Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

По дисциплине Электроснабжение сельского хозяйства

Тема

Электроснабжение СТФ на 1200 телят с определением потерь напряжения в сети кормораздатчика

Разработал

Павленко А.С.

Введение

Развитие электрификации с/х - непременное условие для научно технического прогресса и интенсификации с/х производства. Электроэнергия самая используемая и имеет ряд преимуществ перед другими видами энергии: простота и экономичность её передачи на большие расстояния, лёгкое распределение между потребителями разной мощности, высокий уровень гигиенических условий её применения. Электроэнергия легко превращается в механическую энергию движения, в тепловую с автоматическим регулированием температуры, в видимое и невидимое излучения, в электромагнитные колебания, которые используются не только для передачи информации на расстояние, но и для воздействия на биологические объекты при сушке, лечении, обогреве и тд. Электроэнергия создаёт широкие возможности для построения автоматизированных линий по производству и переработке продукции, которую можно объединять в цехи-автоматы.

Единая энергосистема европейской части страны объединяет около 600 электростанций общей мощностью 65 миллионов кВт. Но в России большое предпочтение отдаётся сельской электрификации, где потребление электроэнергии возрастает за каждые 10 лет примерно в два раза.

В связи с динамичностью с/х производства часто возникает необходимость изменения электроснабжения обособленных потребителей. И для того чтобы овладеть навыками эл. обеспечения таких объектов, предусмотрена разработка данного курсового проекта.

1.Общая часть

1.1 Особенности объекта электроснабжения и характеристика их потребителей

Объектом электроснабжения в данном курсовом проекте является электроснабжение кормораздатчика свинарника. Природно-климатические условия объекта электроснабжения типично для Калачеевского района и характеризуется следующими особенностями. Рельеф местности равнинный, волнистый, с сетью оврагов и лощин. Земли чернозём суглинистого состава среднетяжелые и среднемощные, удельное сопротивление грунтов по планируемым трассам и местам установки ТП принято = 150 Ом/м.

Наивысшая температура летом +42⁰С, низшая средняя зимой -37⁰С, при этом наибольшая глубина промерзания грунта 160 см, средняя 95см. выпадение осадков неравномерно по времени года, в основном в осенне-весенний период, число грозовых часов в году составляет 65. По гололёдной нагрузке местность относится к 3 району, толщина гололёда до 15мм. На местности преобладают юго-западные ветры весной и осенью и суховей восточных направлений - летом, скорость ветров с периодичностью в 10-15 лет может достигать при порывах до 29-30 м/с поэтому район относится к 3 по ветровой нагрузке 50-55 Н/м².На территории проектируемого объекта находятся 7 потребителей.

Особенность фермы в том, что она расположена обособленно от других объектов и занимает территорию площадью 60000м²

Водоподъемная установка

Рд/Рв=12/12кВт;

соsyд/соsyв=0,75/0,75. Рдв=12

Весовая

Рд/Рв=1/1,5кВт;

cosyд/cosyв=0,9/0,9

Кормодробилка

КДУ2м Рд/Рв=25/2кВт;

соsyд/соsyв=0,85/0,8; Рдв=22кВт

Склад

Рд/Рв=12/2

соsyд/соsyв=1,1/1,1; Рдв=1,1

Откормочник на 600голов

Рд/Рв=6/8;

cosyд/cosyв=0,75/0,85; Рдв=4

Табл.1

Наименование потребителей	Обозначение	Параметры	Мощность наибольшего двигателя	Координаты точек
		дневное	вечернее
		Рдi кВт	cosyдi	Рвi кВт	cosyвi
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Водоподъемная установка	2	12	0,75	12	0,75	12	265	30
Весовая -пропускник	4	1	0,9	1,5	0,9		50	150
Кормодробилка	5	25	0,85	2	0,8	22	197	107
Кормоцех	11	32	0,75	6	0,85	22	185	130
Склад	14,1	1,2	0,75	2	0,85	1,1	165	85
	14,2	1,2	0,75	2	0,85	1,1	165	180
Откормочник на 600 коров	15,1	6	0,75	8	0,85	4	120	145
	15,2	6	0,75	8	0,85	4	120	120



Рис 1. Схема расположения объектов.

1.2 Характеристика проектируемого электроприёмника

Электроприёмником в данном курсовом проекте является 2 кормораздатчика КЭС 1,7 в откормочнике на 600 поросят. Питание мобильного кормораздатчика производится от трёхфазной сети напяжением380В по гибкому кабелю. Помещение откормочника в котором используется кормораздатчик относится к особо сырым с химически активной средой. На кормораздатчике используются три электродвигателя, два электродвигателя мощностью 0,5кВт марки 4А71А2СУ1 и марки 4А90L2СУ1 мощностью 3 кВт. Применяемые электродвигатели обладают следующими характеристиками:

___4А71А2СУ1 n=2840 об/мин., cos=0,87, КПД=0,77, Кi=5,5

___4A90L2СУ1 n=2840 об/мин., cos=0,88, КПД=0,84, Кi=5,5

Ввод в помещении осуществляется через трубостойку, далее к штепсельным разъемам в середине откормочника ведут групповые линии, к которым подключаются кабели питания кормораздатчика.

2. Расчётно-техническая часть

2.1 Выбор местоположения ТП

Т.К. объект проектирования обособлен небольшой площадью, то для электроснабжения достаточно одной ТП. Местоположение ТП выбираем с учётом следующих условий:

по экономической целесообразности минимума потерь эл. энергии. т.е. минимума потерь в сети 0,4 кВ.

С этой целью ТП располагают в центре тяжести эквивалентной нагрузки с учётом удобства монтажа и эксплуатации.

Должен быть удобный подъезд к ТП в случае неисправности.

С учётом безопасности работы ТП, т.е территория не должна затапливаться, нельзя устанавливать ТП на склоне, селевых или лавинных участках. ТП должно быть огорожено от каких-либо воздействий человека или животных. ТП должна быть ближе к потребителю с максимальной нагрузкой. Как можно меньше сближений и пересечений с другими объектами. Основополагающим является условие размещения ТП вблизи центра нагрузки. Для определения координат центра тяжести нагрузок определяем по формуле для вечернего и дневного максимума посередине прямой соединяющей эти точки.

где, Pi(max) - мощность одного из максимумов дневного или вечернего, при расчёте соответствующих координат максимумов.

Xi и Yi - координаты соответствующих потребителей на схеме.



Определяем центр нагрузки для дневного максимума по формулам: (2.1) и (2.2)

Располагаем ТП в точке дневного максимума так как она находится близко к объектам с двигателями мощностью 22кВт.

Рис 2. Схема электроснабжения объекта

2.3 Разработка и определение параметров расчётных схем наружной сети питающих объектов 0,38кВ и расчет нагрузок по участкам сети

Питание потребителей будет осуществляться по воздушной полно фазной пятипроводной сети. Так как потребители в основном трёхфазные, планируется использование охранного освещения. При проектировании сети учитываются следующие особенности:

линии должны располагаться прямолинейно, с минимальным числом изменения направления, сближений и пересечений с другими линиями объекта.

Длина линий, по возможности должна быть минимальной, а количество линий должно соответствовать мощности ТП.

Наиболее энергоёмкий объект или объект с наибольшим электродвигателем должен находиться на минимальном расстоянии от ТП.

В данном случае суммарная мощность проектируемого объекта 84,4кВА. Для определения оценочной мощности мы используем коэффициент одновременности. Кодн=0,8 при этом принимаем оценочную мощность 74,4. По оценочной мощности подстанции целесообразно применить три линии. Пользуясь данными правилами, на план объекта (рис 2.1) наносим планируемые линии, применяя для питания потребителей разветвлённую сеть. На основании данной схемы (рис.2.1) определяем параметры схем питания потребителей. Составляем расчётные схемы каждой линии.

Для определения количества линий определяем оценочную мощность подстанции

Sтп.оц=Кодi?_i=1ⁿ

Рмахi/соsyi=0,7(12/0,75+1/0,9+25/0,85+1,2*2/0,75+6*2/0,75)=52,576кВА

Где Кодi потребителей равно 0,7

Принимаем для распределения электроэнергии по территории фермы три воздушные линии.

Расчётная схема ВЛ1 ( Рис.3.)

Расчёт нагрузок по участкам ВЛ выполняется по расчётным схемам для каждой линии для дневного и вечернего максимумов отдельно. При определении расчётных нагрузок по участкам сети в случае, если нагрузки отличаются не более чем в 4 раза, пользуемся при их суммировании формулами суммирования с помощью коэффициента одновремённости. В этом случае нам понадобится полная мощность:

Рiд=Рiб(д)+?Рдоб(м)д

Рiв=Рiб(д)+?Рдоб(м)в

Где Рiб(д)и Рiб(д)- большая из суммарных нагрузок на i участке

?Рдоп(м)в и Рiдоб(м)д - соответственно добавка к большей нагрузке от меньшей дневной или вечерней суммируемым на i участке.

Суммирование нагрузок одинаковых по характеру и не отличается по величине более чем в 4 раза

Рiд=Код(n)?ⁿ_i=1 Рд(м)

Рiв=Код(n)?ⁿ_i=1 Рв(м)

Где Рд(м) и Рв(м) - расчетные максимумы дневные и вечерние суммарных на данном участке нагрузок.

Расчет нагрузок на остальных участках выполняем вышеперечисленно и сносим в таблицу

Параметры нагрузок на расчетных участках определяем с учетом характеристик потребления потребителей

Sдi=Рдi/соsyдi; Sв=Рвi/соsyвi

Где Рдi и Рвi - расчетные нагрузки на расчетных участках.

Соsдi и соsyвi - расчетные коэффициенты мощности нагрузок на расчетных участках определяем по формуле

Соsдi=(?ⁿ_i=1 Рдi)/(?ⁿ_i Рд(к)/соsyд(к))

Рд(к) и Рв(к) - соответственно суммарные при определении расчетной нагрузки мощности.

Соsyд(к) и соsyв(к) - коэффициент мощности нагрузок суммарных на i участке сети.

Расчет нагрузок и мощностей по участкам сети.

Таблица №2

2.3 Выбор сечения проводов и проверка сети на допустимые потери напряжения в ней

Выбор сечения проводников линий производится по следующим условиям:

Обеспечение требований ПУЭ по минимальному сечению с учётом климатических условий, району расположения ВЛ по гололёду и ветру. По гололёдной нагрузке местность относится к 3 району, толщина гололёда до 15мм. На местности преобладают юго-западные ветры весной и осенью и суховей восточных направлений - летом, скорость ветров с периодичностью в 10-15 лет может достигать при порывах до 29-30 м/с поэтому район относится к 3 по ветровой нагрузке 50-55 Н/м². Сечения проводов должны быть такими, чтобы потери напряжения в линиях по нормам НТПС не превышали 4%. При этом для производственных объектов нулевой провод может быть на одну ступень ниже. Все линии выполняются трёхфазными, пятипроводными. Выбор сечения проводов производят по экономическим интервалам нагрузки, с учётом дополнительных потерь напряжения.

Определяем сечение проводов по способу минимального расхода металла. Оценочное сечение проводов на линиях применяют одну или две марки провода

Ua1=Uвл1-Uр1;

Uвл1=Uдоп(о.е)*Uн=0,04*380=15,2В

Определяем Uрi - реактивную составляющую потерь напряжения, которую можно определить, приняв усреднённое значение индуктивного сопротивления проводов.

X0=0,5 Ом/км

Uр1=X0*Мр.ВЛ1/Uн (4.2)

где : Mр.вл1 - суммарный момент реактивной мощности ВЛ.

Мр.вл1=(Pi*li)*tg=50*12*кВт*км

здесь:P1 - мощность принятой расчётной нагрузки на участке ВЛ1;

li - длинна расчётного участка;

tg - коэффициент мощности на данном участке.

Определяем реактивную составляющую пот. напряжения по формуле(4.2) :

Uр1=В

Определяем момент активной мощности:

Ма.вл1=Pi*li=12*50=600кВА*км

Находим допустимые потери напряжения активной составляющей в ВЛ1:

Uа1=Uвл1-Uр.вл1=

Далее определяем сечение проводов для линии ВЛ1:

Fвл1=Ма.вл1*10і/32Uа.вл1*Uн= ммІ

Для линии ВЛ1 принимаем провод марки А-25

Для линии ВЛ2 и ВЛ3 расчёт производим аналогично.

Мрвл2=20*32* +5*25* +20*32* = кВт*км

Мрвл3=20*1,2* +23*1,2* +28*6* +(5*6* )*2+70*1* =

Определяем момент активной мощности:

Ма.вл2;3=Pi*li=кВА*км

Определяем реактивную составляющую пот. напряжения по формуле:

Uр1==В

Находим допустимые потери напряжения активной составляющей в ВЛ:

Uа2=Uвл1-Uр.вл1=

Далее определяем сечение проводов для линии ВЛ2:

Fвл2=Ма.вл1*10і/32Uа.вл1*Uн=мм

Принимаем на ВЛ2 провод марки АС25.

При этом максимальные потери напряжения в линии определяются по формуле:

Таблица 3. Принятое сечение удовлетворяет условию, т.к. потери напряжения не превышают 4%

Расч. линия	Uр,В	Ма кВА*км	Fрас	Fпринятое	r 0	x 0	Umax	Мр кВт*км
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ВЛ1 ВЛ2				A-25 A-25

2.4 Выбор мощности трансформатора питающей ТП

Выбор мощности осуществляется в соответствии с НТПС по соответствию мощности (суммарной) отходных линий с учётом коэффициента одновремённости, по экономическим интервалам нагрузки в соответствии со средней tєс и видом потр. ТП по след. зависимости:

Sэкн Sт Sэкв

При выборе трансформатора в качестве мощности трансформатора используется расчётная мощность головных участков.

Sтр.рас=кВА

С учётом температурной коррекции для климатического района со среднегодовой tєс= -30…+40єс, интервалами экономической нагрузки для выбора ТП напряжением 10/0,4 кВ. Интервал нагрузки для выбора трансформатора. С учётом температурной коррекции мощность трансформатора должна быть на 2% меньше расчётной.

Sнн=31,4кВА Sт=46,8=>Sтн=40кВА Sтв=51кВА

Sтр-ра=40кВА

т.к. при выборе мощности мы пользуемся большей из параметров нагрузки. Zт⁽¹⁾=0,65 Ом

2.5 Разработка внутренней сети питания эл приёмника

Мобильный кормораздатчик КС 1,5 получает питание по гибкому кабелю, подключенному к групповой линии в середине помещения для содержания животных. Групповая линия выполнена кабелем АВВГ и имеет длину 50 м. Гибкий кабель питания кормораздатчика марки РПШ имеет длину 45м. Групповые линии питания кормораздатчиков отходят от группового щита, питание в который подается от наружной сети через ввод. Ввод выполнен через трубостойку проводом АПВ длиной 7м.

Питание двигателей кормораздатчика производится по силовой проводке, выполненной проводами марки ПВ в трубах. Длина силовой сети от щита управления до двигателей мощностью 3кВт - 1м, до двигателей 0,75кВт - 1,5м.

Управление электродвигателями кормораздатчика выполняет оператор. Оператор должен следить за состоянием гибкого кабеля и предотвращать его повреждения.

Рис 4. Схема питания кормораздатчика.

2.6 Определение токов питания эл приёмника и выбор сечения проводов

Основная задача просчитать токи по каждой разновидности линии и выбрать сечение проводов. Номинальный ток потребляемый электродвигателем мощностью 0.75 кВт

Номинальный ток потребляемый электродвигателем мощностью 3 кВт

Пусковые токи электродвигателей определяем, зная их кратности пусковых токов:

Iпус(ш)= Кi*Iн(ш)=5.5*1.7=9.36А,

Iпус(с)= Кi*Iн(с)=5.5*6.1=33.5А.

Ток ввода и групповых линий определяем по формуле:

Iл= 1.1[Iл(без б.дв.) +0.4 Iпус (б.дв.)]

где Iл(без б.дв.) -ток линии без большего двигателя или двигателя

пускаемого последним;

Iпус (б.дв.)-пусковой ток большего двигателя или двигателя пускаемого последним.

Ток групповых линий и гибких кабелей:

Iл= 1.1[Iл(без б.дв.) +0.4 Iпус (б.дв.)]=1.1[7,8+0,4*9,36]=12,7А.

Ток ввода:

Iвв= 1.1[Iл(без б.дв.) +0.4 Iпус (б.дв.)]=1,1[19,7+0,4*66,8]=51А.

При выборе ввода сечение должно быть на порядок шкалы больше чем сечение групповой линии.

Сечение проводников выбираем с учётом способа прокладки материала проводника и изоляции из расчёта соответствии температуры внутри помещения расчётной температуры работы внутренней эл. проводки, по условию:

Iтаб?I раб(рас)

Ток допустимый табличный должен быть не менее расчётного тока .

Минимальное сечение проводников при выборе по условию механической прочности принимается для алюминиевых проводов 2,5 мм для медных 1,5 ммІ.

Выбираем сечения медных проводов линий питания электродвигателей и гибкого кабеля 1.5 ммІ Iтаб=16А> I раб=12,7А.

Выбираем сечение групповой линии 2,5 ммІ алюминиевого провода Iтаб=19А> I раб=12,7А.

Сечение проводов ввода из алюминия принимаем 16 мм Iтаб=55А> Iаб=51А.

2.7 Определение потерь напряжения во внутренней сети

Окончательные сечения проводов потери напряжения не должны превышать 2,5%. Для обеспечения этого условия в сети электроприемника данного задания определяем потери напряжения от ввода до самого электроприемника по формуле:

Где ?М - суммарный момент нагрузок от электроприемника до ввода.

S - сечение выбранных проводов

С - коэффициент потерь напряжения в сети в зависимости от материала провода, числа проводников и питающего напряжения.

Для алюминия Са=44, для меди См=72.



Сечения проводов групповой линии и гибкого кабеля приняты 4мм² соответственно из алюминия и меди, так как сечение 2,5мм² из алюминия и 1,5мм² из меди не обеспечивают допустимых потерь напряжения.

Потери напряжения во внутренней сети в данном случае превышают 2,5%.

2.8 Выбор надбавки напряжения на ТП

Выбор надбавки напряжения на ТП осуществляется с целью обеспечения отклонений напряжения на вводе потребителей, не превышающих ±5%. Для выбора надбавки напряжения пользуемся расчётной таблицей, с учётом, что потери напряжения до ТП по ВЛ 10кВ в режиме максимальной нагрузки и в режиме минимальной нагрузки составляют:

UВЛ10№єє=7,6%;

UВЛ10Іі=4,3%;

Уровень регулирования напряжения на шинах 10кВ в режиме максимальной и минимальной нагрузки:

дUВЛ10№єє=+7,2%

дUВЛ10Іі=-5%;

Таблица 3. Выбор надбавки напряжения ТП.

Параметры элемента системы	Обозначение	УП	БП
		100%	25%
1	2	3	4
Отклонения на шинах напряжением 10кВ	дUш	+5	0
Потери напряжения в линии 10кВ	U10	-4,5	-1,3
Трансформатор напряжения 10/0,4 кВ: постоянная надбавка	дUпост	+5	+5
Переменная надбавка	дUпер	0	0
Потери	ДUт	-4	-1
Потери в наружной сети	ДU0,38	-4,2	0
Потери во внутренней сети	ДUвн	-2,3	0
Отклонения у потребителей	ДUn	-5	+2,7

В соответствии с расчетными параметрами таблицы видно что наиболее рациональной надбавкой для трансформатора является 0 т,к надбавка +2,5 даёт большее отклонение напряжений от нормируемых, а надбавка -2,5 не приемлема.

2.9 Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания производим с целью проверки обеспечения чувствительности элементов защиты ВЛ, а также с целью обеспечения термической и динамической стойкости коммутационно-защитных аппаратов ВЛ.

Для линии 220/380В т.к.з. однофазного на шинах ТП является максимальными из возможных, а токи в конце линии - минимальными, поэтому производим расчёт только однофазных т.к.з.

Рис.5.

На схеме характерными точками к.з. являются точки К1 на шинах ТП, точка К2 линии ВЛ2, а также точка К3 линии ВЛ2.

Определяем токи короткого замыкания по формуле

т.к. Zп - сопротивление петли (фаза - нулевой провод) на шинах ТП равно нулю и напряжение фазное средне номинальное равно 230В, то определяем т.к.з. в точке К1:

Определяем т.к.з. для точки К2 для этого необходимо вычислить сопротивление петли фаза-нуль.

Определяем т.к.з. для точки К3 для этого необходимо вычислить сопротивление петли фаза-нуль.

Данные расчёта сводим в таблицу.

Таблица 4. Расчёт токов к.з.

Расчётная точка К.З	Zт№,Ом	Zп,ОМ/км	Iк.з№,А
1	2	3	4
К1	0,65	-	354
К2	0,65	0,302	242
К3	0,65	0,429	213

2.10 Выбор защитных и коммутационных аппаратов в линии 0,38кВ

Отходящие от ТП линии и потребители необходимо защищать от воздействия атмосферного электричества. С этой целью на верхнем проводе ВЛ устанавливают искровые промежутки 5см, а также защита выполняется вилитовыми разрядниками РВН - 0,5 , РВН - 1, установленными на шинах РУНН ТП в целях исключения заноса высокого потенциала в помещение, разрядники устанавливаются на шины во вводные шины помещений, сразу после ввода. Линии отходящие от ТП нуждаются в защите от токов недопустимой перегрузки и несимметрии. Для потребителей защита выполняется АВ (чтобы исключить неполно фазный режим).

АВ Выбираются по (Акинцев стр.24)

по соответствию номинального напряжения АВ напряжению сети;

по соответствию тока сквозной проводимости в зависимости от наиболее близкого и соответствию выбора току теплового расцепителя.

По условию предельно допустимого отклонения в месте его установки.

Iпр.откл. ?Iк.мах

Для выбора АВ необходимо определить следующие параметры:

Для выбора АВ необходимо определить следующие параметры:

Sл.без дв.= S-Pдв/cosц=(26,2-4/0,6)=37 кВА

Iл.без дв.=Sл.без дв./1,73*Uн=37/1,73*0,38=56,3 А

Iп.дв.=Кн*Рн/1,73*Uн* cosц*зн=59,5 А

Iраб.л=1,1[Iл.без дв+0,2…0,4* Iп.дв.]=1,1[56,3+0,4* 59,5]=88,11 A

Выбираем для ВЛ1 соответствующий параметрам линии АВ по таблице “Технические данные автоматических выключателей с комбинированным расцепителем серии ВА51 и ВА51Г.”

Iав=100>41,36 A

Определяем ток срабатывания теплового расцепителя данного автомата:

Iср.т.=Кт*Iу=1,15*80=92>88,11 A

Определяем ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

Iср.э.=Кэ*Iу=3*80=240>115,8А

Для проверки правильности выбора автоматического выключателя определяем коэффициент чувствительности АВ:

Т.к Кч>3 данный АВ обеспечивает необходимую чувствительность.

Аналогично производим выбор АВ для линии ВЛ2.

Данные расчётов сводим в таблицу.

Таблица 5

Заключение

электроснабжение схема сеть кормораздатчик

В данном курсовом проекте представлен проект СТФ на 1200 телят с определением потерь напряжения в сети кормораздатчика.

В курсовом проекте было выбрано местоположение трансформаторной подстанции по дневному и вечернему максимуму, а также произведен расчет схем наружной сети.

Произвели выбор сечения проводов 25мм² и провели цепь на допустимые потери напряжения, выбрали мощность трансформатора питающей ТП - 40кВА. Выбор сечения проводов для внутренней сети- 2,5мм² с допустимым током 19А, сечение провода для ввода 6мм с допустимым током 30А и определение потерь напряжения в ней. Затем рассчитали токи к-з линий питающих потребителей и выбрали защиты и коммутационную аппаратуру.

Выбрали автоматические выключатели для ВЛ1 ВА51-31 и для ВЛ2 ВА51-35.

Литература

1.Акимцев Ю.И. Веялик Б.С. эл. снабжение с/х

2.Будзко И.А. Зуль Н.М. эл. снабжение с/х Москва агропромиздат, 1990-496с.

3.Васильев Л.И. Интепман Ф.И. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению с/х.

4.НТПС-88 нормы технологического проектирования эл. сетей с/х.

1.ПУЭ-2001 седьмое издание.

5.Барыбин Ю.Г. справочник по проектированию эл. сетей оборудования.

Колесник А.Л., Шаманский В.Г. Курсовое и дипломное проектирование. -М.:Колос,1983.

Размещено на Allbest.ru

...