Расчёт системы электроснабжения сельского населённого пункта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В этом курсовом проекте выполнен расчёт системы электроснабжения сельского населённого пункта, который включает расчет электрических нагрузок населенного пункта, определение мощности и выбор трансформаторов, электрический расчет воздушной линии напряжением 10 кВ, построение таблицы отклонений напряжения и многое другое.

Выполнение курсового проекта относится к завершающему этапу изучения дисциплины «Электроснабжение» и ставит перед собой цель - систематизировать, расширить и закрепить теоретические знания и практические навыки при решении конкретных вопросов проектирования электроснабжения сельского хозяйства.

Электрификация, т.е. производство, распределение и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения.



1. Исходные данные

Населенный пункт под названием Волково находится в Карагандинской области на побережье озера Балхаш. В связи с месторасположение климат влажный выпадает малое количество осадков. Исходя из моего варианта курсовой работы в поселке имеются следующие строительные объекты:

Вариант 1

Таблица 1. 1

№	Название	Кол-во	Pд	Рв
1	Одноквартирных домов	50
2	Магазин	1	2	4
3	Школа на 80 человек	1	7	2
4	Клуб	1	3	10
5	Контора на 15-20 человек	1	15	8
6	Баня	1	8	8
7	Столовая на 25 человек	1	5	2
8	Сельская больница	1	56	50
9	Коровник на 100 голов	1	4	4
10	Кузница	1	5	1
11	Механизированный телятник	1	5	8
12	Короцех	1	50	50

Таблица 1.2

Уровень напряжения
шины	+0%
шины	+2%



2. Определение суммарной расчетной нагрузки

Из табл. 1 определяется вариант задания - 07. Расчет электрических нагрузок производится с целью выбора сечений проводов линий и расчёта мощности ТП.

Для определения суммарной расчетной мощности потребителей заданного населенного пункта необходимые исходные данные и результаты расчетов заносятся в таблицу 1.1.

Значения полной мощности дневного и вечернего максимумов нагрузки рассчитываются по формуле (1.1)

(1.1)

после чего вносятся в соответствующие столбцы (7 и 8) таблицы.

Для жилого дома одноквартирного:

Суммарная расчетная мощность дневного и вечернего максимумов нагрузки всех потребителей населенного пункта определяется в следующей последовательности:

1. Для одинаковых потребителей (производственных или жилых домов), имеющих одну и ту же расчетную нагрузку, суммарная нагрузка дневного и вечернего максимумов определяется по формуле:

, (1.2)

где Рn - расчетная нагрузка группы «n» одинаковых потребителей, кВт;

Р - расчетная нагрузка одного потребителя, кВт;

ko - коэффициент одновременности.

11) Магазин

Sд = 2/0.92 = 2,2 Квт

Sв = 4/0,96 = 4,1 кВт

12) Школа

Sд = 7/0,85 = 8,2 кВт

Sв = 2/0,9 = 2,2 кВт

13)Клуб

Sд = 3/0,85 = 3,5 кВт

Sв =10/0,9 = 11,1 кВт

14)Контора

Sд = 15/0,85 = 17,6 кВт

Sв = 8/0,9 = 7,2 кВт

15)Баня

Sд =8 /0,85 = 9,4 кВт

Sв = 8/0,9 = 7,2 кВт

16)Столовая

Sд = 5/0,85 = 5,9 кВт

Sв = 2/0,9 = 2,2 кВт

17)Сельская больница

Sд = 50/0,85 = 58 кВт

Sв = 50/0,9 = 55 кВт

18)Коровник на 100 голов

Sд = 4/0,75 = 5,3 кВт

Sв = 4/0,85 = 4,7 кВт

19)Кузница

Sд = 5/0,7 = 7,1 кВт

Sв = 1/0,75 = 1,3 кВт

20)Механизированный телятник

Sд = 5/0,92 = 5,4 кВт

Sв = 8/0,96 = 8,3 кВт

21)Кормоцех

Sд = 50/0,75 = 66,6 кВт

Sв = 50/0,8 = 62,2 кВт

2.1 Определение расчетной мощности на вводе жилых домов

для групп жилых домов определяется по формуле (2.2):

(2,2)

где - коэффициент одновременности, который зависит от числа потребителей (таблица 2.1); - дневная и вечернаяя расчетные мощности на вводе потребителя, кВт.

Таблица 2.1 Коэффициент одновременности для суммирования электрических нагрузок в сетях напряжением 0.38 кВ

Потребитель	Число потребителей
	2	3	5	7	10	15	20	50	100
Жилой дом с удельной нагрузкой на вводе	До 2 кВт	0.76	0.66	0.55	0.49	0.44	0.40	0.37	0.30	0.20
	Свыше 2 кВт	0.75	0.64	0.53	0.47	0.42	0.37	0.34	0.27	0.24
Жилой дом с электроплитами и водонагревателями	0.73	0.62	0.50	0.43	0.38	0.32	0.29	0.22	0.12
Производственное помещение	0.85	0.80	0.75	0.70	0.65	0.60	0.55	0.47	0.40

Сектора домов:

5 домов

6 домов

7 домов

10 домов

8 домов

3 дома

4 домов

2 дома

1 дом

4 дома

Расчет Секторов

1) 5 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 5 = 3,3 кВт

Pд = 0,53 * 3,3 =1,7 кВт

Pпд = 1 * 11 = 3,3 кВт

Pд = 0,53 * 11 =5,8 кВт

2) 6 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 6 = 3,96 кВт

Pд = 0,5 * 3,96 =2 кВт

Pпд = 1 * 13,2 = 13,2 кВт

Pд = 0,5 * 13,2 =6,6 кВт

3) 7 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 7 = 4,62 кВт

Pд = 0,47 * 4,62 =2,1 кВт

Pпд = 1 * 2,2 * 7 = 15,4 кВт

Pд = 0,47 * 15,4 =7,2 кВт

4) 10 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 10 = 6,6 кВт

Pд = 0,42 * 6,6 = 2,8 кВт

Pпд = 1 * 2,2 * 10 = 22 кВт

Pд = 0,42 * 2,2 = 9,2 кВт

5) 8 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 8 = 5,28 кВт

Pд = 0,45 * 5,28 = 2,37 кВт

Pпд = 17,6 * 1 = 17,6 кВт

Pд = 0,45 * 17,6 = 7,9 кВт

6) 3 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 3 = 2 кВт

Pд = 0,64 * 2 = 1,26 кВт

Pпд = 6,6 * 1 = 6,6 кВт

Pд = 0,64 * 6,6 = 4,2 кВт

7) 4 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 4 = 2,64 кВт

Pд = 0,6 * 2,64 = 1,6 кВт

Pпд = 8,6 * 1 = 8,8 кВт

Pд = 0,6 * 8,8 = 5,28 кВт

8) 2 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 2 = 1,32 кВт

Pд = 0,75 * 1,32 = 1 кВт

Pпд = 2,2 * 2 = 4,4 кВт

Pд = 0,75 * 4,4 = 3,3 кВт

9) 1 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 1 = 0,66 кВт

Pд = 0,66 * 0,81 = 0,5 кВт

Pпд = 2,2 * 1 = 2,2 кВт

Pд = 2,2 * 0,81 = 1,78 кВт

10) 4 домов

Pмд = 0,3 * 2,2 * 4 = 2,64 кВт

Pд = 0,6 * 2,64 = 1,6 кВт

Pпд = 8,6 * 1 = 8,8 кВт

Pд = 0,6 * 8,8 = 5,28 кВт

2.2 Определение полной расчетной мощности на участках линий

Полные расчетные мощности на участках линий определяются по формуле(1.3):

(2.3)

где , - дневной и вечерний коэффициенты мощности, зависящие от характера потребителей (таблица 2.2).

Потребитель
Жилой дом без электроплит	0.9	0.93
Школа	0.85	0.9
Баня	0.85	0.9
Детский ясли сад	0.85	0.9
Сельская больница	0.85	0.9
Коровник	0.75	0.85
Кормоцех	0.75	0.78
Мастерская	0.7	0.75
Кузница	0.7	0.75
Мех.телятник	0.75	0.85

1) 5 домов

Sд =1,7 / 0,9 = 1,8 кВт

Sв =5,8 / 0,93 = 6,2 кВт

2) 6 домов

Sв =6,6 / 0,93 = 7 кВт

Sд = 2 / 0,9 = 2,2 кВт

3) 7 домов

Sв = 7,2 / 0,93 = 7,7 кВт

Sд = 2,1 / 0,9 = 2,4 кВт

4) 10 домов

Sд = 2,8 / 0,9 = 3,1 кВт

Sв = 9,2 / 0,93 = 9,9 кВт

5) 8 домов

Sд = 2,37 / 0,9 = 2,6 кВт

Sв = 7,9 / 0,93 = 8,5 кВт

6) 3 домов

Sд = 1,26 / 0,96 = 1,32 кВт

Sв = 4,2 / 0,93 = 4,5 кВт

7) 4 домов

Sд = 1,6 / 0,9 = 1,76 кВт

Sв = 5,28 / 0,93 = 5,6 кВт

8) 2 домов

Sв = 1 / 0,9 = 1,1 кВт

Sв = 3,3 / 0,93 = 3,5 кВт

9) 1 домов

Sд = 0,53 / 0,9 = 0,6 кВт

Sв = 1,78 / 0,93 = 1,9 кВт

10) 4 домов

Sд = 1,6 / 0,9 = 1,76 кВт

Sв = 5,28 / 0,93 = 5,6 кВт

Sд домов = 18,4 кВт Sв домов = 60,4 кВт

Sд общее = 207 кВт Sв общее 249 кВт



3. Выбор места установки ТП 10\0,4 кВ

трансформаторный электрификация нагрузка

Выбор трансформаторной подстанции производится для точного определения места расположения трансформаторной подстанции исходя из нагрузки.

Координаты места установки ТП определяются по формулам (3.1) и (3.2):

(3.1)

(3.2)

Где Si - мощность потребителя Xi, Yi - координаты на плане.

Координаты домов

Сектора одноквартирных домов:

1) ( 82 ; 47 ) Р = 11

2) ( 102 ; 20 )Р = 13,2

3) ( 57 ; 192 )Р = 15,4

4) ( 42 ; 20 ) Р = 22

5) ( 20 ; 105 )Р = 17,6

6) ( 12 ; 162 )Р = 6,6

7) ( 35 ; 155 )Р = 8,8

8) ( 35 ; 177 )Р =4,4

9) ( 92 ; 77 )Р =2,2

10) ( 20 ; 55 )Р =8,8

Здания

11) ( 50 ; 125 )Р =4

12) ( 60 ; 70 )Р =7

13) ( 177 ; 132 )Р =10

14) ( 125 ; 75 )Р =15

15) ( 60 ; 100 )Р = 8

16) ( 92 ; 132 )Р =5

17) ( 132 ; 132 )Р = 50

18) (175 ; 72 )Р = 4

19) ( 180 ; 110 )Р =5

20) ( 175 ; 35 )Р =8

21) ( 180 ; 175 )Р =50

Х = 82*11+182*13,2+57*15,4+42*22+20*17,6+12*6,6+35*8,8+35*4,+92*2,2+20*8,8+50*4+60*7+177*10+125*15+60*8+92*5+132*50+175*4+180*5+175*8+180*50 / 276 = 108

Y =

47*11+20*13.2+192*15.4+20*22+105*17.6+162*6.6+155*8.8+177*4.4+77*4.4+77*2.2+55*8.8+125*4+70*7+132*10+75*15+100*8+132*50+72*4+110*5+35*8*100+132*5+132*50+72*4+110*5+35*8+175*50 / 276 = 113

С помощью данного расчета определяем место расположения трансформаторной подстанции, так координата х=108, y=113.



4. Расчет допустимых потерь напряжения

Для трансформатора напряжения 10/0.4 кВ надбавки напряжения составляют 0; +2.5; +5; +7.5; +10%, а потери - 4% при 100% нагрузке и 1% при 25%.

В исходных данных к проекту указаны уровни напряжения =+5% и=0 в начале линии напряжением 10 кВ. Составляем таблицу отклонений напряжения (таблица 3.1).

Принимаем надбавку напряжения трансформатора, равную +7.5%. Тогда допустимые потери в линиях напряжением 10 и 0.38 кВ.

U100 = (0+7.5-4+5)% = 8.5%

Распределяем допустимые потери напряжения, равные 8,5 между линиями примерно поровну: на линию напряжением 10кВ - 4%, 0.38кВ - 4,5%.

Проверяем ближайший потребитель населенного пункта на перенапряжение в период минимальных нагрузок:

U25 = (2-1.7+7.5-1)% = 6.8%

Как видно из расчета, допустимые потери напряжения в проектируемой сети напряжением 0.38 кВ равны 6.8%.

Таблица 4.1 Отклонения напряжения потребителей населенного пункта

Элемент электрической сети	Режим нагрузки
	100%	25%
Шины напряжением 10 кВ подстанции напряжением 35/10кВ	+5%	0
Линия напряжением 10 кВ	-7	-1.7
Трансформатор напряжением 10/0.4 кВ:	надбавки	+7.5	+7.5
	потери	-4	-1
Линия напряжением 0.38 кВ	-6.5	0
Отклонение напряжения потребителя	-5	+4.8

5. Определение полной и эквивалентной нагрузки на участках линий

Определение полной и эквивалентной мощности производится для дальнейшего расчета сечения кабеля на участках линии. Чтобы найти расчетную мощность на участке линии, суммируем мощности всех расположенных на нем потребителей. Коэффициент мощности принимаем по преобладающей нагрузке. Полную и эквивалентную мощности определяем по формулам.

участок 6 - 7

Р = 7,7

S = 7,7/0.75 = 16,3

Sэ = 16.3*0,7 = 11

Участок 5 -6

Р = 7,7+2,1 = 9,8

S = 9.8/0.75 = 13

Sэ = 13*0,7 = 12,1

Участок 5 - 4

Р = 9,8+2,7= 12,5

S = 12,5/0.64 = 19,5

Sэ = 19,5*0,7 = 13,6

Участок 4 - 3

Р = 12,5+3,3= 15,8

S = 15,8/0.6 = 26,3

Sэ = 26,3*0,7 = 18,4

Участок 3 - 2

Р = 15,8+2,4= 18,2

S = 18,2/0.92 = 19,7

Sэ = 19,5*0,7 = 13,8

Участок 2 - 1

Р = 18,2+3,6= 21,8

S = 21,8/0.85 = 25,6

Sэ = 25,6*0,7 = 17,9

Участок 1 = ТП

Р = 58+13,8= 71,8

S = 71,8/0.85 = 84,4

Sэ = 84,4*0,7 = 59,1

Участок 1 - 2

Р = 8,3

S = 8,3*0.75 = 11

Sэ = 11*0,7 = 7,7

Участок 2 - 6

Р = 8,3+3,3= 11,6

S = 11,6/0.75 = 15

Sэ = 15*0,7 = 10,8

Участок 5 - 4

Р = 66,6

S = 12,5/0.75 = 88,8

Sэ = 88,8*0,7 = 62,1

Участок 4 - 3

Р = 6,7+66= 72,7

S = 72,7/0.75 = 96,9

Sэ = 96,9*0,7 = 67,8

Участок 3 - 6

Р = 72,7+4,2= 76,9

S = 76,7/0.75 = 102,5

Sэ = 102,5*0,7 = 71,7

Участок 1 - ТП

Р = 71,7+6= 77,7

S = 77,7/0.75 = 103

Sэ = 103*0,7 = 72,5

Участок 8 - 7

Р = 17,6

S = 17,6/0.85 = 20

Sэ = 20,7*0,7 = 14,4

Участок 7 - 6

Р = 9,4+8,2+5,1= 22,7

S = 22,7/0.92 = 23,2

Sэ = 50*0,7 = 16,8

Участок 6 - 5

Р = 22,7+3,3= 26

S = 26/0.6 = 43,3

Sэ = 30,3*0,7 = 21,2

Участок 5 - 4

Р = 26+6= 32

S = 32/0.42 = 76,1

Sэ = 76,1*0,7 = 37,3

Участок 4 - 3

Р = 32+3,6= 35,6

S = 35,6/0.53 = 67,1

Sэ = 67,1*0,7 = 47

Участок 2 - 1

Р = 39,8+1,2= 41

S = 41/0.81 = 50

Sэ = 50*0,7 = 35,4

Участок 1 - ТП

Р = 41+10,5= 51,5

S = 51,5/0.85 = 60

Sэ = 60*0,7 = 42,4



5.1 Расчет потерь напряжения на участках линии

Зная эквивалентные мощности, по условию минимума приведенных годовых затрат выбирают площади сечения и марки проводов и определяют для них допустимые потери напряжения. Потери напряжения на участках линий определяются по формуле (2.5):

(2.5)

где - удельные потери напряжения,%; S-расчетная мощность, кВА (S= для дневного и S= для вечернего максимумов нагрузки);-длинна расчетного участка линии, м.

Линия - 1

Участок 6 - 7 cos ф = 0.75

Марка 3А+16+А-16

ДU = 1.176*11.4*15*0.001 = 0.2%

Участок 6 - 5 cos ф = 0.75

Марка 3А+16+А-16

ДU = 1.176*12.1*25*0.001 = 0.35%

Участок 5 - 4 cos ф = 0.75

Марка 3А+25+А-25

ДU = 0.763*13.6*20*0.001 = 0.2%

Участок 4 - 3 cos ф = 0.6

Марка 3А+25+А-25

ДU = 0.722*18.4*75*0.001 = 0.9%

Участок 3 - 2 cos ф = 0.75

Марка 3А+25+А-25

ДU = 0.906*13.8*75*0.001 = 0.9%

Участок 2 -1 cos ф = 0.85

Марка 3А+25+А-25

ДU = 0.871*17.9*35*0.001 = 0.5%

Участок 1 - ТП cos ф = 0.85

Марка 3А+50+А-50

ДU = 0.496*59,1*10*0.001 = 0.2%

ДUобщее линии - 1 = 3,34%

Линия - 2

Участок 1- 2 cos ф = 0.75

Марка 3А+16+А-16

ДU = 1,176*7,7*45*0.001 = 0.4%

Участок 2 - 6 cos ф = 0.75

Марка 3А+25+А-25

ДU = 1.763*10,8*55*0.001 = 0.6%

Участок 5 - 4 cos ф = 0.75

Марка 3А+50+А-50

ДU = 62,1*0,496*65*0.001 = 2%

Участок 4 - 3 cos ф = 0.75

Марка 3А+50+А-50

ДU = 67,8*0,496*45*0.001 = 1,5%

Участок 3 - 6 cos ф = 0.75

Марка 3А+50+А-50

ДU = 71,7*0,496*20*0.001 = 0.7%

Участок 6 - ТП cos ф = 0.75

Марка 3А+50+А-50

ДU = 72,5*0,479*110*0.001 = 3,8%

ДUобщее для Линии - 2 = 9%

Линия - 3

Участок 8 - 7 cos ф = 0.85

Марка 3А+25+А-25

ДU = 14,4*0,881*40*0.001 = 0.5%

Участок 7 - 6 cos ф = 0.45

Марка 3А+25+А-25

ДU = 16,8*0,902*70*0.001 = 1%

Участок 6 - 5 cos ф = 0.85

Марка 3А+25+А-25

ДU = 21,2*0,722*60*0.001 = 0.9%

Участок 5 - 4 cos ф = 0.42

Марка 3А+50+А-50

ДU = 37,3*0,446*80*0.001 = 1.3%

Участок 4 - 3 cos ф = 0.53

Марка 3А+50+А-50

ДU = 30*0,446*47*0.001 = 0.6%

Участок 3 - 2 cos ф = 0.85

Марка 3А+50+А-50

ДU = 55,7*0,446*80*0.001 = 1,9%

Участок 2 - 1 cos ф = 0.81

Марка 3А+50+А-50

ДU = 0,492*35,4*30*0.001 = 0.04%

Участок 1 - ТП cos ф = 0.85

Марка 3А+50+А-50

ДU = 42,2*0,495*20*0.001 = 0.4%

ДUобщее для Линии - 3 = 6,6%



6. Выбор трансформаторной подстанции

Для электроснабжения сельских потребителей на напряжении 0,38/0,22 кВ непосредственно возле центров потребления электроэнергии сооружают трансформаторные пункты или комплектные трансформаторные подстанции на 35, 6-10/0,38-0,22 кВ. Обычно мощности трансформаторных пунктов не очень значительны, и иногда их размещают на деревянных мачтовых конструкциях. Комплектные трансформаторные подстанции устанавливают на специальных железобетонных опорах. Трансформаторные пункты при использовании дерева монтируют на АП-образных опорах. Они имеют невысокую стоимость, и их сооружают в короткий срок, причем для их сооружения используют местные строительные материалы.

Комплектные подстанции полностью изготавливают на заводах, а на месте установки их только монтируют на соответствующих железобетонных опорах или фундаментах. Эксплуатация таких трансформаторных пунктов и комплектных подстанций очень проста, что обусловило их широкое применение в практике вообще и, особенно в сельской энергетике. Их применяют также на окраинах городов, а иногда и в качестве цеховых пунктов электроснабжения на заводах и фабриках. На этих подстанциях имеется вся необходимая аппаратура для присоединения к линии 35, 6-10 кВ (разъединитель, вентильные разрядники, предохранители), силовой трансформатор мощностью от 25 до 630 кВА и распределительное устройство сети 0,38/0,22 кВ, смонтированное в герметизированном металлическом ящике. На конструкции подстанции крепят необходимое число изоляторов для отходящих воздушных линий 0,38/0,22 кВ. К установке принимается комплектная трансформаторная подстанция киоскового типа с силовым трансформатором мощностью 400 кВА.

Исходя из вышеуказанных расчетов делаем выбор трансформаторной подстанции, данные которой указаны в таблице 6.1

Табл. 6.1

ТП

Рн, кВА

Uном, кВ

Сумма и группа соединения обмоток

Потери Вт

Uкз,%

Ток ХХ

R,Zтр-ра приведенные к U=0.4 кВ, Ом

ВН

НН

ХХ

КЗ

Прямой пос-ти

При 1-фазном КЗ

Ур.А

Ур.Б

ТМ

160

10

0,4

-0 -11

550

565

2650 3100

4.5 4.7

2.6

0.045 0,047

0.487 0,15

Sт = 59,1+72,5+72,5 = 203,8

Исходя из расчета выбираем трансформатор с номинальной мощностью 160кВА Типа ТМ



Заключение

В процессе выполнения курсового проекта на тему «Электроснабжение сельского населённого пункта» по дисциплине «Электроснабжение» по заданному району, был произведён расчет линии 10 кВ и линии 0.38 кВ заданного населённого пункта. Он включает расчет электрических нагрузок населенного пункта, определение мощности и выбор трансформаторов, электрический расчет воздушной линии напряжением 10 кВ, построение таблицы отклонений напряжения, электрический расчет воздушной линии напряжением 0,38 кВ, конструктивное выполнение линий напряжением 0,38 кВ, 10 кВ и подстанции 10/0,38 кВ, расчет токов короткого замыкания, выбор оборудования подстанции ТП 1, расчет защиты от токов короткого замыкания, согласование защит, технико-экономическую часть, а также спецвопрос.

Курсовое проектирование - важная составляющая при получении высшего образования. Оно позволяет закрепить, углубить и обобщить теоретические знания, полученные в процессе изучения технических дисциплин и повысить уровень знаний студентов. Также развиваются навыки самостоятельного решения инженерных задач.

Размещено на Allbest.ru