Электроснабжение фермы КРС-600

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика технологического процесса объекта и источника питания

1.1 Классификация электропотребителей фермы по категориям надежности электроснабжения

1.2 Классификация помещений электропотребителей фермы по условиям окружающей среды

2. Определение электрических нагрузок цеха и фермы в целом с применением ЭВМ

2.1 Определение мощности цеховых электроприемников

2.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников

2.3 Определение расчетных нагрузок цеха и предприятия в целом

3. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов

3.1 Расчет сечения проводов и кабелей для подключения электроприемников и ШР

4. Расчет осветительной нагрузки цеха

5. Построение картограммы электрических нагрузок и разработка схемы распределительной сети фермы

6. Расчет токов короткого замыкания и выбор коммутационной аппаратуры ВН

Заключение

Литература

Введение

Особенностями электроснабжения сельскохозяйственных потребителей являются:

рассредоточенность электроприемников небольшой мощности по большой территории; и как следствие малая плотность нагрузок;

сезонная работа большинства потребителей.

В настоящее время предприятия агропромышленного комплекса столкнулись с рядом проблем, основными из которых являются:

изношенность машинно-тракторного парка и энергооборудования;

низкий уровень автоматизации и механизации;

недостаток финансирования.

Однако, несмотря на вес трудности в настоящее время в республике введены в эксплуатацию несколько экспериментальных животноводческих комплексов на новой технической основе с применением автоматизированных поточных технологических линий с применением микропроцессорной техники на основе передовых технологий и опыта других стран. В свою очередь введение в эксплуатацию таких предприятий ставит перед энергоснабжающими организациями такие задачи как повышение надежности электроснабжения и улучшения качества электроэнергии.

В структуре АПК многие потребители поставлены на промышленную основу. Поэтому к ним предъявляют требования, как и к промышленным предприятиям.

Как уже отмечалось ранее, сельские потребители потребляют относительно небольшую мощность, однако мощность отдельных потребителей достигает нескольких МВт. К ним относятся крупные комплексы КРС, птицеводческие предприятия и т.п.

Первостепенной задачей сельского электроснабжения является доведение стоимости электроэнергии до минимума.

Крупным потребителем электроэнергии станет животноводство, т.к. прежде всего животноводство рассматривается в качестве развития отрасли сельского хозяйства. Этого можно достичь только в результате повышения уровня механизации и электрификации работ на животноводческих комплексах по производству мяса и молока на промышленной основе.

Электроснабжение предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением промышленности и городов. Главная из них это необходимость подводить электроэнергию к огромному числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных по территории.

В результате протяжённость сетей на единицу мощности во много раз превышает эту величину в других отраслях народного хозяйства.

Целью данного курсового проекта является систематизация и углубление знаний по курсу “Электроснабжение предприятий АПК”, а также по изученным ранее курсам “Электрическая часть станций и подстанций”, “Электрические системы и сети”, “Релейная защита” и другие.

1. Краткая характеристика технологического процесса объекта и источника питания

Животноводство - специфическая отрасль, в которой можно быстро увеличить производство мяса и молока, разумеется при наличии соответствующих условий. Эта специфика обусловлена целым рядом хозяйственно биологических особенностей.

Комплекс КРС на 600 голов предназначен для содержания шестисот голов крупного рогатого скота. На комплексе также предусмотрены: коровник на 200 голов, родильное отделение, молочное отделение с расфасовкой молока, блок вспомогательных помещений, электрокотельная и градирня.

1.1 Классификация электропотребителей фермы по категориям надежности электроснабжения

С точки зрения надежности электроснабжения электропотребителей (ЭП) делят на 3 категории.

К первой категории относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный ущерб народному хозяйству.

В сельском хозяйстве (по рекомендации [1],стр.190) к ЭП 1-й категории относят животноводческие комплексы и крупные фермы.

Ко второй категории относят ЭП, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

В сельском хозяйстве (по рекомендации [1], стр.190) к ЭП 2-й категории относят животноводческие фермы с меньшей производительностью, чем при первой категории, кормоприготовительные заводы, отдельные цеха с механизированным приготовлением кормов, картофелехранилища вместимостью более 500 т. с холодоснабжением и активной вентиляцией, ЭП наиболее ответственных систем на комплексах и фермах молочного направления, а так же ЭП установок пожаротушения, водонапорных башен, установок теплоснабжения и всех котельных.

Потребители, не отнесенные к первым двум категориям, считают потребителями третьей категории.

Согласно этим рекомендациям присваиваем объектам фермы следующие группы по надежности электроснабжения см. табл.1.1:

Таблица 1.1: Категории надежности электроснабжения ЭП фермы

N п/п	Наименование помещения	Категория надежности
1.	Дом животновода	III
2.	Коровник на 200 голов	II
3.	Родильное отделение	II
4.	Родильное отделение	II
5.	Родильное отделение	II
6.	Молочное отделение с расф. молока	III
7.	Ветпункт	II
8.	Стационар на 10 мест	III
9.	Изолятор на 10 мест	III
10	Здание для трех тракторов	III
11.	Градирня	II
12.	Кормоцех	II
13.	Электрокотельная	II
14.	Ремонтный цех	II

1.2 Классификация помещений электропотребителей фермы по условиям окружающей среды

По условиям окружающей среды помещения классифицируют:

Сухие нормальные помещения - влажность воздуха не более 60;

Влажные помещения - влажность 60 - 75;

Сырые помещения - влажность 75 - 100;

Особо сырые - влажность близка к 100;

Жаркие помещения - температура окружающей среды длительно держится более 30⁰С;

Пыльные помещения - выделение значительного количества технологической пыли, проникающей под кожухи электрооборудования, оседающей на проводниках и т.д.;

C химически активной средой, содержащей газы и пары, образуются отложения разрушающие, например, изоляцию.

Согласно рекомендациям присваиваем помещениям следующие классы по условиям окружающей среды см.табл.1.2:

Таблица 1.2: Классификация помещений по условиям окружающей среды

N п/п	Наименование помещения	Категория
1.	Дом животновода	Сухое
2.	Коровник на 200 голов	Сырое
3.	Родильное отделение	Сухое
4.	Родильное отделение	Сухое
5.	Родильное отделение	Сухое
6.	Молочное отделение с расф. молока	Сухое
7.	Ветпункт	Сухое
8.	Стационар на 10 мест	Сырое
9.	Изолятор на 10 мест	Сырое
10	Здание для трех тракторов	Сырое
11.	Градирня	Влажное
12.	Кормоцех	Сухое
13.	Электрокотельная	Жаркое
14.	Ремонтный цех	Сухое

2. Определение электрических нагрузок цеха и фермы в целом с применением ЭВМ

2.1 Определение мощности цеховых электроприемников

электрический нагрузка силовой сеть

Каждую единицу оборудования цеха заменяем эквивалентным двигателем, выбираемым по (1, стр.5, табл.1.1), по следующему условию:

, (2.1)

где: Рном - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Руст - установленная мощность единицы оборудования.

Номинальный ток электродвигателя определяется как:

(2.2)

Приведем пример расчета для единицы оборудования цеха.

Агрегатный станок, поз.11 на плане расчетного цеха (Руст = 12,7 кВт), из условия (2.1) по (1,стр.5,табл.1.1) выбираем двигатель 4А160S2У3 со следующими параметрами:

Рном = 15 кВт; з = 88 %, cos ц = 0,91.

По формуле (2.3) определим номинальный ток двигателя:

;

Для дальнейшего определения нагрузок необходимо по (1, стр.5, табл.1.1) для каждой единицы оборудования выбрать Ки:

Для агрегатного станка Ки = 0,12;

Результаты выбора двигателей цеха приведем ниже в таблице 2.1:

Таблица 2.1 Результаты выбора двигателей

N на плане	Наименование оборудования	Кол-во, шт	Тип эл. двиг.	Параметры эл. двиг.
				Pн, кВт	Ки	cos ц	Iн, А	Iп/Iн
1	2	4	5	6	7	8	9	10
1	Токарный винторезный станок	1	4А160S2У3	11,87	0,14	0,5	36,07	5,0
2	Горизонтально-фрезерный станок	1	4А132М2У3	9,82	0,13	0,5	29,84	4,0
3	Шлицефрезерный станок	1	4А160S2У3	11,8	0,14	0,45	39,84	7,0
4	Вертикально-сверлильный станок	1	4А100L2У3	12	0,12	0,7	8,95	5,0
6	Обрабатывающий центр	4	4А200L2У3	42,7	0,22	0,9	72,17	6,5
8	Вертикально-фрезерный станок	2	4А160S2У3	14,2	0,17	0,85	25,41	5,5
9	Токарный станок с ЧПУ	2	4А200L2У3	39,8	0,22	0,88	68,80	6,0
10	Токарный станок с ЧПУ	2	4А180М2У3	29,7	0,21	0,8	56,47	6,0
11	Агрегатный станок	3	4А160S2У3	12,7	0,17	0,8	24,15	7,0
12	Агрегатный станок	2	4А200L2У3	40	0,22	0,78	78,00	5,5
13	Агрегатный станок	2	4А180М2У3	31	0,21	0,79	59,70	6,0
14	Агрегатный станок	4	4А180М2У3	27,1	0,2	0,85	48,50	7,0
15	Агрегатный станок	3	4А160S2У3	18,5	0,19	0,85	33,10	5,5
16	Продольно-фрезерный станок	4	4А180М2У3	27,1	0,2	0,85	48,50	7,0
17	Алмазно-расточной станок	3	4А112М2У3	7,12	0,14	0,85	12,74	6,5
18	Радиально-сверлильный станок	1	4А90L2У3	2,9	0,12	0,78	5,65	5,0
19	Вертикаль-протяжной станок	3	4А200L2У3	31	0,21	0,79	59,70	6,0
20	Токарно-револьверный станок	3	4А132М2У3	9,1	0,14	0,76	18,21	5,5
21	Пресс гидравлический	1	4А100L2У3	4	0,12	0,6	10,13	6,0
22	Пресс гидравлический	2	4А160S2У3	10,5	0,15	0,65	24,54	7,0
23	Токарно-револьверный станок	4	4А200L2У3	24,7	0,17	0,9	41,75	6,5
24	Токарно-вертикальный полуавтомат	3	4А250S2У3	62,6	0,22	0,9	105,8	5,5
25	Токарный полуавтомат	1	4А225M2У3	50	0,22	0,7	108,7	7,0
30	Стенд испытательный	1	4А112М2У3	4,6	0,6	0,4	17,47	7,0
32	Электропечь	1	-	105	0,55	1	159,7	1,0
33	Электропечь	1	-	505	0,2	1	768,2	1,0
34	Электропечь	1	4А355М2У3	300	0,35	0,8	570,4	1,0
35	Печь камерная	1	4А250S2У3	56	0,7	0,65	130,9	7,0
36	Сварочный выпрямитель	2	4А200L2У3	40	0,3	0,4	151,9	5,0
37	Сварочный выпрямитель	1	4А180S2У3	22	0,3	0,7	47,81	6,0
38	Сварочный трансформатор	4	4А160S2У3	12,2	0,5	0,5	37,10	7,0
40	Вентилятор	1	4А112М2У3	7,5	0,65	0,8	14,26	2,5
44	Кран - балка	1	4А112М2У3	7,5	0,1	0,5	22,82	5,0
46	Моечная машина	3	-	102	0,6	0,9	172,4	5,0
47	Окрасочная камера	2	-	350	0,5	0,8	665,5	4,0

2.2 Выбор пусковой и защитной аппаратуры электроприемников

Выбор магнитных пускателей

Для управления электродвигателями принимаем магнитные пускатели серии ПМЛ с тепловыми реле типа РТА.

Условие выбора пускателей:

(2.3)

Тепловые реле предназначены для защиты двигателей от перегрузок, выполняются в виде реле с биметаллической пластиной. В зависимости от вида пускателя, встроенные в пускатель тепловые реле по току имеют стандартные значения.

Выбор автоматических выключателей

Согласно (4) выбор автоматов производится в соответствии со следующими общими требованиями:

номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу:

(2.4)

токи срабатывания автоматов при коротком замыкании и при перегрузках выбираются такими, чтобы цепь не размыкалась в нормальном режиме и кратковременных перегрузках. Ток кратковременной перегрузки - пусковой ток. Для расцепителей автоматов всех типов уставка тока мгновенного срабатывания принимается:

(2.5)

Из анализа защитных характеристик расцепителей известно, что если принять ток замедленного срабатывания при перегрузке равным номинальному току расцепителя, т.е. не менее (Iр), то при токе кратковременной перегрузки

(Iп = 4Iр) отключение будет происходить довольно долго. Для исключения срабатывания расцепителя в нормальном режиме принимают:

(2.6)

Приведем пример выбора пусковой и защитной аппаратуры для токарно-винторезного станка (поз.1 на плане цеха):

Параметры двигателя: ; ;

Из условий (2.4), (2.6) произведем выбор защитного выключателя:

;

;

Для защиты токарно-винторезного станка применим автоматический выключатель (1, стр.50, табл.5.11): АЕ2043 - 63/50.

По условию (2.5) проверяем электромагнитный расцепитель:

,

максимальное значение тока для данного автомата:

;

Выбранный автомат удовлетворяет всем поставленным условиям.

По условию (2.3) произведем выбор магнитного пускателя:

;

Для управления принимаем магнитный пускатель серии ПМЛ-263102 со встроенными тепловыми реле типа РТА - 80 (1, стр.18, табл.3.1);

Результаты выбора защитных аппаратов приведём в таблице 2.2:

Таблица 2.2 Результаты выбора пусковой и защитной аппаратуры

№ на плане	Кол- во, шт	Iн, А	Iп, А	Пускатель	Iр, А	Выключатель
				Тип пускателя	Тип реле	Iн пускат Iтепл элем		Тип Выключ-ателя	Iнавт Iнрас	Iэлр, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	1	36,07	180,35	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	41,48	АЕ2043	63/50	243,5
2	1	29,84	119,36	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	34,3	АЕ2043	63/40	161,1
3	1	39,84	278,9	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	45,82	АЕ2043	63/50	376,5
4	1	8,95	44,75	ПМЛ-163102	РТА -25	10/25	10,3	АЕ2043	63/12,5	60,4
6	4	72,2	469,1	ПМЛ-561402	РТА -80	80/80	83	АЕ2053М	100/100	633,3
8	2	25,41	139,8	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	29,2	АЕ2043	63/31,5	188,7
9	2	68,8	412,8	ПМЛ-561402	РТА -80	80/80	79,1	АЕ2053М	100/80	557,3
10	2	56,5	339	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	65	АЕ2053М	100/80	457,7
11	3	24,2	169,4	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	27,8	АЕ2043	63/31,5	228,7
12	2	78	429	ПМЛ-561402	РТА -80	80/80	89,7	АЕ2053М	100/100	579,2
13	2	59,7	358,2	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	68,7	АЕ2053М	100/80	483,6
14	4	48,5	339,5	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	55,8	АЕ2053М	100/63	458,3
15	3	33,1	182,1	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	38,1	АЕ2043	63/40	245,8
16	4	48,5	339,5	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	55,8	АЕ2043	63/63	458,3
17	3	12,7	82,55	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	14,6	АЕ2043	63/16	111,4
18	1	5,7	28,5	ПМЛ-163102	РТА -25	10/25	6,6	АЕ2023	16/8	38,5
19	3	59,7	358,2	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	68,7	АЕ2053М	100/80	483,6
20	3	18,2	100,1	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	20,9	АЕ2043	63/25	135,1
21	1	10,1	60,6	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	11,6	АЕ2043	63/12,5	81,8
22	2	24,54	171,78	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	28,22	АЕ2043	63/31,5	231,9
23	4	41,8	271,7	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	48,1	АЕ2043	63/50	366,8
24	3	105,8	581,9	ПМЛ-661102	ТРП -150	125/150	121,7	АЕ2063	160/125	785,6
25	1	108,7	760,9	ПМЛ-661102	ТРП -150	125/150	125	АЕ2063	160/125	1027,2
30	1	17,5	122,5	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	20,1	АЕ2043	63/25	165,4
32	1	159,7	159,7	---	---	---	183,7	А3726Б	250/200	215,6
33	1	768,2	768,2	---	---	---	883,4	ВА55-41	1000	1037,1
34	1	570,4	570,4	---	---	---	656	ВА55-41	1000	770
35	1	130,9	916,3	---	---	---	150,5	АЕ2063	160/160	1237
36	2	151,9	759,5	---	---	---	174,7	А3726Б	250/200	1025
37	1	47,81	286,86	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	54,98	АЕ2043	63/63	387
38	4	37,10	259,7	ПМЛ-463002	РТА -80	63/80	42,7	АЕ2043	63/50	350,6
40	1	14,26	35,65	ПМЛ-263102	РТА -25	25/25	16,4	АЕ2043	63/20	48,1
44	1	22,82	114,1	ПМЛ-363002	РТА -80	40/80	26,2	АЕ2043	63/31,5	154
46	3	172,4	862	---	---	---	198,3	А3726Б	250/200	1163,7
47	2	665,5	2662	---	---	---	765,3	ВА55-41	1000	3593,7

2.3 Определение расчетных нагрузок цеха и предприятия в целом

Одним из основных универсальных методов определения расчётных электрических нагрузок является метод упорядоченных диаграмм, предложенный Каяловым Г.М.

Согласно методу упорядоченных диаграмм, расчётная нагрузка для группы электроприёмников определяется по формуле:

(2.7)

где: Рном - групповая номинальная мощность, определяемая как сумма номинальных мощностей, приведённых к длительному режиму работы;

Рср - средняя нагрузка группы электроприёмников;

Ки - групповой коэффициент использования по активной мощности, определяемый по индивидуальным справочным коэффициентам использования для отдельных электроприёмников (Ки) по формуле:

(2.8)

Кмах - коэффициент максимума по активной мощности, определяемый по справочным таблицам или специальным кривым, в зависимости от эффективного числа приёмников электроэнергии (Nэ) и группового коэффициента использования по активной мощности ().

Эффективным числом электроприёмников называется такое число электроприёмников одинаковой мощности, которое обуславливают ту же величину расчётной нагрузки, что и группа электроприёмников различных по мощности и режиму работы. Эффективное число электроприёмников есть отношение квадрата суммы мощностей электроприёмников к сумме их квадратов:

(2.9)

Расчётная реактивная нагрузка электроприёмников определяется по формуле:

(2.10)

где: коэффициент максимума по реактивной мощности;

тангенс, соответствующий коэффициенту мощности, для характерных групп электроприёмников.

Расчётная силовая нагрузка определяется по формуле:

; (2.11)

Для конкретного цеха (в соответствии с вариантом задания) необходимо произвести расчёт электрических нагрузок. В данном цеху известны основные

электрические параметры и расположение каждой единицы оборудования, а также известна специализация цеха. При таких исходных данных можно сделать вывод, что метод упорядоченных диаграмм наиболее оптимален для решения задачи по определению нагрузок.

Задачу определения расчётных нагрузок для облегчения рутинных вычислений возложим на программный пакет Excel, результаты вычислений приведены в приложении.

На стадии проектирования при неизвестных мощностях электроприёмников для определения расчётной максимальной силовой нагрузки узла СЭС (отдельный цех, предприятие в целом) пользуются методом коэффициента спроса.

Метод базируется на применении укрупнённых показателях коэффициента спроса ( Кс ) и коэффициента мощности ( ) для данной характерной группы электроприёмников или отдельных отраслей промышленности:

(2.12)

где: Кс - коэффициент спроса.

Это отношение максимальной активной мощности группы электроприёмников к номинальной мощности той же группы: принимаем (2, с.11-33, табл.24-2 - 24-в).

Приведём ниже расчёт силовой нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и фермы в целом приведём в виде таблицы 2.3.

Дом животновода:

Рном = 21 кВт; Кс = 0,9; .

;

кВАр ( );

кВА;

Таблица 2.3 Результаты расчёта силовой нагрузки цехов

N цеха по плану	Наименование цеха	Рном, кВт	Кс		Ррасч, кВт	Qном, кВАр	Sном, кВА
1	Дом животновода	21	0,9	0,8	18,9	14,18	23,63
2	Коровник на 200 голов	280	0,4	0,9	112	54,24	124,44
2	Коровник на 200 голов	280	0,4	0,9	112	54,24	124,44
2	Коровник на 200 голов	280	0,4	0,9	112	54,24	124,44
3	Родильное отделение	120	0,5	0,8	60	45	75
4	Родильное отделение	120	0,5	0,8	60	45	75
5	Родильное отделение	120	0,5	0,8	60	45	75
6	Молочное отделение с расф. молока	90	0,4	0,75	36	31,75	48
7	Ветпункт	2,7	0,8	0,7	2,16	2,2	3,1
8	Стационар на 10 мест	1,6	0,9	0,8	1,44	1,1	1,8
9	Ремонтный цех	-	-	-	1196	744	1408,53
10	Изолятор на 10 мест	6,1	0,8	0,9	4,88	2,36	5,42
11	Здание для трех тракторов	3	0,2	0,8	0,6	0,45	0,75
12	Градирня	1	0,9	0,95	0,9	0,3	0,95
13	Кормоцех	131	0,9	0,8	117,9	88,43	147,4
14	Электрокотельная	390	0,8	0,75	312	275,16	416
Итого					2206,78	1457,6	2644,73

Осветительную нагрузку цехов и фермы в целом определяем по методу удельной мощности. Удельная мощность W [вт/ м²] есть частное от деления всей мощности ламп на площадь помещения или здания. Она зависит от весьма многих факторов, но в общем довольно устойчива для определённых групп помещений, что позволяет использовать систематизированные значения W по выполненным проектам для предварительного определения мощности на стадии проектного задания. Значения удельной мощности выбираются в зависимости от типа помещения, нормы освещённости и площади по (8, стр.159, табл.5.38).

Расчётная осветительная нагрузка определяется по формуле:

(2.13)

где: площадь помещения где выбирается освещение;

удельная мощность для определения расчетной осветительной нагрузки.

Приведём ниже расчёт осветительной нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и фермы в целом приведём в виде таблицы 2.4.

Дом животновода:

S = 420 м2; W = 11,5 Вт/ м2; ;

кВт;

кВАр ( );

кВА;

Таблица 2.4 Результаты расчёта осветительной нагрузки

N цеха по плану	Наименование цеха	S, м2	W, Вт/ м2	Ррасч, кВт	Qном, кВАр	Sном, кВА
1	Дом животновода	420	11,5	4,83	2,34	5,37
2	Коровник на 200 голов	3060	7,5	22,95	11,11	25,50
2	Коровник на 200 голов	3060	7,5	22,95	11,11	25,50
2	Коровник на 200 голов	3060	7,5	22,95	11,11	25,50
3	Родильное отделение	1380	10	13,80	6,68	15,33
4	Родильное отделение	950	10	9,50	4,60	10,55
5	Родильное отделение	1380	10	13,80	6,68	15,33
6	Молочное отделение с расф. молока	1700	11,5	19,55	9,46	21,72
7	Ветпункт	1155	7,5	8,66	4,19	9,62
8	Стационар на 10 мест	2025	10	20,25	9,80	22,50
9	Ремонтный цех	-	-	98,82	122,36	157,3
10	Изолятор на 10 мест	1060	10	10,60	5,13	11,78
11	Здание для трех тракторов	1380	7	9,66	4,68	10,73
12	Градирня	625	4,5	2,81	1,36	3,12
13	Кормоцех	1320	6,5	8,58	4,15	9,53
14	Электрокотельная	560	11,5	6,44	3,12	7,15
Итого:				291,33	215,54	362,4

Для расчёта осветительной нагрузки коэффициент мощности принимаем:

Суммарная нагрузка цехов и предприятия в целом определяется по формуле:

(2.14)

Приведём ниже расчёт суммарной нагрузки одного из цехов, а результаты расчёта остальных цехов и предприятия в целом приведём в виде таблицы 2.5.

Дом животновода:

кВт;

кВАр;

кВА;

Таблица 2.5 Результаты расчёта суммарной нагрузки

N цеха по плану	Наименование цеха	Робщ, кВт	Qобщ, кВАр	Sобщ, кВА
1	Дом животновода	23,73	16,52	28,91
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33
3	Родильное отделение	65,37	56,11	86,14
4	Родильное отделение	83,07	47,60	95,74
5	Родильное отделение	72,34	56,17	91,58
6	Молочное отделение с расф. молока	59,21	37,72	70,21
7	Ветпункт	18,80	13,44	23,11
8	Стационар на 10 мест	25,41	9,15	27,01
9	Ремонтный цех	1216,08	866,36	1493,13
10	Изолятор на 10 мест	15,48	12,08	19,63
11	Здание для трех тракторов	124,60	5,58	124,72
12	Градирня	15,28	60,31	62,22
13	Кормоцех	242,00	95,39	260,12
14	Электрокотельная	373,71	335,23	502,03
Итого:		2740	1781,4	3268,2

Суммарная нагрузка завода по таблице 2.5 рассчитана без учёта разновременной работы цехов. Учёт данного фактора можно произвести введя коэффициент разновременности максимумов нагрузок Кр.

Тогда расчетная нагрузка по заводу определяется по формуле:

(2.15)

где: Кр - коэффициент разновременности максимумов нагрузок (0,75-0,85); Ррi - активная мощность i-го цеха; Qрi - реактивная мощность i-го цеха.

Расчетная нагрузка фермы КРС:

3. Разработка силовой сети цеха с выбором силовых распределительных шкафов

3.1 Расчет сечения проводов и кабелей для подключения электроприемников и ШР

Выбор сечений проводникового материала в системах до 1000 В осуществляется исходя из тепловых нагрузок. При этом должен обеспечиваться учет защитных характеристик аппаратов электрической сети, учет прокладки и температурного режима, при котором работает проводниковый материал. Выбор производится по формулам:

, (3.1)

где Кз - коэффициент, учитывающий требования к конструкции систем электроснабжения (если защита производится автоматами, то Кз = 0,66);

Iср.защ.ап - ток срабатывания защитного аппарата;

Кп и Кt - коэффициенты учитывающие тип прокладки и температурный режим среды.

, (3.2)

где Iр - расчетный ток, протекающий в номинальном режиме.

Результаты выбора проводов и кабелей по всем участкам приведём в таблице 3.1:

Таблица 3.1 Результаты выбора проводов и кабелей

Участок	Ip, A	Iср.защ.ап, А	Iпр, А	Тип провода (кабеля)	Iдоп, А
1	2	3	4	5	6
ШР1 - 1	36,07	50	36,07	АПВ 5х8	37
ШР1 - 2	29,84	40	29,84	АПВ 5х6	30
ШР1 - 3	39,84	50	39,84	АПВ 5х16	55
ШР1 - 30	17,5	25	17,5	АПВ 5х2,5	19
ШР2 - 21	10,1	12,5	10,1	АПВ 5х2,5	19
ШР2 - 22	24,54	31,5	24,54	АПВ 5х5	27
ШР2 - 35	130,9	160	130,9	АПВ 3х70+2х25	140
ШР2 - 36	151,9	200	151,9	АПВ 3х95+2х35	175
ШР3 - 23	41,8	50	41,8	АПВ 5х16	55
ШР3 - 24	105,8	125	105,8	АПВ 3х50+2х25	120
ШР3 - 25	108,7	125	108,7	АПВ 3х50+2х25	120
ШР4 - 8	25,41	31,5	25,41	АПВ 5х5	27
ШР4 - 10	56,5	80	56,5	АПВ 3х25+2х16	70
ШР4 - 14	48,5	63	48,5	АПВ 5х16	55
ШР5 - 16	48,5	63	48,5	АПВ 5х16	55
ШР5 - 17	12,7	16	12,7	АПВ 5х2,5	19
ШР5 - 18	5,7	8	5,7	АПВ 5х2,5	19
ШР6 - 6	72,2	100	72,2	АПВ 3х35+2х16	85
ШР6 - 24	105,8	125	105,8	АПВ 3х50+2х25	120
ШР7 - 9	68,8	80	68,8	АПВ 3х25+2х16	70
ШР7 - 12	78	100	78	АПВ 3х35+2х16	85
ШР7 - 13	59,7	80	59,7	АПВ 3х25+2х16	70
ШР8 - 11	24,2	31,5	24,2	АПВ 5х5	27
ШР8 - 19	59,7	80	59,7	АПВ 3х25+2х16	70
ШР8 - 20	18,2	25	18,2	АПВ 5х2,5	19
ШР9 - 4	8,95	12,5	8,95	АПВ 5х2,5	19
ШР9 - 15	33,1	40	33,1	АПВ 5х8	37
ШР9 - 37	47,81	63	47,81	АПВ 5х16	55
ШР9 - 38	37,1	50	37,1	АПВ 5х10	39
ШР10 - 32	159,7	200	159,7	АПВ 3х95+2х35	175
ШР10 - 46	172,4	200	172,4	АПВ 3х95+2х35	175
КТП-33	768,2	1000	768,2	4АПвП(1х500)	865
КТП-34	570,4	1000	660	4АПвП(1х300)	680
КТП-47	665,5	1000	665,5	4АПвП(1х300)	680

Примечание: На всех участках цеховой сети провода проложены в трубах в полу. Кабели проложены по стенам на кронштейнах.

Основным назначением сети напряжением до 1000 В на промышленных предприятиях является распределение электроэнергии внутри цехов и непосредственное питание большинства видов электроприемников.

Схемы цеховых сетей должны удовлетворять следующим требованиям:

Иметь оптимальные технико-экономические показатели;

Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения в зависимости от категории электроприемников;

Быть удобными в эксплуатации;

Допускать применение индустриальных методов монтажа;

Учитывать перспективу роста нагрузки и возможность изменения мест расположения электроприемников на плане цеха.

На участках цеха для распределения электроэнергии, поступающей по питающим линиям, между группами силовых электроприемников, устанавливаются распределительные силовые шкафы.

Для управления отдельными электроприемниками, например, кранами, устанавливаются ящики управления.

В этих устройствах (силовые шкафы и ящики управления) сосредоточена коммутационно-защитная аппаратура (рубильники, предохранители, автоматические выключатели), предназначенная для управления электроприемниками напряжением до 1000 В, и их защиты от коротких замыканий и перегрузки.

Выбор распределительных силовых шкафов производим по каталогу «Иносат» в зависимости от:

расчетного тока группы электроприемников;

количества присоединяемых ответвлений;

значений пиковых токов присоединений.

Силовая сеть проектируемого цеха представлена следующим образом:

Питание в проектируемый цех заводится через КТП, от которой запитываются силовые шкафы и шкафы питания освещения. От силовых шкафов электрическая энергия расходится по проводам (согласно плана цеха, см. графическую часть), сами потребители непосредственно запитываются от силовых шкафов. Имеются также потребители, запитываемые непосредственно от КТП по кабельным линиям.

Выбор защитных аппаратов ШР и ТП

Для защиты электроприёмников в распределительных шкафах имеются вводные выключатели, выбор которых основан на тех же принципах, что и выбор выключателей автоматов приемников электроэнергии, но с условием - уставки должны отличаться не менее чем в 1,5 раза от уставок присоединяемого к шкафу оборудования.

Таблица 3.2 Результаты выбора защитных аппаратов ШР

Группа	Ip, A	Iн.рас.эл. мах присоед., А	Тип автомата	Iн.рас.авт, А	Iн.авт., А
1	2	3	4	5	6
ШР1	47	50	АЕ2053М	80	100
ШР2	232	160	А3736Ф	320	630
ШР3	174	125	А3726Б	250	250
ШР4	100	80	АЕ2063	125	160
ШР5	71	63	АЕ2063	100	160
ШР6	164	125	А3726Б	200	250
ШР7	128	100	АЕ2063	160	160
ШР8	83	31,5	АЕ2063	100	160
ШР9	110	63	АЕ2063	160	160
ШР10	440	200	А3736Ф	630	630

Примечание: для питания цехов применяются КТП (комплектные трансформаторные подстанции), в которых предусмотрена защита при помощи предохранителей. Расчет последних с выбором КТП производится далее.

Выбор типов ШР

Выбор распределительных силовых шкафов производим по каталогу «Иносат» (7) в зависимости от:

расчетного тока группы электроприемников;

количества присоединяемых ответвлений;

значений пиковых токов присоединений.

Результаты выбора ШР представим ниже в виде таблицы 3.3:

Таблица 3.3 Результаты выбора ШР

ПР85 - Ин1
ШР	№ схемы	Исполнение	Номин. ток шкафа, А	Степень защиты	Автоматические выключатели трехполюсные, Iн, А максимальное количество
					До 63	До 100	До 200
ШР1	010	навесное	550	IP21	8
ШР2	005	навесное	360	IP21	4	2	2
ШР3	005	навесное	360	IP21	4	2	2
ШР4	005	навесное	360	IP21	4	2	2
ШР5	011	навесное	550	IP21	12
ШР6	013	навесное	550	IP21		2	4
ШР7	013	навесное	550	IP21		2	4
ШР8	011	навесное	550	IP21	12
ШР9	011	навесное	550	IP21	12
ШР10	013	навесное	550	IP21		2	4

Расчет сечения проводов и кабелей для подключения ШР

Результаты выбора кабелей по всем участкам приведём в таблице 3.4:

Таблица 3.4 Результаты выбора проводов и кабелей

Участок	Ip, A	Iср.защ.ап, А	Iпр, А	Тип провода (кабеля)	Iдоп, А
КТП-ШР1	47	80	52,8	АВВГ(5х16)	60
КТП-ШР2	232	320	232	АВВГ(3х150+2х50)	235
КТП-ШР3	174	250	174	АВВГ(3х120+2х35)	200
КТП-ШР4	100	125	100	АВВГ(3х50+2х25)	110
КТП-ШР5	71	100	71	АВВГ(3х25+2х16)	75
КТП-ШР6	164	200	164	АВВГ(3х95+2х35)	170
КТП-ШР7	128	160	128	АВВГ(3х70+2х25)	140
КТП-ШР8	83	100	83	АВВГ(3х35+2х16)	90
КТП-ШР9	110,5	160	110,5	АВВГ(3х70+2х25)	140
КТП-ШР10	440,5	630	440,5	4АПвП(1х185)	505

Примечание: На всех участках сети от ШР к ТП кабели проложены открыто на кронштейнах по стене.

Выбор труб

Согласно (3) применение пластмассовых труб позволяет экономить стальные трубы, а также снизить трудоемкость трубных электропроводок. Пластмассовые трубы применяются из винипласта, полиэтилена и полипропилена. Винипластовые трубы жесткие, их применяют для скрытых и открытых прокладок во всех средах, кроме взрывоопасных и пожароопастных, а также для прокладок в горячих цехах.

Диаметр трубы для прокладки в ней провода, производится по формуле:

(3.3)

где D - диаметр трубы;

d - наружные диаметры проводов;

n - число проводов и кабелей данного диаметра.

Выбор труб приведем в спецификации.

Результатом расчетов данного пункта стал выбор проводникового материала на всех участках проектируемого цеха, начиная от отдельных электроприемников до цеховой ТП. Для каждой группы потребителей были выбраны типовые силовые шкафы фирмы “Иносат”. Было произведено согласование защитных аппаратов различных “уровней” цеховой сети. Разработанная схема цеховой сети представлена в графической части проекта.

4. Расчет осветительной нагрузки цеха

Выбор источников света в помещениях осуществляется на основании сопоставления достоинств и недостатков существующих источников света (лампы накаливания (ЛН), газоразрядные лампы низкого давления (ЛЛ), газоразрядные лампы высокого давления (ДРЛ)).

Достоинства люминесцентных ламп низкого давления (ЛЛ):

- Высокая световая отдача.

- Значительный срок службы.

- Цветность излучения близка к дневному свету.

- Малая яркость.

- Незначительность изменения светового потока при колебании напряжения.

Недостатки ЛЛ:

- Требуется применение пускорегулирующей аппаратуры.

- Ограниченные величины мощностей и большие габариты.

- Невозможность переключения с переменного на постоянный ток и наоборот.

- Зависимость зажигания лампы от температуры и влажности окружающей среды.

- Значительный коэффициент пульсации светового потока.

- Значительное снижение светового потока к концу срока службы.

При выборе источников света предпочтение следует отдавать газоразрядным лампам, как наиболее экономичным.

Произведём выбор нормированной освещённости и коэффициентов запаса для всех имеющихся помещений, а результаты выбора сведём в таблицу 4.1:

Таблица 4.1 Нормированная освещенность и коэффициенты запаса

Наименование подразделения цеха	Нормированная освещённость, лк	Коэффициент запаса (КЗ)	Литература
Ремонтный цех	200	1,5	[8], с.108, табл.4-4о
Трансформаторная	30	1,3	[8], с.63, табл.11
Санузлы	30	1,3	[8], с.63, табл.11

Тип светильника определяется:

- условиями окружающей среды;

- требованиями и характеристикой светораспределения;

экономической целесообразностью.

Помещение цеха имеет значительные габаритные размеры, а также не относится к пожароопасному (нет выделения волокон, образующих с воздухом легко воспламеняющиеся смеси), а относится к помещению с нормальной средой, то для него принимаем светильники типа MDK -400 IC (аналог РСП 05 Г03) с лампами Philips HPI-T 400 Вт (ДРИ).

Выбор типов светильников для остальных помещений сведем в таблицу 4.2:

Таблица 4.2 Типы светильников в помещениях

№ п/п	Помещение	Тип светильника	Кривая силы света
1	Ремонтный цех	МDK 400 IC	Г
2	Трансформаторная	НПП 02 1x200	П
3	Санузлы	НПП 02 1x200	П

Размещение светильников в плане и разрезе помещения определяется следующими размерами (см. рис. 4.1 и рис. 4.2):



Рис. 4.1 Подвес светильника над рабочей поверхностью.

Рис. 4.2 Расстояния до стен и между рядами светильников.

где H - высота помещения;

hс - расстояние светильников от перекрытия (свес) (hc = 0..0,5м);

hп = H - hс - высота светильников над полом;

hр - высота расчётной поверхности над полом (hр = 0,8м);

Hр = hп - hр -расчётная высота;

lа, lЬ - расстояния от стен до первого ряда;

Lа, LЬ - расстояния между соседними рядами.

Расчет количества светильников во всех помещениях цеха производим методом “Коэффициента использования светового потока”.

Световой поток определяется по формуле (2.8):

 (4.1)

где коэффициент неравномерности светового потока;

( для ЛН и ДРЛ, для ЛЛ);

U - коэффициент использования светового потока, который определяют по справочнику, исходя из значения параметра “i”,

(4.2)

где S - площадь освещаемой поверхности, м²;

Кз - коэффициент запаса;

n - количество светильников в помещении;

EMIN - освещённость, лк;

Расчётный световой поток должен лежать в пределах (-10%…+20%).

Результаты расчета сведем в таблицу 2.5:

Таблица 4.3 Результаты расчета по выбору расположения светильников

Помещение	Расчетная высота Hр, м	Расстояние между светильниками	Расстояние от стен	Количество светильников
		La ,м	Lb ,м	la ,м	lb ,м
Ремонтный цех	7	6	6	6	3	460
Трансформаторная	3	6	6	3	3	4
Санузлы	3	6	6	3	3	4

Произведем расчёт общего равномерного освещения методом коэффициента использования светового потока.

Размеры ремонтного цеха: 120м х 144м;

А = 120 м; B = 144 м; Hр = 7 м; ; лк; Кз = 1,5;

Тогда индекс помещения:

;

В данном помещении светильники аналог РСП 05/Г 03, тогда по (8, табл. 5.8, стр. 133), выбираем значение коэффициента использования светового потока () - .

Количество светильников равно: ;

Требуемый световой поток равен:

лм;

Световой поток лампы равен: лм;

тогда:

Удельная мощность:

Вт/м2

Определяем погрешность:

;

условие выполняется, т.к. освещение требуется не по всей площади участка.

Таблица 4.4 Результаты светотехнического расчёта равномерного освещения

Помещение	Индекс помещения, i	Коэффициент использования светового потока, U	Количество светильников N, шт.	Требуемый световой поток Фтр ,лм.	Тип лампы	Световой поток лампы Фл ,лм.	Удельная мощность Pуд, Вт/м2	Погреш-ность
Ремонтный цех	9,35	0,8	230	30990	HPI-T 400	31500	5,32	1,6
Трансформа-торная	2	0,69	4	2340	Б - 200	2400	5,56	2,6
Санузлы	2	0,69	4	2340	Б - 200	2400	5,56	2,6

В соответствии со СНИПом, совместно с общим освещением должно устанавливаться и аварийное освещение. Причём аварийное освещение может быть двух видов:

- Для продолжения работы - устраивается тогда, когда необходимо продолжать технологический процесс или завершить его до определённой стадии. Для этого освещения Emin = 5% от общего рабочего освещения (возможно и более).

- Аварийное эвакуационное освещение - для эвакуации, организуется для того, чтобы обеспечить нормальный проход (без травматизма) при погасании основного рабочего освещения. Минимальная освещённость в местах проходов в основном помещении не менее 0,5 лк, вне помещения - не менее 0,2 лк.

В качестве источников света для эвакуационного освещения могут применяться ЛН или ЛЛ (при условии, что они в отапливаемом помещении, и в питаю-щей сети напряжение должно быть не ниже 90% Uном). Применение ламп ДРЛ при проектировании аварийного освещения запрещено.

Для расчёта аварийного освещения воспользуемся точечным методом расчёта, служащим для расчёта освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещённости. При расчёте по этому методу учитывается как прямой, так и отражённый свет.

Точечный метод расчёта использует пространственные изолюксы [т.е. кривые равных значений освещённостей, построенные при условной лампе со световым потоком в 1000 лм в координатах e(d, Hр)]. На рисунке 4.3 приведены расстояния от светильника до характерной точки, в которой проверяется минимальная освещенность.



Рис. 4.3 Расстояния до характерной точки, где d - это расстояние от характерной рассматриваемой точки до проекции источника света на эту плоскость.

При расчёте на плане помещения с расположением светильников намечают одну (две) характерные точки с предполагаемой минимальной освещённостью. Для этой характерной точки определяют расстояние (di). Затем по таблице условных освещённостей определяют изолюксы: .

По выражению (4.3) определяют световой поток источника света, принимая .

(4.3)

Принимаем для аварийного освещения 3 ламп накаливания типа Б-200, со световым потоком 2920 лм, и светильники СУ 200М (смотри план цеха).

Режим работы аварийного освещения - только при погасании основного освещения. Критическая точка для расчета точка А1.

Расстояние от ближайшего светильника до точки “А1” равно: м;

Высота расчетная равна: 7 м.

По [8] рис. 6-12, стр. 182 получаем: , тогда:

лк;

В данном разделе курсового проекта была запроектирована система равномерного освещения цеха. Проектом предусмотрена установка типа ДРИ, как наиболее экономичных источников света. Размещение светильников удовлетворяет всем требованиям (8). Отклонение нормируемой освещенности лежит в пределах допустимых норм по (8).

В соответствии со СНИПом, совместно с общим освещением было запроектировано эвакуационное освещение, организованное для того, чтобы обеспечить нормальный проход (без травматизма) при погасании основного рабочего освещения. Минимальная освещённость в местах проходов в основном помещении не менее 0,5 лк.

Внутри цеха принимаем осветительную сеть переменного тока с заземлённой нейтралью напряжением 380/220 В.

Выбор схем питания осветительной установки определяется:

- требованиями к бесперебойности действия осветительной установки (наиболее важное требование);

- технико-экономическими показателями;

- безопасностью обслуживания, удобством управления и эксплуатации.

В качестве источника питания выступает ВРУ 0,4 кВ.

Щитки освещения должны располагаться:

- в центре или ближе к центру осветительных нагрузок;

- у входов, выходов, проходов (для удобства управления);

- таким образом, чтобы отсутствовали обратные потоки электрической энергии или они были минимальны.

Учитывая особенность расположения ламп накаливания аварийного освещения, производим расположение щитка аварийного освещения (ГАЩ 1), как показано на плане цеха (причём запитывание этого щитка происходит от соседнего цеха).

Определение расчётной нагрузки проектируемого объекта:

 ,

где кВА.

,

,

где;;; (8, стр.336).

,

; ;; ;

тогда кВт;

кВАр;

получаем: кВА;

кВА;

В КТП установлено 2 трансформатора ТМЗ - 1600, от которых питается освещение и силовая нагрузка.

Выбираем аппараты защиты для ЩО1-ЩО3 по формуле 4.4:

(4.4)

где - коэффициент запаса (8, с.279, табл. 10-2).

Определяем ток по формуле:

(4.5)

ЩО1:

ЩО2:

ЩО3:

Токи автоматов:

;

;

Выбираем автоматы для защиты шкафов серии АЕ 2063, с токами расцепителей 100; 100; 160 А соответственно.

Выбираем аппараты защиты в шкафах - АЕ 2043 - 63/20.

Проверяем провода по допустимому току перегрузки по формуле 4.6:

(4.6)

где - коэффициент допустимой перегрузки кабеля (провода), (8, стр. 280, табл. 10-3).

На участках ВРУ-ЩО1, ЩО2 сечение 16мм2 (А), ЩО3 сечение 25 мм2 (А) (на остальных участках - 4 мм2 (А)) по (1, стр. 74, табл. 7.4).

Тип щитка освещения ЩО1, ЩО2, ЩО3 - ПР85-Ин1-009.

Щиток аварийного (ГАЩ1) освещения принимаем - ПР11-3047.

5. Построение картограммы электрических нагрузок и разработка распределительной сети фермы

Для определения местоположения подстанций на генеральный план проектируемого объекта наносится картограмма электрических нагрузок (КЭН). КЭН представляет собой размещение на генеральном плане объекта окружностей пропорциональных в выбранном масштабе расчётным нагрузкам цехов. Каждому цеху соответствует своя определённая окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха, а радиус определяется по формуле:

(5.1)

где: Рi - расчётная нагрузка i -го цеха ( узла нагрузки );

m - масштаб для определения площади круга, кВт/ мм², исходя из того, что площадь круга соответствует расчётной нагрузке в выбранном масштабе, т.е.:

(5.2)

Картограммы следует наносить на генеральный план предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок.

Проведя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов Рi, координаты их центра можно определить следующим образом:

;

(5.3)

где: Xi, Yi - координаты i-го электроприёмника или узла нагрузки;

Pi - расчётная нагрузка i-го электроприёмника или узла нагрузки.

В данной курсовом проекте для определения центра электрических нагрузок и зоны его рассеяния прибегнем к помощи ЭВМ.

В программу расчета ЦЭН вносятся суммарные нагрузки по цехам с координатами центров цехов. Результаты определения ЦЭН приведены в таблице 5.1:

Таблица 5.1 Результаты расчёта ЦЭН

N цеха по плану	Наименование цеха	Рp, кВт	Qp, кВАр	Sp, кВА	X	Y
1	Дом животновода	23,73	16,52	28,91	406	513
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33	207	377
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33	276	377
2	Коровник на 200 голов	134,95	56,58	146,33	346	377
3	Родильное отделение	65,37	56,11	86,14	574	512
4	Родильное отделение	83,07	47,60	95,74	572	364
5	Родильное отделение	72,34	56,17	91,58	485	512
6	Молочное отделение с расф. молока	59,21	37,72	70,21	572	390
7	Ветпункт	18,80	13,44	23,11	312	513
8	Стационар на 10 мест	25,41	9,15	27,01	261	500
9	Ремонтный цех	1216,08	866,36	1493,13	90	337
10	Изолятор на 10 мест	15,48	12,08	19,63	211	512
11	Здание для трех тракторов	124,60	5,58	124,72	485	380
12	Градирня	15,28	60,31	62,22	373	513
13	Кормоцех	242,00	95,39	260,12	418	367
14	Электрокотельная	373,71	335,23	502,03	422	504
ЦЭН (Р)	265	387
ЦЭН (Q)	256	398

Зададимся масштабом для определения площади круга m = 10 кВт/ мм², результаты определение программой радиусов окружностей и углов сегментов приведены в таблице 5.2:

Таблица 5.2 Результаты расчёта окружностей и секторов электрических нагрузок

N цеха по плану	Наименование цеха	Рp, кВт	Рр.осв., кВт	R, мм	Сегмент, град.
1	2	3	4	5	6
1	Дом животновода	23,73	4,83	8,7	73,3
2	Коровник на 200 голов	134,95	22,95	20,7	61,2
2	Коровник на 200 голов	134,95	22,95	20,7	61,2
2	Коровник на 200 голов	134,95	22,95	20,7	61,2
3	Родильное отделение	65,37	13,80	14,4	76
4	Родильное отделение	83,07	9,50	16,3	41,2
5	Родильное отделение	72,34	13,80	15,2	68,7
6	Молочное отделение с расф. молока	59,21	19,55	13,7	118,9
7	Ветпункт	18,80	8,66	7,7	165,8
8	Стационар на 10 мест	25,41	20,25	9	286,9
9	Ремонтный цех	1216,08	98,82	62,2	29,3
10	Изолятор на 10 мест	15,48	10,60	7	246,5
11	Здание для трех тракторов	124,60	9,66	19,9	27,9
12	Градирня	15,28	2,81	7	66,2
13	Кормоцех	242,00	8,58	27,8	12,8
14	Электрокотельная	373,71	6,44	34,5	6,2

По условию ферма КРС расположена на расстоянии 7 км от подстанции энергосистемы. При определении напряжения питания можно рассматривать 2 варианта:

От подстанции на напряжении 110 кВ по воздушным линиям;

От подстанции на напряжении 10 кВ по кабелю.

При выборе того или иного напряжения необходимо провести предварительные расчеты.

Вариант 10кВ:

Определяем расчетный ток, протекающий по кабелю:

А;

Выбираем два параллельно проложенных кабеля, тогда допустимый ток на один кабель:

А;

При выборе кабеля необходимо ставить его в наихудшие условия - проверить его в послеаварийном режиме:

А;

По справочным данным в зависимости от допустимого тока определяют ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способов прокладки. Если условия прокладки отличаются от номинальных то вводится ряд поправочных коэффициентов, допустимый ток определяется по формуле:

(5.4)

где Iдоп_табл - табличное значение допустимого тока;

Кпер - поправочный коэффициент учитывающий допустимую перегрузку на время ликвидации аварий (согласно (3, стр.51, табл.3.3) Кпер=1,35).

По (7, стр.16, табл.3.2) для кабеля АПвП - 3х70 на 10 кВ - Iдоп_пав = 155 А.

По формуле (5.4) определим допустимый ток в кабеле в послеаварийном режиме:

 А;

Вариант с прокладкой кабеля на 10 кВ от подстанции подходит, кабель выдержит в послеаварийном режиме всю нагрузку.

Вариант с ГПП не подходит, т.к. общая нагрузка фермы КРС мала и установка ГПП экономически нецелесообразна.

Выбираем трансформаторы:

Таблица 5.3 Выбор числа и мощности трансформаторов фермы

№	Наименование цеха	Sp, кВА	Категория	Sнт, кВА	Кз, жел.	Число трансф.	Кз, факт.
1	Дом животновода	28,91	III	630	0,7	1	0,74
2	Коровник на 200 голов	146,33	III
2	Коровник на 200 голов	146,33	III
2	Коровник на 200 голов	146,33	III
3	Родильное отделение	86,14	II	630	0,7	1	0,55
4	Родильное отделение	95,74	II
5	Родильное отделение	91,58	II
6	Молочное отделение с расф. молока	70,21	III
7	Ветпункт	23,11	III	1600	0,7	2	0,49
8	Стационар на 10 мест	27,01	III
9	Ремонтный цех	1493,13	II
10	Изолятор на 10 мест	19,63	III
11	Здание для трех тракторов	124,72	III	1000	0,7	2	0,48
12	Градирня	62,22	II
13	Кормоцех	260,12	III
14	Электрокотельная	502,03	I

На основании расчетов (см. табл. 5.3) и окончательного выбора количества трансформаторов (см. табл. 5.4) выбираем три типа трансформаторов: Sн.т = 630кВА , Sн.т = 1000кВА, Sн.т = 1600кВА.

Таблица 5.4 Параметры трансформаторов (2, табл. 3.3)

Тип	Sнт, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Рхх, кВт	Ркз, кВт	Uк, %	Iх, %
ТМЗ - 630/10	630	10	0,4	1,31	7,6	5,5	1,8
ТМЗ - 1000/10	1000	10	0,4	2,1	12,2	5,5	2,8
ТМЗ - 1600/10	1600	10	0,4	2,65	16,5	6,0	1,0

Количество трансформаторов в цехах см. табл. 5.4. Место расположения ТП выбираем по наилучшим технико-экономическим показателям, учитывая возникновение обратных потоков электроэнергии.

6. Расчет токов короткого замыкания и выбор коммутационной аппаратуры ВН

Одним из критериев выбора сечений жил кабелей питающих цеховые трансформаторные подстанции осуществляется по термической стойкости току КЗ.

Для выбора сечения используется значение Iкз, т.е. тепловой непродолжительный импульс от тока КЗ, вызывающий перегрев кабеля.

Тепловой импульс складывается из:

(6.1)

где Вкзп - тепловой импульс от периодической составляющей тока КЗ;

Вкза - тепловой импульс от апериодической составляющей тока КЗ.

Результирующий тепловой импульс от полного тока КЗ определяется по выражению:

(6.2)

где Та.с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока

КЗ энергосистемы, определяется по формуле:

(6.3)

- суммарное индуктивное и активное сопротивление, от энергосистемы до точки КЗ;

tоткл - время отключения КЗ релейной защитой (принимаем 2с);

Iпс - действующее значение периодической составляющей тока КЗ системы.

Минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, определяется:

(6.4)

где Та.с - коэффициент, значение которого для кабеля с алюминиевыми жилами на напряжение 10 кВ - равен 100.

Расчета токов КЗ ведем следующим образом: задаемся критической точкой, на которой произошло короткое замыкание (шины НН на РП). Это делается с целью утяжеления расчетных условий по выбору кабелей и ячеек КРУ. Схема для расчета токов КЗ приведена на рис.6.1:

Рис.6.1 Схема для расчетов токов КЗ.

В соответствии с заданием запишем параметры схемы для расчета токов КЗ:

C: Sкз = 200 МВА;

Т1: ТДТН - 40000/110, Uвн = 110 кВ, Uнн = 10 кВ, Uк = 10,5 %;

ЛЭП: Хо = 0,09 Ом/км, Ro = 0,46 Ом/км, L = 7 км.

Схема замещения примет вид, представленный на рис.6.2:



Рис.6.2 Схема замещения для расчетов токов КЗ.

По рис.6.2 видно, что наиболее тяжелым режимом для расчета токов короткого замыкания является случай с параллельной работой трансформаторов. Примем этот режим в качестве расчетного.

Определяем параметры схемы замещения:

Принимаем: Sб = 40 МВА; Uб = 10 кВ;

C:

ЛЭП:

Т:

Определим суммарные сопротивления по активной и реактивной составляющих полного сопротивления:

Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания, время затухания периодической составляющей, термический импульс короткого замыкания:



Определяем минимальное допустимое сечение проводника по условию термической стойкости току КЗ, являющееся минимальным на каждом участке, определяется:

Выбор основной аппаратуры и оборудования.

На основе расчетов выбираем выключатель и разъединитель на вводе РП.

Определяем максимальный рабочий ток:

А;

Результат выбора вводных выключателей сводим в табл. 6.1:

Таблица 6.1 Выбор вводных выключателей

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные	Условия выбора
кВ;	кВ;
А;	А;
кА;	кА;
кА2с

Выбираем выключатель ВВЭ-10-31,5/1600У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5-1).

Тип шкафов:

для ввода питания ШВВ020 - 1000.12,5;

для отходящих линий ШВВ001 - 630.12,5;

для секционного выключателя ШВВ015 - 1000.12,5;

для питания трансформатора напряжения ШТН207 - 630.

Выбор выключателей на отходящих линиях на примере линии питающей ремонтный цех, имеющий наибольшую нагрузку:

кВА;

А;

Результаты выбора сводим в табл. 6.2.

Таблица 6.2 Выбор выключателей на отходящих линиях

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные	Условия выбора
кВ;	кВ;
А;	А;
кА;	кА;
кА2с

Для всех отходящих линий выбираем выключатели ВВЭ-10-31,5/630У3 с типом привода ЭМ. Выключатели располагаем в КРУ серии К-ХХI (2, табл. 5-1).

Выбираем трансформаторы тока с :

для вводных выключателей ТЛМ-10 150/5;

для выключателей отходящих линий питающих цех: ТВЛМ-10У3.

Выбираем шины в РП ГРП:

А;

;

Выбираем алюминиевые шины на одну полосу, сечением 30х6 мм2 (180 мм2), с А, (2, табл. 7-3, стр. 395).

Заключение

Электроснабжение предприятий и населённых пунктов в сельской местности имеет свои особенности по сравнению с электроснабжением промышленности и городов. Главная из них это необходимость подводить электроэнергию к огромному числу сравнительно маломощных объектов, рассредоточенных по территории.

В результате протяжённость сетей на единицу мощности во много раз превышает эту величину в других отраслях народного хозяйства.

Качество электроэнергии определяется постоянством частоты переменного тока и его напряжения. Отличие частоты и напряжения от номинальных значений отрицательно влияют на работу приёмников электроэнергии, причём степень отрицательного влияния возрастает с ростом отклонения, и при определённых значениях отклонений работа электроприёмников становится невозможной.

Надёжность подачи электроэнергии тоже важнейший показатель электроснабжения.

Целью данного курсового проекта является систематизация и углубление знаний по курсу “Электроснабжение предприятий АПК”, а также по изученным ранее курсам “Электрическая часть станций и подстанций”, “Электрические системы и сети”, “Релейная защита” и другие.

Литература

1. Методические указания №2168. Технические сведения об оборудовании. ч.1, для курсового и дипломного проектирования по спец. 10.04., ГГТУ им. П.О. Сухого, Гомель 1997.

2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Cправочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Фёдоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие для вузов. - Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

5. Фёдоров А.А., Ристхейн Э.М. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1981.

6. Прокопчик В.В., Колесник Ю.Н. Распределение и потребление электрической энергии при напряжении до 1 кВ. Практическое руководство к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов спец. Т.01.01.00. №2571.

7. Электротехнические комплектные устройства научно-внедренческой фирмы ИНОСАТ, 1998.

8. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения. “Энергия” Л., 1968.

9. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Минск 1995.

10. Электрические системы и сети. Решение практических задач. П.В. Лычев, В.Т. Федин. Минск, “Дизайн ПРО” 1997.

11. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. Москва, “Энергия” 1977.