Электроснабжение фермы КРС


Содержание


Введение

  1. Электроснабжение

         Расчет нагрузок

          Выбор мощности и положения  ТП

          Внутриплощадочные сети 0,4 кВ

 

  1. Проектирование трансформаторной подстанции

         Составление принципиальной схемы  ТП

           Расчет токов К.З.

           Выбор оборудования ТП

 

 

 

            Литература:

 

 

 

 

 

№

Наименование зданий и  сооружений

Кол-во

Электрическая нагрузка

Pдм

Pвм

1

Коровник на 100 голов

1

13

10

2

Молочный блок

1

15

12

3

Родильная на 230 голов

1

22

21

4

Здание первотёлок

1

25

26

5

Кормоцех

1

20

10

6

Склад кормов

1

5

4

7

Корнеплодохранилище

1

10

8

8

Площадка для грубых кормов

      1

    



Введение

Современное сельскохозяйственное производство - крупный потребитель  топливно-энергетических ресурсов. В  сельских районах электрическую  энергию расходуют на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение  производственных, общественных и жилых  зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях, сооружениях  защищенного грунта, хранилищах и  др.

Для систем электроснабжения сельского хозяйства характерны большая разобщенность, разнообразие потребителей и неравномерность  электрических нагрузок не только в  течении года, но и в течении суток. Эффективное использование энергии в хозяйствах возможно при учете особенностей электропотребления.

Важную роль в получении  электроэнергии играет электрификация и автоматизация технологического процесса, которая обеспечивает бесперебойную  и безаварийную работу. Электрификация, то есть производство, распределение  и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и  развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. На базе электроэнергетике стали развиваться  промышленность сельского хозяйства  и транспорта.

Развитие сельскохозяйственной промышленности базируется на современных  технологиях, широко использующих электрическую  энергию. В связи с этим возросли требования, к качеству электрической  энергии, к ее экономному и рациональному  расходованию.

       Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. На базе электроэнергетике стали развиваться промышленность сельского хозяйства. 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Электроснабжение

 

 

 

 

                                                                             

 

 

 

 

                                                                           Выполнил:             Черников В.А.


                    Проверил:     


 

 

№

Наименование зданий и  сооружений

Кол-во

Ко

cos

tan

Электрическая нагрузка

Pдм

Pдм

Qдм

Qдм

Pвм

Pвм

Qвм

Qвм

1

Коровник на 100 голов

1

  

0,75

0,88

13

7,9

11,4

6,7

10

6

8,8

5,1

2

Молочный блок

1

  

0,75

0,88

15

9,2

13,2

7,9

12

7,3

10,5

6

3

Родильная на 230 голов

1

  

0,75

0,88

22

13,8

19,3

11,8

21

15

21,1

13,1

4

Здание первотёлок

1

  

0,85

0,62

25

25

15,5

15,5

26

26

16,4

9,8

5

Кормоцех

1

  

0,75

0,88

20

12,5

17,6

10,5

10

6

8,8

5,1

6

Склад кормов

1

0,85

0,7

1,02

5

3

5,1

3

4

2,4

4,08

2,4

7

Корнеплодохранилище

1

  

0,7

1,02

10

6

10,2

6

8

4,8

8,16

4,8

 

Наружное освещение

    

2

 

Сумма мощностей

        

77,4

  

61,4

  

69,5

  

46,3

Sдм = ====98,79

Sвм = ====83,51




Таблица 1 Расчет нагрузок.

          Расчет нагрузок выполняется  табличным методом  для того, чтобы правильно выбрать параметры  трансформаторной подстанции, определить  изменение мощности от дневного  максимума к вечернему как всех потребителей вместе, так и каждого отдельно.

          Данные мощностей каждого здания устанавливаются в зависимости от потребителей, которые находятся в этих зданиях;

Исходя из того, что         Sдм>Sвм

где,    Sдм - мощность дневного максимума

             Sвм - мощность вечернего максимума

выполняем все расчеты  согласно данным дневного максимума.

 

 

1.2 Выбор мощности и местоположения  ТП


         Мощность трансформаторной подстанции  мы выбираем из данных таблицы  «Расчета нагрузок» , т.к Sдм = 98,79кВа - выберем трансформатор ТМ - 100 с мощностью 100кВа, напряжением питания 10кВ и напряжением на выходе 0,4кВ (потребительская подстанция). 

Тип трансформатора

Номинальная мощность

 

кВа

Потери, кВт

Напряжение к/з Uк. з

сопротивления, приведенные  к напряжению  0,4 кВ

х/х

к/з

прямой последовательности, Ом

при однофазном к. з, 1/3 Zтр.

Rr

Xт

Zт

ТМ - 100

100

0,33

1,97

4,5

0,032

0,065

0,072

0,26


 

Таблица 2 Характеристика трансформатора ТМ - 100

Для выбора местоположения подстанции необходимо знать размеры  каждого здания, их расположение относительно друг друга.

        После  этого за территорией расположения  этих зданий намечаю координатные  оси (Y,X). Длина осей делается такой, чтобы центры всех зданий, к которым составляется электроснабжение, были пересекаемы перпендикулярами, выпущенными из данных осей. На осях намечаются значения, полученные при пересечение центра каждого здания,- эти значения суммируются.

        При  расчетах также учитывается сумма  мощностей всех зданий и мощность  каждого здания отдельно.  Из  известных значениях о мощностях,  полученных при расчетах, -положение трансформаторной подстанции будет смещаться в сторону потребителя с наибольшей мощностью. Это делается с целью уменьшения затрат на токопроводящие материалы, т. к  повышение  мощности приводит к увеличению площади поперечного сечения данного материала.

        Значения  координат положения трансформаторной  подстанции не подходят  т.  к здание с наибольшей потребляемой мощностью находится в центре территории механического двора, а высоковольтная линия на границе данной территории. Исходя из этих условий наилучшее положение трансформаторной подстанции будет вблизи высоковольтной линии 

Рисунок: 1 Изображение зданий на координатной плоскости.

 

Определяем место положения  трансформаторной подстанции ТМ-100  по вышеуказанным координатам по формуле 

Xтп =                                                                      (1)

Yтп =                                                                       (2)

где

Xтп - координата оси (O; X) расположения подстанции;

Yтп - координата оси (O; Y) расположения подстанции;

∑Pi - сумма потребляемых мощностей всех зданий;

∑Xi - сумма координат расположения все зданий по оси (O;X)

∑Yi - сумма координат расположения все зданий по оси (O;Y)

Yтп = == (см);

  Xтп = = = (см);

 

Измеряем длину каждой линии.

Линия №1- 0,2км;

Линия №2- 0,194км;

Линия №3- 0,016км;

 

1.3 Внутриплощадочные сети

         Внутриплощадочные сети - низковольтные  сети, находящиеся на территории  организаций, каких либо предприятий,  и т.п.  Основная часть данных  приведена в графической работе. В качестве проводникового материала  из каталога выбираем провод  марки АС - 10  со стальной жилой  являющейся несущим проводом. Помимо  основной трехфазной линии от  трансформаторной подстанции отводится  дополнительная фаза на освещение,  которая выполняется тем - же  проводом что и основная.

Для построения линии электропередач используются опоры, изготовленные  из железобетона.

        В  данном проекте используются  следующие опоры:

  • АКН - Б -анкерная концевая, которая применяется на вводе в здание и является последней опорой в линии
  • АУН - Б - ответвительная, эта опора также применяется на вводе в здание, но не является  последней в линии
  • ПН - Б - промежуточная, эта опора применяется для поддержания провода в заданном расстоянии от земли.

           Определяем отклонение напряжения  на каждой линии для проводовАС-70,       АС-50, АС - 10 при максимально допустимом 4% по формуле

∆Uдоп. = ∑PL∆Uуд                                                                    (3)

где     

∑P - сумма мощностей потребителей на одной линии;

L - Длина линии;

 ∆Uуд - постоянная величина;

∆Uдоп.(1) = 480,20,393 = 3,77%

∆Uдоп.(2) = 370,1940,475 = 3,4%

∆Uдоп.(3) = 260,0161,299 = 0,54%

Провод подходит, т.к отклонение напряжения не превышает допустимое.

Определяем активное и  реактивное сопротивление каждой линии

  Rл = R0L;  Xл = X0L                                                (4) (5)

где

Rл - активное сопротивление линии;

 Xл - реактивное сопротивление линии;

L - длина линии;

R0 - постоянная величина;

X0 - постоянная величина;

 

Rл (1) = 0,420,  = 0,084;                                        Xл (1) = 0,2830,2 = 0,056;           

Rл (2) = 0,5920,194 = 1,114;                                  Xл (2) = 0,2970,194 = 0,057;            

Rл (3) = 2,6950,016 = 0,043;                          Xл (3) = 0,3550,016 = 0,006;

Определяем полное сопротивление каждой линии по формуле

Zл = Z0L                                                                      (6)

Zл (1) = 4, 840, 2 = 0,97;

Zл (2) = 4, 860,194 = 0,94;

Zл (3) = 4, 860,016 = 0,07;

Эти сопротивления будут  необходимы для расчета токов  короткого замыкания в линиях.  

 

 

 

 

 

 

2. Проектирование  трансформаторной

подстанции

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                         Выполнил:               Черников В.А.


                                                                          Проверил:                          


 

 

 

 

Рисунок 2 Принципиальная схема трансформаторной подстанции.


Список элементов входящих в данную трансформаторную подстанцию:


  1. Разъединитель
  2. Разрядник на стороне высокого напряжения
  3. Предохранитель
  4. Трансформатор
  5. Рубильник
    6.  
  6. Трансформатор тока
  7. Автоматический выключатель с тепловым и электромагнитным расцепителем
  8. Защитная приставка
  9. Переключатель режимов
  10. Фотореле
  11. Фоторезистор
  12. Магнитный пускатель
  13. Предохранители для защиты от нежелательных режимов линии уличного освещения
  14. Штепсельная розетка
  15. Переключатель
  16. Предохранитель
  17. Лампа накаливания
  18. Выключатель
  19.   Счетчик

 Резисторы для обогрева  счетчика

 

 

 

 

Разрядник на стороне низкого  напряжения

 


2.2 Расчет токов

короткого замыкания

Расчет силы токов короткого  замыкания производят для выбора аппаратуры и проверки элементов  электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. п.) на электродинамическую и термическую стойкость, проектирования и наладки релейной защиты, выбора средств и схем молние защиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств.

 

         Сначала распределяем, потребители  по группам так, как это указано на рисунке 3. Этот рисунок поможет нам начертить схему замещения трансформаторной подстанции и линии. Схема замещения (рисунок №2) делит сопротивление всех обмоток на активную и реактивную составляющие, - что позволит упростить дальнейшие расчеты.


Л                       Л1; P=48кВт; АС-70; L=0.2км;


                               


                            Л2; P=37кВт; АС-50; L=0,194км;


 

                          Л3; P=26кВт; АС-10; L= 0,016км;



Рисунок 4 Распределение нагрузки по группам.

 Xтр.                     Rтр.                                 Xл1                             Rл1


 

                                                                                                                      Xл2                                 Rл2


 

                                                                                                           Xл3                                 Rл3

 

 

 

Рисунок: 5 Схема замещения трансформаторной подстанции и линий 0,4кВ

Короткое замыкание может  быть:

  • Между фазой и нулем (фазное замыкание)
  • Между фазой и фазой (линейное замыкание)

Определяем значения:

- для трехфазной линии;

Iк. з. = ;   Iк. з, т.р. =                               (7) (8)

 

где

Rт - активное сопротивление трансформатора;

Rл - активное сопротивление линии;

Xт - реактивное сопротивление трансформатора;

Xл - реактивное сопротивление линии;

Zт - полное сопротивление трансформатора;

Iк. з(1)= = = 1,34кА

Iк. з(2)= =   = 1,15кА

Iк. з(3)= = =2,11кА

            Определяем ток короткого замыкания  трансформатора на стороне низкого  напряжения:

Iк. з, т.р. = = = 3,17кА

 

- для однофазной линии  

Это замыкание расчитывается  для линии освещения          

Iк. з =                                                                                         (9)

 

Iк. з(1) = = 0,43кА;

Iк. з(2) =

Iк. з(3) =

Определяем ударный ток:

Jуд. =                                                                              (10)

 

где

- постоянная величина  равная 1;

- 1,41;

 

Jуд. (1) = 1, 4111,34 = 1,89А;

Jуд. (2) = 1, 4111,15 = 1,62А;

Jуд. (3) = 1, 4112,11= 2,97А;

 

2.3 Выбор оборудования

трансформаторной подстанции

От выбора оборудования зависит  то, насколько точным и надежным будет защита от нежелательных режимов  линий электропередач и самой  трансформаторной подстанции. Это оборудование выбирают исходя из условий нормального  режима работы оборудования, значения короткого замыкания и.т.п.

Рассчитываем плавку вставку  на линии 10кВ;

       Для  расчета плавкой вставки необходимо  определить ток на стороне  10кВ, и знать значение номинальной  мощности трансформаторной подстанции.

Определяем номинальный  ток

Iн.т =                                                                                       (11)

где

- номинальная мощность  трансформатора;

- напряжение на входе  трансформатора;

Iн.т = = = 5,78 А;

  

 

Определяем ток вставки:

Iвставки = (2…3) Iн.т;

Iвставки = 5,78 (2…3) = 11, 6…17,4 (выбираем 15А)

         Определяем расчетный ток 

     Значение расчетного  тока необходимо для определения  коэффициента трансформации по току

Iк. расч =                                                                           (12)

где

  - коэффициент надежности, взятый из каталога

- ток короткого замыкания  трансформатора

- коэффициент трансформации

Iк. расч = = 0,164кА = 164А;

      Определяем  коэффициент трансформации по  току для нахождения времени перегорания плавкой вставки.

К =                                                                                     (13)

где

- расчетный ток короткого  замыкания

- номинальный ток трансформатора  на стороне 10кВ;

 

К = = 28,

Определяем время перегорания  плавкой вставки:

tд. =                                                                                       (14)

где

tд. - время перегорания плавкой вставки

- постоянный коэффициент

tд. = = 1.1 сек;

т. к время 1,1сек. tв = 0,05< tд. = 1.1 - термическая устойчивость обеспечена.

tв  - значение взято из каталога (для вставки из алюминия)

Выбираем аппаратуру защиты на стороне низкого напряжения.

       Для  правильного выбора аппаратуры  защиты необходимо точное определение  всех токов, которые указаны  в таблицы №1. От этого выбора  будет зависеть надежность защиты  сетей от нежелательных режимов  работы.

Определяем ток теплового расцепителя

Iт.р. = 1, 25Iн. где,

Iн. - номинальный ток линии

Получившиеся значения вносим в таблицу 3

 

Линия

Iр.А

(3)

 

Iк. з. А

(1)

 

Iк. з. А

jуд. А

тип автомата

Iн. А

Iт.р. А

Iэ.р. А

Iпр. откл

 

кА

Линия 1

97,96

1,34

0,43

1,89

А3114

200

120

1400

19

Линия 2

78,72

1,15

0,37

1,62

А3114

200

120

1400

19

Линия 3

47,27

2,11

0,65

2,97

А3724Б

250

160

2500

74

Линия н.о

9,52

  

0,18

  

Предохранитель

НПН-60

  60

      

 

Таблица 3 Выбор автоматов для линий 0,4кВ;

 

 

 

 

 

 

Литература:


    1. Методическое указание по проектированию электроснабжения населенного пункта. Благовещенск АСК 1999г.
    2. Методическое указание по электроснабжению сельского хозяйства-73 С.: Сергиев Посад 2004
    3. Будзко И.А. и др. - Электроснабжение объектов/И.А Будзко, Т.Б Лещинская, В.И Сукманов. - М.: Колос, 2000. - 536 с.: ил (Учебник и учебное пособие для студентов высших учебных заведений).
    4. Конюхова Е.А. - Электроснабжение объектов: Учебное пособие для студентов Учреждений среднего профессионального образования. - М.: Издательство «Мастерство» 2002.- 320с.: ил.
    5. Акимцев Ю.И., Веялис Б.С.- Электроснабжение сельского хозяйства. - 2-е издание., перераб. доп. - М.: Колос, 1994.-288 с. - ил. ( учебник и учебное пособие для учащихся техникумов).
    6. Каганов И.Л. - Курсовое и дипломное проектирование. - 3-е издание, перераб. И доп.- М.: Агропромиздат, 1990. - 351 с.: ил. - (Учебник и учебное пособие для учащихся техникумов).