Электроснабжение поселка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новосибирский государственный аграрный университет

Инженерный институт

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

Курсовой проект

дисциплина: Электроснабжение

тема: Электроснабжение поселка

Выполнил: Киселев А.В.

Новосибирск 2011

Содержание

Введение

1. Проект системы электроснабжения 10 кВ

1.1 Обоснование схемы

1.2 Расчет электрических нагрузок

1.3 Расчет электрической цепи

1.3.1 Выбор трансформатора

1.3.2 Расчет сечения проводников ВЛЭП

1.3.3 Выбор электрических аппаратов

1.4 Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания

1.5 Конструктивное исполнение линии 10 кВ

2. Проект системы электроснабжения 0,38 кВ

2.1 Обоснование схемы

2.2 Расчет электрических нагрузок

2.3 Расчет электрической сети

2.3.1 Расчет проводников ЛЭП

2.3.2 Выбор электрических аппаратов

2.4 Конструктивное исполнение линии 0,4 кВ

Список литературы

Введение

Сельское хозяйство получает электроэнергию в основном от энергетических систем. Воздушными линиями охвачены почти все населенные пункты.

Электрические нагрузки в сельском хозяйстве постоянно меняющаяся величина: подключаются новые потребители. Постепенно растет нагрузка на вводе в дома, т.к. увеличивается насыщенное бытовыми приборами, в тоже время прекращают свое существование крупные животноводческие комплексы, уступая место мелким фермам, и т.д. если электрические нагрузки увеличиваются, то пропускная способность электрических сетей становится недостаточной и появляется необходимость в их реконструкции. При этом часть воздушных линий заменяют подземными кабелями или воздушными линиями с изолированными самонесущими проводами. Основное преимущество таких сетей высокая надежность и большой срок службы. Проводятся работы по реконструкции электрических сетей с применением самонесущих проводов и кабелей.

При реконструкции широко внедряются мероприятия по повышению надежности электроснабжения сельских потребителей, которая еще далеко недостаточна. Обеспечение требуемой надежности, качества и экономичности основные задачи сельского электроснабжения.

Характеристика объекта и исходной информации

Объектами электроснабжения является посёлок на 41 двухквартирных домов. На территории поселка кроме жилых домов так же имеются: магазин, котельная, административное здание. План поселка приведен на листе 1 графического материала.

Источником питания является ВЛЭП-10 кВ проходящая с северной стороны в 500 метрах от поселка. Категория по надежности электроснабжения поселка третья. Расчетные нагрузки по социально-бытовым и культурным учреждениям приведены в табл. В.1

Таблица В.1 Расчётные нагрузки по социально-бытовым учреждениям

№ п/п	Наименование потребителя	Нагрузка
		Р, кВт	Q, квар
1	Магазин	6	3,5
2	Узел связи	1	0,5
3	Дом культуры	8	5
4	Детский сад	4	2
5	Столовая	9	6

электрический трансформатор замыкание проводник

1. Проект системы электроснабжения 10 кВ

1.1 Обоснование схемы

Источником питания для электрифицированного объекта в курсовом проекте (жилой поселок) является проходящая мимо поселка воздушная линия электропередач (ВЛЭП) напряжением 10 кВ, эта линия находится на расстоянии 500 метров от границы поселка с восточной стороны. Подстанция 10/0,4 кВ установлена приблизительно в центре электрических нагрузок, ее место указано в приложении 1.

Потребитель электрической энергии (жилой поселок) является потребителем III категории по надежности электроснабжения, поэтому электроснабжение будет реализовываться без резервирования, т.е. одной последовательной цепочкой.

Рис.1.1. Однолинейная принципиальная схема электроснабжения

От источника питания (проходящая ВЛ) до подстанции энергия будет поставляться ВЛЭП 10 кВ, эту линию обычно называют отпайкой от существующей. Для того что бы иметь возможность отключать отпайку от существующей линии (снимать напряжение) ставят разъединитель. В качестве трансформаторной подстанции (ТП) принимаем комплектную ТП (КТП),у которой в РУ-10 кВ ставят разъединитель и предохранители.

Указанная однолинейная принципиальная часть схемы системы электроснабжения представлена на рис.1.

1.2 Расчет электрических нагрузок.

Расчетная нагрузка-это мощность на которую будет ориентироваться элемент электрической сети, естественно расчетная нагрузка, это наиболее часто встречающаяся максимальная величина.

Для разных сфер жизнедеятельности человека существуют различные методики оценки расчетной мощности, так для жилья используется метод коэффициента одновременности

,

где - мощность на вводе квартиры

- коэффициент одновременности (учитывает не совпадение максимумов отдельных составляющих)

Расчетная нагрузка на вводе в квартиру определяется некоторыми документами (нормами) учитывающих статистику жизни.

Для жилых квартир объекта данного курсового проекта, в которых пищеприготовление на электрической плитах, примем расчетную нагрузку на вводе 3 кВ.

Коэффициент одновременности зависит от количества составляющих и является справочной информацией. Так для 100 квартир = 0,24, тогда кВт,

На основании СНиП реактивная мощность квартир определяется исходя из cos ц = 0.98, тогда ц=0,2, tg ц=0,2,

кВ

Для учета в общей нагрузке подстанции расчетной нагрузки не жилых потребителей используется метод попарного суммирования, когда к обще нагрузке прибавляется доля расчетной мощности учитываемого потребителем полученного на основе табл. 3.3 [1], т.о. расчетная нагрузка будет определяться по выражению , аналогично для реактивной мощности

.

Узел связи: Р=1 кВт, ?Р=0,6 кВт, Q=0,5квар, ?Q=0,3квар.

Магазин: Р=6 кВт, ?Р=3,6 кВт, Q=3,5квар, ?Q=2,1квар.

Дом культуры: Р=8 кВт, ?Р=4,8 кВт,Q= 5квар, ?Q=3квар.

Детский сад: Р=4 кВт, ?Р=2,4кВт, Q=2квар, ?Q=1,2квар.

Столовая: Р=9 кВт, ?Р= 5,5 кВт, Q=6квар, ?Q=3,6квар.

Р_р=72+0,6+3,6+4,8+2,4+5,5=88,9 кВт.

Q_р=14,4+0,3+2,1+3+1,2+3,6=24,6квар.

В расчетной нагрузке подстанции должна быть учтена нагрузка уличного освещения. Ее величина оценивается на основе 3.1 [1]. Принимаем ширину проезжей части 9-12 м. с покрытием простейшего типа при этом норма освещенности 2 лк. Для достижения этой освещенности величина удельной мощности осветительных установок равна 7 Вт/м. Р_Уламп=7?2600=18200 Вт.

Принимаем для освещения улиц светильники на основе ламп ДРЛ мощностью 250 Вт. Учитывая потери в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) активная мощность потребляемая светильником равна

Р_осв=к? Р_Уламп,

где к=1,2

Р_осв=21,8 кВт.

Количество светильников равно n===87,2, принимаем n=88 шт.

Реактивная мощность потребляемая осветительными установками оцениваемая исходя из cosц = 0,85, ц=0,55,tgц=0,62.

Q_осв=Р_л? tgц=18200?0,62=11,3квар.

Тогда расчетная мощность по подстанции равна:

Р_тп=Р_р+Р_осв=88,9+21,8=110,7 кВт.

Q_тп=Q_р+Q_осв=24,6+11,3=35,9квар

S===116,8 кВА.

1.3 Расчет электрической цепи

1.3.1 Выбор трансформатора

Для однотрансформаторных подстанций работающих по односменному режиму мощность трансформатора выбирается из условия S_тр?S_см, где S_см- среднесменная величина полной мощности определяемая по суточному графику нагрузки, исходя из этого можно принять что S_тр?S_тп, где S_тп- расчетная мощность трансформатора, тогда S_тр=100 кВА, трансформатор масляный его характеристики равны: ?Р_ж=0,41 кВт; ?Р_кз=2,6 кВт; U_кз=4,5%

1.3.2 Расчет сечения проводников ВЛЭП

Критериями расчета сечения проводников ЛЭП является:

1) Допустимая токовая нагрузка

2) Экономическая плотность тока

3) Допустимая потеря напряжения

4) Условия короны

5) Механическая прочность

Условия короны является критерием для ВЛ начиная со 110 кВ.

Критерий допускающая потеря напряжения является обязательным для ЛЭП до 1 кВ и на напряжениях выше 1 кВ не применяется.

По условию механической прочности для района Западной Сибири ВЛ10 кВ должны быть реализованы проводом с сечением не менее 35мм².

Условием выбора сечения по допустимому току является I_доп>I_р, где I_доп - допустимый ток, как справочная информация, I_р - расчетный ток I_р===6,6 А.

Для провода исходя из механической прочности (АС-35) допустимый ток равен 175 А, что намного больше расчетного.

Экономическое сечение будет определяться по выражению:

F_э=,

где j_э - экономическая плотность тока(как справочная информация),ее значение зависит от плотности графиков нагрузки за год. Плотность графиков нагрузки за год характеризуют величиной Т_м - число часов использования максимальной мощности. Принимаем Т_м=3000-5000 часов, для которого j_э=1,1 А/мм².

F_э==6 мм²

Следовательно ранее определенное сечение удовлетворяет требованиям данного критерия.

1.3.3 Выбор электрических аппаратов

В проектируемой схеме электрическими аппаратами являются: QS₁-разъедиеитель,необходимый для снятия напряжения с линии(отпайки) при каких-либо работах на ней; QS₂- разъединитель, является частью Ру-10 кВ ТП и необходимый для снятия напряжения с подстанции; FU-предохранитель, так же является РУ ВН и необходим для защиты трансформатора.

Выбор разъединителей:

а) Напряжение - необходимо взять разъединитель 10 кВ

б) По номинальному току, I_н>I_р, где I_н - номинальный ток, а I_р - расчетный ток.

Принимаем разъединитель марки РВЗ с I_н=400 А, QS₁такой же как и QS₂.

Условием выбора плавкой вставки предохранителя является I_нп>К_з?I_р, где К_з - коэффициент запаса, 1,2> К_з>1,3

I_нп>1,25?6,6=8,25

Принимаем I_нп=10 А

Выбор предохранителя:

а) Напряжение - 10 кВ

б) I_н>I_р

Для защиты трансформаторов выпускаются специальные предохранители серии ПКТ (предохранитель с кварцевым наполнителем для защиты трансформаторов). Что бы выполнить условие б, применяем предохранитель ПКТ 101-10 с I_н=20 А.

1.4 Проверка оборудования на действие токов короткого замыкания

Ранее элементы электрической сети (трансформатор, проводники ЛЭП, электрические аппараты) были выбраны исходя из нормального режима работы. После этого их необходимо проверить и при необходимости скорректировать выбор, исходя из условий действия токов короткого замыкания (Кз).

Этими условиями являются:

а) Термическое действие - проверка на термическую стойкость.

б) Динамическое действие - проверка на динамическую способность.

В соответствии с ПУЭ из элементов рассматриваемых в данном проекте, подлежат проверке следующие: электрические аппараты - на термическую и динамическую стойкость.

Для проверки аппаратов на действие токов Кз необходимо рассчитать эти токи в точках: а) К₁-для проверки QS₁; б) К₂-для поверки QS₂ и FU

Вид Кз - трехфазный. Для расчетов токов Кз в качестве исходной информации принимают:

а) ток на подстанции РТП на шинах 10 кВ I_Кз=7 кА.

б) удаленность точки К₁ от подстанции 5 км, провод ВЛ АС- 50.

Для расчетов токов Кз составляем схему замещения:

Рис.1.2. Схема замещения

х_с ===0,83 Ом

х_л=х₀?l=0,4?5=2 Ом

х₀-удельное сопротивление

R_л =r₀?l=0,625?5=3,125 Ом

Х_отп=0,4?0,5=0,2 Ом

R_отп=0,894?0,5=0,45 Ом

Полное сопротивление до точки К₁: z₁==4,22 Ом,

до точки К₂: z₂==4,7 Ом.

I_к1===1,4 кА

I_к2===1,23 кА

Проверка QS₁:

а) на термическую стойкость по условию:

,

где I_тс - ток термической стойкости, 16 кА;

t_T - время его протекания, заданно заводом изготовителем, 1 с;

t_n - приведенное время действия тока Кз, определяется t_n=t_сз+t_отк;

t_сз - время срабатывания защиты, 0 c;

t_отк - время отключения аппарата,0,5 с для ВМП.

256кА²с>0,98кА²с

Разъединитель обладает термической стойкостью.

б) на динамическую стойкость по условию:

i_дин>i_у,

где i_дин- ток динамической стойкости аппарата,41 кА;

i_у- ударный ток в точке К₁, i_у =?I_к1?К_уд;

К_уд - ударный коэффициент, он уменьшается стремясь к 1 на пути к электрическим приемникам. Для шин 10 кВ К_уд=1,2

41 кА>2,31 кА

Разъединитель обладает динамической стойкостью. Естественно QS₂, находящийся за большим сопротивлением, так же обладает термической и динамической стойкостью.

Проверка FU:

Она реализуется на основании паспортной характеристики - отключающей способности для предохранителей ПКТ она равна 12,5 кА. Очевидно, что условие I_отк>I_К1 выполняется, поэтому предохранитель обладает термической и динамической стойкостью.

1.5 Конструктивное исполнение линии 10 кВ

Воздушная линия электропередач выполнена на железобетонных опорах. Опоры воздушных линий разнообразны по конструкции. Большая часть опор на линии служит только для поддержания проводов на высоте. Такие опоры называют промежуточными (рис. 1.3 а). Анкерные опоры (рис. 1.3 6) устанавливают в начале и конце линии (концевые опоры), с обеих сторон переходов через автомобильные и железные дороги, реки и другие препятствия. На прямых участках анкерные опоры размещают через каждые 2 -- 3 км. Их рассчитывают на устойчивость при одностороннем обрыве всех проводов. В местах поворота линии применяют угловые опоры.

Провода подвешивают на опорах с помощью изоляторов (рис. 1.4). Для ВЛЭП 10 кВ применяем штыревые изоляторы (рис. 1.4,б).

Изоляторы ВЛ изготовляют из фарфора или закаленного стекла. К достоинствам стеклянных изоляторов относится то, что в случае электрического пробоя либо разрушающего механического, или термического воздействия закаленное стекло изолятора не растрескивается, а рассыпается. Это облегчает нахождение не только места повреждения на линии, но и самого поврежденного изолятора. Изоляторы крепят на опорах с помощью крюков, штырей и специальных скоб.

Ввод в ТП осуществлен с помощью кабельных вставок.

Рис. 1.3. Железобетонные опоры воздушной линии напряжением 6(10) кВ: а -- промежуточные; б -- анкерные

Рис. 1.4. Линейные изоляторы: а -- штыревой для линий напряжением 400 В; б -- штыревой для линий напряжением 6 (10) кВ; в -- штыревой для линий напряжением 20 (35) кВ; г -- подвесной для линий напряжением 35 кВ в загрязненных районах

2. Проект системы электроснабжения 0,38 кВ

2.1 Обоснование схемы

Схема электрической сети напряжением 0,38 кВ задача, которой является передача и распределение электроэнергии среди потребителей рассматриваемого в данной работе объекта будет применена, как радиально-магистральная схема (смешанная схема), количество автоматов, устанавливаемых в РУ-0,4 кВ для принятой выше подстанции равно 3.

Передача и распределение энергии по территории объекта будет реализована ВЛЭП. Если улица более 15 метров целесообразно ВЛЭП делать по каждой стороне улицы, размещение ВЛЭП по территории объекта указанно на листе 1 графического материала.

Принципиальная схема электроснабжения указанна на рис.2.1.

Рис. 2.1. Схема распределительной сети 0,38 кВ.

Таблица 2.1 Распределение потребителей по линиям.

Линия	Потребители	Длина линии, км
Л1.1	16 квартир, детский сад, узел связи. Связи	0,58
Л1.2	16 квартир.	0,32
Л1.3	10 квартир.	0,24
Л2.1	12 квартир, магазин, дом культуры	0,44
Л2.2	12 квартир.	0,22
Л2.3	7 квартир.	0,2
Л3.1	16 квартир.	0,32
Л3.2	11 квартир, столовая.	0,3

2.2 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок вначале проводится по каждой линии в соответствии с методикой указанной в п.1.2.

Активная мощность линии Л1.1

Р_л1.1=к_о

где, Р_i-суммарная нагрузка на линии

к_о- коэффициент одновременности.

Р_л1.1=16?3?0,36+0,6+2,4=20,28 кВт

Реактивная мощность линии Л1.1, cosц=0.98 (tgц=0,2)

Q_л1.1=Р_л1.1?tgц=20,28?0,2+0,3+1,2=5,6 квар.

Суммарная расчетная нагрузка на линии Л1.1

S_л1.1==20,28²+5,6²=21 кВА

Все остальные расчеты аналогичны и сведены в таблицу 2.2

Расчет нагрузки для кабельных вставок и автоматов определяется исходя из несовпадения максимумов нагрузок присоединенных к одному автомату.

Таблица 2.2 Расчетные нагрузки по линиям

Линия	P, кВт	Q, квар	S, кВА
Л1.1	20,28	5,6	21
Л1.2	17,28	3,5	17,6
Л1.3	12,6	2,5	12,8
Л2.1	22,8	9,7	24,8
Л2.2	14,4	2,9	14,7
Л2.3	9,9	2	10,1
Л3.1	17,28	3,3	17,6
Л3.2	19,4	7,48	20,8

Таблица 2.3

n	2	3	4
ко	0,98	0,9	0,85

Активная мощность фидера 1

Реактивная мощность фидера 1

Суммарная мощность фидера 1

Расчетные нагрузки по фидерам аналогичны и сведены в таблицу 2.4

Таблица 2.4 Электрические нагрузки по фидерам

Фидер	Р, кВт	Q, квар	S,кВА
Ф1	45,4	9	46
Ф2	42,39	8,5	43,2
ФЗ	34,8	7	35,5

2.3 Расчет электрической сети

2.3.1 Расчет проводников ЛЭП

Ранее (п.1.3.2) были рассмотрены критерии выбора сечения проводников ЛЭП в сетях до 1 кВ из рассмотренных критериев используются следующие:

1) Допустимая токовая нагрузка;

2) Допустимая потеря напряжения;

3) Механическая прочность.

Приведем пример расчета сечения проводников для линии Л1.1.

Условием выбора сечения по допустимой токовой нагрузке I_доп>I_р

I_p===31,9 А

По таблице 25 [2], выбираем провод АС-10. Рассчитаем для данного сечения с учетом нагрузки и ее длины потери напряжения.

Для данного сечения по таблице 50 [2], определяем удельные сопротивления r₀=3,12Ом/км, x₀=0,3Ом/км.

Потеря напряжения для шин с равномерно-распределенной нагрузкой по длине определяется по эквивалентной схеме в которой длина половина исходной и нагрузка сосредоточена в конце, тогда потеря напряжения в процентах от номинального определиться по выражению:

?V===13%, эта величина превышает допустимое значение равное 5%,следовательно необходимо увеличить сечение, например берем провод АС-25, r₀=1,25Ом/км; x₀=0,287Ом/км, I_доп=130 А.

?V==5,4%, эта величина превышает допустимое значение равное 5%,следовательно необходимо увеличить сечение, например берем провод АС-35, r₀=0,894Ом/км; x₀=0,628Ом/км, I_доп=175 А.

?V==4,3%, это сечение удовлетворяет требованию по потере напряжения.

Исходя из условий критерия по механической прочности в регионе Западной Сибири для ВЛЭП до 1 кВ необходимо применять провод с сечением не ниже АС-25.

Для остальных линий расчет аналогичен и сведен в таблицу 2.5.

Таблица 2.5. Расчетное сечение ВЛЭП 0,38кВ

№ линии	Провод	Iдоп, А	?V,%
Л1.1	АС-35	175	4,3
Л1.2	АС-25	130	2,4
Л1.3	АС-25	130	1,3
Л2.1	АС-25	130	4,7
Л2.2	АС-25	130	1,6
Л2.3	АС-25	130	1
Л3.1	АС-25	130	2,5
Л3.2	АС-25	130	2,7

2.3.2 Выбор электрических аппаратов

В КТП, которая выбрана для реализации в данном проекте, предусмотрена установка в РУ-0,4 кВ линейных автоматических выключателей типа ВА 88-32, I_y=125 А в количестве трех штук.

Для каждого фидера необходимо рассчитать номинальный ток теплового расцепителя автомата по условию I_нр>I_р?к_з, где к_з=1,25.

QF1: I_нр>I_р?к_з=97,5 А

Остальные расчеты аналогичны и сведены в таблицу 2.6

Таблица 2.6

№ фидера	Iр?кз, А	Iнр, А
QF1	97,5	100
QF2	94,35	100
QF3	73	80

2.4 Конструктивное исполнение линии 0,4 кВ

ВЛЭП 0,4 кВ выполнена на деревянных опорах с железобетонными пасынками. Деревянные опоры (рис. 2.2) изготавливают из сосны или лиственницы и применяют на линиях напряжением до 110 кВ в лесных районах, но все реже. Основными элементами опор являются пасынки (приставки) 1, стойки 2, траверсы 3, раскосы 4, подтраверсные брусья 6 и ригели 5. Опоры просты в изготовлении, дешевы, удобны в транспортировке. Основной их недостаток -- недолговечность из-за гниения древесины, несмотря на ее обработку антисептиком. Применение железобетонных пасынков(приставок) увеличивает срок службы опор до 20--25 лет.

Рис 2.2 Применение деревянных опор и типов опор: а - промежуточная(0,38-10 кВ; б - промежуточная (0,38-35 кВ); в - угловая промежуточная (6-35 кВ); г - промежуточная (35кВ); д - промежуточная свободно стоящая (35-220 кВ).

Провода подвешивают на опорах с помощью изоляторов(рис.4).Для ВЛЭП 0,38 кВ применяем штыревые изоляторы(рис.4,а).

Вывод из ТП осуществлен с помощью кабельных вставок.

Список литературы

1. Гужов Н.П. Электроснабжение Методические указания к курсовому проектированию для студентов по специальности “Электрификация и автоматизация сельского хозяйства”/- НГАУ,2006

2. Шаповалов И.Ф. Справочник по расчету электрических сетей. - 3-е изд., перераб. и доп. - Киев: Будивельник, 1986.

3. Будзко И.А. и др. Электроснабжение сельского хозяйства./ И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов.- М.: Колос, 2000.

Размещено на Allbest.ru