Проектирование системы электроснабжения населенного пункта

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Техническое задание на проектирование

Таблица 1.1. Электрические нагрузки производственных общественных и коммунальных потребителей населенного пункта

Дополнительные исходные данные:

Кол-во домов в населенном пункте - 40.

Существующее годовое потребление эл. энергии 600 кВт час/дом.

Расчетный период - 10 лет.

Максимальная мощность эл. двигателя - 15,0 кВт.

Число часов использования максимума нагрузки - 2600 час.

Мощность к.з. на шинах 10 кВ РТП - 200 МВА.

Отклонение напряжения при 100 % и 25 % нагрузке соответственно +7,5 % и +5 %.

Таблица 1.2. Значение дневных и вечерних максимумов нагрузки

№ ТП	2	3	4	5	2	3	4	5
	Значение максимума нагрузки, кВА
	Дневной максимум	Вечерний максимум
	155	75	105	145	165	190	110	175

2. Расчет электрических нагрузок населенного пункта

Расчет электрических нагрузок населенного пункта производится отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки.

Дневная РДжд и вечерняя РВжд нагрузки жилого сектора слагаются из нагрузок жилых домов Р(Д,В)жд и уличного освещения Руо.

,

.

Величина расчетной нагрузки жилых домов:

,

где: n - количество жилых домов в населенном пункте; k0 - коэффициент одновременности; k(д,в)у - коэфф. участия жилого дома в дневной и вечерней нагрузке Рждi - удельная расчетная нагрузка на вводе в сельский жилой дом, кВт.

Величина расчетной нагрузки уличного освещения:

Руо = l Рудi,

где: l - длина улиц населенного пункта, м; Рудi - удельная расчетная нагрузка уличного освещения, Вт/м.

Руо = 4,5 600 = 2700 Вт.

.

Таблица 2.1. Нагрузки потребителей до компенсации реактивной мощности

В соответствии с РУМ у потребителей эл. энергии, расчетная реактивная мощность которых превышает 25 кВАр, необходимо предусматривать компенсацию реактивной мощности. В данном проекте такими потребителями являются потребители № 15 и № 17.

Расчетная реактивная мощность компенсации Qк(д,в)i для отдельных потребителей определяется по формуле:

Qк(д,в)i = кс Q(д,в)i,

где: кс - коэффициент сезонности.

Согласно заданию принимаем кс = 0,7

Мощность конденсаторной установки выбирается из условия:

Qк(д,в)i Qкуi.

Для потребителей № 15 и № 17 Q(д,в)i = 30,60 кВАр.

Qк(д,в)i = 0,7 30,60 = 21,42 кВАр.

Принимаем конденсаторную установку КС1-038-IIY3 мощностью 18 кВАр.

Таблица 2.2. Нагрузки потребителей после компенсации реактивной мощности

3. Определение координат трансформаторной подстанции

Координаты центров нагрузок населенного пункта определяются отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки из выражения:

,

где х, y - абсцисса и ордината ввода i - того потребителя по координатной сетке.

Таблица 3.1. К расчету координат трансформаторной подстанции

Хд = 1232,12 / 178,64 = 6,90.

Yд = 1216,48 / 178,64 = 6,80.

Хв = 959,16 / 127,52 = 7,52.

Yд =940,64 / 127,52 = 7,38.

Координаты полученной точки определяют центр нагрузок населенного пункта, в котором будет расположена ТП 10/0,4 кВ.

4. Разработка схем электрических сетей 0,38 кВ и 10 кВ

В качестве электрических распределительных 0,38 кВ и питающих 10 кВ сетей используются воздушные линии (ВЛ). Конфигурация ВЛ разрабатывается в соответствии с планом населенного пункта и района электроснабжения на принципах кратчайшей сети и равномерности нагрузки по линиям.

Количество отходящих от ТП линий - 4 (принимается согласно заданию).

5. Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ

Определение суммарных электрических нагрузок по линиям 0,38 кВ производится отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки, начиная с наиболее удаленного от ТП участка.

В случае если значение нагрузок потребителей отличается менее чем в 4 раза - расчет производится по формуле:

,

где: к0 - коэффициент одновременности

В противном случае суммирование нагрузок производится путем добавок к большей слагаемой нагрузке:

,

где: Р(д,в)макс - наибольшая из дневных или вечерних активных нагрузок на вводе потребителя расчетного участка, кВт; Р(д,в) - добавки.

Средневзвешенные коэффициенты мощности и реактивной мощности расчетного участка, для дневного и вечернего максимумов нагрузки, определяются из выражения:

,

,

где: Cos(д,в)i , tg(д,в)i - соответственно коэффициенты мощности и реактивной мощности потребителей расчетного участка.

Результаты расчетов электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ заносятся в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Нагрузки участков линий 0,38 кВ

6. Компенсация реактивной мощности на ТП

На шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ расчетная мощность компенсации определяется из выражения:

QК ТП Qmax,

где: Qmax - максимальная реактивная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ, кВАр.

Принимаем конденсаторную установку КС2-0,38-IIIY3 мощностью 50 кВАр.

Результаты расчета и выбора компенсирующих устройств сводим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Выбор компенсирующих устройств в сетях 0,38 кВ и на ТП 10/0,4 кВ

№ потребит.	Реакт. мощность компенсации	Мощн. конденсат.	Марка конденсат.	Остаток неском. реакт. мощн., кВАр
	Qк д, кВАр	Qк в, кВАр
15	30,60	4,40	18	КС1-038-IIY3	12,60
17	30,60	8,80	18	КС1-038-IIY3	12,60
ТП	78,31	63,02	50	КС2-0,38-IIIY3	28,31

7. Выбор силового трансформатора и КТП10/0,4 кВ

Силовой трансформатор КТП выбирается из условия:

Sэн Sр Sэв,

где: Sэн и Sэв - соответственно нижняя и верхняя границы экономических интервалов нагрузки для трансформатора принятой номинальной мощности, кВА; Sр - расчетная мощность ТП, кВА.

Расчетная мощность ТП определяется по формуле:

Sр = крн Sтп макс,

где: крн - коэффициент роста нагрузок.

Sр =2,0 214,73 = 429,46 кВА.

По экономическим интервалам нагрузок принимаем трансформатор мощностью 400 кВА. Проверим выбранный трансформатор по систематически допустимой перегрузке в номинальном и после аварийном режимах:

Sр Sтр макс,

Sр Sтр ном кном А,

где: Sтр макс - максимальная систематическая перегрузка трансформатора, кВА; кном А - коэффициент допустимых после аварийных перегрузок трансформаторов.

429,46 520.

429,46 1,48 400 = 592,00.

Условия выполняются.

8. Расчет электрических нагрузок в сетях 10 кВ

Суммирование эл. нагрузок в сетях 10 кВ производится по методике изложенной в разделе 5. Результаты расчета сводим в таблицу 8.1.

Таблица 8.1. Нагрузки участков линий 10 кВ

9. Расчет сети 0,38 кВ

Электрический расчет сети 0,38 кВ производится по методу наименьших затрат с последующей проверкой по потере напряжения.

Марки и площадь сечения проводов по наименьшим приведенным затратам выбираются по таблицам интервалов экономических нагрузок. Основой выбора является расчетная эквивалентная мощность по участкам сети, которая определяется по дневному или по вечернему максимуму:

Sэ уч д = кд Sд уч,

Sэ уч в = кд Sв уч,

где: кд - коэффициент динамики роста нагрузок. Sд уч, Sв уч - соответственно полная мощность лневного и вечернего максимума, кВА.

Провод выбирается по наибольшему значению.

Данные расчетов сводятся в таблицу 9.1.

Таблица 9.1. Выбор проводов по участкам линий 0,38 кВ

Потеря напряжения по участкам линий определяется по формуле:

,

где: Uуд - удельная потеря напряжения, %/кВА км; lуч - длина участка, км.

Результаты расчета сводим в таблицу 9.1.

10. Расчет сети 10 кВ

Выбор проводов воздушных линий ВЛ 10 кВ производится аналогично выбору проводов ВЛ 0,38 кВ.

Результаты выбора сводим в таблицу 10.1.

Таблица 10.1. Выбор проводов ВЛ 10 кВ

11. Проверка ВЛ 0,38 кВ по условию пуска электродвигателя

Электродвигатель серии 4А мощностью 15 кВт устанавливаем на объекте №17. Произведем проверку ВЛ 0,38 кВ по условию пуска электродвигателя. При пуске данного двигателя напряжение на его зажимах не должно снизиться долее чем на 30 % от номинального напряжения линии, в то время, как напряжение на остальных электроприемниках не должно уменьшиться более чем на 20 % от номинального напряжения линии.

Потеря напряжения при пуске электродвигателя определяется:

,

где: Zтр(3) - полное сопротивление трансформатора при коротком замыкании, Ом; Zл - полное сопротивление линии от ТП до электродвигателя, Ом; Zдв - полное сопротивление электродвигателя при коротком замыкании, Ом.

Полное сопротивление линии:

,

где: Zуч i - сумма полных сопротивлений участков сети, Ом;

,

где: Z0 и Х0 - соответственно активное и индуктивное сопротивление участков линии, Ом.

.

.

ZЛ = 0,0238 + 0,0383 = 0,0621 Ом.

Сопротивление электродвигателя при коротком замыкании:

,

где: Uф - фазное напряжение электродвигателя, В;

Kп - кратность пускового тока;

Iф - фазный ток двигателя, А.

Для двигателя 4А160М6У3:

.

Потеря напряжения при пуске электродвигателя:

.

Полученное значение падения напряжения не выходит за пределы допустимой величины (30 %). Поскольку полученное значение меньше 20 %, и объект №20 является самым удаленным от ТП по линии №4, то заведомо известно, что падание напряжения на остальных электроприемниках составит менее 20 %.

12. Таблица отклонений напряжения

Таблица составляется для проектируемой подстанции, для случаев 100 % нагрузки и 25 % нагрузки. На зажимах потребителя должно быть обеспечено отклонение напряжения в пределах 7,5 %.

Таблица 12.1. Таблица отклонений напряжения

Элементы сети	Потеря напряжения
	При 100 % нагрузке	При 25 % нагрузке
1. Шины 10 кВ РТП	+7,5	+5,0
2. ВЛ 10 кВ	-1,62	-0,40
3. ТП 10/0,4 кВ	Потеря	-4,0	-1,0
	Надбавка	+2,5
4. ВЛ 0,38 кВ	-6,76	-0,12
5. Внутренние сети 0,38 кВ	-2,5	-0,625
6. Потребитель	-4,88	+5,36

13. Расчет токов КЗ

Расчет токов короткого замыкания производится с целью проверки защитной аппаратуры на термическую и динамическую стойкость, а так же чувствительность и селективность действия. Расчет токов КЗ производится в именованных единицах.

Приведенное сопротивление питающей сети определяется по формуле:

,

где: Uб - базисное напряжение, принимается 400 В; Sкз - мощность КЗ на шинах РТП 35/10 кВ, ВА

Zс = 4002 / 200 106 = 8 10-4 Ом.

Для линий 10 кВ приведенные сопротивления определяют по формулам:

Rлi = 1,45 10-3 Rу lу,

Хлi = 1,45 10-3 Ху lу,

где: Rу и Ху - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 10 кВ, Ом/км.

Сопротивление ВЛ 10 кВ:

Zл = Z3-ртп + Z1-3 + Z2-1.

R3-ртп = 1,45 10-3 0,85 2 = 0,00247 Ом.

Х3-ртп = 1,45 10-3 0,4 2 = 0,00116 Ом.

.

R1-3= 1,45 10-3 1,1 2,83 = 0,00451 Ом.

Х1-3 = 1,45 10-3 0,4 2,83 = 0,00164 Ом.

.

R2-1= 1,45 10-3 1,1 3,16 = 0,00504 Ом.

Х2-1 = 1,45 10-3 0,4 3,16 = 0,00183 Ом.

.

Zл = 0,00273 + 0,0048 + 0,00536 = 0,01289 Ом.

Сопротивление линий 0,38 кВ определяются по формулам:

Rлi = Rу lу,

Хлi = Ху lу,

где: Rу и Ху - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления участков линий 0,38 кВ, Ом/км.

Линия 1.

R7-ТП = 0,588 0,056 = 0,0329 Ом.

R15-7 = 0,85 0,108 = 0,0918 Ом.

R12-14-15 = 1,10 0,090 = 0,099 Ом.

RЛ1 = 0,0329 + 0,0918 + 0,099 = 0,2237 Ом.

ХЛ1 = 0,3 0,254 = 0,0762 Ом.

.

Линия 2.

R19 - 16 - 4 - ТП = 0,42 0,355 =0,1491 Ом.

R20-19 = 0,588 0,042 = 0,0247 Ом.

RЛ2 = 0,1491 + 0,0247 = 0,1738 Ом.

ХЛ2 = 0,3 0,397 = 0,1191 Ом.

.

Линия 3.

R1 - 6 - ТП = 0,588 0,044 = 0,0259 Ом.

R2-1 = 0,85 0,060 = 0,051 Ом.

RЛ3 = 0,0259 + 0,051 = 0,0769 Ом.

ХЛ3 = 0,3 0,104 = 0,0312 Ом.

.

Линия 4.

RЛ4 = 0,588 0,191 = 0,1123 Ом.

ХЛ4 = 0,3 0,191 = 0,0573 Ом.

.

Ток трехфазного КЗ на элементах сети 10 кВ определяется по формуле:

,

где: Z суммарное сопротивление ВЛ от РТП до точки КЗ

Ток трехфазного КЗ на элементах сети 0,38 кВ определяется по формуле:

.

Ток двухфазного КЗ определяется по формуле:

IКЗ(2) = 0,87 IКЗ(3).

Ток однофазного КЗ определяется по формуле:

,

где: ZТР(1) / 3 - приведенное сопротивление трансформатора току однофазного КЗ, Ом; ZФ-0 - сопротивление петли фаза - нуль, Ом.

Результаты расчета токов КЗ сводим в таблицу 13.1.

Таблица 13.1. Расчетные токи короткого замыкания

Точка КЗ	Место КЗ	Токи КЗ, А
		Iкз(3)	Iкз(2)	Iкз(1)
К1	Шина 10 кВ удаленной ТП	643,40	559,76	-
К2	Шина 0,4 кВ проектируемой ТП	8460,08	7360,27	-
К3	В конце линии 1	-	-	399,58
К4	В конце линии 2	-	-	438,60
К5	В конце линии 3	-	-	855,02
К6	В конце линии 4	-	-	647,89

14. Выбор защитной аппаратуры

Выбор аппаратуры ТП 10/0,4 кВ.

Выбор аппаратуры ТП осуществляется по следующим параметрам:

По напряжению: Uн.а. Uсети.

По току:

Iн.а. Iр,

где: Iр - расчетный ток сети.

Расчетный ток сети определяется по формуле:

,

где: Sр - расчетная мощность линии, ВА.

Аппараты защиты определяются на автоматическое срабатывание по формулам:

Для предохранителей:

Iкз(1) Iпл вст,

где: Iпл вст - ток плавкой вставки предохранителя, А.

Для автоматов:

Iкз(1) кр Iэмр,

где: кр - коэффициент разброса тока срабатывания электромагнитного расцепителя; Iэмр - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А.

Расчетные токи элементов сети представим в виде таблицы.

Таблица 14.1. Расчетные токи элементов сети

Защита ВЛ 10 кВ.

Защита ВЛ 10 кВ выполняется токовыми реле косвенного действия типа РТ - 85.

Ток срабатывания реле:

,

где: кн - коэффициент надежности; кз - коэффициент, учитывающий самозапуск электродвигателей; ксх - коэффициент схемы; кВ - коэффициент возврата; кт - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Принимаем: кн = 1,3; кз = 1,1; ксх = 1,0; кВ = 0,85; кт = 15.

.

Принимаем ток уставки токового реле РТ - 85 равным 6 А.

Выбранное реле проверяем по чувствительности:

,

Защита трансформатора 10/0,4 кВ.

Трансформатор защищается со стороны 10 кВ плавкими предохранителями типа ПК 10.

Плавкая вставка выбирается по условию:

Iвст 1,25 Iр.

Принимаем плавкую вставку на ток 40 А.

Проверим выбранную вставку на отстойку бросков намагничивающего тока:

Условие - Iвст 1,5 Iн.

40 1.5 23,12 = 34,50 - условие выполняется.

Защита ВЛ 0,38 кВ.

Защита отходящих линий 0,38 кВ осуществляется автоматическими выключателями серии ВА.

Номинальные токи автоматов определяются по условию:

Iн.а. Iр.

Номинальные токи расцепителей определяются по условию:

Iн.р. Iр.

Номинальные токи электромагнитных расцепителей определяются по выражению:

Iэмр = (3 или 12) Iн.р.

Проверка электромагнитных расцепителей на автоматическое срабатывание осуществляется по условию:

Iэмр Iкз(1).

Линия 1.

Iр = 49,83 А; Iкз(1) = 399,58 А.

Принимаем автомат ВА 51-31 Iн.а = 100 А; Iн.р. 63 А; Iэмр = 189 А.

Линия 2.

Iр = 53,95 А; Iкз(1) = 438,60А.

Принимаем автомат ВА 51-31 Iн.а = 100 А; Iн.р. = 63 А; Iэмр = 189 А.

Линия 3.

Iр = 71,56 А; Iкз(1) = 855,02 А.

Принимаем автомат ВА 51-31 Iн.а = 100 А; Iн.р. = 80 А; Iэмр = 240 А.

Линия 4.

Iр = 69,00 А; Iкз(1) = 647,89 А.

Принимаем автомат ВА 51-31 Iн.а = 100 А; Iн.р. = 80 А; Iэмр = 240 А.

электрический трансформаторный силовой расчетный

Литература

1. Методические указания к курсовому проектированию по электроснабжению сельского хозяйства, под ред. Перекотий Г.П., Чайкин В.П., Будько Н.П. и др. Краснодар 1997.

2. Будзко И.А. Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.- М.: Агропромиздат, 1990.

3. Коганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование.- 2е издание доп. и перераб.- М.: Колос, 1980.

4. Мартыненко И.И., Тищенко Л.П. Курсовое и дипломное проектирование по комплексной электрификации и автоматизации.- М.: Колос, 1978.

5. Правила устройства электроустановок /Минэнерго СССР.- 6е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1985.

Размещено на Allbest.ru

...