Расчёт электрических нагрузок

Введение

С давних времен в нашей республики интенсивным образом развивалось сельское хозяйство, что позволило создать базу для сегодняшнего развития этой отрасли. В период с 2011 по 2015 разработана «Программа развития системы технического нормирования, стандартизации и подтверждение соответствия в области энергосбережения на 2011-2015 годы. Данная программа включает в себя 136 технических нормативных правовых актов по таким актуальным направлениям как:

1) Применение возобновляемых источников энергии, местных и альтернативных видов топлив.

2) Использование высокоэкономичного энергопотребляющего теплорегенерирующего и промышленного оборудования, электрической и бытовой техники, соответствующих устройств изделия машиностроения и другое.

3) Энергоэффективность зданий, энергоменеджмент и энергоаудит организаций, оценка эффективности и стимулирование внедрения энергосберегающих мероприятий в отраслях.

Для того чтобы новое электрооборудование работало долговечно и исправно необходимо обеспечивать его качественным обслуживанием и качественной электроэнергией. Качество электроэнергии является главной задачей предметного курса «Электроснабжение сельского хозяйства».

В данном курсовом проекте проведим планировку электроснабжения населенного пункта Вилковичи. Для данного населенного пункта проводим расчет дневной и вечерних нагрузок потребителей, расчет коэффициентов мощности, полных, активных, эквивалентных мощностей, что позволяет для данного населенного пункта выбрать трансформаторную подстанцию и сечение проводов отходящих линий.

Также курсовом проекте определяем потери напряжения, а также с помощью расчетов токов производим расчет защитной аппаратуры и заземляющего контура.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.00 ПЗ

1 Характеристика зоны электроснабжения

Населённый пункт Антоновка имеет улицу шириной 10м с асфальтобетонным покрытием. В населённом пункте расположено 48 одноквартирных и семь двухквартирных домов.

На территории населенного пункта также находится шесть коммунально-бытовых потребителей: начальная школа на 40 учащихся; административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест; сельская поликлиника на 150 посещений в смену; общежитие на24 места; сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт; баня на20 мест. Населённый пункт по надёжности электроснабжения относится к третьей категории в связи с тем, что имеются коммунально-бытовые потребители. Климатический район по гололеду – четвертый, грунт средней влажности.

Данный населенный пункт имеет одну понижающую трансформаторную подстанцию, напряжением равным 10/0,4 кВ.

Исходные данные по коммунально-бытовым потребителям заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Исходные данные коммунально-бытовых потребителей

Наименование объекта	№ шифра	Дневной максимум	Вечерний максимум
, кВт	, кВ Ар	, кВт	, кВ Ар
1.Начальная школа на 40 учащихся			-		-
2 Административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест					-
3 Сельская поликлиника на 150 посещений в смену
4 Общежитие на 24 места
5. Сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт
6. Баня на 20 мест

 

План населенного пункта приводим на листе 1 графической части.

Удельное сопротивление грунта составляет 100 Ом·м. Ток замыкания на землю равен 6 А.

Номинальное напряжения питающей линии 10 кВ. Отклонение напряжения на шинах питающей подстанции ∆U₁₀₀=+7%, ∆U₂₅=-1%.

 

 

Электрических сетях

Исходные данные для расчета являются допустимые нормы отклонения напряжения, которое для с.х потребителей применяют равным .

Составляем схему электроснабжения потребителей населённого пункта

Рисунок 1 – Схема электроснабжения потребителей населённого пункта

Составляем таблицу отклонения напряжения.

Таблица 4 – Отклонение напряжения потребителей населенного пункта

Элемент электрической сети	Режимы нагрузок
100%	25%
1. Шины напряжения 10 кВ питающей подстанции	+7	-1
2.Линия напряжением 10 кВ	-8	-2
3.Трансформатор напряжением 10/0,4 кВ 3.1Постоянная надбавка 3.2Переменная надбавка 3.3.Потери напряжения	+5 +2,5 -4	+5 +2,5 -1
4. Линия напряжением 0,38 кВ 4.1 Потери во внутренних сетях 4.2 Потери во внешних сетях	+7 -1 -6
5.Отклонение напряжений у потребителей	-5	-3.5

 

Принимаем переменную надбавку на трансформатор равную «0», тогда допустимые потери напряжения составят

V_пит+Σ(V_пост +V_пер)+ΣΔU_{лин +} ΣΔU_тр - V_потр = 0, (4)

 

где V_пит - отклонение напряжения на шинах питающей подстанции,%;

V_пост - постоянная надбавка трансформатора, %;

V_пер - переменная надбавка трансформатора, %;

ΣΔU_лин - сумма потерь напряжения в линиях 10 и 0,4 кВ, %;

ΣΔU_тр - сумма потерь напряжения в трансформаторах, %;

V_потр - отклонение напряжения у потребителя, %.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

03 ПЗ

 

 

Вносим в графу “передаваемая мощность 100%” все известные параметры и задаемся значением переменной надбавки .

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

03 ПЗ

Из уравнения баланса выражаем суммарные потери в линиях 0,38 и 10 кВ

%.

Распределяем поровну потери на линию 10 кВ и 0,38кВ, получаем

.

Тогда уравнение баланса будет иметь вид

V_пит V_пост V_пер ΣΔU_лин ΣΔU_тр V_потр =

=

Условие выполняется.

Вносим в графу “передаваемая мощность 25%” известные параметры, находим отклонение напряжения у ближайшего потребителя

Это значение наиболее оптимально для нашего трансформатора.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.04 ПЗ

4 Выбор типа, числа и места установки трансформаторной

Подстанции

Определяем площадь населённого пункта

F=a·l=0,35·0,294=0,1029км.

Определяем приблизительное число ТП для населенного пункта по формуле

где - максимальная расчётная мощность населённого пункта, кВ ;

- допустимая потеря напряжения сети 380/220 В;

F - площадь населённого пункта, км².

Принимаем к установке одну трансформаторную подстанцию.

Определяем координаты установки трансформаторной подстанции

=

=

- расчетная мощность, кВт

-координаты центры нагрузок потребителей или отдельных групп, м.

=

Корректируем место установки трансформаторной подстанции с учетом планировки населенного пункта, возможности подхода линии высокого напряжения 10 кВ и выхода линий низкого напряжения 0,38 кВ. Выбранное место должно быть свободно от застроек и потом окончательно определяем координаты и место установки трансформаторной подстанции.

 

Срабатывание

Линии электропередачи, отходящие от подстанции напряжением 10/0,4кВ, должны иметь защиту от токов короткого замыкания. Эта защита должна обеспечить отключение повреждённого участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии.

Как отмечалось ранее, сети, проложенные открыто внутри помещений и выполненные проводами с горючей изоляцией, осветительные сети, сети во

взрывоопасных помещениях и в которых по условиям работы может возникнуть

длительная перегрузка, должны быть защищены и от перегрузки.

Основными аппаратами защиты сетей напряжением 0,38 кВ от коротких

замыканий и перегрузок являются предохранители и автоматические выключатели.

Так как сети напряжением 0,38 кВ выполняются с глухозаземленной

нейтралью и в них возможны и однофазные короткие замыкания, то защиту от

коротких замыканий необходимо выполнять в трёхфазном исполнении. Расцепи- тель автоматов и предохранители устанавливают в каждой фазе. Если автоматический выключатель имеет максимальный расцепитель в нулевом проводе, то он должен действовать на отключение всех трёх фаз. В этом случае допускается

устанавливать два расцепителя для защиты от междуфазных коротких замыканий.

Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям

1. Напряжение сети

(13)

где номинальное напряжение автомата, В;

– напряжение сети, В.

где – мощность полной нагрузки на головном участке, кВ А;

– номинальное напряжение сети, В ( = 380 В).

Принимаем к установке автомат типа ВА 51-33 с

Данный автомат по напряжению подходит, так как он рассчитан на 380 В.

Условие выполняется 380 В = 380 В.

2. Номинальный ток теплового расцепителя

, (15)

где – коэффициент надёжности .

Принимаем .

 

3. Предельно допустимый ток отключения автомата

Изм.Из

Лист

№ докум.№ докум

Подпись

Дата

ЛистЛ

10 ПЗ

где - максимальный ток трехфазного короткого замыкания.

 

 

Для данного автомата

4. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя (токовой отсечки)

(17)

где - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя.

Для автоматического выключателя следует выбирать не менее1,25.

Принимаем ток уставки .

5. Коэффициент чувствительности электромагнитного расцепителя

где - ток двухфазного короткого замыкания в месте установки автомата, кА.

- ток уставки электромагнитного расцепителя, кА.

Принимаем

Условие выполняется.

6. Коэффициент чувствительности теплового расцепителя

где - ток однофазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке защищаемого участка, А.

Условие выполняется.

Расчёт для остальных линий ведём аналогично.

К установке принимаем:

ВЛ2 - ВА 51-31 с

ВЛ3-ВА-51-29 с Iн=63 А .

 

Заключение

В данном курсовом проекте произвели расчёт дневной и вечерней нагрузок для отдельных групп населённого пункта, в состав которых входят жилые дома и коммунально-бытовые потребители.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.00 ПЗ

Дальнейший расчёт вели по вечернему максимуму наибольших нагрузок.

Для электроснабжения населённого пункта произвели выбор ТП 10/0,4 кВ, мощностью 160 кВ·А и способ установки.

Определили допустимые потери напряжения в электрических сетях. Трассы линий провели параллельно дороге. Для ТП составили расчётную схему сети 0,38 кВ.

Так же произвели расчёт активной, полной, эквивалентной мощности, средневзвешенного коэффициента мощности и произвели выбор сечения проводов, как для питания коммунально-бытовых потребителей, так и для питания производственных потребителей.

Для наружного освещения произвели выбор типа светильников их мощности и количество. К установке приняли светильник уличного освещения типа ЖКУ с лампой ДНаТ с P_л = 150 Вт, количество светильников 38 штук.

Для защиты трансформатора от перенапряжения устанавливается комплект вентильных разрядников.

Для защиты отходящих линий 380/ 220 В от междуфазных и однофазных коротких замыканий и температурных нагрузок линии осуществили выбор автоматических выключателей. К установке приняли для:

ВЛ1-ВА-51-33 с

ВЛ2-ВА-51-31 с

ВЛ3-ВА-51-31 с

Выбрали повторное и грозозащитное заземление, произвели расчёт заземляющего устройства КТП 10/0,4 кВ, установили разрядники с высокой и низкой стороны.

В графической части курсового проекта изобразили план воздушной линии 0,38 кВ и расчётную схему, которая показывает основные части воздушных линий, их расположение.

Тематика курсового проектирования приближена к реальным условиям сельскохозяйственного производства, при этом в достаточной мере учтена специфика учебного проектирования.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2013.2-74 06 31-01.1.08.32э.00 ПЗ

Список используемых источников

1 Янукович, Г.И. Электроснабжение сельского хозяйства. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений по специальности «Энергетическое обеспечение сельскохозяйственного производства» / Г.И. Янукович – Минск: ИВЦ Минфина, 2010.

2 Янукович, Г.И. Расчет электрических нагрузок в сетях сельскохозяйственного назначения / Г.И. Янукович – Москва: БГАТУ, 2003.

3 Основные положения программы социально–экономического развития Республики Беларусь на 2011 — 2015 годы.

4 Каганов, И.Л. Курсовое и дипломное проектирование/ И.Л. Каганов – Москва: Агропромиздат, 1990

5 Харкута, К.С. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства / К.С. Харкута, С.В. Яницкий, Э.В. Ляш– Москва: Агропромиздат, 1992

6 Янукович, Г.И. Расчет токов короткого замыкания и выбор электрических аппаратов: учебное методическое пособие / Г.И. Янукович. – Минск: БГАТУ, 2007.

7 Янукович, Г.И. Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей / Г.И. Янукович, В.П. Счастный – Минск.: Дизайн ПРО, 2000.

 

Курсовой проект выполнил учащийся дневного отделения 32э группы 3 курса Елуфимов Антон Сергеевич на 29 страницах расчётно-пояснительной записки и на 2 листах графической части.

 

 

_______________ _______________

 

 

Введение

С давних времен в нашей республики интенсивным образом развивалось сельское хозяйство, что позволило создать базу для сегодняшнего развития этой отрасли. В период с 2011 по 2015 разработана «Программа развития системы технического нормирования, стандартизации и подтверждение соответствия в области энергосбережения на 2011-2015 годы. Данная программа включает в себя 136 технических нормативных правовых актов по таким актуальным направлениям как:

1) Применение возобновляемых источников энергии, местных и альтернативных видов топлив.

2) Использование высокоэкономичного энергопотребляющего теплорегенерирующего и промышленного оборудования, электрической и бытовой техники, соответствующих устройств изделия машиностроения и другое.

3) Энергоэффективность зданий, энергоменеджмент и энергоаудит организаций, оценка эффективности и стимулирование внедрения энергосберегающих мероприятий в отраслях.

Для того чтобы новое электрооборудование работало долговечно и исправно необходимо обеспечивать его качественным обслуживанием и качественной электроэнергией. Качество электроэнергии является главной задачей предметного курса «Электроснабжение сельского хозяйства».

В данном курсовом проекте проведим планировку электроснабжения населенного пункта Вилковичи. Для данного населенного пункта проводим расчет дневной и вечерних нагрузок потребителей, расчет коэффициентов мощности, полных, активных, эквивалентных мощностей, что позволяет для данного населенного пункта выбрать трансформаторную подстанцию и сечение проводов отходящих линий.

Также курсовом проекте определяем потери напряжения, а также с помощью расчетов токов производим расчет защитной аппаратуры и заземляющего контура.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.00 ПЗ

1 Характеристика зоны электроснабжения

Населённый пункт Антоновка имеет улицу шириной 10м с асфальтобетонным покрытием. В населённом пункте расположено 48 одноквартирных и семь двухквартирных домов.

На территории населенного пункта также находится шесть коммунально-бытовых потребителей: начальная школа на 40 учащихся; административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест; сельская поликлиника на 150 посещений в смену; общежитие на24 места; сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт; баня на20 мест. Населённый пункт по надёжности электроснабжения относится к третьей категории в связи с тем, что имеются коммунально-бытовые потребители. Климатический район по гололеду – четвертый, грунт средней влажности.

Данный населенный пункт имеет одну понижающую трансформаторную подстанцию, напряжением равным 10/0,4 кВ.

Исходные данные по коммунально-бытовым потребителям заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Исходные данные коммунально-бытовых потребителей

Наименование объекта	№ шифра	Дневной максимум	Вечерний максимум
, кВт	, кВ Ар	, кВт	, кВ Ар
1.Начальная школа на 40 учащихся			-		-
2 Административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест					-
3 Сельская поликлиника на 150 посещений в смену
4 Общежитие на 24 места
5. Сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт
6. Баня на 20 мест

 

План населенного пункта приводим на листе 1 графической части.

Удельное сопротивление грунта составляет 100 Ом·м. Ток замыкания на землю равен 6 А.

Номинальное напряжения питающей линии 10 кВ. Отклонение напряжения на шинах питающей подстанции ∆U₁₀₀=+7%, ∆U₂₅=-1%.

 

 

Расчёт электрических нагрузок

Электрические нагрузки в сетях напряжением 380/220 В складываются из нагрузок жилых домов, общественных и коммунальных учреждений, а также нагрузки уличного освещения. Группируем все потребители населённого пункта по соизмеримой мощности и присваиваем номера отдельным потребителям и группам потребителей, чтобы нагрузки по величине не отличались более чем в 4 раза.

Определяем расчётные нагрузки для дневного и вечернего максимумов для групп из жилых домов по формулам

, (1)

,

где –коэффициент одновремённости, таблица 1.13 [1];

– расчётная нагрузка на вводе в жилой дом, ;

n – количество жилых домов в группе, шт;

, – коэффициент дневного и вечернего максимума нагрузок, k_д=0,3-0,4,

k_в=1 для жилых домов без электроплит [1] с. 39.

Для группы из 6 домов

= 3,15кВт;

= 10,5кВт.

Для группы из 4 домов

= 2,48кВт;

= 8,26кВт.

Для группы из 3 домов (двухквартирных)

= 6,72кВт.

Для группы из 2 домов (двухквартирных)

= 4,13кВт.

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

02 ПЗ

Таблица 2 – Результаты расчетов электрических нагрузок

Наименование потребителя	Расчетная мощность, кВт	Надбавка, кВт	Координа-ты нагрузок, м	Координаты мощности	Pр·x, кВт·м	Pр·y, кВт·м
Pд	Pв	∆Pд	∆Pв	x	y	соsφд	соsφв
1. Начальная школа на 40 учащихся			3,0	1,2
2. Административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест			22,8	9,2			0,81
3.Сельская поликлиника на 150 посещений в смену			9,2				0,88	0,83
Продолжение таблицы 2
Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 02 ПЗ   Наименование потребителя	Расчетная мощность, кВт	Надбав-ка, кВт	Координа-ты нагрузок,м	Координаты мощности	Pр·x, кВт·м	Pр·y, кВт·м
Pд	Pв	∆Pд	∆Pв	x	y	соsφд	соsφв
4.Общежитие на24 места			2,4	7,3				0,95
5.Сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт			3,6	6,0			0,89	0,89
6.Баня на20 мест			4,8	1,8			0,84	0,84
7.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5	0,6			0,9	0,93
8.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5	4,0			0,9	0,93
9.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5	4,0			0,9	0,93
10.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5				0,9	0,93
11.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5				0,9	0,93
12.Группа из 4 домов	2,48	8,26	1,5				0,9	0,93
13.Группа из 6 домов	3,15	10,5	1,85	4,0			0,9	0,93
14.Группа из 6 домов	3,15	10,5	1,85	4,0			0,9	0,93
15.Группа из 6 домов	3,15	10,5	1,85	7,8			0,9	0,93
16.Группа из 6 домов	3,15	10,5	1,85	6,3			0,9	0,93
17.Группа из двух двухквартирных домов	1,23	4,13	0,7				0,9	0,93
18.Группа из трех двухквартирных домов	2,01	6,72	1,2				0,9	0,93
19.группа из двух двухквартирных домов	1,23	4,13	0,7				0,9	0,93

 

 

Определяем расчетную мощность наружного освещения населенного пункта по формуле

, (2)

где – общая протяженность улиц населенного пункта, м;

– удельная мощность уличного освещения на 1 м улицы, зависящая от

ширины улицы и вида покрытия, Вт/м.

Вид покрытия асфальто-бетонный, поэтому =6 Вт/м.

= 915·6= 5490Вт = 5,5кВт.

Определяем суммарную активную нагрузку для дневного и вечернего

максимума с учетом коммунально-бытовых потребителей, жилых домов, наружнего освещения по формулам

где - наибольшая дневная нагрузка, кВт;

- дневная надбавка каждого потребителя, кВт;

- наибольшая вечерняя нагрузка, кВт;

- вечерняя надбавка каждого потребителя, кВт;

- нагрузка уличного освещения, кВт.

Pд∑=35+3,0+9,2+9,2+2,4+3,6+4,8+1,5+1,5+1,5+1,5+1,5+1,5+1,85+1,85+ +1,85+1,85+0,7+1,2+0,7=86,2кВт;

Изм.Изм.

ЛистЛист

№ докум.№ докум.

ПодписьПодпись

ДатаДата

ЛистЛист

02 ПЗ 02 ПЗ

Pв∑=30+1,2+9,2+9,2+1,6+3,6+4,8+5,0+5,0+5,0+5,0+5,0+5,0+6,35+6,35+

+6,35+6,35+2,45+4,0+2,45+5,5=135,1кВт.

Определяем коэффициент мощности коммунально-бытовых потребителей по формулам

cos , cos

1)Начальная школа на 40 учащихся

cos = , = = 1.

2) Административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест

= =1.

3)Сельская поликлиника на 150 посещений в смену

= = 0,88, = = 0,83.

4) Общежитие на24 м еста

= = 1, = = 0,95.

5) Сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт

= = 0,89, = = 0,89.

6) Баня на20 мест

= = 0,84 = = 0,84.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

 

Таблица 3 – Результаты расчетов коэффициентов мощности

Наименование потребителя	cos	cos
1. Начальная школа на 40 учащихся
2.Административное здание (контора колхоза, савхоза) на 70 рабочих мест	0,81
3. Сельская поликлиника на 150 посещений в смену	0,88	0,83
4.Общежитие на 24 места		0,95
5.Сельский радтиотрансляционный узел с аппаратурой 1,25кВт	0,89	0,89
6.Баня на20 мест	0,84	0,84

 

Коэффициент мощности для жилых домов принимаем равным

cos cos

Определяем средневзвешенный коэффициент мощности по формулам

;

Определяем суммарное значение полной максимальной расчётной мощности населённого пункта для дневного и вечернего максимумов

S_∑д =

 

S_∑в = =146,8 кВ А.

Дальнейший расчет ведем по вечернему максимуму, так как наибольший.

Изм.Изм.Изм.Изм.

ЛистЛистЛистЛист

№ докум.№докум.№ докум.№докум.

ПодписьПодписьПодписьПодпись

ДатаДатаДатаДата

ЛистЛист

06.2014.2-74 06 31.1.08.32э.03 ПЗ 06.2010.2-74 06 31-01.1.15УЭ.03ПЗ 06.2010.2-74 06 31-01.1.15УЭ.03ПЗ