Электроснабжение сельскохозяйственного объекта
Задание № _______________
Тема: “Электроснабжение
Содержание расчетно-
1. Введение и исходные данные.
2. Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением 10 кВ.
2.1. Определение расчетной мощности ТП.
2.2. Определение полной мощности ТП.
2.3. Выбор мощности трансформаторов ТП.
3. Расчет сети 10 кВ.
4. Выбор площади сечения
5. Расчет токов короткого замыкания.
6. Выбор электрических аппаратов.
7. Заключение
8. Список литературы.
1 Исходные данные
Схема сети 10 кВ – задание на проектирование.
В задании на проектирование представлена исходная схема сети 10 кВ со всеми необходимыми параметрами и исходными данными.
Рис. 1. Исходная схема сети 10 кВ
ИП – источник питания (силовая подстанция 110-35) 10 кВ.
10 кВ – шины 10 кВ ПС.
Исходные данные заносятся в таблицы.
Таблица 1
Мощности трансформаторных подстанций
№ ТП 10/0,38 кВ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
246 |
192 |
372 |
176 |
210 |
312 |
154 |
278 |
106 | |
Вид нагрузки |
П |
П |
П |
П |
С |
КВ |
КВ |
КВ |
КВ |
Категории нагрузки |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
2 |
3 |
1 |
3 |
Вид нагрузки: П – производственная
КБ – коммунально-бытовая
С – смешанная
Таблица 2
Длина участка сети
№ участка |
0-1 |
1-2 |
2-3 |
3-ТП3 |
2-4 |
4-5 |
И т.д. по заданию |
Длина, км |
2,4 |
0,8 |
0,6 |
0,7 |
0,6 |
0,4 |
2. Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением 10 кВ (заданный вариант)
2.1 Расчет нагрузок потребительских ТП 10/0,38 кВ
Расчет нагрузок потребительских ТП 10/0,38 кВ производится исходя из существующих (заданных) мощностей ТП с учетом роста максимальной нагрузки не менее чем на 5 лет
,
где - заданная максимальная мощность ТП, кВт; (Табл. 1)
- коэффициент роста нагрузки, принимаемый в зависимости от ввода нагрузки потребителей и расчетного года. (Табл. П 1 приложения).
Если развитие потребителей не намечается на ближайшую перспективу, коэффициент роста = 1 (указано в задании).
Результаты расчетов заносятся в таблицу 3.
Таблица 3
Расчет мощности ТП 10/0,38 кВ
Номер ТП |
Вид нагрузки |
Коэффициент роста, |
||
1 |
||||
2… |
По расчетным нагрузкам
,
где , - коэффициент дневного и вечернего максимума нагрузки (Табл. П 2).
Данные расчетов заносятся в таблицу 4.
Таблица 4
Дневные и вечерние максимумы нагрузок по ТП 10/0,38 кВ
Номер ТП |
Коэффициент |
Нагрузки | |||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
|||||
2… |
|||||
2.2 Расчет полной мощности ТП 10/0,38 кВ
Расчет полной мощности ТП 10/0,38 кВ производится как для дневного, так и для вечернего максимума нагрузки с учетом коэффициентов мощности соответственно дневной и вечерней нагрузки
где , - дневной и вечерний максимум нагрузки, кВт; (Табл. 4 п.п. 4 и 5);
, - коэффициент мощности дневного и вечернего максимума нагрузки для ТП 10/0,38 кВ (Табл. П 3).
Результаты расчетов заносятся в таблицу 5.
Таблица 5
Полные мощности ТП 10/0,38 кВ
Номер ТП |
Дневной максиму |
Вечерний максимум | ||||
1 |
||||||
2… |
||||||
2.3 Выбор мощности трансформаторов на ТП 10/0,38 кВ
На ТП 10/0,38 кВ возможна установка одного (тупиковые и отпаечные ТП) или двух (проходные и закрытые ТП) трансформаторов, в зависимости от вида нагрузки, категории потребителя и полной расчетной мощности.
Выбор мощности трансформаторов производится по экономическим интервалам мощности, исходя из условия.
,
где - максимальная полная мощность (дневная или вечерняя), кВ А; (Табл. 5 п.п. 4, 7);
, - соответственно минимальная или максимальная граница экономического интервала нагрузки трансформатора в зависимости от зоны сооружения ТП и шифра нагрузки [5] [Таблица П 4], кВ А.
Принятые номинальные мощности трансформаторов проверяются по условиям работы в нормальном режиме работы (эксплуатации) по допустимым систематическим нагрузкам.
,
где – номинальная мощность выбранного трансформатора, кВ А;
- коэффициент систематической нагрузки (Табл. П 5);
- количество трансформаторов.
При двухтрансформаторной подстанции выбранные мощности трансформаторов дополнительно проверяются по послеаварийному режиму из условия отключения одного из трансформаторов и обеспечения другим полной нагрузки ТП.
где – коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора (Таблица П 5).
Результаты расчетов заносим в таблицу 6.
Таблица 6
Номинальные мощности трансформаторов ТП 10/0,38 кВ
Номер ТП |
1 |
2 |
3 |
и т.д. | |
Вид нагрузки |
|||||
Шифр нагрузки |
|||||
Расчетные |
|||||
Допустимые |
|||||
Расчетные |
|||||
Допустимые |
|||||
3. Расчет сети 10 кВ.
3.1 Расчет электрических нагрузок в сетях 10 кВ производится в соответствии с нормативными данными, с учетом перспективного развития не менее чем 5 лет.
Для проведения электрических расчетов сети 10 кВ по исходной схеме и расчетных данных гл. 1 составляется расчетная схема.
Рис. 2 Расчетная схема сети 10 кВ.
Расчет электрических нагрузок в сетях производится с конца расчетной сети путем суммирования расчетных нагрузок ТП 10/0,38 кВ отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузок.
Расчетная нагрузка определяется: при однородной нагрузке и нагрузки не отличающейся по мощности более чем в 4 раза суммированием с учетом коэффициента одновременности по формулам:
где – соответственна расчетная дневная и вечерняя нагрузки iой подстанции, кВт (Таблица 4 п.п. 5,6).
, - коэффициент одновременности (Таблица П 6).
При разноименной (смешанной) нагрузке и нагрузки обличающейся более чем в 4 раза их суммируют, пользуясь таблицей суммарных нагрузок в сетях напряжением 6…35 кВ [ ] (таблица П 7), по формуле
где - большая из слагаемых нагрузок, кВт.
- добавка от меньшей из слагаемых нагрузок, кВт (Таблица П 7)
Результаты расчетов заносим в таблицу 7.
Таблица 7
Расчет мощности участков сети 10 кВ.
№ участка |
Дневной максимум |
Вечерний максимум | ||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0-1 |
||||||||
1-2 |
||||||||
2-3 |
||||||||
3-ТП3 |
||||||||
2-4 |
||||||||
3.2 Определение полной мощности участков сети 10 кВ.
Полная расчетная мощность по участкам сети 10 кВ определяется с учетом коэффициента мощности для ВЛ-10 кВ.
где , - соответственно дневная и вечерняя нагрузки по участкам сети (таблица 7 п.п. 5,9), кВт.
, - соответственно дневной и вечерний коэффициент мощности участка сети 10 кВ (таблица П 7). Результаты расчетов заносим в таблицу 8.
Таблица 8
Полные мощности участков сети 10 кВ.
№ участка |
Дневной максимум |
Вечерний максимум | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
4. Выбор площади сечения проводов и определение потерь напряжения.
Площади сечения проводов воздушных линий напряжением 10 кВ определяют исходя из минимальных проведенных затрат – методом экономических интервалов.
Рекомендуется для воздушных линий напряжением выше 1000 В в соответствии с ПУЭ (по условиям механической прочности) принимать следующие минимальные допустимые площади сечения проводов:
- алюминиевые и из алюминиевых сплавов АН в местах без пересечений при толщине стенок гололеда до 10 мм – 35 мм
- сталеалюминевые и из алюминиев
При проектировании линий рекомендуется по возможности организовать число марок проводов не более 2-х для одной линии.
На отпайках рекомендуется принимать сечение провода на ступень ниже.
Если учесть, что расчет ведется на перспективу, то в начальный период провода будут не догружены. Исходя из этого сечения проводов выбирают по эквивалентной мощности. Максимальной - дневной или вечерней.
где - максимальная мощность на участке сети, дневная или вечерняя (табл. 8 п.п. 4,7), кВА.
- коэффициент динамики роста нагрузок.
Для сельских потребителей.
По экономическим интервалом нагрузок для основных и дополнительных проводов (табл П 9) выбираем площадь сечения провода. Результаты расчетов и марки провода заносим в таблицу 9.
Для проверки правильности выбора сечения провода определяем потери напряжения на каждом участке линии по формуле.
где - удельные потери напряжения, выраженные в тысячных долях процента на 1 кВА/км (табл. П 10).
- длина расчетного участка, км.
Результаты расчетов заносим в таблицу 9.
Таблица 9
Эквивалентные мощности, марки проводов и потери в сети 10 кВ
№ участка |
Марка и сечение провода |
Потери напряжения, % | |||||
удельные |
участка |
От начала участка | |||||
0-1 |
|||||||
1-2 |
|||||||
По данным расчетов потерь напряжения составляем таблицу отклонения напряжения на шинах 10 кВ удельной ТП-10/0,38 кВ при 100%-ой и 25%-ой нагрузке. Данные расчетов заносим в таблицу 10.
Таблица 10
Отклонение напряжения на шинах 10 кВ удаленной ТП 10/0,38 кВ.
Элементы электроустановки |
Отклонения напряжения | |
100% |
25% | |
Шины 35 кВ ПС 35/10 кВ Трансформатор 35/10 кВ постоянные надбавки переменные надбавки потери Сеть напряжением 10 кВ |
||
Шины 10 кВ удаленной ТП |
||
5. Расчет токов короткого замыкания.
5.1 Общие положение
Сельские электрические сети, как правило, питаются от электрических систем большой мощности. В этом случае можно считать, что периодическая составляющая токов к.з. во времени не изменяется.
Назначения расчетов токов к.з. заключается в определении максимально возможных токов к.з. для выбора коммутационной аппаратуры и высоковольтных аппаратов, минимальных токов к.з. для проверки чувствительности устройств релейной защиты.
Расчет токов к.з. в электроустановках напряжением выше 1000 В производится согласно требований ГОСТа 27314-87.
В результате расчета токов к.з. находят действующие значения:
- периодической составляющей
- периодической составляющей
- амплитудное значение полного тока к.з. (“ударный” мгновенный ток к.з.) (для определения динамической стойкости аппаратов);
- установившегося тока к.з. (для
определения термической
- полного ударного тока к.з.
Токи к.з. в электроустановках напряжением выше 1000 В рассчитывают методом относительных величин.
Для упрощения вычислений принимают значение базисной мощности равным
Базисные напряжение принимают равным ее среднему номинальному значению, в данном случае
Базисный ток, кА
где - базисная мощность, МВ А,
- базисное напряжение в
5.2. Расчет токов к.з.
Расчет токов к.з. производится в следующем порядке.
1. Составляем упрощенную расчетную схему в однолинейном изображении. На схеме указываются основные параметры и наносятся точки к.з.
Рис 5.1 Расчетная схема
2. По расчетной схеме составляем эквивалентную схему замещения, приводя сопротивления к базисным условиям.
Рис 5.2 Схема замещения.
Примечание: Расчетными токами к.з. при выполнении курсового проекта принимать:
ТК 1 – шины 10 кВ ПС 110-35/10кВ для выбора коммутационной аппаратуры отходящей ВЛ-10кВ.
ТК 2 – шины 10 кВ удаленной ТП-10/0,38 кВ – для проверки устройств релейной защиты.
При составлении схемы замещения активное сопротивление силового трансформатора не учитывается. Активное сопротивление воздушной линии учитывается при условии
3. Определяем сопротивление
- трансформатора
где - напряжения короткого замыкания трансформатора
- номинальная мощность
где , - удельные соответственно, индуктивные и активные сопротивление провода (таблица П 11), Ом/км.
- длина участка сети 10 кВ, км.
При наличии на напряжении магистральной сети 10 кВ двух сечений необходимо учитывать каждый в отдельности, а затем суммировать.
4. Упрощаем схему замещения до точки к.з. суммируя сопротивления
5. Вычисляем базисный ток в точке к.з.
6. Определяем трехфазный ток к.з. до точки к.з.
Примечание: Расчет токов к.з. производится максимальном и минимальном режиме работы системы (данные задания).
Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока к.з.
Амплитудное значение полного тока (ударный ток)
где - ударный коэффициент.
При расчетах принимаем
Действующее значение полного тока к.з.
При расчете токов к.з. в сетях 10 кВ принимаем
Периодическая составляющая тока двухфазного к.з.
Мощность к.з.
где - номинальное напряжение сети, кВ.
Результаты расчетов заносим в таблицу 11.
Таблица 11
Токи короткого замыкания
Точка к.з. |
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
6. Выбор электрических аппаратов.
6.1 Общие положение.
Высоковольтные электрические аппараты, в соответствии с ПУЭ, выбираются по условиям длительного режима работы и управляются по условиям коротких замыканий.
При выборе аппаратов по условиям нормального режима работы с учетом конструкции и рода установки(для внутренней или наружной, комплектных подстанций и ячеек распределительных устройств) сравнивают номинальное напряжение и номинальный ток аппарата с параметрами сети в месте установки аппарата.
6.2 Выбор высоковольтных выключателей.
Высоковольтные выключатели выбираются согласно ГОСТа 687-78Е по следующим параметрам (таблица П 12)
1. По конструктивному исполнению (масляные, вакуумные).
2. По номинальному напряжению установки
3. По номинальному длительному току
Расчетный ток выбирается для наиболее благоприятного эксплуатационного режима.
При наличии двух параллельных линий он определяется при отключении одной из них, т.е. ( - длительный рабочий ток одной линии)
где - максимальная установленная мощность (таблица 9, п. 2), кВ А.
По отключающей способности.
где - ток трехфазного к.з. в максимальном режиме (таблица 11),кА.
5. По электродинамической
а) ударному току
б) по предельному периодическому току
6. По термической стойкости.
где - предельный ток термической стойкости, который данный аппарат может выдержать без повреждения в течении предельного времени термической стойкости , кА.
- время термической стойкости с ( , - каталожные данные).
- тепловой импульс тока, характеризующий количество теплоты, выделяющейся в аппарате за время к.з.,
где - действующее значение ток к.з. (таблица 11), кА.
- длительность к.з. время
- время апериодической
7. При наличии АПВ – по отключающей мощности.
Данные расчета и каталожные данные заносим в таблицу 12.
Таблица 12
Параметры коммутационных аппаратов
Параметры |
Условия выбора |
Выключатель |
Разъединитель | ||
Каталог данных |
Расчетные |
Каталог данные |
Расчетные | ||
Электродинамическая стойкость Электротермическая стойкость Откл.мощн. |
|||||
|
Привод |
|||||
6.3 Выбор разъединителя.
Выбор разъединителя производится по тем же параметрам, что и выключателя кроме отключающей способности (току и мощности) (таблица П 13).
Результат расчетов также заносим в таблицу 12.
6.4 Выбор высоковольтных предохранителей.
Высоковольтные предохранители выбираются по следующим параметрам: (таблица 14).
1. По номинальному напряжению установки
2. По номинальному току плавкой вставки ( ) и номинальному току патрона ( ).
где - коэффициент надёжности для отстройки от броска тока намагничивая при включении трансформатора
3. По току отключения
4. По селективности с защитами смешных элементов сети.
Селективность работы предохранителей с защитами смешных элементов сети производится путем сопоставления защитной (тока временной) характеристики предохранителя с защитными характеристиками отходящих и питающих линий. Характеристика защиты, Расположенной ближе к источнику питания, должна быть выше характеристики защиты, расположенной ближе к потребителю. Результаты расчетов заносим в таблицу 13.
Таблица 13
Параметры |
Условия выбора |
Каталожные данные |
Расчетные |
Литература.
1. Будзко И.А., Лещенская Т.Б. “
2. Васильев Л.И. и др. “Пособие
к курсовому и дипломному
3. Блок В.М. и др. “Пособие
к курсовому и дипломному
4. Рожкова Л.Ф., Козумен В.С. “Электрооборудова
5. Руководящие материалы по
6. Правила устройства электроустановок, -М: Энергоиздат, 2002г.
Приложения
Таблица П 1 - Коэффициент роста нагрузки.
Категория потребителей |
Расчетный год | ||
5 |
7 |
10 | |
Производственная |
1,3 |
1,4 |
2,1 |
Коммунально-бытовая |
1,2 |
1,3 |
1,8 |
Смешанная |
1,3 |
1,4 |
2,0 |
