Электроснабжение сельского хозяйства

ФГОУ СПО Омский сельскохозяйственный техникум

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

Электроснабжение  сельского хозяйства

КП.110302.043.51.11.ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил                                                                 

Проверил                                                                                     

 

 

Омск-2012

                                         Исходные данные

№ строения

Наименование строения

1-5

Одноквартирные дома

6-10

Двухквартирные дома

11-15

Четырех квартирные дома

16-20

Восьми квартирные  дома

21

Коровник привязного содержания с  механизированной уборкой навоза на 400 голов с электронагревателями

22

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка на 170-180 голов

23

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка с механизированной уборкой  навоза на 300-330 голов

24

Кормоцех фермы КРС на 800-1000 голов

25

Ветеринарно-фельдшерский пункт

26

Кузница

27

Гараж с профилакторием на 25 машин

28

Магазин смешанного ассортимента на два  рабочих места

29

Баня на 10 мест

30

Прачечная производительностью 0,125 т. в  смену


 

 

 

 

 

 

                                     Введение.

Для успешного  выполнения социально-экономической  программы преобразования села необходимо развивать энергетическую базу агропромышленного  комплекса страны, добиваться более эффективного использования электрической энергии. При широком внедрении элекрофицированных машин и установок требуются бесперебойное электроснабжение хозяйств, надежная работа оборудования и приборов. Перебои в подаче электроэнергии, преждевременный выход оборудования из строя, приводят к потерям продукции, снижению её качества.

Значительная  часть распределенных линий электропередачи  была построена до начала семидесятых  годов, когда решалась задача электрифицировать  в короткие сроки сельское хозяйство  при минимальных затратах. При  этом не всегда учитывали требования к надежности электроснабжения. Все  еще велики потери электроэнергии при  её передаче. Недостаточное внимание уделяется автоматизации управления энергетическими установкам, медленно внедряется компьютерная техника и  электронные устройства.

Что бы устранить  эти недостатки, необходимо строить  новые и реконструировать старые действующие электрические сети, рационально расходуя материальные ресурсы и строго выполняя экологические  требования.

Большое значение имеет комплексная автоматизация  электросетей, защита от повреждения и нарушения нормальных режимов работы, повторное автоматическое включение линий, автоматический ввод резервного питания, выделение поврежденных участков.

Высокий экономический  эффект от автоматизации будет обеспечен  только при ограничении соединений автоматически всех звеньев технологического процесса. На электрических станциях, а также в электроустановках  сельскохозяйственного назначения автоматизация дает следующие преимущества: гарантирует бесперебойное и  качественное электроснабжение.

 

 

  1. Расчет электрических нагрузок потребителей.

Пользуясь сведениями в исходных данных, устанавливаем расчетные данные мощности на ввод, численное значение расчетных мощностей, принимаем поименованным проектом РУМ. Для вновь электрифицированных пунктов принимаем расчетную нагрузку Pрас=3,3 кВт. Для домов рассчитываем нагрузку по формуле:

 

 

 

Где: - коэффициент одновременности;

         - количество домов в группе;

        -коэффициент участия в дневном максимуме нагрузке.

Рассчитаем нагрузку для одноквартирных домов:

,

.

 

 

Где - коэффициент мощности потребителя.

,

.

Рассчитаем нагрузку для двухквартирных домов:

,

,

,

.

Рассчитаем нагрузку для четырех  квартирных домов:

,

,

,

.

Рассчитаем нагрузку для восьми квартирных домов:

,

,

,

.

Рассчитаем нагрузку для производственных и нежилых помещений:

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

 

Сведем полученные данные в таблицу:

№

Объект

Pд

Pв

cos

Cos

Sд

Sв

1

Одноквартирный дом

1

3,3

0,9

0,93

1,1

3,6

2

Одноквартирный дом

1

3,3

0,9

0,93

1,1

3,6

3

Одноквартирный дом

1

3,3

0,9

0,93

1,1

3,6

4

Одноквартирный дом

1

3,3

0,9

0,93

1,1

3,6

5

Одноквартирный дом

1

3,3

0,9

0,93

1,1

3,6

6

Двухквартирный дом

1,5

5

0,9

0,93

1,7

5,3

7

Двухквартирный дом

1,5

5

0,9

0,93

1,7

5,3

8

Двухквартирный дом

1,5

5

0,9

0,93

1,7

5,3

9

Двухквартирный дом

1,5

5

0,9

0,93

1,7

5,3

10

Двухквартирный дом

1,5

5

0,9

0,93

1,7

5,3

11

Четырех квартирный дом 

2,1

7

0,9

0,93

2,4

7,5

12

Четырех квартирный дом

2,1

7

0,9

0,93

2,4

7,5

13

Четырех квартирный дом

2,1

7

0,9

0,93

2,4

7,5

14

Четырех квартирный дом

2,1

7

0,9

0,93

2,4

7,5

15

Четырех квартирный дом

2,1

7

0,9

0,93

2,4

7,5

16

Восьми квартирный дом

3,3

11,1

0,9

0,93

3,7

12

17

Восьми квартирный дом

3,3

11,1

0,9

0,93

3,7

12

18

Восьми квартирный дом

3,3

11,1

0,9

0,93

3,7

12

19

Восьми квартирный дом

3,3

11,1

0,9

0,93

3,7

12

20

Восьми квартирный дом

3,3

11,1

0,9

0,93

3,7

12

21

Коровник привязного содержания с  механизированной уборкой навоза на 400 голов с электронагревателями

12

12

0,92

0,96

13

12,5

22

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка на 170-180 голов

1

3

0,75

0,85

1,4

3,5

23

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка с механизированной уборкой  навоза на 300-330 голов

5

8

0,8

0,85

6,3

10

24

Кормоцех фермы КРС на 800-1000 голов

20

10

0,75

0,85

27

12

25

Ветеринарно-фельдшерский пункт

2

4

0,85

0,9

2,4

4,5

26

Кузница

5

0,5

0,7

0,75

7,2

0,7

27

Гараж с профилакторием на 25 машин

10

3

0,7

0,75

14,3

4,1

28

Магазин смешанного ассортимента на два  рабочих места

2

4

0,85

0,9

2,4

4,5

29

Баня на 10 мест

8

8

0,85

0,9

9,5

8,9

30

Прачечная производительностью 0,125 т. в  смену

12

12

0,85

0,9

14,1

13,4

 

Сумма

    

26,2

27,21

118,2

216,3


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Обоснование допустимой потери.

Напряжение  в воздушной линии U=0.38 кВ, Допустимые потери напряжения в сети 0,38 кВ, определяем  допустимую потерю в соответствии с документами ГОСТ-13109-97, по отклонению напряжения у сельскохозяйственных потребителей, которая должна быть в пределах 7,5%. Трансформатор 10/0,4, может иметь надбавку по напряжению 0; 2,5%; 5%; 7,5%. Потери напряжения в трансформаторе 4% при 100%, и 1% при 25% нагрузки.  В исходных данных проекта указаны уровни напряжения в начале линии 10 кВ. = +4, =+2.

Пользуясь вышеперечисленными данными, составляем таблицу отклонения напряжения.

Параметры

П4

П3

П2

П1

Vпс

+4%

+2%

+4%

+2%

U10

-6,5%

-1,5%

0

0

Vт

-4%

-1%

-4%

-1%

Vпост.

+5%

+5%

+5%

+5%

Vперем.

0

0

0

0

U0.38

+6,5%

0

-12,5%

0

Vпотреб

-7,5%

+5,5%

-7,5%

+6%

Vперед.

100

25

100

25


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Выбираем количество и место установки трансформаторных подстанций.

Приблизительное количество трансформаторных подстанций определяется по формуле:

 

где: - суммарная нагрузка по вечернему максимуму;

- 0,7 постоянный коэффициент для вновь строящихся линий;

- плотность застройки;

- допустимые потери напряжения;

Плотность застройки определим  по формуле:

 

где F – площадь застройки, которая равна F= 0,425 км2.

 

Следовательно:

=3,07

Принимаем к установке три подстанции по требованию энергосбыта для электроснабжения производственных и бытовых потребителей. Пользуясь, планом поселка и данными  на вводах в здание, вычисляем центр  нагрузки:

,

где , -мощность потребителей;

- сумма мощности.

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансформаторная подстанция №1

 

№

Объект

Sв

X

Y

 

 

 

 

9

Двух квартирный дом

5,3

11

3

58,3

15,9

10

Двух квартирный дом

5,3

12

3

58,3

15,9

17

Восьми квартирный дом

12

12

5

144

60

18

Восьми квартирный дом

12

13

5

144

60

19

Восьми квартирный дом

12

14

5

144

60

20

Восьми квартирный дом

12

16

5

144

60

21

Коровник привязного содержания с  механизированной уборкой навоза на 400 голов с электронагревателем

12,5

15

3

187,5

37,5

22

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка на 170-180 г.

3,5

16

3

56

10,5

23

Помещение для ремонтного и откормочного молодняка на 300-330 г. с механизированной уборкой навоза.

10

18

3

180

30

 

Сумма

84,6

    

1116,1

349,8


 

 

 

Трансформаторная подстанция №2

№

Объект

Sв

X

Y

 

 

 

 

1

Одноквартирный дом

3,6

3

3

10,8

10,8

2

Одноквартирный дом

3,6

4

3

14,4

10,8

3

Одноквартирный дом

3,6

5

3

18

10,8

4

Одноквартирный дом

3,6

6

3

21,6

10,8

5

Одноквартирный дом

3,6

7

3

25,2

10,8

6

Двух квартирный дом

5,3

8

3

42,2

15,9

7

Двух квартирный дом

5,3

9

3

47,7

15,9

8

Двух квартирный дом

5,3

10

3

53

15,9

11

Четырех квартирный дом

7,5

5

5

37,5

37,5

12

Четырех квартирный дом

7,5

6

5

45

37,5

13

Четырех квартирный дом

7,5

7

5

52,5

37,5

14

Четырех квартирный дом

7,5

8

5

60

37,5

15

Четырех квартирный дом

7,5

9

5

67,5

37,5

16

Восьми квартирный дом

12

10

5

120

50

 

Сумма

83,4

    

615,4

339,2


 

 

 

Трансформаторная подстанция № 3

№

Объект

Sд

X

Y

 

 

 

 

24

Кормоцех КРС на 800-1000 голов

27

1

6

27

162

25

Ветеринарно-фельдшерский пункт

2,4

2

6

4,8

14,4

26

Кузница

7,2

3

6

21,6

43,2

27

Гараж с профилакторием на 25

14,3

4

6

57,2

85,8

28

Магазин смешанного ассортимента на 2 рабочих места

2,4

2

9

4,8

21,6

29

Баня на 10 мест

9,5

8

8

76

76

30

Прачечная производительностью 0,125 т. в смену

14,1

6

9

84,6

126,9

 

Сумма

76,9

    

276

529,9


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Определяем мощность трансформаторных подстанций.

Трансформаторная  подстанция № 1

                                             Линия 1

  кВт                       кВт

   кВт                       кВт

                                                       Линия 2

 кВт                        кВт

 кВт                     кВт

 кВт                           кВт

                                                       Линия 3

 1,7+0,9=2,6

Рассчитаем нагрузку на шинах трансформатора №1

 кВт         кВт

По вечернему максимуму нагрузки выбираю трансформатор на 63 кВА.

 

Трансформаторная подстанция №2

Номер участка

                 Sв, кВт

                Sд, кВт

                                                             Линия 1

2-1

12

3,9

1-0

16,5

5,4

                                                             Линия 2

3-2

5,7

1,7

2-1

7,8

2,3

1-0

9,9

2,9

                                                             Линия 3

2-1

16,5

5,2

1-0

21

 6,7

                                                             Линия 4

3-2

8,6

2,9

2-1

11,9

4,1

1-0

14

4,7

                                                                ТП 2

На шинах тран-ра

46

14,8


По вечернему максимуму нагрузки выбираю трансформатор на 63 кВА.

 

 

Трансформаторная  подстанция № 3.

Номер участка

                 Sв, кВт

                Sд, кВ т

                                                          Линия 1

3-2

14,7

28,5

2-1

18,3

33

1-0

20,7

41,5

                                                           Линия 2

1-0

21,5

21,3

                                                                ТП 2

На шинах тран-ра

34,6

54,6


По дневному максимуму нагрузки выбираю трансформатор на 63 кВА.

№

Мощ-ность, кВА

Верхний предел первичного напряжения, кВ

 

Схема соедине-ния обмоток

Потери  мощности

ΔP/Pxx, (кВт)

Напряже-ние Кз Uк,

%

Сопротивление мОм

Сопротив-ление при однофаз-ном замыкании, 1/3Zt, мОм

Rt

Xt

Zt

1

63

10

Y/Yн

1,28/0,24

4,5

52

102

114

44

2

63

10

Y/Yн

1,28/0,24

4,5

52

102

114

44

3

63

10

Y/Yн

1,28/0,24

4,5

52

102

114

44


 

 

 

 

 

 

  1. Определяем площадь поперечного сечения воздушной линии методом экономических интервалов.

 

где: P- расчетная нагрузка;

-коэффициент  одновременности для n-количества домов.

 

где: P - расчетная нагрузка;

S - Мощность участка;

cos- коэффициент мощности;

 

где: мощность эквивалентная;

= 0,7 - постоянная.

                          Трансформаторная подстанция № 1.

Линия 1:                                                                    Линия 2

P2-3=P23=8 кВт                                                          P3-4=P20=11.1 кВт

S2-3=                                   S3-4==11.9 кВА

S2-3*=9,4*0,7=6,6 кВА                          Sэкв=11,9*0,7=8,33 кВА

P1-2=(8+3)*0.9=9.9 кВт                                           P2-3=(11.1+11.1)*0.9=19.98 кВт

S1-2= кВА                                  S2-3==21.5 кВА

11,6*0,7=8,1                                               Sэкв=21.5*0.7=15 кВА

Pа-1=(8+3+12)*0,85=19,55                                   P1-2=(11.1+11.1+11.1)*0.85=28.3 кВт

Sа-1==20,4 кВА                                                  S1-2= =30.4 кВА

                                                                     Sэкв=30,4*0,7=21,3

Линия 3                                                      Pа-1=(11.1+11.1+11.+11.1)*0,825=36.63 кВт

P1-2=P9=5 кВт                                             Sа-1==39.3кВА

S3-4==5,4 кВА                                        Sэкв=39.3*0,7= 27.5 кВА

Sэкв=5,4*0,7=3,8 кВА

Pа-1=(5+5)*0,9=9 кВт

Sа-1==9,7 кВА

Sэкв=9,7*0,7=6,8 кВА

Сведем  полученные данные в таблицу.

Участок

Мощность

Длинна

Участка, м

Cos

Марка провода

Потери напряжения, %

P, кВт

S, кВА

Sэкв, кВА

Uтабл

Uуч.

Uот начала участка

                                                                   Линия 1

2-3

8

9,4

6,6

100

0,85

АС-25

0,815

0,081

0,215

1-2

9,9

11,6

8,1

50

0,85

АС-25

0,815

0,04

0,134

А-1

19,55

20,4

14,25

150

0,96

АС-35

0,631

0,094

0,094

                                                                   Линия 2

3-4

11,1

11,9

8,33

100

0,93

АС-35

0,639

0,064

0,163

2-3

20

21,5

15

50

0,93

АС-35

0,639

0,032

0,099

1-2

28,3

30,4

21,3

50

0,93

АС-35

0,639

0,032

0,067

А-1

36,63

39,3

27,5

75

0,93

А-50

0,462

0,035

0,035

                                                                   Линия 3

1-2

5

5,4

3,8

50

0,93

АС-35

0,639

0,032

0,08

А-1

9

9,7

6,8

75

0,93

АС-35

0,639

0,048

0,048


                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    Трансформаторная подстанция № 2.

Участок

Мощность

Длинна

Участка, м

Cos

Марка провода

Потери напряжения, %

P, кВт

S, кВА

Sэкв, кВА

Uтабл

Uуч.

Uот начала участка

                                                                     Линия 1

2-3

7

7,52

5,36

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,126

1-2

12,6

13,5

9,5

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,084

А-1

17,85

19,2

13,4

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,042

                                                                     Линия 2

3-4

3,3

3,5

2,5

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,189

2-3

5,9

6,4

4,5

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,147

1-2

8,4

9

6,3

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,105

А-1

13,2

14,2

10

75

0,93

АС-25

0,840

0,063

0,063

                                                                     Линия 3

2-3

11,1

12

8,4

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,147

1-2

16,3

17,52

12,3

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,105

А-1

21,3

23

16

75

0,93

АС-25

0,840

0,063

0,063

                                                                     Линия 4

3-4

5

5,4

3,8

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,168

2-3

9

9,7

6,8

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,126

1-2

12,75

13,7

9,6

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,084

А-1

17

18,3

12,8

50

0,93

АС-25

0,840

0,042

0,042


 

 

 

                                        

 

                                  Трансформаторная подстанция №3.

 

Участок

Мощность

Длинна

Участка, м

Cos

Марка провода

Потери напряжения, %

P, кВт

S, кВА

Sэкв, кВА

Uтабл

Uуч.

Uот начала участка

                                                                    Линия 1

3-4

20

26,7

18,7

50

0,75

А-35

0,591

0,029

0,111

2-3

19,8

23,3

16,3

50

0,85

А-35

0,624

0,031

0,082

1-2

22,95

32,8

22,96

50

0,7

А-35

0,588

0,029

0,051

А-1

30,5

43,6

30,5

50

0,7

А-50

0,447

0,022

0,022

                                                                    Линия 2

1-2

8

9,4

6,6

150

0,85

А-25

0,815

0,122

0,366

А-1

13,6

16

11,2

300

0,85

А-25

0,815

0,244

0,244


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Расчет токов короткого замыкания

Трансформаторная подстанция №1

Линия 1

Находим активное и реактивное сопротивление  линии.

,

 .

где:  - удельное активное сопротивление провода

          - удельное реактивное сопротивление провода

Rл1=1,18*0,15=0,177=177 мОм

Хл1=0,35*0,15=0,0525=52,5 мОм

Rл2=0,79*0,15=0,1185=118,5 мОм

Хл2=0,35*0,15=0,0525=52,5 мОм

Определяем результирующее сопротивление  до точки К1.

Zрез.к1= 0+144+15=129 мОм

Определяем результирующее сопротивление  до точки К2

 

 мОм

Вычисляем трехфазный ток короткого  замыкания на шинах напряжением 0,4 кВ в точке К1.

 

Определяем токи короткого замыкания  в конце линии напряжением 0,38 кВ в точке К2.

  1. Трехфазный.

 

  1. Двухфазный.

= Zрез.к1*=1,29*0,7=0,9

  1. Однофазный

=

=627 мОм

 

Аналогичным образом рассчитаем данные для точек К3 и К4 и сведем полученные данные в таблицу.

№ ТП

   1

    № линии

Zрез.к1,

мОм

,

мОм

,

мОм

,

,

,

,

1

129

313,6

627

1,79

0,7

0,9

0,33

2

129

237,6

475

1,79

0,92

1,2

0,4

3

129

108

216

1,79

0,23

2,6

0,85


 

Трансформаторная  подстанция №2

№ ТП

   2

    № линии

Zрез.к1,

мОм

,

мОм

,

мОм

,

,

,

,

1

129

184,6

369

1,79

1,2

1,6

0,5

2

129

277

554

1,79

0,8

1,03

0,37

3

129

215,4

431

1,79

1,02

1,32

0,46

4

129

246,2

492,3

1,79

0,89

1,15

0,41


Трансформаторная подстанция № 3

ТП 

№ 3

    № линии

Zрез.к1,

мОм

,

мОм

,

мОм

,

,

,

,

1

129

162

324,7

1,79

1,36

1,75

0,6

2

129

554

1108

1,79

0,4

0,5

0,2


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Выбор и проверка аппаратуры
    1. Выбор разъединения.

Согласно схем подстанции 10/0,4кВ на стороне высшего напряжения установлен разъединитель РЛНД-10/400 с проводом ПРН-10м. Выбор разъединения сведен в  таблицу.

Трансформаторная подстанция №1

Каталожные данные

Расчетная формула

Единицы измерения

Расчетные данные

Uном

10

Uном Uном1

кВ

10

Iном

400

IномIp.max

A

3,64


 

Iном=Ip.max=,

где нт – max мощность трансформатора;

Uном1 – номинальная напряжение первичной обмотки.

 

Iном=Ip.max=3,64 А

 

Трансформаторная подстанция №2

Каталожные данные

Расчетная формула

Единицы измерения

Расчетные данные

Uном

10

Uном Uном1

кВ

10

Iном

400

IномIp.max

A

3,64


 

Iном=Ip.max=3,64 А

 

Трансформаторная подстанция №3

Каталожные данные

Расчетная формула

Единицы измерения

Расчетные данные

Uном

10

Uном Uном1

кВ

10

Iном

400

IномIp.max

A

3,64


 

Iном=Ip.max=3,64 А

 

    1. Выбор предохранителей для защиты трансформатора от токов короткого замыкания.

Согласно, типового проекта, для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВт принимаем предохранитель ПК 1-10

Трансформаторная подстанция №1

Наименование

Формула

Расчет 

Результат

Мощность трансформатора

Sнт

63

63

Ток к.з. на шинах 10 кВ.

Ik

_______

0,4

Ток к.з. на шинах 0,4 кВ.

Ik1

_______

1,79

Ток к.з. на шинах 0,4*10 кВ

    

0,0716

Номинальный ток на вводе 10 кВ.

  

91

91

Тип предохранителя

______

_______

ПК 1-10

Ток плавкой вставки

Iвст=(2…3)Iн2

200

200


 

Трансформаторная  подстанция №2

Наименование

Формула

Расчет 

Результат

Мощность трансформатора

Sнт

63

63

Ток к.з. на шинах 10 кВ.

Ik

_______

0,4

Ток к.з. на шинах 0,4 кВ.

Ik1

_______

1,79

Ток к.з. на шинах 0,4*10 кВ

    

0,0716

Номинальный ток на вводе 10 кВ.

  

91

91

Тип предохранителя

______

_______

ПК 1-10

Ток плавкой вставки

Iвст=(2…3)Iн2

200

200