Электроснабжение сельского хозяйства

Задача 1

Выбрать предохранители, плавкие вставки, марки и сечения проводов и кабеля для электрической сети (рисунок 1) напряжением 380/220 В, прокладываемой в механической мастерской.

Линия от РЩ1 до РЩ2 выполняется кабелем с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, проложенным открыто.

Линия от РЩ2 до РЩ3 и ответвления к электродвигателям выполняются трехжильным проводом АПРТО, проложенным в стальных трубах.

Осветительная магистраль выполняется проводом АПВ.

Температура в помещении, где установлен двигатель 2: +30 єС, в остальных помещениях: +25°С. Все потребители могут работать одновременно.

РЩ3.

РЩ1.

РЩ2.

освещение.

Рисунок1.

Таблица вариантов задачи 1.

Решение:

• 1. Определим основные параметры заданных двигателей:
  • — 4А132М2У3: номинальная мощность РН = 11 кВт, КПД=88,0%, коэффициент мощности
  • — 4А132S6У3: номинальная мощность РН = 5,5 кВт, КПД=85%, коэффициент мощности
• 2. Определим мощность, отдаваемую двигателями:

РД1=kЗ1?РНОМ1=0,9?11 =9,9 кВт РД2=kЗ2?РНОМ2=1,0?5,5 =5,5 кВт.

3. Определим ток от каждого из двигателей:

4. Установленная полная мощность обычно полагается равной арифметической сумме полных мощностей отдельных электропотребителей:

РРЩ2=kЗ1?РД1+РО= 0,9?11+16 =25,9 кВт.

5. Определим ток, потребляемый РЩ3:

6. Определим ток, потребляемый уличным освещением:

7. Покажем направление токов на графике:

РЩ3.

РЩ1.

I_Д2

I_РЩ1 I_Д2

РЩ2.

I_О

освещение.

I_Д1

Рисунок 2

Определим ток, потребляемый РЩ1: IРЩ1=12 A.

• 3. По справочным данным находим экономическую плотность тока для используемых проводов:
  • — для кабеля с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, проложенного открыто: ;
  • — для провода АПРТО:
  • — для кабеля АПВ: ;
• 4. Определим экономическое сечение на отдельных участках сети:

(4.3).

5. Выберем сечение и марку кабеля:

На участке РЩ1 до РЩ2 принимаем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией ААГ10, сечением 10 мм².

На участке РЩ2 до РЩ3 принимаем провод трехжильный АПРТО25, сечением 25 мм².

Осветительная магистраль выполняется проводом АПВ35.

На участке РЩ2 до двигателя 1 принимаем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией ААГ25, сечением 25 мм².

На участке РЩ3 до двигателя 2 принимаем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией ААГ16, сечением 16 мм².

6. Выберем предохранители на каждом участке цепи:

На участке РЩ1 до РЩ2 принимаем предохранитель ПН-2 с номинальным током 12 А.

На участке РЩ2 до РЩ3 принимаем предохранитель ПН-2 с номинальным током 25 А.

На осветительной магистрали принимаем предохранитель ПН-2 с номинальным током 50 А.

На участке РЩ2 до двигателя 1 принимаем предохранител ПН-2 с номинальным током 40 А.

На участке РЩ3 до двигателя 2 принимаем предохранитель ПН-2 с номинальным током 25 А.

Задача 2

Определить годовые потери электроэнергии в силовом трансформаторе в процентах от переданной за год энергии. Годовой график по продолжительности для трансформатора изображен на рисунке 6.

Р, кВт.

Р₁

Р₂

Р₃

Р₄

0 2500 5500 7000 8760 t, Ч.

Рисунок 6

Таблица вариантов задачи 5.

Решение:

1. Время потерь электроэнергии находят из графика загрузки графическим путем или по формуле:

(5.1).

2. Годовые потери энергии в трансформаторе определим по формуле:

(5.2).

где номинальные потери в меди трансформатора (потери к.з.);

максимальная мощность нагрузки трансформатора;

номинальная мощность трансформатора;

число трансформаторов;

номинальные потери в стали трансформатора (потери х.х.).

3. Количество энергии, переданное за год, определим с помощью графика по следующей формуле:

(5.3).

где Т — время использования максимальной нагрузки.

Время использования максимальной нагрузки определим по формуле:

(5.4).

Таким образом:

4. Потери энергии в год:

(5.5).

Ответ: 1,66%.

Задача 3

Определить по экономической плотности тока экономическое сечение алюминиевых проводов на участках воздушной линии, изображенной на рис. 4.

Графики нагрузок на всех ТП подобны.

На графике нагрузок (рис.5) мощности участков линии даны в процентах от установленных мощностей, присоединенных к данным участкам.

ТП2.

2 3 4.

ТП3.

ТП1.

Рисунок 4.

S%.

S₁

S₂

S₃

0 1000 4500 8760 t, ч.

Рисунок 5.

Таблица вариантов задачи 4.

Решение:

1. Определим эквивалентную мощность каждой трансформаторной подстанции:

(4.1).

2. Определим ток от каждой трансформаторной подстанции:

(4.2).

3. Определим ток на участках сети:

ТП2.

1 I₄

2 3 4.

ТП3.

I₂ I₃

ТП1.

Рисунок 6

• 4. По справочным данным находим экономическую плотность тока для алюминиевых проводов серии АС.
• 4. Определим экономическое сечение на отдельных участках сети:

(4.3).

5. Выберем сечение провода:

На участке 1−2: принимаем провод АС25;

На участке 2−3: принимаем провод АС16;

На участке 3−4: принимаем провод АС10.

Задача 4

Выбрать трансформаторы тока типа ТПЛ-10 для питания токовых обмоток приборов в классе точности 0,5 и проверить их на электродинамическую и термическую устойчивость. Определить площадь поперечного сечения соединительных проводов с алюминиевыми жилами в электрической цепи напряжением 10 кВ. Сопротивление контактов rк=0,1 Ом. Трансформаторы тока включены по схеме «неполная звезда». (Iк= I''= It= I?; tк=tпр).

Таблица вариантов задачи 18.

• 1. Трансформаторы тока (ТТ) выбирают по следующим критериям: номинальным значениям напряжения, тока (первичного и вторичного) и по классу точности, проверяют на электродинамическую и термическую стойкость при токах КЗ.
• 2. Трансформаторы тока ТПЛ-10 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения, для установки в комплектные распределительные устройства КРУ, КРУН и КСО переменного тока.

Номинальное напряжение — 10 кВ, номинальный первичный ток — 50−400 А, номинальный вторичный ток — 5 А, номинальная частота — 50−60 Гц.

Ток электродинамической стойкости — 25−81 кА, ток односекундной термической стойкости — 4−31,5 кА. Номинальное время термической устойчивости — 1 с.

3. При проверке трансформатора на термическую стойкость должно выполняться следующее условие:

(18.1).

где ток термической стойкости трансформатора (паспортные данные);

номинальное время термической устойчивости трансформатора (паспортные данные);

полный тепловой импульс тока к.з., [А2•с];

(18.2).

где трехфазный ток короткого замыкания (паспорт);

расчетное время теплового импульса.

Условие термической стойкости выполняется не полностью.

4. При проверке трансформатора на электродинамическую стойкость должно выполняться следующее условие:

(18.3).

где ток электродинамической стойкости трансформатора (паспортные данные);

ударный ток.

Согласно исходных данных:

Условие электродинамической стойкости выполнено.

5. Проведем расчет сечения жилы кабеля в цепях учета измерительного трансформатора.

Номинальное сопротивление вторичной обмотки трансформатора:

(18.4).

Общее сопротивление приборов:

Максимально допустимое сопротивление проводника:

(18.5).

Минимально допустимое сечение жилы:

(18.6).

где удельное сопротивление алюминия, Ом? мм2/м длина проводника, м;

коэффициент схемы. Для схемы соединения неполная звезда равен 1.

6. Таким образом, выбираем проводник с четырьмя алюминиевыми жилами АСБ, сечением 10 мм².

Вопрос

Принципы электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Покажите на примере своего района или области Выбор схемы электроснабжения потребителей сельскохозяйственных районов производят в зависимости от требования надежности питания, обеспечения допустимого отклонения напряжения у приемников электроэнергии, наличия источников питания и перспективы развития электрических сетей.

В соответствии с ПУЭ потребители сельскохозяйственных районов по обеспечению надежности питания разделяются на три категории. Надежность может быть обеспечена применением резервных электростанций, необходимым количеством генераторов, трансформаторов, секций шин, питающих линий и средств автоматики.

Выбор схем электроснабжения начинается с определения электрических нагрузок отдельных узлов потребления электроэнергии. Затем решается вопрос об уровне напряжения, о числе и мощности трансформаторов в узлах нагрузки и о числе и пропускной способности линий, связывающих трансформаторные подстанции с источниками питания.

Для новых крупных групп приемников электроэнергии выбор схемы электроснабжения производится путем технико-экономического сравнения вариантов питания потребителей от действующих центров питания (ЦП) — подстанций 35/10, 110/10 и 110/35/10 кВ по сетям 10 кВ с учетом их развития с вариантами строительства дополнительных (разукрупняющих) подстанций 35/10 или 110/10 кВ.

При росте нагрузок существующих потребителей вопрос развития систем электроснабжения должен решаться аналогичным путем.

Необходимость обеспечения электроснабжения новых потребителей, расширения зоны централизованного электроснабжения и освоения новых сельскохозяйственных районов требует дальнейшего развития электрических сетей в сельских районах.

В схемах перспективного развития сетей должны комплексно решаться вопросы электроснабжения существующих и новых потребителей отдельно по схемам развития электрических сетей 35−110 кВ в сельской местности и по схемам развития распределительных электрических сетей 10 кВ.

Схемы развития сетей 35−110 кВ в сельской местности должны увязываться со схемами развития электрических сетей энергосистем напряжением 110 кВ и выше.

Основанием для постановки вопроса о сооружении новых линий и подстанций, расширении и реконструкции существующих должно быть определение перспективных нагрузок и необходимость обеспечения современного требования уровня надежности, повышения экономичности работы оборудования и экономной передачи электроэнергии.

Если существующие сети 35 кВ не могут обеспечить передачу перспективных электрических нагрузок, то следует рассмотреть варианты увеличения пропускной способности этих сетей за счет строительства дополнительных участков, перевода существующих сетей 35 кВ на напряжение 110 кВ, строительства дополнительных опорных подстанций 110/35/10 кВ.

Повышение пропускной способности действующих сетей 110 кВ рекомендуется решать аналогичным путем. Все это должно увязываться с техническими возможностями расширения и реконструкции существующих подстанций, наличием свободных ячеек выключателей, мест для прокладки линий и новых сооружений.

При решении вопроса о схемах развития распределительных сетей 10 кВ, их конфигурации, размещении новых ЦП, проходных ТП 10/0,38 кВ секционирующих и распределительных пунктов следует исходить из перспективы развития населенных пунктов, районных планировок, складывающихся нагрузок, состояния уровня напряжения и отклонения напряжения у потребителя, технических данных установленного в сетях электрооборудования и аппаратуры, требований, накладываемых селективностью и чувствительностью защит, необходимостью осуществления комплексной автоматизации и телесигнализации сетей.

Следует рассматривать повышение пропускной способности сетей 10 кВ за счет перевода существующих сетей на напряжение 20 кВ.

Выбор схемы сетей 10 кВ необходимо увязывать с выполненными и выполняемыми схемами сетей 20−35−110 кВ, с исходными опорными пунктами для питания сетей 10 кВ.

При проектировании сетей 10−110 кВ расчетные нагрузки рекомендуется определять по данным существующей нагрузки трансформаторов подстанций и нагрузок вновь вводимых потребителей.

При составлении проектов или при разработке схем развития электрических сетей сельскохозяйственных районов 6 — 20 кВ расчетные нагрузки определяют по коэффициентам роста, исходя из существующих нагрузок трансформаторных подстанций 6−20/0,4 кВ, а также нагрузок вновь вводимых потребителей, требующих установки ТП.

Кольцевая сеть должна опираться на две смежные опорные подстанции энергосистемы (для сетей 35 — 110 кВ) щи два ЦП (для сетей 10 кВ).

Магистральные линии 10 к В должны иметь двухстороннее питание от разных центров питания или от ЦП с двухсторонним питанием по ВЛ 35—110 кВ.

Петлевые схемы рекомендуются преимущественно для сетей 10 кВ, питающих потребителей первой категории.

Список использованных источников

предохранитель кабель трансформатор обмотка.

• 1. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства/Под редакцией И. А. Будзко. — 2-е. изд., перераб. И доп. — М.: Колос, 1982. — 319 с.
• 2. Будзко И. А., Зуль Н. М. «Электроснабжение сельского хозяйства» М.:Агропромиздат, 1990.
• 3. И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000