Проект внешнего электроснабжения с. Котлубань СПК-Котлубань
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА: «Электроснабжения сельского хозяйства и ТОЭ »
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Электроснабжение сельскохозяйственных объектов»
"Электроснабжение"
Выполнил:. Группа: Шифр 2009/14
Проверил: |
2010
Содержание
- -
Введение
Проект внешнего электроснабжения с. Котлубань СПК-Котлубань Городищенского района Волгоградской области выполнен на основании:
- задания на составление курсового проекта;
- материалов обследования населенного пункта (план с нанесением всех построек и помещений М1:1000).
Схемы развития электрических сетей 35/10 и 10/0,38 кВ разрабатываются на основе концепции развития села в увязке со схемой развития электрических сетей энергосистемы на расчетный срок до 10 лет, соответствующий, как правило, генеральному плану населенного пункта.
На основании анализа темпов роста нагрузок в связи с увеличением с.х. производства появлением новых рабочих мест, повышения роста населения в с. Котлубань была вызвана необходимость пересмотра схемы электроснабжения.
В СПК-Котлубань занимаются выращиванием овощных культур (морковь, лук, помидоры, картофель и т.д.) а также производством молока, выращиванием племенных репродуктивных поголовий коров. В 2005 году племрепродуктор СПК-Котлубань получил статус Племзавода по красно-пестрой породе выведенной учеными Волгоградской области. На территории СПК производят масло, крупы, муку.
Курсовой
проект предназначен для
- -
Исходные данные
Электрические нагрузки производственных общественных и коммунальных потребителей населенного пункта
Дополнительные исходные данные:
Кол-во домов в населенном пункте – 140;
Существующее годовое
Расчетный период – 10 лет;
Максимальная мощность эл. двигателя – 15,0 кВт
Число часов использования максимума нагрузки – 2800 час;
Мощность к.з. на шинах 10 кВ РТП 640МВА
Отклонение напряжения при 100 % и 25% нагрузке соответственно +3% и -2%;
Дополнительные нагрузки подключенных к линии потребителей: ТП - 2 шт. с мощностью
S1 = 360 кВА и S2 = 460 кВА с cosφ= 0, 5 и 0,65 соответственно;
Удельное сопротивление грунта p = 125 Ом*м;
Мощность питающей подстанции 35/10 кВ – 6300 кВА;
Длина питающей линии 35 кВ L=29 км, мощность системы 640 МВА;
Длины линий 10 кВ L1=7 км, L2=6 км, L3=4 км, L4=8 км, L5=5 км.
Климатические условия в районе расположения населенного пункта:
Район по гололеду
Нормативная толщина стенки гололеда - 15 мм
Район по ветру
Нормативная скорость ветра
Среднегодовое количество грозовых часов - 38 ч
- 5 -
1. Расчет электрических нагрузок населенного пункта
Расчет электрических нагрузок населенного пункта производится отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки.
Дневная РДжд и вечерняя РВжд нагрузки жилого сектора слагаются из нагрузок жилых домов Р(Д,В)жд и уличного освещения Руо.
(1)
кВт
(2)
Если вечерняя нагрузка больше дневной, то ее считают расчетной и суммируют с ней нагрузку освещения.
Величина расчетной нагрузки уличного освещения:
Руо = l × Рудi (3)
где: l – длина улиц населенного пункта, м;
Рудi – удельная расчетная нагрузка уличного освещения, Вт/м.
Руо = 1730 × 6 = 10380 Вт = 10,38 кВт
кВт
Величина расчетной нагрузки жилых домов:
(4)
(5)
где: k0 – коэффициент одновременности;
–удельная активная расчетная нагрузка на вводе в сельский жилой дом, кВт.
–удельная реактивная расчетная нагрузка на вводе в сельский жилой дом, кВт.
Все расчеты сводим в таблицу
№ 2
- -
Нагрузки объектов электрификации
Из таблицы видно, что в НП вечерняя нагрузка больше дневной. Ее полная мощность равна
С учетом ΔР по формуле:
Рв = 77 + 60,8 = 137,8 кВт;
Qв = 29 + 24,6 = 53,6квар;
Вечерняя нагрузка больше дневной, поэтому прибавляем нагрузку уличного освещения определенную ранее по формуле ( 3 ).
Росв = 10,62 кВт, тогда вечерняя нагрузка НП будет:
- -
С учетом потери мощности в линиях и трансформаторе ΔS=6 %;
Нагрузка МТФ: вечерняя кВ*А;
Предварительно выбираем мощность трансформатора S=160 кВ*А. хотя дневная нагрузка больше вечерней, но из табл. Видно, что наибольшая нагрузка–вечерняя.
Коэффициент мощности
Для составления таблицы отклонения и потерь напряжения с целью определения потери напряжения в ВЛ 0,38 кВ, необходимо рассчитать потери ВЛ 10 кВ. С этой целью выполняют расчет линии 10 кВ.
2. Определение нагрузки на участках питающей
линии (10 кВ), выбор сечения проводов по
экономическим интервалам нагрузок; определение
потери напряжения.
Затраты на ВЛ зависят от конструкции и материала опор, марок и сечения проводов, а также района климатических условий (РКУ): толщины стенки гололеда и скоростного напора ветра.
2.1. Определение нагрузки на участках ВЛ 10 кВ.
Рассмотрим линию 10 кВ с двумя ответвлениями и нагрузкой заданного
объекта Sв = S3 на конце линии. Вся нагрузка ответвлений приведена к точке 1 как
расчетная максимальная – S1 (рис.1).
0
L1
Рис. 1
- -
Активная и реактивная нагрузка на участке 0-1
Р01 = Р1 + ΔР2 + ΔР3 и Q01 = Q1 + ΔQ2 + ΔQ3
Полная нагрузка:
Задано: L1 = 7 км; L2 = 6 км; L3 = 4 км; L4 = 5 км; L5 = 4 км;
S1в = 420 кВА; S2в = 560 кВА
cos φ1 = 0,65; cos φ2 = 0,5
РКУ: по гололеду- 4, по ветру- 3.
Данные расчета нагрузки объекта:
S3в = 305 кВА; cos φ3 = 0,86; Р2в = 264,42 кВт; Q2в = 152,8 квар.
Определяем активную и реактивную составляющие нагрузки S1:
Р1 = S1 * cos φ1 = 420*0,65 = 273 кВт; Q1 = 319 квар.
Определяем активную и реактивную составляющие нагрузки S2:
Р2 = S2 * cos φ2 = 560*0,5 = 280 кВт; Q1 = 485 квар.
Нагрузка участка
0-1 ВЛ 10 кВ с учетом Ко = 0,85 из табл. 4.2 /лит.12/ для 3 шт. ТП
Р01 = 0,85 * (273 + 280 + 264,42) = 695 кВт;
Q01 = 0,85 * (319 + 485 + 152,8) = 813 квар.
Принимаем тип опор железобетонные.
2.2. Выбор сечения проводов.
Сечения и марки проводов на участках линии выбираются по экономическим интервалам эквивалентной нагрузки Sэ, которая соответствует минимальным приведенным за расчетный срок затратам. Эта нагрузка меньше расчетной- Sр = S01
Sэ = Кд * Sр (9)
где: Кд- коэффициент динамики роста нагрузки. Для приближенных расчетов можно принять Кд = 0,7.
Sэ = 0,7 * 1070 = 749 кВА.
- 9 -
Экономические интервалы
Согласно заданных РКУ и Sэ в приложение 2 /лит.3/ для этих данных нет марки провода принимаем провод по табл. 2.5.5. /лит. 11/ Сталеалюминевый провод АС-70/11,0.
Нагрузки на ответвлениях заданы мощностями отдельных ТП, и определяются на участках магистрали по формулам ( 4 ) и ( 5 ). Значения Ко для этого случая приведены в табл. 4.2 /лит.12/.
2.3. Определение потери напряжения на ВЛ 10 кВ.
После выбора марок и сечения проводов рассчитываются потери напряжения на участках ВЛ 10 кВ по формуле:
∆U% = ∆Uуд% * Spi* λi * 10-3 ( 10 )
где: ∆U% - удельная потеря напряжения, % кВА, км;
Spi и λi- расчетная нагрузка, кВА и длина участка линии, км;
Значение ∆Uуд% приведены в приложение 4 /лит.3/
При выборе проводов и определении потерь напряжения в линиях следует учесть, что согласно /лит. 10/ наименьшее допустимое сечение для ВЛ 10 кВ при толщине стенки гололеда b= 20 мм – АС-70
Максимальная допустимая потеря напряжения в ВЛ 10 кВ – 10%.
Результаты выбора сводим в таблицу 3.
Таблица 3.
Выбор проводов ВЛ 10 кВ
∆Uуч% = Sp * λi *∆Uуд% * 10-3
- –
3. Таблица отклонений напряжения и потерь напряжения в элементах эл. сети. Определение допустимой потери напряжения в линии 0,38 кВ.
Таблица составляется для проектируемой подстанции, для случаев 100% нагрузки и 25% нагрузки. При её составлении используют заданные значения отклонений напряжения на шинах 10 кВ питающей ПС, полученную выше потерю напряжения в линии 10 кВ,, допустимое отклонение напряжения на клеммах токоприемников, постоянную надбавку напряжения в трансформаторе +5 % и
ПБВ +2х2,5 %, потерю напряжения в трансформаторе при 100% нагрузке принимают предварительно 4% и потерю напряжения во внутренней проводке
– 1…2%.
В графы приведенной ниже
Неизвестными являются6 надбавка регулятора напряжения трансформатора - ПБВ и потеря напряжения в линии 0,38 кв. наихудшими режимами являются: 100% -ная нагрузка удаленного потребителя и удаленного ТП (УТП) и 25%-ная нагрузка для ближайшего потребителя. Чтобы уменьшить расход металла на ВЛ 0,38 кВ, надо увеличить допустимую в ней потерю напряжения. Для этого принимают ПБВ максимальное – +5% при 100%-ной нагрузке. При этом на шинах 0,38 кВ напряжение не должно превышать +5%.
Неизвестными являются: Надбавка регулятора напряжения трансформатора
-ПБВ и потеря напряжения в линии 0,38 кВ
Таблица 4.
Таблица отклонений напряжения
В соответствии с РУМ у потребителей эл. энергии, расчетная реактивная мощность которых превышает 25 кВар, необходимо предусматривать компенсацию реактивной мощности. В данном проекте такими потребителями являются потребители № 15 и № 17.
Расчетная реактивная мощность компенсации Qк(д,в)i для отдельных потребителей определяется по формуле:
Qк(д,в)i = кс × Q(д,в)i (2,5)
где: кс – коэффициент сезонности.
Согласно заданию принимаем кс = 0,7
Мощность конденсаторной установки выбирается из условия
Qк(д,в)i ³ Qкуi (2,6)
Для потребителей № 15 и № 17 Q(д,в)i = 30,60 кВАр
Qк(д,в)i = 0,7 × 30,60 = 21,42 кВАр
Принимаем конденсаторную установку КС1-038-IIY3 мощностью 18 кВАр
- 11 -
4. Определение числа ТП 10/0,38 кВ и числа трансформаторов на ТП с учетом надежности электроснабжения потребителей 1-й категории. Определение места установки ТП, ее типа и схемы соединения обмоток трансформаторов.
4.1. Определение числа ТП 10/0,38 кВ.
Число ТП приближенно (при равномерной нагрузке по площади НП) можно определить по формуле:
- для протяженного НП
- для остальных случаев
где: L- длина населенного пункта, км;
Sp- полная расчетная мощность, кВА;
F- площадь НП, км2 (определяется приближенно по контуру НП).
Протяженным считается НП, в котором не более 2 улиц, а его длина больше ширины в 4 раза и более.
Если населенный пункт имеет длину более 1 км и нагрузку более 200 кВА, особенно сосредоточенную по концам НП, целесообразна установка 2 ТП. В этом случае площадь НП делят пополам и местоположение каждого ТП определяют раздельно, помещая каждый в центр тяжести нагрузок ЦТН.
По полученным выше данным: Sp = 157,8 кВА, ∆Uдоп% = (табл. 4), и площадь НП F = , получим по формуле ( 12 )
Принимаем Nтп =
- 12 -
4.2. Определение ЦТН ТП 10/0,38 кВ .
Для определения ЦТН каждого ТП на плане НП, выполненного в масштабе,
Наносятся точки приложения нагрузок: вечерней Sвi и дневной Sдi каждого потребителя (без учета Ко и ∆Р).
Бытовую нагрузку делят на несколько крупных групп- кварталов, в центре которых приложена их суммарная нагрузка. Остальные нагрузки представляются индивидуально. Наносят оси произвольно и определяют координаты ЦТН по формулам для дневного и вечернего максимумов нагрузки:
( 13 ), ( 14 )
где х, y – абсцисса и ордината ввода i – того потребителя по координатной сетке.
Помещают ТП в середину линии, соединяющей два ЦТП.
Таблица 5.
К расчету координат
Хд = 1232,12 / 178,64 = 6,90
Yд = 1216,48 / 178,64 = 6,80
Хв = 959,16 / 127,52 = 7,52
Yд =940,64 / 127,52 = 7,38
Координаты полученной точки определяют центр нагрузок населенного пункта, в котором будет расположена ТП 10/0,4 кВ.
- 13 -
5. Составление расчетной схемы ВЛ 0,38 кВ, выбор сечения проводов по экономическим интервалам нагрузок с проверкой на допустимую потерю напряжения в ВЛ 0,38 кВ.
5.1. Расчетная схема ВЛ 0,38 кВ .
После трассировки линии на плане НП составляют расчетные схемы линий.
В качестве электрических
Количество отходящих от ТП линий – 4 (принимается согласно заданию).
Схема распределительной сети 0,38 кВ приведена на рис. 1, схема сети 10 кВ приведена на рис. 2.
5. Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ
Определение суммарных электрических нагрузок по линиям 0,38 кВ производится отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки, начиная с наиболее удаленного от ТП участка.
В случае если значение нагрузок потребителей отличается менее чем в 4 раза - расчет производится по формуле:
где: к0 – коэффициент одновременности
В противном случае суммирование нагрузок производится путем добавок к большей слагаемой нагрузке:
где: Р(д,в)макс – наибольшая из дневных или вечерних активных нагрузок на вводе потребителя расчетного участка, кВт;
DР(д,в) – добавки (приложение 11)
Средневзвешенные коэффициенты мощности и реактивной мощности расчетного участка, для дневного и вечернего максимумов нагрузки, определяются из выражения:
где: Cosf(д,в)i , tgf(д,в)i – соответственно коэффициенты мощности и реактивной мощности потребителей расчетного участка
Результаты расчетов электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ заносятся в таблицу 5,1.
Таблица 5,1
Нагрузки участков линий 0,38 кВ
6. Компенсация реактивной мощности на ТП
На шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ расчетная мощность компенсации определяется из выражения:
QК ТП £ Qmax (6,1)
где: Qmax – максимальная реактивная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ, кВАр.
Принимаем конденсаторную установку КС2-0,38-IIIY3 мощностью 50 кВАр.
Результаты расчета и выбора компенсирующих устройств сводим в таблицу 6,1.
Таблица 6,1
Выбор компенсирующих устройств в сетях 0,38 кВ и на ТП 10/0,4 кВ
№ потребит. |
Реакт. мощность компенсации |
Мощн. конденсат. |
Марка |
Остаток неском. реакт. мощн., кВАр | |
Qк д, кВАр |
Qк в, кВАр | ||||
15 |
30,60 |
4,40 |
18 |
КС1-038-IIY3 |
12,60 |
17 |
30,60 |
8,80 |
18 |
КС1-038-IIY3 |
12,60 |
ТП |
78,31 |
63,02 |
50 |
КС2-0,38-IIIY3 |
28,31 |
7. Выбор силового трансформатора и КТП10/0,4 кВ
Силовой трансформатор КТП выбирается из условия
Sэн £ Sр £ Sэв (7,1)
где: Sэн и Sэв – соответственно нижняя и верхняя границы экономических интервалов нагрузки для трансформатора принятой номинальной мощности, кВА;
Sр – расчетная мощность ТП, кВА.
Расчетная мощность ТП определяется по формуле
Sр = крн × Sтп макс (7,2)
где: крн – коэффициент роста нагрузок
Sр =2,0 × 214,73 = 429,46 кВА
По экономическим интервалам нагрузок
принимаем трансформатор мощнос
Sр £ Sтр макс (7,3)
Sр < Sтр ном × кном А (7,4)
где: Sтр макс – максимальная систематическая перегрузка трансформатора, кВА;
кном А - коэффициент допустимых после аварийных перегрузок трансформаторов.
429,46 < 520
429,46 < 1,48 × 400 = 592,00
Условия выполняются.
8. Расчет электрических нагрузок в сетях 10 кВ
Суммирование эл. нагрузок в сетях 10 кВ производится по методике изложенной в разделе 5. Результаты расчета сводим в таблицу 8,1.
Таблица 8,1
Нагрузки участков линий 10 кВ
9. Расчет сети 0,38 кВ
электрический расчет сети 0,38 кВ производится по методу наименьших затрат с последующей проверкой по потере напряжения.
Марки и площадь сечения проводов по наименьшим приведенным затратам выбираются по таблицам интервалов экономических нагрузок. Основой выбора является расчетная эквивалентная мощность по участкам сети, которая определяется по дневному или по вечернему максимуму,
Sэ уч д = кд × Sд уч (9,1)
Sэ уч в = кд × Sв уч (9,2)
где: кд – коэффициент динамики роста нагрузок.
Sд уч, Sв уч – соответственно полная мощность дневного и вечернего максимума, кВА.
Провод выбирается по наибольшему значению.
Данные расчетов сводятся в таблицу 9,1.
Таблица 9,1
Выбор проводов по участкам линий 0,38 кВ
Потеря напряжения по участкам линий определяется по формуле:
где: DUуд - удельная потеря напряжения, %/кВА км;
lуч – длина участка, км.
Удельная потеря напряжения зависит от сечения провода и коэффициента мощности, она определяется графически по приложению 23, 22.
Результаты расчета сводим в таблицу 9,1.
10. Расчет сети 10 кВ
Выбор проводов воздушных линий ВЛ 10 кВ производится аналогично выбору проводов ВЛ 0,38 кВ.
Результаты выбора сводим в таблицу 10,1
Таблица 10,1
Выбор проводов ВЛ 10 кВ
11. Проверка ВЛ 0,38 кВ
по условию пуска электродвигат еля
Электродвигатель серии 4А мощностью 15 кВт устанавливаем на объекте №17. Произведем проверку ВЛ 0,38 кВ по условию пуска электродвигателя. При пуске данного двигателя напряжение на его зажимах не должно снизиться долее чем на 30% от номинального напряжения линии, в то время, как напряжение на остальных электроприемниках не должно уменьшиться более чем на 20% от номинального напряжения линии.
Потеря напряжения при пуске электродвигателя определяется
где: Zтр(3) – полное сопротивление трансформатора при коротком замыкании, Ом;
Zл – полное сопротивление линии от ТП до электродвигателя, Ом;
Zдв – полное сопротивление электродвигателя при коротком замыкании, Ом.
Полное сопротивление линии:
где: åZуч i – сумма полных сопротивлений участков сети, Ом;
где: Z0 и Х0 – соответственно активное и индуктивное сопротивление участков линии, Ом.
ZЛ = 0,0238 + 0,0383 = 0,0621 Ом
Сопротивление электродвигателя при коротком замыкании
где: Uф - фазное напряжение электродвигателя, В;
Kп – кратность пускового тока;
Iф – фазный ток двигателя, А.
Для двигателя 4А160М6У3:
Потеря напряжения при пуске электродвигателя:
Полученное значение падения напряжения не выходит за пределы допустимой величины (30%). Поскольку полученное значение меньше 20%, и объект №20 является самым удаленным от ТП по линии №4, то заведомо известно, что падание напряжения на остальных электроприемниках составит менее 20%.
13. Расчет токов КЗ
Расчет токов короткого
Рис. 13.1. Эквивалентная однолинейная схема
Z1 – Сопротивление питающей сети.
Z2, Z8 – Сопротивление ВЛ 10 кВ.
Z3 – Сопротивление трансформатора ТП 10/0,4 кВ току КЗ.
Z4 – Z7 – Сопротивление отходящих линий 0,38 кВ.
Рис. 13.2. Схема замещения
Приведенное сопротивление питающей сети определяется по формуле:
(13,1)
где: Uб – базисное напряжение, принимается 400 В;
Sкз – мощность КЗ на шинах РТП 35/10 кВ, ВА
Zс = 4002 / 200 × 106 = 8 × 10-4 Ом
Для линий 10 кВ приведенные сопротивления определяют по формулам:
Rлi = 1,45 × 10-3 × Rу × lу (13,2)
Хлi = 1,45 × 10-3 × Ху × lу (13,3)
где: Rу и Ху – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 10 кВ, Ом/км.
Сопротивление ВЛ 10 кВ:
Zл = Z3-ртп + Z1-3 + Z2-1
R3-ртп = 1,45 × 10-3 × 0,85 × 2 = 0,00247 Ом
Х3-ртп = 1,45 × 10-3 × 0,4 × 2 = 0,00116 Ом
R1-3= 1,45 × 10-3 × 1,1 × 2,83 = 0,00451 Ом
Х1-3 = 1,45 × 10-3 × 0,4 × 2,83 = 0,00164 Ом
R2-1= 1,45 × 10-3 × 1,1 × 3,16 = 0,00504 Ом
Х2-1 = 1,45 × 10-3 × 0,4 × 3,16 = 0,00183 Ом
Zл = 0,00273 + 0,0048 + 0,00536 = 0,01289 Ом
Сопротивление линий 0,38 кВ определяются по формулам:
Rлi = Rу × lу (13,4)
Хлi = Ху × lу (13,5)
где: Rу и Ху – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 0,38 кВ, Ом/км.
Линия 1
R7-ТП = 0,588 × 0,056 = 0,0329 Ом
R15-7 = 0,85 × 0,108 = 0,0918 Ом
R12-14-15 = 1,10 × 0,090 = 0,099 Ом
RЛ1 = 0,0329 + 0,0918 + 0,099 = 0,2237 Ом
ХЛ1 = 0,3 × 0,254 = 0,0762 Ом
Линия 2
R19 - 16 – 4 - ТП = 0,42 × 0,355 =0,1491 Ом
R20-19 = 0,588 × 0,042 = 0,0247 Ом
RЛ2 = 0,1491 + 0,0247 = 0,1738 Ом
ХЛ2 = 0,3 × 0,397 = 0,1191 Ом
Линия 3
R1 – 6 - ТП = 0,588 × 0,044 = 0,0259 Ом
R2-1 = 0,85 × 0,060 = 0,051 Ом
RЛ3 = 0,0259 + 0,051 = 0,0769 Ом
ХЛ3 = 0,3 × 0,104 = 0,0312 Ом
Линия 4
RЛ4 = 0,588 × 0,191 = 0,1123 Ом
ХЛ4 = 0,3 × 0,191 = 0,0573 Ом
Ток трехфазного КЗ на элементах сети 10 кВ определяется по формуле:
где: Zå суммарное сопротивление ВЛ от РТП до точки КЗ
Ток трехфазного КЗ на элементах сети 0,38 кВ определяется по формуле:
Ток двухфазного КЗ определяется по формуле:
IКЗ(2) = 0,87 IКЗ(3) (13,8)
Ток однофазного КЗ определяется по формуле:
где: ZТР(1) / 3 – приведенное сопротивление трансформатора току однофазного КЗ, Ом;
ZФ-0 – сопротивление петли фаза – нуль, Ом.
Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 13,1.
Таблица 13,1