Выбор аппаратов защиты для электрических линий напряжением 380-220 В

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

трансформатор электроснабжение подстанция

Стратегической целью деятельности в области энергосбережения на период до 2015 года должно стать снижение энергоемкости ВВП Республики Беларусь на 50% по отношению к уровню 2005 года и увеличение доли МВТ в балансе КПТ до 28%.

Достижение поставленной цели будет обеспечено за счет:

совершенствования организационно-экономической политики энергосбережения;

повышения энергоэффективности на всех стадиях производства (преобразования), транспортировки и использования продуктов труда;

увеличения в топливно-энергетическом балансе республики доли местных ТЭР, вторичных энергоресурсов, отходов производства, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Увеличение электропотребления и электровооруженности сельского хозяйства требует рационального использования энергоресурсов. В решении этой важной задачи значительная роль принадлежит персоналу электротехнических служб колхозов, совхозов и предприятий Сельхозэнерго.

Резервы экономии электроэнергии имеются практически на каждом участке сельскохозяйственного производства, на каждом рабочем месте.

Прежде всего это, внедрение в производство высокопроизводительной техники, прогрессивных технологических процессов, повседневный контроль за расходованием электроэнергии, упорядочение энергохозяйства, правильное использование вторичных энергоресурсов, сокращение потерь электроэнергии, других энергоносителей и продуктов, на производство которых затрачивается электроэнергия.

Поэтому вопросам ее экономии помимо электриков должны уделять внимание механики, зоотехники, специалисты и работники сельского хозяйства, руководители колхозов и совхозов.

Реконструкция сетей электроснабжения заменой проводов малого сечения проводами больших сечений или других марок позволяет экономить электроэнергию.

При увеличении номинального напряжения питающей сети потери энергии снижаются.

Этот способ можно применять только там, где позволяют условця электробезопасности, так как в сельскохозяйственном производстве правилами техники безопасности ограничены верхние значения допустимых напряжений для питания стационарных и переносных токоприемников.

В настоящее время фактически все объекты сельскохозяйственного производства имеют централизованное электроснабжение.

Изменившиеся экономические условия, развитие научно технического прогресса, уменьшение численности работников, занятых в сельскохозяйственном

производстве, требуют, с одной стороны, повышения электровооруженности труда, создания полностью механизированных и автоматизированных объектов, а с другой - использования электроэнергии, уменьшение доли энергозатрат на производство единицы продукции.

Все это ведет к развитию новой инфраструктуры сельскохозяйственного электроснабжения, основными направлениями которой являются:

1. развитие сельских электрических сетей напряжением 110 кВ с разукрупняющимися подстанциями и подстанциями глубокого ввода;

2. резервирование электрических сетей всех напряжений;

3. реконструкция устаревших сетей с внедрением автоматического секционирования;

4. комплексная автоматизация электрических сетей с внедрением устройств автоматического включения резерва, автоматического переключения на резервное питание;

5. реконструкция и строительство закрытых двухтрансформаторных подстанций 10/0,4 кВ с использованием нового оборудования и материалов;

6. обустройство дополнительных электростанций с использованием традиционных и нетрадиционных источников энергии.

Важную роль в развитии инфраструктуры сельскохозяйственного электроснабжения занимает реорганизация деятельности электрических служб хозяйств и в целом производителей сельскохозяйственной продукции. Сбалансированность их интересов позволит ориентировать всех на экономию топливно-энергетических ресурсов, рациональное использование электроэнергии.

В данном курсовом проекте для электроснабжения населенного пункта производим выбор трансформаторной подстанции, мощность трансформатора и способ ее установки.

Произведем расчет дневной и вечерней нагрузок для отдельных групп населенного пункта, в состав которых входят жилые дома и коммунально-бытовые потребители.

Определим допустимые потери напряжения в электрических сетях.

Так же произведем и расчет активной, полной, эквивалентной мощности, средневзвешенного коэффициента мощности.

Выберем сечение проводов, как для коммунальнобытовых потребителей, так и для питания производственных потребителей.

Для наружного освещения произведем выбор типа светильников, их мощности и количество.

Произведем расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 380/220В,выбор аппаратов защиты для электрических линий напряжением 380/220В,расчет заземляющих устройств и выбор средств молниезащиты.



1. Характеристика зоныэлектроснабжения

Производственный объект имеет сложную конфигурацию имеет сложную конфигурацию. В данной местности улицы с покрытием простого типа и шириной проезжей части 10 метров. В производственном объектерасположено 8 потребителей:

1. Ветеринорнофешльдшерскипунк
2. Птичник на 3 тыс. утят
3. Инкубаторий на 3 инкубатора
4. Склад рассыпных и гранулированных кормов, емк=520т.
5. Гараж с профилакторием на 10 авто.
6. Административное здание на 70 рабочих мест. 7. Инкубаторий на 3 инкубатора 8. Птичник на 3 тыс. утят

Расчётная нагрузка на вводе в производственный объект 3,5 кВт. По надёжности электроснабжения производственный объект относится к третьей категории. Климатический район по гололеду -третий,грунт средней влажности.Удельное сопротивление грунта составляет 140 Ом·м. Ток замыкания на землю равен 8А. Номинальное напряжения питающей линии 10 кВ. Отклонение напряжения на шинах питающей подстанции: ?U100=+5%, ?U25=0%. Длина питающей линии L=8 км. Данный производственный объектимеет одну понижающую трансформаторную подстанцию, напряжением равным 10/0,4 кВ.

Исходные данные по производственный объект заносим в таблицу -1.

Таблица 1 - Исходные данные по производственный объект

Наименование объекта	№ шифра	Дневной максимум	Вечерний максимум
		, кВт	, кВАр	, кВт	, кВАр
1. Ветеринорнофешльдшерский пункт	199	3	0,75	3	0,85
2. Птичник на 3 тыс. утят	160	20	15	10	5
3. Инкубаторий на 3 инкубатора	166	20	-	20	-
4. Склад рассыпных и гранулированных кормов, емк=520т.	326	35	22	10	5
5. Гараж с профилакторием на 10 авто.	375	20	18	10	8
6. Административное здание на 70 рабочих мест.	520	35	25	15	-

2. Расчёт электрических нагрузок

Для расчета электрических нагрузок группируют все потребители населенного пункта по соизмеримой мощности, чтобы нагрузки не отличались более чем в четыре раза по величине.

Определяем расчетную мощность каждой группы потребителей.

Расчетную активную нагрузку для потребителей, нагрузка которых не отличается более чем в четыре раза, суммируем с учетом коэффициента одновременности по формулам

где - расчетная дневная и вечерняя нагрузки на участке линии, кВт;

- коэффициент одновременности, [1] таблица 1.13.

Для первойгруппы -ветеринарно-фельдшерский пункт, птичник на 3 тыс. утят, инкубаторий на 3 инкубатора.



Для второйгруппы -склад рассыпных и граннулированных кормов на 520 тонн, административное здание на 70 рабочих мест.

Для третьейгруппы -гараж с профилакторием на 10 автомобилей, инкубаторий на 2 инкубатора, птичник на 3 тыс. цыплят.

Суммируя расчетные нагрузки всех групп по таблице 1.15 [1], получим расчетную нагрузку на шинах ТП без учета наружного освещения

Расчетная нагрузка уличного освещения определяется по формуле

,

где- длина улицы, м;

- удельная мощность уличного освещения на 1 м улицы, зависящая от ширины улицы и вида покрытия, =4,5Вт/м, так каквид покрытия асфальтно-бетонный.

.

С учетом уличного освещения расчетная мощность ТП определяется по формуле

Определяем коэффициент мощности для каждого производственного объекта по формулам

cos,

cos

Коэффициент мощности для остальных производственных потребителей определяем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

Таблица 2- Результаты расчетов коэффициентов мощности

Наименование потребителя	cos	cos
1. Ветеринарно фельдшерский пункт	0,75	0,86
2. Птичник на 3 тыс. цыплят	0,8	0,9
3. Инкубаторий на 3 инкубатора	0,75	0,85
4. Склад рассыпных и гранулированных кормов, емк=520т	0,84	0,89
5. Гараж с профилакторием на 10 автомабилей	0,74	0,80
6. Административное здание на 10 рабочих мест.	0,88	0,90
7. Инкубаторий на 3 инкубатора	0,75	0,85
8. Птичник на 3 тыс. цыплят	0,8	0,9

Определяем средневзвешенный коэффициент мощности по формулам



cos0,8,

cos = .

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

S_?д=

S_?в==93,2кВА.

Дальнейший расчет ведем по дневному максимуму, так как он наибольший.

Результаты расчётов заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты расчетов электрических нагрузок

Наименование потребителя	Расчетная мощность, кВт	Координаты нагрузок, м	Коэффициент мощности	Pр·x, кВт?м	Pр·y, кВт·м
	Pд	Рв	x	y	cos	cos
1. Ветеринарно фельдшерский пункт	3	3	26	30	0,75	0,86	78	90
2. Птичник на 3 тыс. цыплят	20	10	195	60	0,8	0,9	3900	1200
3. Инкубаторий на 3 инкубатора	20	20	270	135	0,75	0,85	5400	2700
4. Склад рассыпных и гранулированных кормов, емк=520т	35	10	30	135	0,84	0,89	1050	4725
5. Гараж с профилакторием на 10 автомабилей	20	10	110	95	0,74	0,80	2200	1900
6. Административное здание на 10 рабочих мест.	35	15	60	95	0,88	0,90	2100	3325
7. Инкубаторий на 3 инкубатора	20	20	220	135	0,75	0,85	4400	2700
8. Птичник на 3 тыс. цыплят	20	10	180	135	0,8	0,89	3600	2700

3. Определение допустимых потерь напряжения в электрических сетях

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

Составляем схему электроснабжения потребителей производственного объекта.

Рисунок 1 - Схема электроснабжения потребителей производственного объекта

Составляем таблицу отклонения напряжения.

Таблица 4 - Отклонение напряжения потребителей производственного объекта

Элементэлектрической сети	Режимы нагрузок
	100%	25%
1. Шины напряжения 10 кВ питающей подстанции	+6	0
2.Линия напряжением 10 кВ	-7,5	-3,75
3.Трансформатор напряжением 10/0,4кВ 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 -5 -2	0 0
5.Отклонение напряжений у потребителей	-5

Принимаем переменную надбавку на трансформатор равную «+2,5», тогда допустимые потери напряжения составят

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

V_пост -постоянная надбавка трансформатора,%;

V_пер - переменная надбавка трансформатора,%;

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

УДU_тр - сумма потерь напряжения в трансформаторах,%;

V_потр - отклонение напряжения у потребителя,%.

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

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

.

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

,

Условие выполняется.

Как видно из расчета, допустимые потери напряжения в проектируемой сети напряжением 0,38 кВ равны 6,5%. Принимаем значение потерь во внутренних сетях равное 1%, во внешних сетях равное 5,5%.

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

Это значение наиболее оптимально для нашего трансформатора.

4. Выбор типа, числа и места установки трансформаторной подстанции

Определяемприблизительное число ТП для производственного объекта по формуле

где - максимальная расчётная мощность производственного объекта, кВ;

- допустимая потеря напряжения сети 380/220 В;

F - площадь производственного объекта, км².

Определяемплощадь производственного объекта

F=a·b=0,28·0,17=0,0476км².



Принимаем к установке одну трансформаторную подстанцию.

Определяем координаты установки трансформаторной подстанции

=

=

- расчетная мощность, кВт.

==131,3 м,

=111,7 м.

По расчетным данным место ТП выбрать нецелесообразно.

Координаты места установки трансформаторной подстанции корректируем с учётом удобства подхода питающей 10 кВ и выхода линии 0,38кВ.

Выбранное место должно быть свободно от застроек.

Окончательно принимаем координаты установки ТП

5. Выбор числа и мощности трансформатора

Для питания нагрузок производственного объекта предусматривается однотрансформаторная подстанция, таккак потребитель относится к 3 категории по надежности электроснабжения.

Согласно ПУЭ питание таких потребителей допускается по одной ВЛ от одного трансформатора. Для наиболее ответственных потребителей должен быть предусмотрен автономный источник резервного питания.

Для коммунально-бытовых при среднесуточной температуре воздуха +5 єС, с учетом экономических интервалов и систематических нагрузок при сооружении ТПпринимаеммощностьпотребляемоготрансформатора кВА. Выбираем тип ТП ТМГСУ-100/10-У1.

Приводим технические данные трансформатора в таблице 5 по таблице 7.1 [5].

Таблица 5 - Технические данные силового трансформатора

	Сочетание напряжений	Схема групп соедине-ния обмоток	Потери мощности, кВт	Напря-жение к.з,%	Сопротивление прямой последовательно-сти, МОм	Сопротив-ление при однофаз-ном замыкании
	Вн
100	10	0,4	Y/Y-0	1,97	0,33	4,5	31,5	64,7	72	260

6.Составление расчетной схемы сети 0,38 кВ

Определив место установки трансформаторной подстанции находим число линий и трассы их прохождения. Для питания производственного объекта используем не более трех линий.

Трассы линий проводим по обеим сторонам дорог, не загромождая проезжей части.

Для каждой линии составляем расчетную схему, на которой указываем потребителей, их расчетные участки и отмечаем их длину, указывая мощность потребителя, номера линий и номера расчетных участков.



Рисунок 2 - Расчетная схема ВЛ

7. Электрический расчёт сети 0,38 кВ

Определяем расчетную активную мощность на каждом участке линии, суммарную мощность всех расположенных на нем потребителей, пользуясь таблицей 2 и рисунком 2.

Определяем активные нагрузки на участках линий

где - большая из нагрузок, кВт;

- надбавка соответствующая меньшей нагрузке, кВт.

где- коэффициент одновремённости,таблица 1.13 [1].

Расчет ведем для самой загруженной линииВЛ2

,

,

,

Определяем коэффициент мощности для каждого участка ВЛ2 по формуле

Определяем значение полной мощности на участках линии ВЛ2 по формуле

Определяем значение эквивалентной мощности на участках линии ВЛ2 по формуле

,

где - коэффициент динамики роста нагрузок, = 0,7.

Выбор проводов осуществляется методом экономических интервалов эквивалентной мощности[1] c. 115.

Для ВЛ2 трансформаторной подстанции выбираем марку провода САСПсш сечением 25, 35 и 50мм2.

Аналогично определяемдляостальных линий ТП и результаты расчетов заносим в таблицу 6.

Определяем потери напряжения на участках сети и сравниваем их с допус-

тимой потерей напряжения - таблица 3 для производственных объектов

Определяем потери напряжения на участках сети по формуле

где

полная мощность на участке линии, кВА;

длина участка линии, м.

Для ВЛ2

Аналогично определяемдляостальных линий ТП и результаты расчетов заносим в таблицу 6.

Таблица 6 - Результаты расчета проводов линий напряжением 0,38/0,22кВ

Участок линии	Р, кВт		S, кВА	, кВА	Марка провода	L, м	Потеринапряжения
ВЛ1
2-3	20	0,8	20	17,5	САСПсш-3х35+1-25+1 х35	75	0,624	1,17
1-2	34	0,75	45,3	31,71	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	35	0,465	0,73
0-1	45,9	0,76	60,39	45,29	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	25	0,465	0,7
ВЛ2
4-5	20	0,75	26,6	18,62	САСПсш-3х35+1-25+1 х35	50	0,624	0,83
6-7	3	0,75	4	2,8	САСПсш-3х35+1-25+1 х35	94	0,624	0,23
4-6	36,8	0,86	42,79	29,95	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	49	0,465	0,97
0-4	48,28	0,82	58,87	41,21	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	20	0,465	0,55
ВЛ3
8-9	35	0,84	41,6	29,12	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	93	0,465	1,8
0-8	46,75	0,8	58,43	40,9	САСПсш-3х50+1-25+1 х50	42	0,465	1,14

Определяем суммарные потери в конце линий

ВЛ1

ВЛ2

.

ВЛ3

.

Считаем, что нагрузка наружного освещения равномерно распределена на линии, поэтому суммарная мощность условно падает к ее середине.

Выбираем минимально допустимую по механической прочности площадь сечения провода для 3-го климатического района по гололеду и проверяем провод по условию допустимых потерь напряжения.

Для линии уличного освещения выбираем провод сечением 25мм².

Для освещения улиц принимаем светильник типа ЖКУ с лампой ДНаТ - 250.

Определяем количество светильников уличного освещения по формуле



где - мощность лампы, Вт

Согласно норм по энергосбережению к установке принимаем 25 светильников.



Заключение

В данном курсовом проекте произвели расчёт дневной и вечерней нагрузок для отдельных групп производственного объекта, в состав которых входят производственные помощения.

Дальнейший расчёт вели по дневному максимуму наибольших нагрузок.

Для электроснабжения производственного объекта произвели выбор ТП 10/0,4 кВ, мощностью 100 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 для питания производственных потребителей.

Для наружного освещения произвели выбор типа светильников их мощности и количество. К установке приняли 25 светильников уличного освещения типа ЖКУ с лампой ДНаТ с Pл = 150 Вт.

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.

Вграфической 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.



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.

8 Сайт выбора принципиальной электрической схемы

Размещено на Allbest.ru