Электроснабжение населенного пункта

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

Потребитель	Коэффициент одновременности при числе потребителей
	2	10	14
Жилые дома с нагрузкой на вводе 1…2 кВт/дом	0.7	0.38	0.316

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

Помещение	День	Вечер
	кВт	квар	кВА		кВт	квар	кВА
2	3	4	5	6	7	8	9	10
Дом жилой 2 кв.	1,36	0,58	1,48	0,92	2,27	0,66	2,36	0,96
Дом жилой 10 кв.	3,7	1,59	4,02	0,92	6,16	1,79	6,42	0,96
Дом жилой 14 кв.	4,3	1,85	4,67	0,92	7,17	2,08	7,5	0,96
Прачечная производ_ю 0,125 т белья в смену	10,2	6,32	12,0	0,85	10,8	5,23	12,0	0,90
Начальная школа на 160 учащихся	10,2	6,32	12,0	0,85	3,6	1,74	4,0	0,90
Столовая школы	8,5	5,27	10,0	0,85	4,5	2,18	5,0	0,90
Птицефабрика по производству яиц на 200 тыс. кур-несушек	1275,0	1124,4	1700,0	0,75	1487,5	921,9	1750,0	0,85
Плотницкая	3,5	3,57	5,0	0,70	0,75	0,66	1,0	0,75
Холодильник для хранения фруктов емкостью 250 тонн	38,25	23,71	45,0	0,85	40,5	19,62	45,0	0,90
Фельдшерско-акушерский пункт	1,7	1,05	2,0	0,85	3,6	1,74	4,0	0,90
Свинарник-откормочник на 12 тыс. голов	405,0	357,2	540,0	0,75	391,0	242,3	460,0	0,85
Детские ясли-сад на 50 мест	4,25	2,63	5,0	0,85	2,7	1,31	3,0	0,90
Летний лагерь КРС на 200 голов	11,25	9,92	15,0	0,75	12,75	7,90	15,0	0,85

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 РКУ_250 и НКУ_200.

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 10 кВ, 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

Элемент сети	Удаленная ТП	Ближайшая ТП
	100%	25%	100%	25%
	удал.	ближ	удал.	ближ.	удал.	ближ.	удал.	ближ.
Шины 10 кВ	+4	+4	-3	-3	+4	+4	-3	-3
ВЛ_10кВ	-4	-4	-1	-1	0	0	0	0
Тр_р 10/0,4
потери	-4	-4	-1	-1	-4	-4	-1	-1
надбавка	+5	+5	+5	+5	+2,5	+2,5	+2,5	+2,5
ВЛ_0,38кВ	+6	0	+1,5	0	+7,5	0	+1,875	0
потребитель	-5	+1	+1,5	0	-5	+2,5	+0,375	-1,5

Таким образом, максимально допустимая потеря напряжения в ВЛ_10 кВ может составить до 4%, а ВЛ_0,38 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 ВЛ_10 кВ (ВЛ №1)

Участок	Sрасч., кВА	Длина участка, км	Марка провода	Потери ?U, %
				на участке	От РТП
0 - 1	487,5	4,0	АС - 70	1,0	1,0
1 - ТП65	141,0	0,5	АС - 35	0,05	1,05
1 - 2	380,25	7,0	АС -70	1,5	2,55
2 - ТП69	102,0	1,7	АС - 35	0,14	2,69
ТП69 - 4	102,0	1,0	АС - 35	0,08	2,77
4 - ТП71	108,0	0,8	АС - 35	0,07	2,84
4 - ТП70	91,0	1,7	АС - 35	0,13	2,97
2 - 6	167,0	3,0	АС - 70	0,2	3,17
6 - ТП73	167,0	0,4	АС - 35	0,05	3,22

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 АС_70. 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 АС_35. Активное сопротивление , индуктивное сопротивление .

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

Таблица 6. Результаты расчетов ВЛ_10 кВ (ВЛ №2)

Участок	Sрасч., кВА	Длина участка, км	Марка провода	Потери ?U, %
				на участке	от РТП
0 - 1'	2260,64	1,0	АС_120	0,97	0,97
1' - ТП64	120,0	0,6	АС_35	0,06	1,03
1' - 2'	2170,64	4,0	АС_120	0,64	1,67
2' - ТП66	152,0	0,8	АС_35	0,1	1,77
2' - 3'	2054,04	1,0	АС_120	0,44	2,21
3' - ТП67	132,0	0,6	АС_35	0,06	2,27
3' - 4'	1954,44	0,4	АС_120	0,33	2,6
4' - ТП68	1784,0	0,4	АС_35	0,6	3,2
4' - 5'	220,55	3,0	АС_120	0,2	3,4
5' - ТП72	50,0	1,0	АС_35	0,04	3,44
5' - 6'	184,05	3,4	АС_120	0,2	3,64
6' - ТП74	81,0	0,8	АС_35	0,05	3,69
6' - 7'	123,8	2,0	АС_120	0,1	3,79
7' - 8'	123,8	3,2	АС_120	0,17	3,96
8' - ТП75	79,0	0,5	АС_35	0,03	3,99
8' - ТП76	61,0	1,0	АС_35	0,05	4,04

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 АС_120. 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 АС_35. 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

Участок	Sрасч, кВА	Длина участка, км	Провод	Потери U, %
				на участке	от ТП
ПС1	60,2	0,07	4ЧА95	1,07	1,07
1 - 2	39,0	0,035	4ЧА95	0,34	1,41
2 - 3	34,5	0,07	4ЧА95	0,61	2,02
3 - 4	30,0	0,07	4ЧА95	0,53	2,55
4 - 5	25,5	0,07	4ЧА95	0,45	3,00
5 - 6	21,0	0,07	4ЧА95	0,37	3,37
6 - 7	16,5	0,07	4ЧА95	0,29	3,66
7 - №4	12,0	0,07	4ЧА70	0,27	3,93
1 - 8	33,0	0,045	4ЧА70	0,49	1,56
8 - 9	28,5	0,07	4ЧА70	0,66	2,22
9 - 10	24,0	0,07	4ЧА70	0,55	2,77
10 - 11	19,5	0,07	4ЧА70	0,45	3,22
11 - 12	15,0	0,07	4ЧА70	0,34	3,56
12 - 13	10,5	0,07	4ЧА70	0,24	3,80
13 - №3	7,50	0,07	4ЧА70	0,17	3,97

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

Участок	Sрасч, кВА	Длина участка, км	Провод	Потери U, %
				на участке	от ТП
ПС - 1	77,53	0,045	4ЧА95	0,89	0,89
1 - 2	72,15	0,045	4ЧА95	0,83	1,72
2 - 3	57,15	0,035	4ЧА95	0,51	2,23
3 - 4	19,5	0,07	4ЧА95	0,34	2,57
4 - 5	15,0	0,07	4ЧА95	0,26	2,83
5 - 6	10,5	0,07	4ЧА95	0,18	3,01
6 - №3	7,5	0,07	4ЧА70	0,17	3,18
2 - 7	24,0	0,06	4ЧА70	0,47	2,19
7 - 8	19,5	0,07	4ЧА70	0,45	2,64
8 - 9	15,0	0,07	4ЧА70	0,34	2,98
9 - 10	10,5	0,07	4ЧА70	0,24	3,22
10 - №3	7,5	0,07	4ЧА70	0,17	3,39
1 - 11	8,968	0,14	4ЧА70	0,41	1,3
11 - 12	7,552	0,07	4ЧА70	0,17	1,47
12 - 13	6,136	0,07	4ЧА70	0,14	1,61
13 - 14	4,72	0,07	4ЧА70	0,01	1,62
14 - 15	3,304	0,07	4ЧА70	0,07	1,69
15 - №1	2,36	0,07	4ЧА70	0,05	1,74

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 А_50…А_120 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

Ргол, кВт	Тmax, ч/год при нагрузке	T, ч/год при нагрузке
	коммунно-бытовой	произво	смешанной	коммун-быт.	производствен.	смешанной
20 - 50	1600	2000	2200	500	700	800
50 - 10	2000	2500	2800	700	1000	1200

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

№ПС	№ линии	?U, %	?P, %	Sгол, кВА	?P, кВт	t, ч/год	?W, кВт·ч	Тmax, ч/год	W, тыс. кВт·ч
1	1	3,97	2,75	60,2	1,58	700	1106	2000	125
	2	3,39	2,37	77,53	1,76	700	1232	2000	161
	Итого:	3,34		2338		286

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

№ПС	Sном, кВА	Smax, кВА	?Pх, кВт	?Pк, кВт	Тmax, ч/год	t, ч/год	?W, кВт·ч/год
1	160	121,69	0,51	2,65	2000	920	5877,8
2	160	136,67	0,51	2,65	2000	920	6246,5
3	2500	1750	6,80	25,0	2300	1100	73043,0
4	630	469,2	1,30	7,60	2200	1040	15772,11

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.

Список литературы

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.

Размещено на Allbest.ru