9% (5.18)

UА-7=UА-0+U4-7+U5-6+U4-5+U3-4+U0-3=0, 19+1,1+0,02+0,2+2+2,2=5,7%

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения на ВЛ-0,4кВ составляет 6% наибольшая потеря напряжения вышла на участке А-7 и составила 5,7% что удовлетворяет требованию ПУЭ и поэтому окончательно принимаем на всех участках провод марки А-35

Расчет 2 отходящей линии.

2 линия питает молочную и ферму на 200 голов.

Участок 8-9

Р8-9=Р9=35 кВт

S8-9=35/0,8=43,7 кВа

Sэкв=43,7·0,7=30,6 кВа

Участок А-8

РА-8= (Р8-9+Р8) ·Ко= (35+66,2) ·0,9=91,8 кВт

SА-8=91,8/0,8=113,8 кВа

Sэкв=113,8·0,7=79,6 кВа

Для второй отходящей линии принимаем провод А-35

Sпров=1035кВа>Sэкв=79,6кВа

условие выполняется, значит, провод выбран верно.

Проверка выбранного провода на потери напряжения.

U8-9=0,876·43,7·35·10=1,3%

UА-8=0,876·113,8·45·10=4,4%

Суммарная потеря напряжения на участках

UА-9=U8-9+UА-8=1,3+4,4=5,7%

Полученный процент потерь удовлетворяет требованиям ПУЭ и выбранный ранее провод принимаем окончательно.

Расчет 3 отходящей линии.

Третья линия питает родильное отделение и 2 животноводческий комплекс.

Участок 10-11

Р10-11=Р11=50 кВт

Sуч=50/0,8=62,5 кВа

Sэкв=62,5·0,7=43,7 кВа

Участок А-10

РА-10= (Р10-11+Р10) ·Ко= (50+66,2) ·0,9=104,5 кВт

Sуч=104,5/0,8=130,7 кВа

Sэкв=130,7·0.7=91,5 кВа

Т.к. протяженность линии и расчетная мощность вышла большая то принимаем провод марки А-70 с Uтабл=0,387

Потери напряжения на участках.

U10-11=0,387·62,5·30·10=0,72%

UА-10=0,387·130,7·90=4,5%

Потери напряжения на всей линии.

UА-11=U10-11+UА-10=0,72+4,5=5,2%

Отклонение напряжения находится в допустимых пределах значит окончательно принимаем выбранный ранее провод.

Расчет токов коротких замыканий.

Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к. з) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сети - силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк. з. ·UІном/ (100·Sном. т) =4,5·0,4І·10і/ (100·250) =29 Ом (5.19)

где, Uк. з. - напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк. з=4,5%

Uном - номинальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sном - номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к. з. в точке К1

Iк1=Uном/ (v3· (Zт+Zа)) =400/ (1,73· (29+15) =4,71 кА (5.20)

где, Zа - сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом (5.22)

где, Хо - индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l - длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом (5.23)

где, Rо - активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=v (Хл) І+ (Rл) І=v (133) І+ (323) І=349 Ом (5.24)

Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м

Индуктивное сопротивление линии

Хл=0,35·80=28 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,85·80=68 Ом

Результирующее сопротивление.

Zрез=v (28) І+ (68) І=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=v (42) І+ (70,8) І=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к. з. в точке К1

Iік2=Uном/ (v3· (Zт+Zл)) =400/ (1,73· (29+349)) =0,61 кА (5.25)

Двухфазный ток к. з.

IІк2=0,87·Iік2=0,87·0,61=0,53 кА (5.26)

Однофазный ток к. з.

Iк2=Uф/v [ (2· (Rл) І) + (2· (Хл) І)] +1/3Zтр. =230/v [ (2· (323) І) + (2· (133) І)] +104=0,38кА

где, Zтр. - сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к. з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3. Трехфазный ток к. з.

Iік3=400/ (1,73· (29+73,5)) =2,2 кА

Двухфазный ток к. з.

IІк3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/v [ (2· (68) І) + (2· (28) І)] +104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к. з.

Iік. з. =400/ (1,73· (29+82,3)) =2 кА

Двухфазный ток к. з.

IІк. з. =0,87·2=1,7 кА

Однофазный ток к. з.

Iк4=230/v [ (2· (70,8) І) + (2· (42) І)] +104=1 кА

Выбор оборудования на питающую подстанцию.

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканий или ненормальных режимах работы, а также для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

Uн. а?Uн. у.

Iн. а?Iн. у. (5.28)

Iн. р. ?Кн. т. ·Iраб

Iпред. отк. ?Iк. з.

где, Uн. а. - номинальное напряжение автомата

Uн. у. - номинальное напряжение установки

Iн. а. - номинальный ток автомата

Iн. у. - номинальный ток установки

Iраб - номинальный или рабочий ток установки.

Кн. т. - коэффициент надежности расцепителя.

Iпред. окл. - максимальный ток короткого замыкания который автомат может отключить без повреждения контактной системы

Iк. з. - максимально возможный ток короткого замыкания в месте установки автомата.

Выбор автомата для первой отходящей линии. Рабочий ток линии

Iраб=S/v3·Uн=65,2/1,73·0.4=94,4 А (5.29)

где, S - полная мощность первой линии, из предыдущих расчетов Sл=65,2 кВа

Определяем рабочий ток с учетом коэффициента теплового расцепителя

Кн. т. ·Iраб=1,1·94,4=103,8 (5.30)

Принимаем для первой питающей линии автомат серии А3710Б с Iн=160 А Iн. р. =120 А и Iпред. отк=32 кА

Uн. а. =440В?Uн. у. =380В

Iн. а. =160А?Iраб=94,4А (5.31)

Iпред. откл=32А?Iк. з. =0,61кА

Максимальный ток короткого замыкания взят из предыдущих расчетах.

Все условия выполняются, значит, автомат выбран верно.

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии.

Iраб=Sл/v3·Uн=92,8/1,73·0,4=134,6 А (5.32)

Расчетный ток теплового расцепителя

Кн. р. ·Iраб=1,1·134,6=148,2 А (5.33)

Для второй линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн. р. =150А и Iпред. отк. =38А

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=114,1/1,73·0,4=165,3 А (5.34)

Расчетный ток теплового расцепителя.

Кн. р. ·Iраб=1,1·165.3=181,8 (5.35)

Для третьей линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн. р. =200 А и Iпред. окл=38 А

Таблица 5.3 Технические данные выбранных автоматических выключателей.

Тип выключателя	Номинальный Ток выключателя, А	Номинальный ток расцепителя. А	Предельный ток отключения при напряжении 380В, А
А3710Б	160	120	32
А3134	200	150	38
А3134	200	200	38

Выбор трансформатора тока.

Выбор трансформатора тока сводится к сравнению тока в первичной цепи к току в форсированном режиме.

Номинальный первичный ток.

Iн1=Sн. т. /v3·Uн=250/1,73·0,4=362,3 А (5.31)

где, Sн. т. - номинальная мощность выбранного трансформатора

Uн - номинальное напряжение с низкой стороны.

Ток в цепи в форсированном режиме.

Iраб. фор. =1,2·362,3=434,7 А (5.32)

Выбираем трансформатор тока серии ТК-20 у которого Uном=660В Iном=400А стр 112 (л-6)

I1=500А?Iраб. фор. =434,7А (5.33)

У выбранного трансформатора тока выполняется условие по первичному току, значит, окончательно принимаем именно его.

Выбор рубильника.

Рубильник предназначен для нечастых включений и отключений вручную электроустановок до 660В. Выбор рубильника сводится к сравнению рабочего тока электроустановки к номинальному току на которое расчитана его контактная система. Из предыдущих расчетах Iраб=362,3А

Принимаем рубильник серии Р34 с Iн=400 А стр.112 (л-7)

Iн. руб=400А?Iраб=362,3А (5.34)

Условие выполняется, значит, рубильник выбран верно.

Выбор оборудования с высокой стороны.

Выбор предохранителя с высокой стороны.

Высоковольтные предохранители в схемах электроснабжения потребителей применяют в основном для защиты силовых трансформаторов от токов коротких замыканий.

Ток номинальный трансформатора с высокой стороны.

Iн. тр. =Sн. тр. /v3·Uн=250/1,73·10=14,4 А (5.35)

где, Sн. тр. - номинальная мощность силового трансформатора

Uн - номинальное напряжение с высокой стороны

По номинальному току трансформатора выбираем плавкую вставку, обеспечивающую отстройку от бросков намагничивающего тока трансформатора.

Iв= (2…3) Iн. тр. =2,5·14,4=36 А (5.36)

Выбираем предохранитель ПК-10/40 с плавкой вставкой на 40 А

Выбор разъединителя

Разъединитель предназначен для включения и отключения электрических цепей под напряжением но без нагрузки а также он создает видимый разрыв. Выбор разъединителя производится по следующим условиям.

Uн. р. ?Uн. у (5.37)

Iн. р. ?Iраб

где, Uн. р. - номинальное напряжение разъединителя

Uн. у - номинальное напряжение установки

Iн. р. - ток номинальный разъединителя

Iраб - максимальный рабочий ток.

Из предыдущих расчетах Iраб=13,2 А, номинальное напряжение с высокой стороны Uн. у. =10 кВ

Принимаем разъединитель РЛН-10/200 с Iн. р. =200А и Uн. р. =10 кВ

Проверка выбранного разъединителя по условиям.

Uн. р. =10кВ?Uн. у. =10кВ

Iн. р. =200А?Iраб=13,2А

Все условия выполняются, значит, разъединитель выбран верно.

Таблица 5.4 Данные разъединителя заносим в таблицу.

Тип разъединителя	Номинальный ток разъединителя, А	Амплитуда предельного сквозного тока короткого замыкания, кА	Масса, кг
РЛН-10/200	200	15	20

Выбор разрядников с высокой и низкой стороны.

Защиту элементов электроустановки от перенапряжений осуществляют при помощи вентильных разрядников. С высокой стороны выбираем разрядник типа РВО-10 разрядник вентильный облегченной конструкции, наибольшее допустимое напряжение U=12,7 кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц не менее 26 кВ. Со стороны 0,4 кВ принимаем вентильный разрядник типа РВН-0,5 стр.65 (л-7)

Расчет заземляющих устройств.

Подстанция питающая ферму расположена в 3 климатической зоне, от трансформаторной подстанции отходят 3 воздушные линии (В. Л) на которых в соответствии с ПУЭ намечено выполнить 6 повторных заземлений нулевого провода. Удельное сопротивление грунта с0=120 Ом. Заземляющий контур в виде прямоугольного четырехугольника выполняют путем заложения в грунт вертикальных стальных стержней длиной 5 метров и диаметром 12 мм, соединенных между собой стальной полосой 40·4 мм. Глубина заложения стержней 0,8 м полосы 0,9 м.

Расчетное сопротивление грунта стержней заземлителей.

Ррасч=Кс·К1·с0=1,15·1,1·120=152 Ом·м (5.38)

где, Кс - коэффициент сезонности принимают в зависимости от климатической зоны, Кс=1,15

К1 - коэффициент учитывающий состояние грунта при измерении К1=1,1

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали.

Rв=0,366·срасч (2·l/lgd+0,5lg· (4hср+l/4hср-l)) /l=0,366·152 (2·5/lg0,012+0,5lg· (4·3,3+5/

/4·3,3-5)) /5=31,2 Ом (5.39)

где, d - диаметр стержня

l - длина электрода

h - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня.

Сопротивление повторного заземлителя Rп. з. не должно превышать 30 Ом при с=100 Ом·м и ниже. При с>100 Ом·м допускают применять

Rп. з. =30с/100=30·152/100=45 Ом (5.40)

Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром 12 мм, сопротивление которого 34,5Ом<45Ом

Общее сопротивление всех 6 повторных заземлителей.

rп. з. =Rп. з. /n=31,2/6=5,2 Ом (5.41)

где, Rп. з. - сопротивление одного повторного заземления

n - число стержней

Расчетное сопротивление заземления в нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений.

rиск=rз·rп. з. / (rп. з. - rз) =4·5,2/ (5,2-4) =17,3 Ом (5.42)

где, rз - сопротивление заземлителей.

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000 В не должно быть более 10 Ом.

rиск=125/8=15,6 Ом (5.43)

Принимаем для расчета наименьшее из этих значений rиск=10 Ом

Определяем теоретическое число стержней.

nт=Rв/rиск=31,2/10=3,12 (5.44)

Принимаем 4 стержня и располагаем их в грунте на расстоянии 5 м один от другого. Длина полосы связи.

lr=а·n=5·4=20 м (5.45)

Сопротивление полосы связи.

Rп=0,366·срасч·lg [2lІ/ (d·n)] /l=0,366·300·lg [2-20І/0,04·82] /20=24,2Ом (5.46)

срасч=2,5·1·120=300 Ом таблица 27.2 и 27.9 (л-7). При n=4 а/l=5/5=1 зв=0,69 и зг=0,45.

Действительное число стержней.

nд=Rв·зг [1/ (rиск·зг) - 1/Rп] зв=31,2·0,45 [1/ (10·0,45) - 1/24,2] ·0,69=3,5 (5.47)

Принимаем для монтажа nт=nд=4 стержня и проводим проверочный расчет.

Действительное сопротивление искусственного заземления.

rиск=Rв·Rп/ (Rп·n·зв+Rв·зп) =31,2·34,2/ (21,2·4·0,69+31,2·0,45) =9,4Ом<10Ом (5.48)

Сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода.

rрасч=rиск·rп. з. / (rиск+rп. з) =9,4·5,2/ (9,4+5,2) =34,2 (5.49)

Если же расчет выполнен без учета полосы связи то действительное число стержней.

nд=n/зв=4/0,69=5,8 (5.40)

Для выполнения заземления принимаем 6 стержней.

6. Техника безопасности

6.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве

Многочисленные случаи травматизма, связанные с электрическим током, бывают вызваны различными причинами. Основные из них следующие: нарушение правил электробезопасности в охранной зоне линии электропередачи, а также при устранении неисправностей на подстанциях и в распределительных щитах, при эксплуатации передвижных машин на зернотоках и оборудования на животноводческих фермах, нарушение технологии монтажа и демонтажа электроустановок, замена электроламп под напряжением, использование неисправного инструмента и т.д.

Основные правила электробезопасности должны знать прежде всего электромонтеры, механизаторы, разнорабочие, а также представители других профессий, связанные с электричеством непосредственно или косвенно.

Животноводческая ферма крупно рогатого скота запитана от трансформаторной подстанции с глухозаземленной нейтралью. Сеть выполнена четырехпроводой.

Нулевой провод повторно заземляется в конце линии при вводе в здание. От опоры до распределительного щита прокладывается кабель.

Ферма относится к помещениям с особой опасностью поражения электрическим током, которые характеризуются наличием:

токоведущих частей оборудования

токоведущих полов

токопроводящих стен и потолков

На ферме необходимо предусматривать повторное заземление нулевого провода при вводе в здание. Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) металлические части всех станков и оборудования, способные оказаться под напряжением заземляются.

Мероприятия по производственной санитарии и технике безопасности.

Производственные помещения фермы должны удовлетворять требованием СНИП

и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий. Производственная санитария обеспечивает санитарно гигиенические условия труда, сохраняет условия частичной безопасности работ, сохраняет здоровье трудящихся на производстве способствует повышению производительности труда.

Помещение для обслуживающего персонала оборудуют отоплением и водопроводом. Отопление предусмотрено от котельной, которая находится недалеко от фермы

Водоснабжение производится от водонапорной башни.

Гигиенические нормативы и параметры микроклимата определены ГОСТ 12.1005 - 88. Для обеспечения благоприятных условий работы нормированная освещенность принята согласно СНИП-11-4-90 и отраслевым нормам. Из индивидуальных средств защиты предусмотрены диэлектрические перчатки, диэлектрические калоши, диэлектрические коврики, а также инструмент с изолирующими ручками.

Таблица 6.1. Анализ состояния производственного травматизма в совхозе.

Годы	Среднегодовая численность работников	Количество пострадавших	Потеряно рабочих дней	Коэффициент частоты травматизма	Коэффициент тяжести травматизма
2002	278	1	17	7,6	17
2003	242	2	42	18,1	21
2004	233	1	15	10,8	15

6.2 Защитные меры в электроустановках

Проектом предусмотрено, что все щиты: силовые, управления и осветительные размещены в специально отведенном месте. Для защиты людей от случайных прикосновений в момент включения электроустановок вся пускозащитная аппаратура применяется закрытого типа. Силовые шкафы запираются на замок.

Электрическая изоляция токоведущих частей электроустановок является важным фактором безопасности людей, поэтому периодически проводится контроль состояния изоляции.

На ферме применяется переносной электроинструмент и переносной источник освещения - светильник. Учитывая, что помещения фермы с повышенной опасностью поражения электрическим током, при использовании переносного электрического инструмента предусмотрено пользования изолирующими защитными средствами (диэлектрический коврик, калоши и перчатки). Питание переносного электроинструмента осуществляется через гибкий кабель.

Инструменты подключаются к сети через штепсельную розетку с заземляющим контактом (штырьком). Устройство розетки имеет конструкцию исключающую ошибочное включение заземляющего контакта в гнездо имеющее напряжение.

Предусмотрено не реже одного раза в месяц проверка мегомметром изоляцию ручного электроинструмента, а также проверка отсутствия обрыва заземляющей жилы. Линия 0,4 кВ питающая ферму выполняется проводом одинакового сечения. В трехфазных четырехпроходных сетях до 1000В с глухозаземленной нейтралью применяется зануление с повторным заземлением.

6.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Атмосферное электричество проявляется в виде разрядов молний. Прямой удар молнии в здание может поражать не только людей и животных, но и вызвать пожары и взрывы, разрушение каменных и бетонных сооружений, расщеплять деревянные опоры воздушных линий и повреждать изоляцию.

Согласно статьи 14 федерального закона все организации обязаны:

а) планировать и осуществлять необходимые меры в области защиты работников организаций и подведомственных объектов производственного и социального назначения от чрезвычайных ситуаций;

б) планировать и проводить мероприятия по повышению устойчивости функционирования организаций и обеспечиванию жизнедеятельности работников в чрезвычайных ситуациях;

в) обеспечить создание, подготовку и поддержание в готовности к применению сил и средств по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обучение работников организации способам защиты и действиям, в чрезвычайных ситуациях в составе невоенизированных формирований;

г) создавать системы оповещения;

д) обеспечивать организацию и проведение спасательных и других неотложных работ;

е) создавать резервы финансовых и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуациях;

ЗАО " Агрофирма Луговская" распложено в районе реки Тура, при весеннем таянии снега часто наблюдается затопление пастбищ и полей, а также территории населенного пункта. Для этого в районе затопляемых мест возведятсмя дамбы, проводятся противопаводковые мероприятия.

7. Технико-экономические расчеты

Стратегическая задача предприятия на ближайший период - выработка больше продукции на существующих мощностях, что требует интенсивного ведения хозяйства.

Использование водоподъемной установки ВУ - 10/80 создать более благоприятные условия труда для рабочих предприятия, тем самым увеличить производительность их труда.

Смета дополнительных капитальных вложений [Л.22]

Таблица 7.1

№п/п	Наименование основных элементов	Единицы измерения	Количество	Кап. затраты, тыс. руб.
				на ед. продукции	всего
1	Электронасос ЭЦВ-10-80 (Водоподъемная установка ВУ-10-80)	Шт	1	9600	9600
2	Гидроаккумулятор	Шт	1	4200	4200
3	Станция управления	Шт	1	12300	12300
4	Предохранительный клапан	Шт	1	920	920
	Итого				27020

1. Произведем расчет эксплуатационных затрат [Л.23]

И_пр = И_а + И_{эл. эн} + И_тр + И_пр, (7.1)

где И_а - амортизационные издержки;

И_{эл. эн -} издержки на электроэнергию;

И_тр - издержки на текущий ремонт; И_пр - прочие издержки

И_{а. пр} = У Б · Н_а/ 100, (7.2)

где Н_а = 6,4% - норма амортизационного оборудования;

И_{а. пр} = 27020·6,4/ 100 = 1730 руб/год

И_{эл. эн. пр} = У Р_уст · t_{раб. год} · Ц, (7.3)

где У Р_уст = 0,25 кВт - установленная мощность;

t_{раб. год} = 1488 час - годовое рабочее время;

Ц = 0,64 руб - цена за 1 кВт·ч

И_{эл. эн. пр} = 0,25 · 1488 · 0,64 = 232 руб/год

И_тр = 0,8 · И_а, (7.4)

И_тр = 0,8 ·1730 = 1384 руб/год

И_пр = (И_а + И_{эл. эн} + И_тр) ·0,1 = (1730 + 232 + 1384) ·0,1= 335 руб/год

И = 1730 + 232 + 1384+ 253 = 3599 руб/год

2. Годовая экономия

Э_г = Дд - И, (7.5)

где Дд - дополнительный доход за счет использования водоподъемной установки

Дд = Ц · Дп, (7.6)

где Дп - дополнительная продукция, кг;

Ц - средняя цена 1 кг полученной дополнительно продукции;

Дд = 25 · 350 = 8750 руб/год

Э_г = 8750 - 3599 = 5151 руб

3. Срок окупаемости

Т_о = Д К/ Э_г, (7.7)

Т_о = 27020/5151=3,5 года

Литература

1. Кондратенков Н.И., Грачев Г.М., Антони В.И., Курсовое проектирование по электроприводу в сельском хозяйстве: Учебное пособие, - Челябинск: ЧГАУ, 2002-236с.

2. Микроклимат производственных комплексов/ А.М. Зайцев, В.И. Жильцов, А.В. Шавров,. - М.: Агропромиздат, 1986 - 192с.

3. Отраслевые номы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. М.: 1980.

4. Кондратенков Н.И., Антони В.И., Ермолин М.Я. "Электропривод сельскохозяйственных машин": Учебное пособие. Челябинск, 1993. - 178 с. ил.

5. П.И. Савченко, И.А. Гаврилюк, И.Н. Земляной и др. - М.: Колос, 1996. - 224 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов вузов).