Система электроснабжения сельскохозяйственного населенного пункта

Факультет: Электрификация и автоматизация с.х.

Номинальную мощность трансформаторов 6/0,4; 10/0,4; 20/0,4 и 35/0,4 кВ выбираем по экономическим интервалам нагрузок в зависимости от расчетной полной мощности, среднесуточной температуры охлаждающего воздуха и вида нагрузки.

Для рассматриваемого примера на ТП1 и ТП5 необходимо установить трансформаторы мощностью 40 кВА и 100 кВА.

Для всех ТП выбираем трансформаторы и записывают их основные технические данные (таблица 5).

Таблица 5 Основные технические данные трансформаторов 10 / 0,4 кВ

Потери энергии в трансформаторах определяют по формуле

(4.1)

где Р_х и Р_к -- потери мощности холостого хода и короткого замыкания в трансформаторе;

-- время максимальных потерь, определяют по зависимости =f (T_max), где время использования максимальной мощности T_max выбирают в зависимости от характера нагрузки по таблице 6

Таблица 6 Зависимость Т_max и от расчетной нагрузки

Так например, для ТП-1 принимаем в соответствии с таблицей 6 для производственного характера нагрузки для Р_расч= 30,38 кВт = 1000 часов, тогда потери на ТП-1 определятся как:

кВт/ч год.

Для других ТП потери энергии рассчитывается аналогично. Результаты расчета нагрузок сводятся в таблицу 5.

5. Электрический расчет линии напряжением 10 кВ

Электрический расчет воздушных линий (BЛ) производится с целью выбора марки и сечения проводов и определения потерь напряжения и энергии (таблица 5.1). Приведем пример расчета линии по схеме (рисунок 5.1.)

Определим нагрузку в точке 3

S₃ = S₄ + S₅ = 92 + j16 + 145 + j16 = 237 + j32 кВА.

Раскольцуем сеть и получим расчётную схему (рисунок 5.2).

Рисунок 5.1 Расчётная схема ВЛ 10 кВ

Рисунок 5.2 Раскольцованная сеть

Определим потоки мощности на головных участках цепи:

S= , (5.1)

кВА;

кВА.

Определим потоки мощности на остальных участках сети по первому закону Кирхгофа:

S_1-2 = S₀^/_-1 - S₁ = 207,2 + j24 - (35,8 + j10) = 171,4+ j14 кВА;

S_2-3 = S_1-2 - S₂ = 171,4 + j14 - (110 + j9) = 61,4 + j5 кВа;

S_8-6 = S₀^//_-8 - S₈ = 348,8 + j 39,5 - (139 + j22) = 209,8 + j17,5 кВа;

S_6-3 = S_8-6 - S₆ = 209,8+ j17,5 - (60,2 + j2,5) = 149,6 + j15 кВа.

Нанесем полученные потоки мощности на схему 5.3 и определим точку потокараздела для активной и реактивной мощности, в данном случае имеется одна точка потокараздела как для активной, так и для реактивной мощности.

Рисунок 5.3 Определение точки потокораздела:

2 - точка потокораздела; - направление потока мощности.

Таблица 7 Электрический расчет ВЛ 10 кВ

По экономическим интервалам нагрузок выбираем провода (таблица 9).

Таблица 9 Экономические интервалы нагрузок

Принимаем провод АС 35 на участках: 0-1, 8-6, 0-8.

Принимаем провод АС 25 на участках: 1-2,2-3, 6-3.

Выбранное сечение проверяется по допустимому нагреву /5/ (таблица 10)

I _доп > I _max, (5.3)

Таблица 10 Допустимый ток провода по нагреву

Для провода АС 35 I_доп=170 А - условие выполняется.

Для провода АС 25 I_доп=130 А - условие выполняется.

Для провода АС 50 I_доп=210А - условие выполняется.

Для выбранных проводов выписываем сопротивления 1 км: активное r_o и индуктивное х_о. Для определения х_о принимаем среднее геометрическое расстояние между проводами (для ВЛ 10 кВ принимаем Д_сp 1500 мм). Данные по проводам сводят в таблицу 11.

Таблица 11 Данные по проводам

Рассчитываем потери напряжения на участках в процентах по формуле:

, (5.4)

Например, для участка 1-2:

Для других участков потери напряжения на участках в процентах рассчитываются аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 7.

Определяем потери электрической энергии на участках

, (5.5)

где определяют по таблице 6.

Например, для участка 1-2:

кВтч/год;

Для других участков потери электрической энергии на участках в процентах рассчитываются аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 7.

6. Оценка качества напряжения у потребителей

Для оценки качества напряжения у потребителей составляем таблицу отклонений напряжения (таблица 12), из которой определяем допустимую потерю напряжения U_доп в линиях 0,38 кВ. Таблицу составляем для ближайшей, расчетной и удаленной трансформаторных подстанций.

ТП6 является ближайшей, ТП5 расчетной, а ТП4 удаленной подстанцией.

Таблица 12 Оценка качества напряжения у потребителей

Из таблицы 12 выясняем, есть ли необходимость в применении дополнительных технических средств для поддержания напряжения у потребителей в допустимых пределах.

Отклонение напряжения в любой точке электропередачи определяем как

V_к = V + U, (6.1)

где V и U -- сумма надбавок и сумма потерь напряжения от ГПП до рассматриваемой точки с учетом знака.

В качестве минимального рассматривают обычно режим 25 %-й нагрузки, в котором потери напряжения могут быть приняты как 1/4 часть от максимальных потерь.

В потребительских трансформаторах рассчитываем потери напряжения, %:

; (6.2)

где Р и Q -- мощности, протекающие через трансформатор (дневные или вечерние) полная мощность которых больше;

U_нoм -- номинальное напряжение трансформатора (обмотки низшего или высшего напряжений);

R_Т и Х_Т -- активное и реактивное сопротивление трансформатора:

; (6.3)

; (6.4)

где U_т.ном -- берется то же напряжение, что и в (5.2), В;

S_т.ном -- номинальная мощность трансформатора, ВА.

Например, для ТП-6:

Ом;

Ом;

.

Для других трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ потери напряжения рассчитываются аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 12.

7. Электрический расчет линий напряжением 0,38 кВ

В наружных линиях 0,38 кВ провода выбираем по допустимой потере напряжения или по экономическим интервалам нагрузок. Выбранные провода проверяем по допустимой потере напряжения и по нагреву.

Расчет линий 0,38 кВ производим по данным нагрузок таблицы 13.

Таблица 13 Расчет линий напряжением 0,38 кВ

Выбор проводов в линии Л1

К линии Л1 подключен потребитель, имеющий крупный асинхронный электродвигатель, при запуске которого протекают большие пусковые токи, вызывая значительные потери напряжения. Поэтому для линии Л1 провода рекомендуется выбирать по экономическим интервалам.

Выбираем провод в зависимости от нагрузки (таблица 14). В таблице 14 данные по выбору проводов приведены с учетом коэффициента к_д, учитывающего динамику роста нагрузок на пятилетнюю перспективу.

Таблица 14 Интервалы экономических нагрузок для выбора проводов в линиях 0,38 кВ

В зависимости от нагрузки выбираем провод А240

Для выбранных проводов выписываем сопротивления 1 км: активное r_o и индуктивное х_о; для определения х_о необходимо принять среднее геометрическое расстояние между проводами (для ВЛ 0,38 кВ принимаем Д_сp 600 мм).

r₀ = 0,122 Ом / км;

х₀ = 0,145 lg (2600) / 20 +0,016 = 0,274 Ом;

d_пр = 20 мм.

Выбранное сечение проводов проверяем по допустимому нагреву по (5.3), и по таблице10.

I _доп > I _max,

590 А 76 А.

Условие 5.3 выполняется.

Рассчитываются потери напряжения в линии:

; (7.1)

< U_доп = 10,76 %;

Условие выполняется,окончательно принимаем провод А240

Выбор проводов в линии Л2

Сечения проводов в линии Л2 рекомендуется выбирать по допустимой потере напряжения, причем различными на участках Л0-1 и Л1-2.

Определяем допустимую потерю напряжения на участке Л_0-1 (в процентах):

; (7.4)

где S_0-1 и S_1-2 -- полные мощности участков Л_0-1 и Л_1-2, дневные или вечерние, которые вызывают большую потерю напряжения в Л2.

Определяем допустимую потерю напряжения на участке Л1-2:

; (7.5)

.

При этом должно быть

U_доп.0-1 + U_доп.1-2 = U_доп ;

-6,31+(-4,08) = -10,39.

Выбираем провод на участке Л_0-1:

1. Задаемся реактивным сопротивлением 1 км провода в линиях 0,38 кВ x₀= 0,4 Ом/км.

2. Определяется составляющая потери напряжения в реактивных сопротивлениях (в процентах):

; (7.6)

где Q -- реактивная мощность, ВАр, дневная или вечерняя, которой соответствует большая полная мощность.

;

3. Определяется допустимая составляющая потери напряжения в активных сопротивлениях (в процентах):

; (7.7)

U_а.доп = 10,39 - 2,13 =8,26 %;

4.Расчетное сечение провода:

;(7.6)

где =32 м/(Оммм²) -- удельная проводимость алюминия.

.

5.Выбирается стандартное сечение провода

F_станд F_расч; (7.7)

Выбираем провод АС35:

F_станд = 34,3 мм²;

d_пр = 7,5 мм ;

r₀ = 0,830 Ом / км;

x₀ = 0,773 Ом /км.

6. Выбранное сечение проводов проверяем по допустимому нагреву по формуле (5.3) с использованием данных таблицы 10.

;

130 А 13,2 А.

7. Определяем фактические потери напряжения на участках:

U_доп.0-1 = 6,31%;

Так как условие не выполняется, увеличим сечение провода и выберем провод АС 50 :

F_станд = 49,5 мм²;

d_пр = 9 мм ;

r₀ = 0,576 Ом / км;

x₀ = 0,592 Ом /км.

U_доп.0-1 = 6,31%;

Условие выполняется, окончательно принимаем провод АС50

Расчет и выбор провода на участке 1-2 линии Л_1-2 проводятся аналогично.

8. Проверка сети на успешный запуск электродвигателей

Нормами определены следующие допущения номинального напряжения на зажимах электродвигателя:

а) при длительной работе в установившемся режиме: V = +5%;

б) у электродвигателей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения -5%, +10%;

в) при длительной работе в установившемся режиме для отдельных особо удаленных электродвигателей в номинальных условиях допускаются, снижения напряжения на -8…-10%, а в аварийных -10…-12%;

г) при кратковременной работе в установившемся режиме, например, при пуске соседних электродвигателей на -20…-30%;

д) на зажимах пускаемого электродвигателя: при частых пусках -10%, при редких пусках -15%;

В тех случаях, когда начальный момент не превышает 1/3 М_ном рабочей машины, допускается снижение напряжения на 40%. Это, как правило, приводы с ременной передачей, приводы насосов и вентиляторов.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя от трансформатора или генератора приблизительно составляют:

; (8.1)

где z_c - полное сопротивление сети, Ом;

z_эд - сопротивление электродвигателя в пусковом режиме, Ом:

; (8.2)

где k - кратность пускового тока;

I_н - ток номинальный.

1. Выбираем электродвигатель 4А180S2У3:

Р₀ = 22 кВт; k = 7,5; cos = 0,91; = 88,5 %.

Определяем номинальный ток:

; (8.3)

;

Сопротивление электродвигателя в пусковом режиме:

Ом.

При пуске электродвигателя от сети с трансформатором:

z_c = z_л + z_тр ; (8.4)

где U_к% - напряжение короткого замыкания трансформатора ТП5, U_к% = 4,5 %.

Ом.

Выбираем провод А240:

F_станд = 239 мм²;

d_пр = 20 мм;

r₀ = 0,12 Ом / км;

x₀ = 0,274 Ом / км.

; (8.5)

Z _п =0,478 Ом

z_c = 0,857 Ом.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя:

<40 %.

Условие не выполняется, установим продольно - емкостную компенсацию реактивного сопротивления.

Необходимая мощность конденсаторов

где S_расч = 70,5 МВА

k - коэффициент, определяемый по формуле

где ДU_C - надбавка напряжения, которую желательно получить.

Примем ДU_C = 10%

Определяем реактивное сопротивление

где

<40 %.

Условие выполняется, окончательно принимаем провод на участке 0-1 А240 с продольно емкостной компенсацией

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет кольцевой линии 10 кВ и линии 0,38 кВ для электроснабжения потребителей населенного пункта. Были рассчитаны электрические нагрузки линий 0,38 кВ, выбраны конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности. Произведен выбор потребительских трансформаторов 10/0,4 кВ типа ТМ с номинальными мощностями S_ном: 63, 100, 160 кВА, оценка качества электрической энергии у потребителей. Выполнен электрический расчет ВЛ 10 выбраны провода марок АС-35 на участках (0-1,0-8,8-6) и АС-25 на участках (1-2,2-3,6-3), для 0,38 кВ выбраны провода марки А240 с продольно-емкостной компенсацией.

Библиографический список

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Электроснабжение сельского хозяйства». Составители Андрианова Л.П., Набиева Е.Б. Уфа: БГАУ, 2005.-72с.

2. Правила устройства электроустановок. М. - Л.: Энергия, 2000.

3. Справочник по сооружению сетей 0,4 - 10 кВ/ Под ред. А. Д. Романова. М.: Энергия, 1974.

4. Электроснабжение сельскохозяйственного производства. Справочник/ Под ред. И.А. Будзко. М.: Колос, 1977.

5.Будзко И.А. и др. Электроснабжение сельского хозяйства/ И.А.Будзко, Т.Б.Лещинская, В.И.Сукманов. - М.:Колос, 2000. - 536 с.: ил.

6. Савченко П.И. и др. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве/ П.И.Савченко, И.А.Гаврилюк, И.Н. Земляной и др. - М.: Колос, 1996. - 224 с.: ил.

7. Ерошенко Г.П., Медведько Ю.А., Таранов М.А. Эксплуатация энергооборудования сельскохозяйственных предприятий. - Ростов-на-Дону: ООО «Терра» .2001.-592 с.

8. Пястолов А.А., Геращенко Г.В., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. - М.: Агропромиздат, 1996. - 327 с.

9. Алиев И.И. Электротехнический справочник. - 4-е изд., испр. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - 384 с.: ил.

10. Пястолов А.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Колос.1981. - 334 с.