Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 27
|
Введение
Сельские электрические сети всегда отличались существенно более низкой надежностью по сравнению с сетями других назначений (промышленными, городскими). Низкий уровень надежности сельских сетей приводит к тому, что надежность электроснабжения присоединенных к ним потребителей часто не соответствует требуемой. Проблема обеспечения необходимой надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей обострилась в связи с дальнейшим развитием сельскохозяйственного производства на промышленной основе. Это приводит к значительному увеличению числа ответственных сельскохозяйственных потребителей. Надежное обеспечение электроэнергией сельскохозяйственных потребителей может быть достигнуто внедрением комплекса мероприятий, направленных на повышение надежности работы линий электропередачи и трансформаторных подстанций путем совершенствования схем электроснабжения, увеличение объемов капитального ремонта электрических сетей, обеспечение трансформаторных подстанций 35-110 кВ резервным питанием, сокращения протяженности линий 10 кВ, их секционирования и оснащения средствами автоматики (АПВ, АВР) подстанций. Вместе с тем необходима разработка и осуществление технических мероприятий по повышению надежности непосредственно у потребителей: к числу таких мер относится строительство закрытых трансформаторных подстанций (ЗТП- 6-20/0,4 кВ), а также линий 10- 0,4 кВ для резервного питания и др. Целью данного дипломного проекта является реконструкция электрификации центральной усадьбы, т.к. с ростом производственных мощностей, естественно, существующие воздушные линии и трансформаторные подстанции не могут удовлетворять растущие потребности в электрической энергии. Поэтому электрификация центральной усадьбы подлежит реконструкции. Технической основой решения задачи является автоматизация электрических сетей позволяющая достичь требуемого уровня надежности питания потребителей, качество электрической энергии с высокой степенью экономичности при сокращении затрат труда и повышения безопасности обслуживания. Перевод сельскохозяйственного производства на промышленную основу и появления в связи с этим в сельском хозяйстве потребителей I категории надежности вызвали необходимость существенного повышения уровня надежности электроснабжения сельских потребителей. Электрификация создает важнейшие условия для перевода сельского хозяйства на интенсивный путь развития. Современные сельскохозяйственные предприятия стоятся с высокой степенью автоматизации, что требует обеспечения высокой надежности и качества электроснабжения с целью исключения возможности срыва технологического процесса. Темой данного проекта является автоматизация сельских электрических сетей. Опыт показывает, что за счет внедрения автоматизации можно получить значительный экономический эффект путем внедрения наиболее современных устройств автоматики (АПВ, АВР, более чувствительных защит). Применение комплекса защит повысит электробезопасность в электроустановках. 1.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА
1.1 Местоположение и специализация хозяйства
Совхоз «им. Ленина» Пристенского района Курской области организован в Центральная усадьба село Ярыгино располагается в северо-восточной части землепользования совхоза и находится на расстоянии 10 км. От районного центра п. Пристень. Сообщение с районным центром осуществляется автотранспортом по асфальтированной дороге. В районном центре находится железнодорожная станция и в 100 км от центральной усадьбы располагается областной центр г. Курск. Пункты сдачи сельскохозяйственной продукции в п. Пристень. Местоположение хозяйства дает возможность быстрого снабжения машинами, удобрениями. Близость к районному центру, хорошие дороги – это возможность сбыта продукции хорошего качества. Для определения специализации совхоза анализируем структуру товарной продукции (таблица 1). В среднем за 3 года Тыс. Руб. Тыс. Руб. Тыс. Руб. Тыс. Руб. Проведенный анализ производственной деятельности за последние 3 года показывает, что за период с 2002 года по 2004 годы совхоз специализировался на производстве молока, мяса, овощей, картофеля. Совхоз за последние 3 года реализовал продукции на сумму 3644 тыс. руб., в том числе выручка от реализации молока составила 750 тыс. руб. (19,8%), мяса 1317 тыс. руб. (34,8 %), продукции картофеля 951 тыс. руб. (25,1 %), овощей 42,9 тыс. руб. (11,3 %). Таким образом, направление хозяйства молоко, мясо, картофель, овощи. 1.2 Оснащенность энергетическими средствами производства
Общие сведения о структуре энергетических средств совхоза «им. Ленина» сведены в таблицу 2. Энергообеспеченность на 1 га пашни: по мощности, кВт по расходу элекроэнергии, тыс. кВт *ч 0,63 377,2 0,67 623,1 0,74 735,9 117 195 Основным потреблением электроэнергии является комплекс по производству молока и выращиванию нетелей. На комплексе элекрифицированы следующие процессы: раздача кормов, навозоудаление, дойка коров, кормоприготовление, вентиляция, подача горячей воды. За последние три года увеличились энергоресурсы в основном введением новых производственных мощностей. Заметно увеличились электропотребление в связи с электромеханизацией технологических процессов на комплексе. Из таблицы 2 видно, что хозяйство имеет высокую электровооруженность труда по установленной мощности и достаточно высокий уровень элекрификации. Достаточное представление об энергетики хозяйства дает таблица 3, где сведены результаты работы за год. График использования электроэнергии за 2004 год приведен на рис. 1 в 2001 году было использовано 1963 тыс. кВт.ч., в 2002 году – 2094 тыс. кВт.ч, в 2003 году – 2587 тыс. кВт.ч. 1.3 Обеспеченность трудовыми ресурсами
Совхоз «им. Ленина» Пристенского района Курской области практически обеспечен трудовыми ресурсами. Это связано с близким расположением к районному центру, обеспеченность четким графиком автобусного сообщения и решения социальных вопросов. В совхозе хорошо идет жилищное строительство, работает детский сад на 50 мест, имеется торговый центр, дом культуры. Достаточно высокий уровень электрификации труда сельскохозяйственного производства. В хозяйстве достаточно квалифицированная служба энергетиков, электромантерами совхоз укомплектован. Штат электромантеров не рассчитан исходя из объема работ по обслуживанию электрохозяйства в условных еденицах. В перспективе электрохозяйство почти в 1,5 раза увеличат энергетические мощности с вводом II очереди комплекса по производству молока, зерносклада и картофелехранилища. Естественно, штат электротехнической службы увеличится, правлением совхоза предусмотрено это. 1.4 Результаты хозяйственной деятельности
Приводим основные показатели, характеризующие эффективность производства в совхозе «им. Ленина» (Таблица 4) 97,7 Анализируя основные экономические показатели работы совхоза за последние три года приходим к выводу, что хозяйство значительно улучшило свои экономические показатели. Если в 2002 году животноводство не приносило прибыль, то в 2004 году прибыль составила 572 тыс. руб. Повысился уровень рентабельности сельскохозяйственного производства. В 2004 году значительно повысилась урожайность зерновых, картофеля, корнеплодов, многолетних трав на сено. В 2004 году снизился среднегодовой удой молока от 1 коровы. 1.5 Обоснование реконструкции центральной усадьбы совхоза «им. Ленина» Пристенского района Курской области
На территории комплекса по производству молока дополнительно к существующему зданию проектируется два коровника на 400 голов каждый, одно родильное отделение на 160 голов, сенохранилище, кормоцех. В непосредственной близости от комплекса запроектирован комбикормовый завод. На складском секторе дополнительно предусмотрено механизированное зернохранилище на 1000 т. и секционное картофелехранилище на 2000 т. По проекту, к существующему клубу намечается пристроить здание спортзала. Тут же проектируется административное здание, торговый центр, котельная и группа 16-ти и 8-ми квартирных домов. Всего установленная мощность вновь вводимых объектов составляет порядка 300 кВт. Существующие линии 0,38 кВ не могут соответствовать будущим электрическим нагрузкам, сечение проводов не отвечают существующим требованиям ни по усвоению нагрева, ни по допустимому падению напряжения. Мощности существующей трансформаторной подстанции на 160кВт будет ясно недостаточно при введении новых энергоемких производственных процессов. Следовательно, необходима реконструкция электрификации центральной усадьбы совхоза «им. Ленина». Необходимо произвести расчеты электрических нагрузок с учетом перспективного развития центральной усадьбы, выбрать трансформаторы новой мощности, рассчитать новые сечения сетей и сделать реконструкцию. Существующая трансформаторная подстанция на комплексе не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I категории, так как не имеет резервного питания. Это еще раз доказывает необходимость реконструкции электрификации центральной усадьбы. 2.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
2.1 Определение электрических нагрузок и выбор мощности трансформаторных подстанций Расчет электрических нагрузок в сельскохозяйственных районах производится в соответствии с методическими указаниями по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38- 110 кВ сельскохозяйственного назначения (21), разработанными Сельэнергопроектом и утвержденными в 1996 году. За расчетную нагрузку принимается наибольшее значение полной мощности 0,5 ч., которое может иметь место на вводе к потребителю электроэнергии и в электрической сети в расчетном году с вероятностью ниже 0,95. При этом различают дневные и вечерние нагрузки. Жилые дома.
Сельским жилым домам при расчете считается (при расчете нагрузок) одноквартирный дом или квартира в многоквартирном доме, имеющие отдельный счетчик электроэнергии. Для наружных сетей 0,38 кВ расчетные нагрузки и потребление электроэнергии на один сельский дом находится по кривым (21), исходя из существующего электропотребления. Расчетная нагрузка на вводе в сельский дом при удельном потреблении 700 кВт. ч (по данным участка Пристенского энергонадзора) по номограммам (21) годовое потребление электроэнергии в конце расчетного периода составит 960 кВт. ч на дом и расчетная нагрузка 2,1 кВт/ дом. Нагрузка группы домов, присоединенных к расчетному участку определяется как сумма мощностей на вводе умноженное на коэффициент одновременности для данного количества домов. Коэффициент участия нагрузки жилых домов в дневном максимуме составляет 0,3, а в вечернем максимуме бытовая нагрузка учитывается с коэффициентом равным 1 (21). Расчетные нагрузки для вечернего максимуму на вводах в сельский дом определяем с учетом коэффициента одновременности по таблице 3,5 (3). Sв = S расч. * n * K од (1), Где S расч. – расчетная нагрузка на вводе в сельский дом, кВт/дом, n- количество домов в группе, K од - коэффициент одновременности. S вд-6 = S расч. * n * K од. = 2,1*6*0,50=6,3 кВА S вд-7 = 2,1*7*0,48 = 7,1 кВА S вд-8 = 2,1*8 * 0,47 = 7,9 кВА S вд-11 = 2,1*11 *0,43 = 9,9 кВА S вд- 13 = 2,1*13 *0,41 = 11,2 кВА S вд-12 = 2,1* 12 * 0,42 = 10,6 кВА S вд-18 = 2,1* 18 * 0,39 = 14,7 кВА S вд-20 = 2,1 * 20 * 0,38 = 16,28 кВА S вд-27 = 2,1 * 27 * 0,35 = 19,9 кВА S вд-35 = 2,1 * 35 * 0,31 = 23 кВА Нагрузки для дневного максимума находим по формуле (2) с учетом коэффициента участия S g = S расч. * n * K уч(2) S gд –6 = 2,1*6* 0,3 = 3,78 кВА S gд – 7 = 2,1*7* 0,3 = 4,41 кВА S gд –8 = 2,1*8* 0,3 = 5, 04 кВА S gд –11 = 2,1*11* 0,3 = 6,93 кВА S gд – 12 = 2,1*12* 0,3 = 7,56 кВА S gд – 13 = 2,1*13* 0,3 = 8,19 кВА S gд – 18 = 2,1*18* 0,3 = 11,34 кВА S gд – 20 = 2,1*20* 0,3 = 12,60 кВА S gд – 27 = 2,1*27* 0,3 = 17,01 кВА S gд – 35 = 2,1*35* 0,3 = 22,05 кВА Данные сводим в таблицу 5. Общественные и коммунальные предприятия.
Таблица 5 - Расчетные нагрузки на вводах в жилые дома, общественные и коммунальные предприятия Дневной максимум S g, кВА Вечерний максимум S в, кВА Д –6 группа из 6 домов Д –7 группа из 7 домов Д – 8 группа из 8 домов Д – 11 группа из 11 домов Д – 12 группа из 12 домов Д – 13 группа из 13 домов Д – 18 группа из 18 домов Д – 20 группа из 20 домов Д – 27 группа из 27 домов Д – 35 группа из 35 домов 2 5 1 1 1 1 1 1 1 1 3,78 4,41 5,04 6,93 7,56 8,19 11,34 12,6 17,01 22,05 6,3 7,1 7,9 9,9 10,6 11,2 14,7 16,0 19,9 23,0 Торговый дом в составе: Столовая на 75 посадочных мест Комбинат бытового обслуживания Магазин смешанной торговли, 154 м*м Административное здание Клуб на 400 мест со спортзалом Магазин на 2 рабочих места Детский сад- ясли на 140 мест Аптека Средняя школа на 464 учащихся Столовая на 35 посадочных мест Сельская поликлиническая больница Стадион Танцплощадка Летняя эстрада Котельная Баня на 40 мест Дом механизатора и животновода 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 5 6 5 6 2 20 0,5 25 10 15 2 0,5 2 23 8 1 10 2 10 5 20 4 10 1 8 3 30 5 4 3 23 8 3 Составляем расчетную схему рис.2. Расчетные нагрузки определяем на отходящих линиях для дневного и вечернего максимума с использование добавок, таблица 27 (5). Линия 1 SgI = 20+4,2+0,3+1,2+3+2,7+2,7+2,7+2,7+6,2+7+4,5+27 = 59,3 кВА S вI = 14,7+4,2+6,5+4,8+4,2+4,2+2,4+1,8+3,0+6+6+4,2+4,2 = 66,2 кВА Аналогично считается для линий 2,3,4, получаем SgII = 51,1 кВА S вII = 44,5 кВА SgIII = 47.9 кВА S вIII = 81,1 кВА SgIV = 94,1 кВА S вIV = 126,5 кВА Расчетную нагрузку на вводе ТП 10/ 0,4 кВ определяем суммированием нагрузок отходящих линий с учетом добавок таблица 27 (5) S тпg = 94,1+32,5+34,7+41 = 202,3 кВА S тпв = 126,5+55+ 29,5+ 45 = 256,0 кВА Нагрузку уличного освещения рассчитываем в соответствии с приложением 3 (4) S = Sо* L(3), Где Sо – расчетная нагрузка на 1 м длины улицы, ВА L – длина улиц, м S = 6* 4600 = 27,6 кВА Суммарная расчетная нагрузка на вводе ТП 10/0,4 кВ с учетом уличного освещения S тпg = 206,5 кВА S тпв = 256 + 27,6 = 283,6 кВА Мощность трансформатора на ТП 10/ 0,4 кВ выбираем по большему (в данном случае вечернему) максимуму нагрузки по приложению 15 (4). Согласно интервалам экономических нагрузок с учетом допустимых систематических перегрузок принимаем трансформатор мощностью 400 кВА, ТМ – 400, трансформаторная подстанция типа КТПП – 10/ 0,4 кВ, так как имеются потребители II категории – больница и котельная. Производственные потребители
. Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ определяют суммирование нагрузок на вводе или на участках сети с учетом коэффициентов одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки. Расчетная дневная нагрузка на участке линии или на шинах трансформаторной подстанции: Sg = Ко ∑ Sgi(4) Sв = Ко ∑ Sвi(5) где Sgi, Sвi- дневная и вечерняя нагрузки на вводе i-го потребителя Ко - коэффициент одновременности. Если нагрузка однородных потребителей отличаются по значению более чем в 4 раза, то суммирование их рекомендуется производить не с учетом коэффициента одновременности, а по таблице 3,6 (3) попарно. Расчетные нагрузки на вводах в производственные и общественные здания взяты из таблиц (3) (11) и сведены в таблицу 6. Расчетная схема приведена на рис. 3. Расчетные нагрузки по линиям определяем суммирование нагрузок потребителей пользуясь таблицей 3,6 (3). Линия 1 SgI = Sgк + Δ Sp = 90+34+8,5+1,2 = 133,7 кВА SвI = Sвк + Δ Sp = 54+9+15+1,2 = 79,2 кВА Аналогично рассчитываем для линий 2,3,4,5,6 SgII = 116,7 кВА SвII = 86,8 кВА SgIII =138,0 кВА SвIII = 77,0 кВА SgIV = 95,6 кВА SвIV = 59,6 кВА SgV = 39,5 кВА SвV = 10,4 кВА SgVI = 50,0 кВА SвVI = 50,0 кВА Таблица 6 - Электрические нагрузки производственных и общественных потребителей Коровник на 400 голов Родильное на 160 голов Кормоцех Конюшня на 20 лошадей Автовесы Насосная станция Котельная Ветсанпропускник на 90 человек Ветпункт в составе: Стационар на 30 мест Амбулатория Изолятор на 10 мест Комбикормовой завод производительностью 25 т/сутки Сенохранилище Зерносклад на 1000 т Секционное хранилище на 1000 т семенного картофеля 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 90 14 50 1,3 2 8 23 2 23 3 1 50 10 25 14 54 24 15 1,3 2 8 23 2 23 2 1 50 0 8 14 Расчетная схема приведена на рис. 3. Расчетную нагрузку на вводе ТП -10/0,4 кВ определяем суммированием нагрузок отходящих линий с использованием добавок (3) S тпg = 13,8+80+65+26+34+92 = 430 кВА S тпв = 86,8+ 53+41+6+34+55 = 271,8 кВА Нагрузку уличного освещения рассчитываем в соответствии (3), т. е. нормативы нагрузки наружного освещения территории хозяйственных дворов составляет 250 ВА на одно помещение и 3 ВА на 1 м длины периметра двора. S = Sо *L= 3*3000 = 9 кВА Суммарная расчетная нагрузка на вводе ТП –10/0,4 кВ с учетом уличного освещения: S тпg = 430 кВА S тпв = 271,8 + 9 = 280,8 кВА Выбираем мощность трансформаторов по большему (в данном случае дневному) максимуму нагрузки. Выбираем двухтрансформаторную подстанцию, так как согласно (25) электроприемники к потребителям I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания. Мощность трансформаторов 2 X 400 кВА. Питание осуществляется по воздушным линиям ВЛ – 10 кВ от п/ст 35/ 10 кВ «Ржавская», фидер № 11 I- я секция шин, протяженностью ВЛ – 10 кВ 2,5 км. Второй ввод тоже от п/ст 35 /10 кВ «Ржавская», фидер № 12 II- я секция шин 10 кВ протяженностью ВЛ 10 кВ 2 км. Согласно (25) установка автономных источников резервного электропитания (АИР) должна предусматриваться для резервного питания электроприемников Iкатегории, а так же электроприемники II категории независимо от наличия резервного питания по электрическим сетям. В качестве АИР используем передвижную электроподстанцию ДЭС. Для комплекса по производству молока на 1600 голов резервируемая нагрузка 200 кВт, принимаем ДЭС – 100+2, т. е. мощность 100 кВт в количестве 2 шт. (25) ДЭС принимаем для сверхнадежности электроснабжения и в целях повышения надежности и устойчивости объекта гражданской обороны. Согласно (25) для электроснабжения потребителей I категории принимаем схему для питания ТП-10/ 0,4 кВ сетевым резервированием рис.4. Принимаем закрытую трансформаторную подстанцию (ЗТП) с воздушными вводами и двумя трансформаторами мощностью по 400 кВА каждый. Здание подстанции двухэтажное. На первом этаже располагаются помещения для силовых трансформаторов и РУ- 0,38 кВ., на втором этаже РУ – 10 кВ. Для подъема на второй этаж служит металлическая лестница. Стены здания кирпичные, перекрытия из железобетонных плит. РУ – 10 кВ комплектуется из камер КСО, а РУ – 0,4 кВ из панелей типа ЩО – 70. 2.2 Расчет силовых нагрузок и выбор технологического оборудования кормоцеха
Подготовка кормов к скармливанию животным очень важное звено в системе животноводства и играет решающее значение в повышении продуктивности скота и в конечном итоге на выход продукции животноводства. В себестоимости молока и мяса на долю кормов приходится 50 – 60% всех затрат. Поэтому рациональная организация процесса кормоприготовления с максимальным применением электропривода значительно снижает затраты на производство кормов. В своем составе корма содержат все питательные вещества необходимые для организма животного. Однако их усваиваимость и питательность зависит от предварительной подготовки перед скармливанием, обработка кормов позволяет сократить затраты энергии животного на пережевывание, создает хорошие условия для смешивания и раздачи. Технологический процесс обработки и подготовки кормов зависит от вида зоотехнических требований. Выбор машин и технологического оборудования для кормоприготовления производится на основании суточных рационов. Производительность машин и оборудования выбираем по зимнему рациону кормления, так как в этот период обработке подвергается основное количество кормов. Анализируя таблицу 7 суточного рациона, видно, что основную часть в рационе составляют грубые корма. Исходя из этого выбираем схему технологического процесса приготовления кормов, представленную на рис. 5. Согласно технологической схемы производим выбор оборудования и к нему электродвигателей. Подача кормов (корнеплодов) осуществляется транспортером ТК- 5 производительностью 5 т/ч. Ковшовые транспортеры предназначены для вертикального или наклонного перемещения корнеклубнеплодов. Они состоят из непрерывной прорезиненной ленты с закрепленными ковшами. Мощность электродвигателя определяем по формуле: Р = Q / 367 ηn * h / ηmкВт, Где: h – высота подъема, ηn- КПД передачи,, ηm- КПД транспортера, Q – производительность транспортера Принимаем ближайший по каталогу электродвигатель: 4А100L4У3 Р н = 4,0 кВт n = 1430 об/мин, cos φ = 0,84, η = 84 % Таблица 7 - Расчет потребности в кормах на стойловый и пастбищный период Коровы Стойловый период 210 дн 20 Коровы Пастбищный период Составляем нагрузочную диаграмму Алгоритм расчета (формульный) 1. Продолжительность работы электродвигателя, мин t p = t1 + t 2 + t 3 + t 4 = 80 мин 2. Эквивалентная (среднеквадратичная) мощность нагрузки ЭД, КВт 3. Р э = Р э = 4. Средняя мощность нагрузки ЭД (кВт) P ср = 5. Коэффициент формы НД К ф = 6. Коэффициент механической перегрузки ЭД Pм = Где Т н = 6,0 Pм = 7. Потребная мощность по допустимому нагреву, кВт Рм = 8. Потребная Мощность ЭД из условия обеспечения пуска, кВт Рg(п) = Мn = 2 Мк = 2,4 Р с.п. = 3,4 Рg(p) = 3,4 кВт 9. Потребляемая мощность ЭД из условия обеспечения перегрузки при работе, кВт Рg(p) = Выбираемый двигатель удовлетворяет всем условиям: Рg ≥ Рg(нг) Рg ≥ Рg(п) Рg≥ Рg(р) Аналогично расчет производим для остальных электродвигателей. 2.3 Электрический расчет сетей 10 и 0,38 кВ
2.3.1 Определение допустимой потери напряжения.
Допустимую потерю напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ определяем по отклонению напряжения у сельскохозяйственных потребителей, которое должно быть в пределах ± 5 % (ГОСТ 13109-97) (для животноводческих комплексов). Для этого составляем таблицу 9 отклонений и потерь у потребителей. Таблица 9 - Потери отклонения напряжения Трансформатор 10/0,4 кВ Надбавка потери + 5 - 4 + 5 - 1 Вносим в таблицу 9 известные величины: отклонение напряжения трансформатора 10/ 0,4 кВ, которое можно считать при полной нагрузки – 4 %, а при 25 % полного напряжения – 1%. Кроме того, учитывая допустимые потери отклонения у потребителя при полной нагрузки Распределяем между сетями напряжением 10 и 0,38 кВ потерю напряжения 3,5 % и 7,5 5 с тем, чтобы иметь наименьшую общую массу металла проводов в сети. Отклонение напряжения при минимальной нагрузки И находятся в допустимых приделах. Наносим на схемы рис. 6,7 все величины необходимые для расчета сети, то есть допустимое значение потери напряжения в различных её звениях. 2.3.2 Расчет воздушных сетей 0,38 кВ ведем по экономическим интервалом мощности
Принимаем толщину стенки гололеда 5мм Опоры железобетонные, нагрузка достигает проектного значения на седьмой год Допустимые потери напряжения на ВЛ – 0,38кВ – 7,5 процентов Нагрузки в киловатт – амперах, и расстояния участков показаны на рис 6 Коэффициент мощности всех нагрузок равен 0,9 Порядок расчета Определяем расчетные мощности по участкам схемы с учетом коэффициента одновременности Линия 1 S3-4 = S 4 = 2 кВА S 2- 3 = S 3 + Δ S 3- 4 = 24+1.2 = 25.2 кВА S1-2 = S 2 + Δ S 2- 3 = 50+ 15.7 = 65.7 кВА S0-1 = S 1 + Δ S 1- 2 = 90+ 45 = 135 кВА Линия 2 S3-4 = S 4 = 2 кВА S 2- 3 = S 3 + Δ S 3- 4 = 27 + 1.2 = 28.2 кВА S1-2 = S 2 + Δ S 2- 3 = 28,2+ 15 = 43,2 кВА S0-1 = S 1 + Δ S 1- 2 = 90 + 30 = 120 кВА Линия 3 S2-4 = S 4 = 90 кВА S 2- 3 = S 3 = 23 кВА S1-2 = S 2-4 + Δ S 2- 3 = 90 + 14,4 = 104,4 кВА S0-1 = S 1-2 + Δ S 1 = 104,4 + 34 = 138,4 кВА Линия 4 S 2- 3 = S 3 = 1,3 кВА S1-2 = S 2 + Δ S 2- 3 = 8 + 0,9 = 8,9 кВА S0-1 = S 1 + Δ S 1-2 = 90 + 5,4 = 95,4 кВА Линия 5 S1-2 = S 2 = 10 кВА S3-4 = S 4 = 14 кВА S1-3 = S 3 + Δ S 3- 4 = 25 + 8,5 = 33,5 кВА S0-1 = S 1-3 + ΔS 1-2 = 33,5 + 6 = 39,5 кВА Находим эквивалентные мощности на участках S экв= S расч* Кg (10), Где S расч - расчетная максимальная мощность на участке, кВА Кg- коэффициент роста нагрузок, Линия 1 S экв 3-4 = 2* 0,7 = 1,4 кВА S 2-3 = 25,2 * 0,7 = 17,44 кВА S 1- 2 = 65,7 * 0,7 = 45, 99 кВА S 0-1 = 135 * 0,7 = 87,5 кВА Линия 2 S экв 3-4 = 2* 0,7 = 1,4 кВА S 2-3 = 28,2 * 0,7 = 19,74 кВА S 1- 2 = 43,2 * 0,7 = 30, 24 кВА S 0-1 = 120 * 0,7 = 84 кВА Аналогично находим эквивалентные мощности линий 3,4,5. Данные расчетов сводим в таблицу 10. 2.3.3 По эквивалентным мощностям определяем основные сечения проводов
Линия 1 На участке ТП – 1 провода 3А50 + А50 На участке 1-2 провода 3А50 + А50 На участке 2- 3 провода 3А25 + А25 На участке 3- 4 провода 3А25 + А25 Линия 2 На участке ТП – 1 провода 3А50 + А50 На участке 1- 2 провода 3А50 + А50 На участке 2 – 3 провода 3А25 + А25 На участке 3– 4 провода 3А25 + А25 Аналогично находим сечение проводов линий 3,4,5. Данные расчетов сносим в таблицу 10. 4. Сечение проводов проверяем по допустимым потерям напряжения. Линия 1 а) потери напряжение на участке ТП – 1 определяем по максимальной мощности Smaxпо формуле: Δ U тп- 1 = Где Smax- максимальная полная мощность, протекающая по участку линии, кВА l- длина участка линии, км Uн – номинальное напряжение, кВ r 0, x 0 - сопротивление 1 км провода [6 ] Δ U тп-1 = или 3,6 % На других участках расчет производим аналогично: Δ U 1-2 = Δ U 2-3 = Δ U 3-4 = б) Суммарные потери напряжения до точек сети, в которых подключена нагрузка Δ U тп-2 = Δ U тп-1 + Δ U 1-2 = 3,6 + 1,17 = 4,77 % Δ U тп-3 = Δ U тп-2 + Δ U 2-3 = 4,77 + 1,4 = 6,17 % Δ U тп-4 = Δ U тп-3 + Δ U 3-4 = 6,17 + 0,12 = 6,29 % Так как Δ Umax < Δ Umax доп = 7,5 %, следовательно сечения проводов выбраны верно. Δ Umax = Δ U тп-4 = 6,29 % Аналогично проверяем участки линии 2,3,4,5 по допустимой потери напряжения. Данные расчетов сводим в таблицу 10. Рассчитываем ВЛ 0,38 кВ по ТП – 2. Расчетная схема на рис. 7 1. Определяем расчетную максимальную мощность участков линии 1. S9-10= S 10 = 9,9 кВА S3-9 = S 9-10 + Δ S 9 = 9,9 + 4,2 = 14,1 кВА S5-6 = S 6 = 5 кВА S7-8 = S 8 = 3 кВА S5-7 = S 7 + Δ S 7- 8 = 4 + 1,8 = 5,8 кВА S4-5 = S 5-7 + Δ S 5- 6 = 5,8 + 3 = 8,8 кВА S3-4 = S 4-5 + Δ S 4 = 8,8 + 4,2 = 13 кВА S2-3 = S 3-9 + Δ S 3- 4 = 14,1 + 7,9 = 22 кВА S1-2 = S 2-3 + Δ S 2- 7 = 22 + 4,2 = 26,2 кВА S16-17 = S 17 = 7,1 кВА S16-18 = S 18 = 10,6 кВА S15-16 = S 16-18 + Δ S 36- 17 = 10,6 + 4,4 = 15 кВА S13-15 = S 15-16 + Δ S 15 = 15 + 4, 8 = 19 кВА S13-14 = S 14 = 14,7 кВА S12-13 = S 13-15 + Δ S 13- 14 = 19,8 + 9 = 28,8 кВА S11-12 = S 12-13 + Δ S 12 = 28,8 + 4,2 = 33 кВА S1-11 = S 11-12 + Δ S 11 = 33 + 12,5 = 45,5 кВА S0-1 = S 1-11 + Δ S 1- 2 = 45,5 + 16,4 = 61,9 кВА 2. Определяем по формуле (10) эквивалентную мощность S9-10 = 9,9 * 0,7 = 6,93 кВА S3-4 = 14,1 * 0,7 = 9,87 кВА S9-10 = 9,9 * 0,7 = 6,93 кВА S5-6 = 5 * 0,7 = 3,5 кВА S7-8 = 3 * 0,7 = 2,1 кВА S5-7 = 5,8 * 0,7 = 4,06 кВА S4-5 = 8,8 * 0,7 = 6,16 кВА S3-4 = 13 * 0,7 = 9,1 кВА S2-3 = 22* 0,7 = 15,4 кВА S 1-2 = 26,2 * 0,7 = 18,34 кВА S16-17 = 7,1 * 0,7 = 4,97 кВА S16-18 = 10,6 * 0,7 = 7,42 кВА S15-16 = 15 * 0,7 = 10,5 кВА S13-14 = 14,7 * 0,7 = 10,29 кВА S12-13 = 33* 0,7 = 23,1 кВА S1-11 = 45,5 * 0,7 = 31,7 кВА S0-1 = 61,9 * 0,7 = 43,33 кВА 3. По эквивалентной мощности определяем основные сечения проводов. На участке ТП – 1 провода 3А50 + А50 На участке 1 – 11 провода 3А50 + А50 На участке 11 – 12 провода 3А35 + А35 На участке 12 – 13 провода 3А35 + А35 На участке 13 – 14 провода 3А25 + А25 На участке 14 – 15 провода 3А25 + А25 На участке 15 – 16 провода 3А25 + А25 На участке 16 – 18 провода 3А25 + А25 На участке 16 – 17 провода 3А25 + А25 На участке 1 – 2 провода 3А25 + А25 На участке 2 – 3 провода 3А25 + А25 На участке 3 – 4 провода 3А25 + А25 На участке 4 – 5 провода 3А25 + А25 На участке 5 – 7 провода 3А25 + А25 На участке 7 – 8 провода 3А25 + А25 На участке 5 – 6 провода 3А25 + А25 На участке 3 – 9 провода 3А25 + А25 На участке 9 – 10 провода 3А25 + А25 4. Сечение проводов проверяем по допустимой потери напряжения. Потери на участках определяем по формуле (11) Δ U тп-1 = Δ U 1-11 = Δ U 11-12 = Δ U 12-13 = Δ U 13-14 = Δ U 13-15 = Δ U 15-16 = Δ U 16-18 = Δ U 16-17 = Δ U 1-2 = Δ U 2-3 = Δ U 3-4 = Δ U 4-5 = Δ U 5-7 = В или 0,1 % Δ U 7-8 = В или 0,1 % Δ U 5-6 = Δ U 3-9 = Δ U 9-10 = Суммарные потери до точек, в которых подключены нагрузки Δ U тп-11 = Δ U тп-1 + Δ U 1-11 = 1,8 + 2,2 = 2 % Δ U тп-12 = 2 + 1,8 = 3,8 % Δ U тп-13 = 3,8 + 0,4 = 4,2 % Δ U тп-14 = 4,2 + 2,6 = 6,8 % Δ
U
max
6,8 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U тп-15 = 4,2 + 2,1 = 6,3 % Δ U тп-16 = 6,3 + 0,2 = 6,5 % Δ U тп-18 = 6,5 + 0,7 = 7,2 % Δ
U
max
7,2 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U тп-17 = 6,5 + 0,5 = 7 % Δ
U
max
7 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U тп-2 = 1,8 + 1,9 = 3,7 % Δ U тп-3 = 3,7 + 0,4 = 4,1 % Δ U тп-4 = 4,1 + 0,9 = 5 % Δ U тп-5= 5 + 0,4 = 5,4 % Δ U тп-7 = 5,4 + 0,1 = 5,5 % Δ U тп-8 = 5,5 + 0,1 = 5,6 % Δ
U
max
5,6 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U тп-6 = 5,4 + 0,3 = 5,7 % Δ
U
max
5,7 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U тп-9 = 4,1 + 1 = 5,1 % Δ U тп-10 = 5,1 + 1,5 = 6,6 % Δ
U
max
6,6 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Сечения выбраны верно Δ
U
max
< Δ
U
доп
Аналогично рассчитываем воздушные линии 2,3,4, выбираем сечения проводов и проверяем на допустимую потерю напряжения. Результаты расчетов сводим в таблицу 10. Таблица 10 - Расчет воздушной линии 0,38 В по экономическим интервалам мощности ТП - 1 Номер расчетного участка Расчетная Максимальная мощность Smax Коэффиц. Учитывающий Динамики роста К g Экви- Валентная мощность S экв, кВА Длина Расчетного участка l, м Основные Марки Сечения проводов Оконча- тельные сечения проводов Окончательный расчет Δ
U
%
Расчет кабельных линий 0,38 кВ
Для надежности электроснабжения потребителей I категории на каждый коровник дополнительно принимаем кабельные линии, которые подключены независимо от III секции шин 0,38 кВ, что позволяет выводить в ремонт независимо I –ю секцию или II- ю секцию шин 0,4 кВ вместе с трансформатором. Суммарная мощность коровника с учетом коэффициента одновременности К од = 0,7 Р уст = 81 кВт Р р = 81* 0,7 = 56,7 кВт Определяем номинальный ток Принимаем кабель АВВГ F – 25 Проложен в траншее Кп = 0,95 Таблица 29,21 [17] I доп – 105 А таблица 29,15 [17] I’ доп = I доп табл * Кп * Кр, Где Кп - поправочный коэффициент, Кр - коэффициент, учитывающий удельное сопротивление земли, Кр = 1,05 таблица 29,11 [17] I’ доп = 105*0,95 *1,05 = 104,7 А > I н = 86,2 А Проверяем кабель по потери напряжения Δ U = 1. Коровник – длина кабеля 60 м, 2. коровник – длина кабеля 100 м, 3. Коровник – длина кабеля 100 м, 4. Коровник – длина кабеля 60 м. Δ U л-1; л- 4 = 1,73* 86,2*0,06(1,2*0,9+0,03*0,44) = 11В или 2,8 % Δ
U
max
2,8 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Δ U л-2; л- 4 = 1,73* 86,2*0,1(1,2*0,9+0,03*0,44) = 18,3В или 4,8 % Δ
U
max
4,8 % < Δ
U
доп = 7,5 %
Выбираем кабель до комбикормового завода ТП - 1 линия 6 Р уст = 45 кВт Р р = 45* 0,7 = 31,5 кВт Определяем номинальный ток
Принимаем кабель АВВГ F – 10 I’ доп = 60*0,95 *1,05 = 59,8 А > I н = 48 А Проверяем кабель по потере напряжения ∆U = 1.73 *48 * 0.19 (3.12* 0.9 +0.073 *0.44) = 48.7 В или 12,8 % ∆Umax 12.8 > ∆ U доп 7,5 %, значит сечение выбрано неверно. Необходимо увеличить сечение кабеля F = 16 мм. ∆U = 1,73 48
0,19 (1,95 *0,9 +0,0675 *0,44) = 28 В или 7,6 % Необходимо еще раз увеличить сечение кабеля F –25 ∆U = 1,73 *48 *0,19 (1,2 * 0,9 + 0,06 * 0,44) = 19,4 В или 5,1% ∆Umax 5,1 < ∆ U доп 7,5 %, значит сечение выбрано верно. Расчет воздушной линии 10 кВ
Выбор сечения воздушной линии 10 кВ осуществляем по экономической плотности тока. В [2] таблицах 1.3.36 и 1.3.27 приводятся значения экономической плотности тока для проводов и кабелей в зависимости от их конструктивного исполнения, материала и от числа часов использования максимальной нагрузки. Сечение проводов определяем по формуле: где I - наибольший ток на участке линии, А, jэк – экономическая плотность тока, jэк = 1,1 Тогда: Выбираем провод ближайшего стандартного сечения АС – 35. Сечение проверяем по допустимой потери напряжения по формуле Δ U= ∆U = ∆Umax 1,3 < ∆ U доп 3,5 %, следова тельно сечение выбрано верно. Согласно рекомендациям [25] на магистрали воздушной линии 10 кВ следует принять сечение 70 2.4 Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 0,38 Кв и на шинах ТП – 10/ 0,4 кВ
Токи короткого замыкания (к.з.) в схемах электроустановок необходимо знать в первую очередь для выбора аппаратов и проводников электроустановок, для проектирования и настройки устройств релейной защиты и противоаварийной защиты. Расчет токов к.з. в сельских сетях 0,38 кВ питаемых от распределительных сетей системы через понижающие подстанции проводами при условии, что на шинах высшего напряжения понижающего трансформатора напряжение неизменно и равно номинальному значению. Таким образом, при определении результирующего сопротивления ZΣдо точки к.з. можно учитывать активные и индуктивные сопротивления лишь трансформаторов и проводов линии 0,38 кВ. Необходимо рассчитать трехфазный ток к.з. на шинах ТП и однофазный ток к.з. в конце линий 0,38 кВ. Ток трехфазного короткого замыкания где UФ - фазное напряжение линии, В Zт - полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, Zn- полное сопротивление петли фаза-нулевой провод линии. Значение полных сопротивлений Znпетли фаза- нуль на 1 км с учетом марки провода или типа кабеля и условий их прокладки приведены в таблицах IX. 2 – XI. 7 [22]. Из таблицы IX. 5 [22] находим полное сопротивление цепи с учетом активных и индуктивных сопротивлений петли «фазная жила – нулевая жила» четырех жильных кабелей с пластмассовой или резиновой изоляцией. АВВГ 3+25+1+16 = Zn= 3,7 Ом/ км Из таблицы XI. 7 [22] находим полное сопротивление цепи с учетом активных и индуктивных сопротивлений петли «фазный – нулевой провод» воздушной линии, выполненной голыми алюминиевыми проводами Z
nА – 25 = 3,18 Ом/ км Z
nА – 35 = 2,53 Ом/ км Z
nА – 50 = 1,69 Ом/ км Линия 1 ТП –1 I – я секция шин 0,4 кВ. Находим ток однофазного к.з. в точке Линия 2 Линия (коровник 3) Линия (коровник 4) Линия 5 II – я секция шин 0,4 кВ Линия 3
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||