Электроснабжение населённого пункта. 2
Московский государственный агроинженерный университет
имени В.П. Горячкина
Кафедра: Электроснабжения и ЭМ
Курсовая работа
Электроснабжение населённого пункта
Выполнил: студент 52 группы
энергетического факультета
Енюшин Н. С.
Проверил:
Шишкин С. А.
Москва 2012
Введение 2
Раздел 1.
Определение расчётных нагрузок
Раздел 2.
Выбор количества, мощности и местоположения
подстанций 10/0,38 кВ
6
Раздел 3. Электрический расчёт ВЛ 0,38кВ 7
Раздел 4.
Выбор автоматов на подстанциях
10/0,38 кВ и проверка
чувствительности автоматов при однофазных
КЗ 13
Заключение 17
Список используемой литературы 18
Введение
Необходимость в разработке настоящего проекта возникла в связи с
тем, что село было электрифицировано несколько десятков лет тому назад. В настоящее время воздушные линии напряжением 0,38 кВ, а также трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ находятся в таком состоянии, которое не обеспечивает надежное электроснабжение потребителей электрической энергии достаточно высокого качества. В последние годы в селе появились новые потребители электрической энергии, возросло потребление энергии в жилых домах, что и было учтено при разработке настоящего проекта.
В проекте использованы действующие нормативные документы, разработанные в последние годы институтом «Сельэнергопроект», а также результаты ряда работ, выполненных на кафедре «Электроснабжение сельского хозяйства» МГАУ им. В.П. Горячкина.
Вариант задания: № 3-У-2
3 – номер рисунка карты населённого пункта;
У – номер перечня обозначений карты населённого пункта;
2 – номер варианта дополнительных исходных данных (табл. № 4).
Таблица 1. Дополнительные исходные данные
Исходные данные |
№5 |
Масштаб карты населенного пункта (метров в 1 см) |
50 |
Уровни напряжения на шинах 10 кВ: |
+5 0 |
Кол-во грозовых часов в год |
60 |
Район климатических условий по ветру |
1 |
Район климатических условий по гололёду |
1 |
Материал опор (дерево) |
ж/б |
Наличие в жилом доме: – газа – электроплит – водонагревателей |
+ - - |
Населённый пункт новой застройки |
+ |
Таблица 2. Исходные данные
Номер на плане |
Объект |
Мощность, кВА |
Cos φ |
Кол-во | |
Sд |
Sв | ||||
1 |
Ж. дом 10кв |
2,66 |
7,35 |
0,9 |
12 |
2 |
Ж. дом 12 кв |
2,68 |
7,4 |
0,9 |
17 |
3 |
Ж. дом 16кв |
3,36 |
9,3 |
0,9 |
16 |
4 |
Сельская поликлиника на 150 посещений в месяц |
53 |
58 |
0,9 |
1 |
5 |
Начальная школа на 160 учащихся |
12 |
4 |
0,9 |
1 |
6 |
Прачечная производительностью 0,125 т белья в смену |
12 |
12 |
0,9 |
1 |
7 |
Кирпичный завод на 1...1,5 млн.кирпича в год |
25 |
8 |
0,8 |
1 |
8 |
Центральная ремонтная мастерская на 25 тракторов |
40 |
15 |
0,8 |
1 |
9 |
Животноводческий комплекс по выращиванию и откорму КРС на 5000 голов |
360 |
225 |
0,75 |
1+ |
10 |
Кузница |
5 |
0,5 |
0,8 |
1 |
11 |
Котельная с котлами «Универсал-6» с 2 котлами |
15 |
15 |
0,8 |
1 |
Раздел 1. Определение расчетных нагрузок
Дневная нагрузка:
Жилые дома
10 квартирные, 12 штук,
Sжд =
12 квартирные, 17 штук,
Sжд =
16 квартирные, 16 штук,
Sжд =
∑Sжд =
Комунально – бытовые и административные потребители , 3 шт.,
Производственные потребители, 5 шт.,
Суммарная дневная нагрузка:
Вечерняя нагрузка:
Жилые дома
10 квартирные, 12 штук,
Sжд =
12 квартирные, 17 штук,
Sжд =
16 квартирные, 16 штук,
Sжд =
∑Sжд =
Комунально – бытовые и административные потребители , 3 шт.,
Производственные потребители, 3 шт.,
Уличное освещение:
Длина улиц: (23+11+12)·50=2300 м
Мощность освещения улиц: = 2300·7=16,1 кВт
Полная мощность:
Суммарная вечерняя нагрузка:
Так как суммарная дневная нагрузка больше вечерней, то дальнейшие расчеты буду производить по дневному максимуму.
Раздел 2. Выбор количества, мощности и
местоположения подстанций 10/0,4 кВ
Основные параметры всех элементов системы электроснабжения необходимо выбирать по критерию минимума приведённых затрат. Однако для выбора оптимального количества и местоположения подстанций (ТП) 10/0,38 кВ в небольших населенных пунктах достаточно надёжных аналитических методов нет. Поэтому количество ТП 10/0,38 кВ обычно определяют с учётом опыта и интуиции инженера-проектировщика.
Для ориентировочного определения местоположения подстанции определяю координаты центра тяжести нагрузок:
К
установке принимаются
№ |
S, кВА |
Х, см |
Y,см |
№ |
S, кВА |
Х, см |
Y,см |
№ |
S, кВА |
Х, см |
Y,см |
ПС №1 | |||||||||||
1 |
2,66 |
1 |
23 |
1 |
2,66 |
1 |
18,5 |
2 |
2,68 |
1 |
14,5 |
1 |
2,66 |
1 |
21,5 |
2 |
2,68 |
1 |
17 |
5 |
12 |
1 |
13 |
1 |
2,66 |
1 |
20 |
2 |
2,68 |
1 |
16 |
6 |
12 |
1 |
11,5 |
ПС №2 | |||||||||||
1 |
2,66 |
2,5 |
23 |
1 |
2,66 |
2,5 |
18,5 |
1 |
2,66 |
2,5 |
14,5 |
1 |
2,66 |
2,5 |
21,5 |
1 |
2,66 |
2,5 |
17 |
1 |
2,66 |
2,5 |
13 |
1 |
2,66 |
2,5 |
20 |
1 |
2,66 |
2,5 |
16 |
4 |
53 |
2,5 |
12 |
ПС №3 | |||||||||||
2 |
2,68 |
1 |
10 |
2 |
2,68 |
1 |
5,5 |
2 |
2,68 |
1 |
0,5 |
2 |
2,68 |
1 |
8,5 |
2 |
2,68 |
1 |
3 |
7 |
25 |
1 |
4,5 |
2 |
2,68 |
1 |
7 |
2 |
2,68 |
1 |
1,5 |
||||
ПС №4 | |||||||||||
2 |
2,68 |
2,5 |
10 |
2 |
2,68 |
2,5 |
3 |
10 |
5 |
6,5 |
10 |
2 |
2,68 |
2,5 |
8,5 |
2 |
2,68 |
2,5 |
1,5 |
11 |
15 |
8,5 |
10 |
2 |
2,68 |
2,5 |
7 |
2 |
2,68 |
2,5 |
0,5 |
||||
2 |
2,68 |
2,5 |
5,5 |
8 |
40 |
2,5 |
4,5 |
||||
ПС №5 | |||||||||||
3 |
3,36 |
11,5 |
23 |
3 |
3,36 |
11,5 |
18,5 |
3 |
3,36 |
11,5 |
14,5 |
3 |
3,36 |
11,5 |
21,5 |
3 |
3,36 |
11,5 |
17 |
9 |
360 |
7 |
12,5 |
3 |
3,36 |
11,5 |
20 |
3 |
3,36 |
11,5 |
16 |
||||
ПС №6 | |||||||||||
3 |
3,36 |
13 |
23 |
3 |
3,36 |
13 |
18,5 |
3 |
3,36 |
13 |
14,5 |
3 |
3,36 |
13 |
21,5 |
3 |
3,36 |
13 |
17 |
3 |
3,36 |
13 |
13 |
3 |
3,36 |
13 |
20 |
3 |
3,36 |
13 |
16 |
3 |
3,36 |
13 |
12 |
Для ПС №1: Xp= 1см Yp = 14,5см
Для ПС №2: Xp= 2,5см Yp = 13,7см
Для ПС №3: Xp= 1см Yp = 4,8см
Для ПС №4: Xp= 3,85см Yp = 6см
Для ПС №5: Xp= 3,7см Yp = 12,9см
Для ПС №6: Xp= 13см Yp = 26см
Раздел 3. Электрический расчёт сети 0,38 кВ
3.1. Выбор количества трасс ВЛ 0,38 кВ
В соответствии с расположением ПС 10/0,4 кВ и питающихся от них потребителей принимаем, что от ПС №1 отходит одна ВЛ-0,38 кВ, от ПС №2 – одна ВЛ-0,38 кВ, от ПС №3 – одна ВЛ-0,38 кВ, от ПС №4 – одна ВЛ-0,38 кВ, от ПС №5 – одна ВЛ-0,38 кВ, от ПС №6 – одна ВЛ-0,38 кВ. Трассы их намечаем таким образом, чтобы ВЛ преимущественно проходили по двум сторонам улиц.
3.2 Выбор сечений проводов и расчёт потери напряжения ВЛ-0,38 кВ
3.2.1. Расчёт линий ТП №1
ТП №1 снабжает энергией потребителей № 1 - 4, 2 - 3, 5, 6. Суммарные нагрузки определяем с помощью коэффициентов одновременности и по надбавкам.
Расчетная схема ВЛ-0,38 кВ №1 с указанием потребителей приведена на схеме №2.
Выбор марки и сечения проводов ВЛ 0,38 кВ №1.
- Расчёт эквивалентной мощности на магистрали :
где - расчетная электрическая нагрузка i-го магистрального участка, кВ·А;
- длина i-го магистрального участка, км.
- Расчёт эквивалентного тока на магистрали :
,
где U – номинальное напряжение магистрали. U = 0,38 кВ.
- Расчёт эквивалентного сечения провода на магистрали.
,
где - экономическая плотность тока,
Принимаем воздушную линию сечением А35. Активное сопротивление , индуктивное сопротивление .
- Расчёт падения напряжения в вольтах и процентах определяется как:
|
Участок |
Sрасч, кВА |
Длина участка, км |
Провод |
Потери U, % | |
на участке |
от ТП | ||||
0 - 1 |
26,26 |
0,05 |
А35 |
1,43 |
1,43 |
1 - 2 |
18,96 |
0,05 |
А35 |
1,03 |
|
2 - 3 |
17,46 |
0,05 |
А35 |
0,95 |
|
3 - 4 |
15,96 |
0,05 |
А35 |
0,87 |
|
4 - 5 |
14,46 |
0,05 |
А35 |
0,79 |
|
6 - 5 |
7,16 |
0,05 |
А35 |
0,39 |
|
7 – 6 |
5,66 |
0,05 |
А35 |
0,30 |
|
8 - 7 |
4,16 |
0,05 |
А35 |
0,22 |
|
9 - 8 |
2,66 |
0,2 |
А35 |
0,58 |
|
Расчётные мощности отходящих ВЛ складываем с помощью таблицы суммирования нагрузок.
Расчётные мощности одной ВЛ, отходящих от ПС №1 равна 26,26кВ·А
По таблице экономических интервалов для трансформаторов ПС 10/0,4 кВ выбираем .
Расчёт остальных ПС проводится аналогично.
От ПС №2 отходит одна воздушная линия:
- на магистрали ВЛ принимаем провод А16;
.
От ПС №3 отходит одна воздушная линия:
- на магистрали ВЛ принимаем провод А16;
.
От ПС №4 отходят две воздушные линии:
- на магистрали ВЛ №1 принимаем провод А16;
- на магистрали ВЛ №2 принимаем провод А16;
.
От ПС №5 отходят три воздушные линии:
- на магистрали ВЛ №1 принимаем провод А16; на отпайках – провод А70;
.
От ПС №6 отходит одна воздушная линия:
- на магистрали ВЛ принимаем провод А16;
.
3.3. Определение потерь мощности и энергии в сети 0,38 кВ
Потери мощности и энергии в сети 0,38 кВ в ВЛ и ТП 10/0,4 кВ – важные технико-экономические показатели этой сети, оказывающие заметное влияние на величину приведенных затрат на сеть.
3.3.1 Определение потерь мощности и энергии в ВЛ-0,38 кВ
Возможен непосредственный прямой расчёт потерь мощности в ВЛ по величинам активного сопротивления каждого участка и тока участка
Для разветвлённых линий подобный расчёт довольно трудоёмок и его упрощают с помощью коэффициента связи между ∆U% и ∆Р% - коэффициента КН/М. Для одного участка сети с активным сопротивлением R Ом/км и индуктивным Х Ом/км сопротивлениями проводов
Установлено что для разветвлённых сетей следует ввести поправочный коэффициент КРАЗ = 0,75 – 0,9:
В зависимости
от сечения проводов и значения tgφ
значения Кн/м могут колебаться. Например,
для сечений проводов А-50…А-120 при коэффициентах
мощности cosφ = 0.8…0,98
КН/М = 0,95…0,71. В дальнейших расчётах
принято, что
Потери мощности в кВт находят по формуле:
где – соответственно расчетная мощность и коэффициент мощности головного участка, значения которых берутся из таблиц №7, 8.
Потери энергии ∆W, кВт·ч, в каждой линии определяются по формуле:
где – время максимальных потерь.
Используя данные о , приведенные в табл. 3.8 (2, с.40). Тогда для определения можно составить следующую вспомогательную таблицу 4.
Таблица 4. Рекомендуемые значения и для годовых графиков нагрузки
Ргол, кВт |
Тmax, ч/год при нагрузке |
τ, ч/год при нагрузке | ||||
коммунно-бытовой |
произво |
смешанной |
коммун-быт. |
производствен. |
смешанной | |
До 10 |
900 |
1100 |
1300 |
220 |
300 |
370 |
10 - 20 |
1200 |
1500 |
1700 |
330 |
460 |
550 |
20 - 50 |
1600 |
2000 |
2200 |
500 |
700 |
800 |
50 - 100 |
2000 |
2500 |
2800 |
700 |
1000 |
1200 |
100 - 250 |
2350 |
2700 |
3200 |
900 |
1130 |
1500 |
Более 250 |
2600 |
2800 |
3400 |
1060 |
1200 |
1650 |
Значение годового потребления энергии составит:
Все расчёты проводим в табличной форме.
Таблица №10 - Годовое потребление энергии, потери мощности и энергии в ВЛ 0,38 кВ.
№ ПС |
№ линии |
∆U, % |
∆P, % |
Sгол, кВА |
∆P, кВт |
τ, ч/год |
∆W, кВт·ч |
Тmax, ч/год |
W, тыс.кВт·ч | |||||
1 |
1 |
6,56 |
4,6 |
26,26 |
1,15 |
330 |
379,5 |
1200 |
32,8 | |||||
2 |
1 |
6,42 |
4,49 |
49,26 |
2,13 |
500 |
1065 |
1600 |
82,1 | |||||
3 |
1 |
6,37 |
4,45 |
27,38 |
1,17 |
330 |
386,1 |
1200 |
34,2 | |||||
4 |
1 |
9,91 |
6,93 |
18 |
1,22 |
550 |
671 |
1700 |
31,8 | |||||
2 |
3,64 |
2,54 |
16,48 |
0,4 |
370 |
148 |
1300 |
22,3 | ||||||
5 |
1 |
2,82 |
11,11 |
15,96 |
1,7 |
550 |
935 |
1700 |
28,2 | |||||
2 |
8,14 |
5,69 |
360 |
18,4 |
1500 |
27600 |
3200 |
1200 | ||||||
6 |
1 |
5,16 |
3,6 |
20,16 |
0,69 |
220 |
151,2 |
900 |
18,9 | |||||
Итого по всем подстанциям: |
31335,8 |
1450,3 | ||||||||||||
3.3.2 Определение потерь энергии в ТП 10/0,38 кВ
Годовые потери энергии в трансформаторе с номинальной мощностью определяется по формуле:
где , – соответственно потери ХХ и КЗ в трансформаторе при номинальной нагрузке и номинальном напряжении (прил. 13. [1])
Тогда для трансформаторов составим таблицу №11.
Таблица №11. Потеря энергии в трансформаторе ПС 10/0,4 кВ.
№ ПС |
Sном, кВА |
Smax, кВА |
∆Pх, кВт |
∆Pк, кВт |
Тmax, ч/год |
t, ч/год |
∆W, кВт·ч/год |
1 |
25 |
26,26 |
1200 |
330 |
379,5 | ||
2 |
25 |
49,26 |
1600 |
500 |
1065 | ||
3 |
25 |
27,38 |
1200 |
330 |
386,1 | ||
4 |
25 |
34,48 |
3000 |
920 |
819 | ||
5 |
63 |
375,96 |
4900 |
2050 |
28535 | ||
6 |
25 |
20,16 |
900 |
220 |
151,2 | ||
Итого: |
5476,3 | ||||||
Раздел 4. Выбор автоматов на подстанциях 10/0,38 кВ и проверка чувствительности автоматов при однофазных КЗ
На всех ВЛ-0,38 кВ, отходящих от ТП-10/0,4 кВ устанавливаются автоматические воздушные выключатели (автоматы). Они предназначены для отключения ВЛ при аварийных и ненормальных режимах, а также для нечастых включений и отключений ВЛ. Данные об автоматах, устанавливаемых на отходящих ВЛ 0,38 кВ, приведены в табл.7.
Таблица 7. Основные данные об автоматах, устанавливаемых на отходящих ВЛ 0,38 кВ
№ ТП |
№ ВЛ |
SНОМ ТП, кВ·А |
SРАСЧ, кВ·А |
IРАСЧ, А |
Тип автомата |
IНОМ, А |
IНОМ тепло-вого расце-пителя |
Уставка тока мгновенного сраб-ия эл.маг. расцепителя |
Пред. откл. ток, кА |
1 |
1 |
25 |
26,26 |
39,9 |
А3710Б |
160 |
50 |
630 |
75 |
2 |
1 |
25 |
49,26 |
74,8 |
А3710Б |
160 |
100 |
630 |
75 |
3 |
1 |
25 |
27,38 |
41,6 |
А3710Б |
160 |
50 |
630 |
75 |
4 |
1 |
25 |
18 |
27,3 |
А3710Б |
160 |
32 |
630 |
75 |
2 |
25 |
16,48 |
25 |
25 |
|||||
5 |
1 |
63 |
15,96 |
24,24 |
А3710Б |
160 |
25 |
630 |
75 |
2 |
63 |
360 |
546,9 |
АВМ10Н |
1000 |
500 |
625 |
75 | |
6 |
1 |
25 |
20,16 |
30,6 |
А3710Б |
160 |
40 |
630 |
75 |
4.1 Проверка условий выбора автоматов по чувствительности
Автоматы выбирают, исходя из следующих условий:
1. Номинальное напряжение
. Условие соблюдается.
2. Номинальный ток теплового расцепителя , где - коэффициент надёжности, находящийся в пределах 1,1…1,3.
3. Предельно допустимый ток
где
- максимальное значение тока при трёхфазном
коротком замыкании за автоматом.
Для трансформатора с номинальной мощностью:
Тогда:
Условие соблюдается, т.к.
4. Электромагнитный
расцепитель автомата
где - расчётный ток нагрузки.
При этом ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя
5. Коэффициент чувствительности
отсечки (электромагнитного
где - ток двухфазного КЗ в месте установки автомата.
Ток за трансформатором 400кВ·А:
6. Коэффициент чувствительности теплового расцепителя равен:
где - ток однофазного КЗ в наиболее удалённой точке защищаемого участка линии.
Величину коэффициента чувствительности проверим для ВЛ №1:
Полное сопротивление петли «фазный провод – нулевой провод»:
где , – активные сопротивления фазного и нулевого проводов;
– индуктивное сопротивление петли. Для ВЛ №1 петлю «фазный провод - нулевой провод» составляют 2 провода сечением А-25 (R0 = 1,28 Ом/км). Длина петли 520 м, = 0,6 Ом/км.
Тогда:
Если ток теплового расцепителя равен 25 А, то:
Заключение
Согласно выполненным расчетам, максимальная расчетная нагрузка потребителей данного населенного пункта составляет 937,83 кВ·А. Поэтому, чтобы осуществить электроснабжение населенного пункта предполагается установить 6 ТП 10/0,4 кВ мощностью 5х25 кВА и 63кВА соответственно. Годовое потребление электроэнергии составляет 1450,3 тыс. кВт·ч. Суммарные капитальные вложения на сеть 0,38 кВ равны тыс.руб., приведенные затраты – руб./кВт·ч. Себестоимость передачи энергии равна руб./кВт·ч.
Список используемой литературы
- М.С.Левин, Т.Б.Лещинская, С.И.Белов.
Электроснабжение населённого пункта. Методические рекомендации ко курсовому и дипломному проектированию. М.: МГАУ им. В.П.Горячкина, 1999. - Будзко И.А., Зуль Н.М.
Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. - Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.
Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для ВУЗов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.