Электроснабжение сельского населенного пункта

Министерство сельского хозяйства рф

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Ижевская Государственная Сельскохозяйственная Академия»

Кафедра Электроснабжение

Курсовой проект по дисциплине

Электроснабжение

на тему:

Электроснабжение сельского населенного пункта

Выполнил студент

Глухов В. А.

Проверил Трефилов Е.Г.

Ижевск 2010

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. Расчет электрических нагрузок населенного пункта

Из табл. 1 определяется вариант задания – 213, которому соответствует схема № 1 ВЛ. 10 кВ с расчетным населенным пунктом № 2 и схема № 3 сети 0, 38 кВ.

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.

Таблица 1.1

Значения полной мощности дневного и вечернего максимумов нагрузки рассчитываются по формуле

(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.

2 Зона:

Жилые одноквартирные дома:

Жилые четырехквартирные дома:

Жилые восьмиквартирные дома:

2. Расчетная мощность дневного максимума нагрузки потребителей населенного пункта определяется по формуле:

, (1.3)

где РБ – наибольшее значение расчетной мощности дневного максимума нагрузки одного из потребителей или группы одинаковых потребителей, кВт;

m – число потребителей и групп одинаковых потребителей населенного пункта, нагрузки которых суммируются;

Рдоб1, Рдоб2, Рдоб3,… Рдоб m-1 – добавки, определяемые расчетной мощностью дневного максимума нагрузки всех других потребителей и групп одинаковых потребителей, кВт; берутся из таблицы 3.6 [2].

3. Определяется нагрузка наружного освещения населенного пункта, которая включает нагрузку уличного освещения и нагрузку наружного освещения территории хозяйственных дворов:

, (1.4)

где РΣНО – суммарная нагрузка наружного освещения населенного пункта, кВт; рудУО – удельная нагрузка уличного освещения, Вт/м; в курсовом проекте рекомендуется принять рудУО=6 Вт/м; LУ – суммарная длина улиц населенного пункта, м; принимается в соответствии с масштабом по плану населенного пункта; РНО хд – суммарная нагрузка наружного освещения территории хозяйственных дворов, кВт; в курсовом проекте рекомендуется принимать из расчета: 250 Вт на одно помещение и 3 Вт на 1 метр длины периметра двора [2, с.38]. LУ= 66, (см), с учетом масштаба (1: 2000) получаем 1300 (м), (периметр – 3840 м).

4. Расчетная мощность вечернего максимума нагрузки потребителей населенного пункта определяется по формуле:

, (1.5)

где РБ, Рдоб1, Рдоб2, Рдоб3,… Рдоб m-1 – то же, что и для формулы (1.3), только для вечернего максимума нагрузки потребителей, кВт;

РΣНО – суммарная нагрузка наружного освещения населенного пункта, кВт.

5. Расчетная мощность дневного и вечернего максимума нагрузки производственных потребителей населенного пункта.

6. Коэффициент мощности дневного и вечернего максимума суммарной нагрузки всех потребителей населенного пункта.

(1.6)

где - расчетная нагрузка комунально-бытовых потребителей.

= 86,3+ 97,4= 183,7(кВт)

= 70,9+ 104,8= 175,7 (кВт)

РП (Д) / РОД = 86,3/183,7=0,47

РП (В) / РОВ = 70,9/ 175,7 = 0,44

= 0, 8

= 0, 84

7. Расчетная полная мощность дневного и вечернего максимума.

,

2. Определение мощности и выбор трансформаторов

Количество трансформаторных подстанций в населенном пункте рекомендуется определять по эмпирической формуле:

, (2.1)

где Sp – наибольшее значение расчетной полной мощности всех потребителей населенного пункта, соответствующее дневному или вечернему максимуму нагрузки, кВА;

F – площадь населенного пункта, км2;

U – допустимая потеря напряжения в линиях 0,38 кВ, %;

В – коэффициент, %/кВА*км2.

Для ВЛ 0, 38 кВ принимается U = 7…10%; для ТП 10/0,38 кВ значение коэффициента «В» принимают: В = 0,06…0,07 %/кВА*км2.

В целях сокращения экономических затрат рекомендуется выбирать не менее двух трансформаторных подстанций, так как на плане местности однородные потребители размещены компактно выбираю две подстанции. Сгруппируем потребителей населенного пункта в две зоны.

Выбираем трансформаторы с номинальной мощностью:

1 Производственная зона Sном= 100 кВА;

2 Зона Sном= 100 кВА;

Координаты ТП для каждой выбранной зоны потребителей рассчитывают по известным координатам отдельных потребителей, с использованием формул:

(2.2)

где n – число потребителей для каждой выбранной зоны; Si – полная мощность «i»-того потребителя для того максимума нагрузки, по которому выбран трансформатор ТП, кВА.

Производственные потребители:

4.8

14.39

Зона 2:

28.76

9.7

Расчет произведен в таблице Microsoft Office Excel 2007

3. Электрический расчет воздушной линии напряжением 10 кВ

Электрический расчет воздушных линий (ВЛ) производится с целью выбора марки и сечения проводов, определения потерь напряжения и энергии в линии.

Результаты расчетов и необходимые данные для них оформляются в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1

Таблица 3.1.1

Таблица 3.1.2

∆Wmax= 131472,7 кВт*ч в год.

С помощью коэффициента одновременности и добавок рассчитаем нагрузку на всех участках линии 10 кВ.

Например мощность для общей дневной нагрузки на участках 1-3:

Р2-5 =ko (Р5 + Р5-6) =0.9(180+300) = 432 кВт

Расчетная реактивная и полная мощность нагрузки для дневного и вечернего максимума по каждому участку ВЛ 10 кВ определяются по формулам:

(3.1)

, (3.2)

«РО» – расчетная активная общая нагрузка, указанная в столбцах 3 и 5, а «cos » и «tg » берутся из столбцов 9…12 таблицы 3.1.

В столбцы 17, 18 таблицы вписывается рабочий ток на участках линии, который определяется по формуле:

, (3.3)

где Uном=10 кВ – номинальное напряжение линии.

Сечение проводов в курсовом проекте рекомендуется определять по экономической плотности тока:

, (3.4)

где jЭК=1,3 А/мм2 – экономическая плотность тока, выбранная по таблице 5.1 [1,2].

Полученное расчетное сечение округляется до ближайшего стандартного и должно быть скорректировано по требованиям к механической прочности, в соответствии с которыми провода выбирают сталеалюминиевыми, сечениями не менее: 70 мм2 для магистрали и 35 мм2 для отпаек.

Параметры выбранных проводов необходимо свести в таблицу 3.2.(приложение 1, 4, 14, 15 [1,2] ).

Таблица 3.2

Выбранное сечение проводов удовлетворяет условию допустимого нагрева:

.

Условие выполняется.

На каждом из участков линии необходимо определить потерю напряжения:

, (3.5)

где , Р и Q – длина участка и мощности, передаваемые по участку, берутся из таблицы 3.1, а r0 и x0 – из таблицы 3.2 для соответствующего участка ВЛ 10 кВ.

Полученную по формуле (3.5) потерю напряжения в вольтах необходимо перевести в киловольты и представить в процентах:

(3.6)

а затем вписать в соответствующие столбцы (20 или 22) таблицы 3.1.

Потери напряжения от шин 10 кВ до конца расчетного участка определяются путем суммирования потерь напряжения тех участков, по которым передается нагрузка рассматриваемого участка ВЛ 10 кВ. Полученные результаты вписываются в столбцы 21 и 23 таблицы 3.1.

В столбце 24 таблицы указываются потери электрической энергии на участках линии, которые рассчитываются по формуле:

, (3.7)

где  - время максимальных потерь, час; может быть принято по таблице 14.2 [1].  =1900 ч

Потери энергии по всей линии подсчитываются суммированием потерь энергии на всех участках ВЛ 10 кВ.

4. Построение таблицы отклонений напряжения

Таблица отклонений напряжения в курсовом проекте необходима для определения допустимой потери напряжения в линиях 0,38 кВ и выбора оптимальной надбавки напряжения у трансформаторов подстанций.

Таблица составляется для подстанций ближайшего к шинам 10 кВ населенного пункта (ТПБ), удаленного (ТПУ) и расчетного (ТПР) населенных пунктов (таблица 4.1).

Таблица 4.1

5. Электрический расчет воздушной линии напряжением 0, 38 кВ

В учебных целях выбор сечений проводов в линиях W1, W2 и W3 производится различными методами. Выбранные провода проверяются на механическую прочность и по нагреву.

К линии W1, W2 и W3 подключены производственные потребители электроэнергии.

Расчет сечений проводов линии W1 методом экономических интервалов производится следующим образом:

Определяется расчетная полная мощность на каждом участке линии:

S0-1=P0-1/ cos0-1= 24/ 0, 74= 32, 4 (кВА)

S1-2=P1-2/ cos1-2= 18/ 0, 77= 23, 4 (кВА)

S2-3=P2-3/ cos3= 5/ 0, 85= 5, 88 (кВА)

где Р0-1, Р1-2, P2-3 расчетная активная нагрузка на участках линии, которая для коммунально–бытовых потребителей определяется попарным суммированием нагрузки в конце участка и нагрузки предыдущего участка с помощью табличных добавок.

P2-3= P3= 5 (кВт)

Р1-2= Р2+ Рдоб 2-3 (при Р2Р2-3)

Р1-2= 15+ 3= 18 (кВт)

Р0-1= Р1-2+ Рдоб 1 (при Р1-2 Р1)

Р0-1= 18+ 6= 24 (кВт)

Значение коэффициента мощности нагрузки участка линии определяется как средневзвешенное.

Cos1-2= (S2 cos2+ S2-3 cos3)/ (S2+ S2-3) =

= (20* 0, 75+ 5, 88* 0, 85)/ (20+ 5, 88) =

= (15+ 5)/ 25, 88= 0, 77

Cos0-1= (S1 cos1+ S1-2 cos2)/ (S1+ S1-2) =

= (14, 3* 0, 7+ 23, 4* 0, 75)/ (14, 3+ 23, 4) =

= (10+ 18)/ 37, 7= 0, 74

Рассчитывается эквивалентная нагрузка на каждом участке линии по формуле:

, (5.1)

где Sр – расчетная мощность участка, кВА;

kд – коэффициент, учитывающий динамику роста нагрузок; в курсовом проекте рекомендуется принимать равным 0,7.

По таблице приложения 32 [2] предварительно определяют сечение проводов на каждом участке линии W1. При этом выбранные провода должны удовлетворять требованиям механической прочности, в соответствии с которыми алюминиевые провода должны иметь сечение не менее 50 мм2. Определяется потеря напряжения в линии W1 при выбранных сечениях проводов.

Если потеря напряжения в линии W1 не превышает допустимую потерю напряжения, определенную в п.4.10, то расчет на этом заканчивается.

Выбранные провода должны удовлетворять условию нагрева:

, (5.2)

где Iр макс – максимальный ток нагрузки для выбранного сечения, А;

Iдоп – допустимый длительный ток для выбранного сечения, А; берется из таблицы приложения 4 [2].

Расчет проводов линии W2 по допустимой потере напряжения при постоянном сечении проводов в линии выполняется в следующей последовательности: Определяется расчетная активная нагрузка на участках линии W2.

S0-4=P0-4/ cos0-4= 39, 7/ 0, 85= 46, 7 (кВА)

S4-5=P4-5/ cos4-5= 30, 5/ 0, 82= 37, 2 (кВА)

S5-6=P5-6/ cos5-6= 17, 4/ 0, 92= 18, 9 (кВА)

S6-7=P6-7/ cos7= 4/ 0, 92= 4, 35 (кВА)

P6-7= P7= 4 (кВт)

Р5-6= Р6+ Рдоб 6-7

Р5-6= 15+ 2, 4= 17, 4 (кВт)

Р4-5= Р5+ Рдоб 5-6

Р4-5= 20+ 10, 5= 30, 5 (кВт)

Р0-4= Р4-5+ Рдоб 4

Р0-4= 30, 5+ 9, 2= 39, 7 (кВт)

Cos5-6= (S6 cos2+ S6-7 cos7)/ (S6+ S6-7) =

= (15+ 4)/ (16, 3 +4, 35)= 0, 92

Cos4-5= (S5 cos5+ S5-6 cos6)/ (S5+ S5-6) =

= (20+ 17, 4)/ (26, 7+ 18, 9)= 0, 82

Cos0-4= (S4 cos4+ S4-5 cos5)/ (S4+ S4-5) =

= (15+ 30, 5)/ (16, 3+37, 2)= 0, 85

Определяется расчетная индуктивная нагрузка на участках линии по формуле, аналогичной (3.1). Задаемся удельным индуктивным сопротивлением проводов линии Х0= 0, 4 Ом/км. Рассчитываем составляющую потери напряжения в реактивных сопротивлениях линии по формуле:

, (5.3)