Проектирование систем сельского электроснабжения

Проектирование систем сельского электроснабжения

• электроснабжение трансформаторный подстанция
• 1. Данные для расчета курсового проекта
• 2. Электроснабжение населенного пункта
• 2.1 Расчетные нагрузки
• 2.2 Определение числа и места расположения трансформаторных подстанций
• 2.3 Определение электрических нагрузок в сетях 0,38кВ
• 2.4 Выбор транснсформаторных подстанций
• 2.5 Расчет электрической сети по экономическим показателям
• 2.6 Расчет электрической сети населенного пункта по потерям напряжения
• 2.8 Проверка сети на пуск двигателя
• 3. Электрические сети района
• 3.1 Цель разработки. Исходные данные
• 3.2 Определение координат ТП
• 3.3 Расчетные нагрузки
• 3.4 Расчет распределительной сети напряжением 6 — 35 кВ
• 3.5 Определение потерь напряжения
• 3.6 Определение потерь энергии в электрической сети
• 3.7 Проверка электрической сети по отклонению напряжения
• 4. Расчет токов короткого замыкания
• 5. Выбор аппаратов защиты
• 6. Расчет заземляющих устройств 10/0,4 кВ
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение

Большое значение имеет проблема электроснабжения сельского хозяйства. От ее рационального решения в значительной степени зависит экономическая эффективность применения электроэнергии в сельском хозяйстве и в быту сельского населения. Поэтому первостепенная задача правильного электроснабжения заключается в доведении стоимости электроэнергии до минимальной. Этого следует добиваться при соблюдении всех требований, правил и норм и прежде всего необходимого качества электроэнергии, то есть постоянства частоты и напряжения, а также надежности ее подачи.

Актуальность задачи обеспечения надежного электроснабжения значительно возросла в последние годы в связи с серьезными, не только количественными, но и качественными изменениями сельскохозяйственных потребителей электроэнергии. Особенно это связано с появлением сельскохозяйственных предприятий промышленного типа, в первую очередь животноводческих ферм.

Развитие сельскохозяйственного производства все в большей мере базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения сельскохозяйственных объектов, к качеству электрической энергии, к ее экономическому использованию и рациональному расходованию материальных ресурсов при сооружении систем электроснабжения. Отсюда — повышение инженеров — электриков в хозяйствах.

Проект электроснабжения населенного пункта включает в себя разработку электрической сети напряжением 380 В, определении расчетных нагрузок, числа, мощности и места расположения потребительских подстанций, выбор электрической схемы и конструктивного исполнения. Обязательны чертежи и схемы: план электрической сети населенного пункта с указанием марок проводов, общий вид потребительской подстанции и ее электрическая схема. Расчетные нагрузки потребительских подстанций можно использовать в дальнейшем для проектирования распределительной сети района.

В условиях, когда электрические сети имеются почти по всей обжитой территории страны, их проектирование для сельскохозяйственного района предполагает отыскание оптимального варианта с целью обеспечения электроэнергией новых потребителей, повышение надежности электроснабжения и улучшения качества напряжения.

Для проектирования необходимы исходные данные: план района, с указанием мест ТП и их расчетные нагрузки, сведения о климатических условиях, об источниках электроснабжения, требования потребителей к надежности электроснабжения и качеству напряжения.

1. Данные для расчета курсового проекта

Вариант 119.

Код нагрузки 611.

По коду нагрузки определяем электрические нагрузки сельских одноквартирных домов (таблица2.1 [1])

Таблица1

По номеру варианта определяем:

1. Координаты объектов на плане населенного пункта (x;y) в условных единицах (таблица 5.1 [2])

Таблица 2

2. Коды производственных, общественных и коммунальных потребителей в населенном пункте (таблица 5.2 [2])

Таблица 3

3. Электрические нагрузки:

· животноводства и птицеводства (таблица2.4[1])

· объектов растениеводства и подсобных производств (таблица 2.5[1])

Таблица4

4. Координаты (x;y) населенных пунктов (таблица 5.3 [2])

Таблица 5

5. Расчетные дневные Р_д нагрузки, кВт, населенных пунктов (таблица 5.4 [2])

Таблица 6

6.Расчетные вечерние Р_в нагрузки, кВт, населенных пунктов (таблица 5.5 [2])

Таблица 7

6. Дополнительные условия для проектирования электроснабжения (таблица 5.6 [2])

Таблица 8

Наименование объектов

1−14-одноквартирные дома;

14−18-четырехквартирные дома;

19−20-двенадцатиквартирные дома;

21-коровник привязного содержания с механизированной уборкой навоза на 100 голов;

22-телятник с доильным отделением на 120 телят;

23-кормоцех фермы КРС на 800−1000 голов;

24-свинарник-маточник (подвесная дорога) на 50 маток, с электрообогревом;

25-птичник на 8000 кур;

26-центральная ремонтная мастерская на 25 тракторов;

27-маслобойка;

28-кирпичный завод на 1−1,5 млн. кирпича в год;

29-котельная с 4 котлами — универсал, 6 — для отопления и горячего водоснабжения;

30-зернохранилище с передвижными механизмами емкостью 500тонн.

2. Электроснабжение населенного пункта

2.1 Расчетные нагрузки

При подсчете нагрузок в сельских электрических сетях используются данные о дневном (индекс «д») и вечернем (индекс «в») максимумах активной нагрузки: Рм.д. и Рм.в.

Расчетную нагрузку для жилого сельского дома или квартиры в многоквартирном доме определяют в зависимости от годового потребления электроэнергии, а при отсутствии таких данных — в зависимости от способа приготовления пищи, наличие кондиционеров и времени постройки. Замечено, что в домах старой застройки потребление электроэнергии несколько меньше, чем в новых домах с коммунальными удобствами.

Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38−110 кВ производится суммированием нагрузок на вводе или на участке цепи с учетом коэффициентов одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов нагрузки.

Расчетные дневная и вечерняя активная нагрузки на участке линии или на шинах трансформаторной подстанции определянтся по формуле.

(2.1)

(2.2)

К₀-коэффициент одновременности (таблица 4.1 [1]);

Р_дi, Р_вi — дневная и вечерняя нагрузки на вводе i-го потребителя или i-го участка сети

Сначала определим нагрузку на вводе в многоквартирные дома.

Для четырехквартирных домов

кВт

кВт

Для двенадцатиквартирных домов

кВт

кВт

2.2 Определение числа и места расположение трансформаторных подстанций

Для определения электрических нагрузок на линиях необходимо определить координаты местонахождения трансформаторной подстанции.

Для электроснабжения населенного пункта выбираем две трансформаторных подстанции (ТП). Одна ТП для коммунально-бытовых потребителей, и одна для производственных потребителей.

Для определения координат местонахождения ТП для коммунально-бытовых потребителей рассчитываем по вечернему максимуму нагрузки, а для производственных потребителей по дневному.

(2.3)

вечерний максимум нагрузки i-го коммунально-бытового потребителя, кВт

х_i — координата х, i-го коммунально-бытового потребителя, у.е.

— суммарна мощность всех коммунально-бытовых потребителей, кВт

=2,0

(2.4)

y_i — координата y, i-го коммунально-бытового потребителя, у.е.

=17,5

(2.5)

— дневной максимум нагрузки i-го производственного потребителя;

х_i — координата х i-го производственного потребителя, у.е.

— суммарная мощность всех производственных потребителей;

=10,6

(2.6)

y_i — координата y, i-го производственного потребителя, у.е.

=12,3;

2.3 Определение электрических нагрузок в сетях 0,38кВ

Определение расчетных нагрузок по участкам линий.

ТП-1

Первая линия (С1)

К этой линии подключены четырехквартирные, двенадцатиквартирные дома и одно производственное здание.

Поэтому определим расчетные нагрузки по участкам линии, начиная с конца, при помощи коэффициентов одновременности (Таблица 4.1 [1]) и суммирования неоднородных нагрузок (Таблица 4.4 [1]).

кВт, cosц_д=0,9;

;

далее находится аналогично, результаты сведены в таблицу9.

10,1кВт, cosц_д=0,92;

далее находится аналогично, результаты сведены в таблицу 9;

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт,

кВт, ;

кВт, ;

кВт,

кВт, .

кВт, кВт.

Вторая линия (С2)

К линии подключены одноквартирные дома, поэтому определим расчетные нагрузки по участкам линии, начиная с конца, при помощи коэффициентов одновременности.

ТП-2

В линии 1 (С1), линии 2 (С2), линии 3 (С3), подключены производственные потребители. Их мощность отличается более чем в четыре раза, поэтому проводим суммирование нагрузок по добавкам мощности. Результаты сведены в таблицу 9.

Таблица

2.4 Выбор трансформаторных подстанций

Определение мощности выбираемой ТП1.

Без учета уличного освещения:

С учетом уличного освещения:

С учетом уличного освещения, для освещения территории приближенно принимаем 100 Вт на жилой дом, и 250 Вт на производственное здание.

Выбираем трансформатор:

Таблица 10

Определяем мощность выбираемой ТП2.

Без учета уличного освещения:

P=67,7+Д66,7+Д37,4=67,7+45,3+24,5=137,5

С учетом уличного освещения, для освещения территории приближенно принимаем 250 Вт на производственное помещение.

Выбираем трансформатор:

Таблица 11

2.5 Расчет электрической сети по экономическим показателям

Критерием выбора проводов и кабелей проектируемой электрической сети является экономическая целесообразность, т. е. значение приведенных народнохозяйственных затрат должно быть минимальным. Некоторые из ограничений играют определяющую роль при выборе проводов. Соблюдение условий допустимых потерь напряжения особенно важно для сельских распределительных сетей, характеризуемых значительной протяженностью и относительно небольшой плотностью нагрузки.

Сечение проводов сельских распределительных сетей выбирают по экономическим показателям с последующей оценкой по потерям напряжения. Провода и кабели по экономическим показателям выбирают для нормального рабочего режима сети.

Выбор сечения по экономической плотности тока — наиболее простой метод расчета экономически целесообразного сечения, мм², провода

Исходя из расчетной полной нагрузки проектируемого объекта и значения номинального напряжения, рассчитывают ток линий высокого и низкого напряжения.

Сечения проводов сельских распределительных сетей напряжением 0,38−10 кВ выбирают по экономическим интервалам.

В воздушных линиях напряжением 0,38кВ провода выбирают по экономической плотности тока, равной для сельских электрических сетей 0,5…0,7 .

Экономически целесообразное сечение провода (кабеля) определяется из соотношения:

(2.7)

I_экв— эквивалентный ток,

J_эк— нормированное значение экономической плотности тока, для сети 0,38 кВ 0,5…0,7,

К_П — поправочный коэффициент.

(2.8)

Линия 1 (С1).

А

(2.9)

К_П=1,58

Выбираем провод марки АС 70, r₀=0,42, x₀=0,283, результаты заносим в таблицу12.

2.6 Расчет электрической сети населенного пункта по потерям напряжения

Электрический ток, проходя по проводнику, создает в нем падение напряжения. Вследствие этого напряжение в конце линии может сильно отклониться от напряжения в начале. Так как сечение провода я уже выбрал, нужно проверить его по потерям напряжения.

Согласно действующим нормам ПУЭ напряжение на зажимах токоприемников не должно отличаться от номинального напряжения сети более чем ±5%

Проверяем провод по потерям напряжения:

(2.10)

Аналогично проверяем для остальных участков, и результаты заносим в таблицу13.

Таблица 12

2.7 Определение потерь энергии в электрических сетях Потери энергии в электрических сетях состоят из потерь энергии W в линии и в трансформаторе.

Потери энергии определяют пользуясь понятием временных максимальных потерь — это время в течение которого электрическая установка, работая с максимальной нагрузкой, имеет такие же потери энергии, как и при работе по действительному графику нагрузок.

Для сельских электрических сетей:

= 0,69 T _макс — 584, (2.11)

T _макс = 3500 ч — максимальное количество часов работы электрической установки

= 0,69 · 3900 — 584=2107 ч Потери энергии определяем по формуле:

W= P _max · Вт· ч (2.12)

P _max — потери мощности в трехфазной линии.

P _max=3I²_max· R_л (2.13)

R_л = r₀· l (2.14)

ТП 1

Линия 1 (С1)

Участок ТП-1

Провод марки АС-70

R_л =0,42· 0,04= 0,0168Ом

P _max=3· 55,557²·0,0168=155,6 Вт

W = 155,6· 2107= 327 769 Вт· ч Аналогично для всех участков линии полученные данные заносим в таблицу 14

Таблица14

Потери энергии в % определяют по формуле:

W (%) =, (2.15)

W_год = P_{max тр} · T _макс, (2.16)

W_год — потери энергии;

где P_{max тр} — максимальная активная нагрузка на трансформаторе

W_год=?W_л+W_тр-ра (2.17)

Потери энергии на трансформаторе определяют по формуле:

W_тр-ра = 8760 P_xx + P_кз · (2.18)

(2.19)

P_{max тр1} =37,35 кВт

W_год = 37,35 3900 = 145 665 кВт ч

?W_л= 1706,728+ 471,324= 2178,052 кВт ч

W_тр-ра1 =8760 · 0,19 +0,88 (37,35 / 40)² · 2107= 3281,022 кВт ч

W_год1=2178,052+3281,022=5459,074 кВт ч

W (%)_тр-1=(5459,074/145 665) · 100% = 3,7%

P_{max тр2} = 137,5 кВт

W_год = 137,5 · 4100 = 563 750 кВт ч

?W_л=2432,459+4696,500+12 603,205= 19 732,164 кВт ч

W_тр-ра2=8760 · 0,565+2,65(137,5/160)² · 2245=9343,072 кВт ч

W_год2=19 732,164 +9343,072= 29 075,236 кВт ч

W (%)_тр-2=(29 075,236/563 750) · 100% = 5,2%

Потери энергии согласно ПУЭ находятся в пределах возможно допустимых.

2.8 Проверка сети на пуск двигателя

При проектировании систем электроснабжения часто возникает необходимость проверить сеть по условиям пуска мощных двигателей. Проверка пуска осуществляется следующим образом. Вначале определяются параметры системы электроснабжения (сопротивление питающих линий трансформаторов, запускаемого электродвигателя), а затем потеря напряжения при пуске. Для расчета выбираем электродвигатель с каталожными данными [4]

Приближенно потеря напряжения при пуске двигателя определяется

(2.20)

где Z_c-суммарное сопротивление элементов сети, по которым протекает пусковой ток.

Z_ЭДП-пусковое сопротивление электродвигателя.

. (2.21)

(2.22)

Z_T10/0.38-сопротивление трансформатора;

Z_Л-сопротивление линии 0,38 кВ.

(2.23)

(2.24)

=0,13+0,041=0,171Ом (2.25)

Потери напряжения при пуске двигателя находится в пределах нормы.

3. Электрические сети района

3.1 Цель разработки. Исходные данные

В условиях, когда электрические сети имеются почти по всей обжитой территории страны, их проектирование для сельскохозяйственного района предполагает отыскание оптимального варианта с целью обеспечения электроэнергией новых потребителей, повышение надежности электроснабжения и улучшения качества напряжения.

Для проектирования необходимы исходные данные: план района, с указанием мест ТП и их расчетные нагрузки, сведения о климатических условиях, об источниках электроснабжения, требования потребителей к надежности электроснабжения и качеству напряжения.

3.2 Определение координат ТП

Число питающих подстанций первоначально определяют по исходным данным, позволяющим рассчитать плотность нагрузки. Месторасположение обычно намечают вблизи крупного потребителя. Если же крупных потребителей нет или их несколько, то центр нагрузки определяют тем же методом, что и центр нагрузки потребительских подстанций населенного пункта по формулам:

x =? P_i x_i /? P_i

y =? P_i y_i /? P_i ,

где x_i и y_i — координаты каждого населенного пункта, P_i — расчетная нагрузка населенного пункта, n — число населенных пунктов.

Когда суммарная расчетная нагрузка одного из максимумов существенно отличается от нагрузки другого, координаты определяют по тем нагрузкам каждого потребителя, которые обеспечили наибольшую суммарную, в данном случае координаты определяем по суммарной расчетной нагрузке вечернего максимума вечерний максимум нагрузки i-го коммунально-бытового потребителя, кВт х_i — координата х i-го коммунально-бытового потребителя, у.е.

— полная мощность всех коммунально-бытовых потребителей, кВт

принимаем 10;

принимаем 12.

3.3 Расчетные нагрузки

При подсчете нагрузок электрифицируемого района используются данные о дневных Р_д и вечерних Р_в нагрузках, кВт, населенных пунктов.

Расчетные дневные Р_д и вечерние Р_в нагрузки, кВт, населенных пунктов

Таблица 14

Значком (*) отмечены населенные пункты с потреблением первой категории. К первой категории относят электроприемники птицефабрик, обеспечивающие основные технологические процессы, включая электрооборудование санитарно — уборочного пункта и цеха убоя, а также электроприемники цехов, обеспечивающих функционирование предприятия. У электроприемников первой категории перерыв электроснабжения может повлечь за собой опастность для жизни людей или значительный ущерб народному хозяйству. Электроприемники и потребители первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых линий.

Считая что для подстанции свыше 100 кВА нагрузка смешанная, проводим суммирование нагрузок по надбавкам мощности по формуле к наибольшей нагрузке прибавляется надбавка P от наименьшей, P берется из таблицы (таблица 4.5 [1])

Для определения значения коэффициента мощности (cos) можно применить отношение дневного максимума нагрузок к вечернему, для каждого потребителя берем из таблицы (таблица 4.7 [1]).

Линия 2 (С2)

Участок 2−3

P_д=280 кВт; P_в=300 кВт; P_д/ P_в=280/300=0,933

cos_д=0,78; S_д =280/0,78=358,974 кВ · А

cos_в=0,87 S_в =300/0,87=344,828 кВ · А Участок 2−1

P_д=300+280=300+220=520 кВт;

P_в=340+Д300=340+235=575 кВт; P_д/ P_в=520/575=0,904

cos_д=0,78; S_д =520/0,78=666,667 кВ · А

cos_в=0,87; S_в =575/0,87=660,92 кВ · А Участок ТП-1

P_д=520+270=520+212=732 кВт;

P_в=575+210=575+162=737 кВт; P_д/ P_в=732/737=0,993

cos_д=0,78; S_д =732/0,78=938,462кВ · А

cos_в=0,87; S_в =737/0,87=847,126 кВ · А Результаты расчетов заносим в таблицу 15, аналогично проводим расчет для остальных линий.

Таблица 15

0,

УP_д=735+Д669+Д732+Д675=735+596+541+547=2419 кВт УP_в=737+Д592+Д593+Д432,5=737+341+475+477=2030 кВт УP_д/УP_в=2419/2030=1,19

cosц_д=0,76

cosц_в=0,82

УS_д=2419/0,76=3182,894 кВА УS_в=2030/0,82=2475,610 кВА Выбираем трансформатор номинальной мощностью 4000кВА (прил. 19 [2])

Таблица 16. Технические данные трансформатора ТМН — 4000

3.4 Расчет распределительной сети напряжением 6 — 35 кВ

Задача расчета электрической сети — выбор марок и сечения проводов.

Основное условие выбора проводов проектируемой электрической сети — экономическая целесообразность, т. е. приведенных народнохозяйственных затрат на ее сооружения и эксплуатацию должно быть минимальным.

Выбор по экономической плотности тока наиболее простой метод расчета экономически целесообразного сечения, мм², провода:

(3.1)

I_max— сила тока, протекающего по проводам линии в нормальном режиме при максимальной нагрузке, А,

J_эк-нормированное значение экономической плотности тока, для сети 6−35кВ 1,1,

Определение тока нагрузки в нормальном режиме при максимальной нагрузке:

(3.2)

S — Полная мощность каждого потребителя, кВА

U_н = 10 кВ — номинальное напряжение В расчет вводим поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по линии:

(3.3)

где L — полная длина линии в о.е.

L_i — длина отдельных участков линии, о.е.

I_{p max i} — ток нагрузки i — го потребителя в нормальном режиме при максимальной нагрузке.

Линия 2 (С2).

А,

мм²

Далее найденные значения сечений проводов округляют до ближайших стандартных. Полученные сечения проверяют: по допустимым потерям напряжения и потерям энергии в электрической сети, по отклонению напряжения.

Сечение проводов выбирают (Таблица 9.4 [1])

Провода марок АС, r₀, x₀

r₀ — удельное электрическое сопротивление постоянному току, Ом / км х₀ — индуктивное сопротивление, Ом / км Линия 1

Выбираем провод марки АС 95, у которого: r₀ = 0,299Ом/км, х₀ = 0,274 Ом/км Аналогично выбирается для остальных участков, а полученные значения заносим в таблицу 17 и 18.

Таблица 17

Таблица 18

3.5 Определение потерь напряжения Потери напряжения в линии определяют по формуле:

(3.4)

где P — активная мощность участка кВт;

Q — реактивная мощность участка;

l_уч — длина участка линии, км;

U_н — номинальное напряжение, кВ (10);

R₀ — активное сопротивление участка линии, Ом / км;

X₀ — индуктивное сопротивление участка линии, Ом / км;

По абсолютному значению трудно судить о допустимости потерь напряжения, определяют по формуле:

(3.5)

Расчет аналогичен линии 0,38 кВ, Значения записываем в таблицу 19

Таблица 19

3.6 Определение потерь энергии в электрической сети

Потери энергии в электрических сетях состоят из потерь энергии в линии и потерь энергии в трансформаторе.

Потери энергии определяю, пользуясь понятием временных максимальных потерь, ф.

Для промышленных сетей:

ф =; (3.6)

ф = (0.124 + 3900 / 10⁴)² · 8760 = 2314 ч

Потери энергии определяем по формуле:

W= P _max ·; кВт ч (3.7)

P _max — потери мощности в трехфазной линии.

P _max=3I²_max· R_л (3.8)

R_л = r₀ · l

Данные внесены в таблицу 20

Таблица 20

Потери энергии в % определяют по формуле:

W (%) =, (3.9)

W_год = P_{max тр} · T _макс, (3.10)

W_год — потери энергии;

где P_{max тр} — максимальная активная нагрузка на трансформаторе

P_{max тр} =3736 кВт

W_год = 3736 · 3900=14 570 400 кВт ч

W_год=?W_л+W_тр-ра (3.11)

?W_л=27 206,193+35 558,110+22 139,840+30 357,013=115 261,156 кВт ч

Потери энергии на трансформаторе определяют по формуле:

W_тр-ра = 8760 P_xx + P_кз (S_max / S_н)² · = 8760 · 6,7 + 33,5 (3736/4000)² · 2314= = 126 316кВт ч

W_год= 115 261,156+ 126 316 =241 577,156 кВт ч

W (%)=(241 577,156 /14 570 400) · 100%=1,6%

Потери энергии согласно ПУЭ находятся в пределах возможно допустимых.

3.7 Проверка электрической сети по отклонению напряжения

Проверку отклонений напряжения выполняют с учетом его регулирования путем переключений ответвлений обмоток трансформаторов (РПН и ПБВ) по таблице. Отклонения рассчитывают для двух режимов: максимальной нагрузки (100%) и минимальной (25%). В таблице все напряжения приводят в процентах по отношению к номинальному.

При проверке отклонений напряжения в после аварийных режимах следует помнить, что допустимое напряжение на зажимах потребителей в этом случае может быть снижено на 5%.

Таблица 21. Выбор отпаек для ПБВ

4. Расчет токов короткого замыкания

Токи к.з. рассчитывают для проверки токоведущих частей и аппаратуры на термическую и динамическую стойкость, выбора грозозащитных разрядников, релейных защит и заземляющих устройств.

Расчетная схема:

Для выбора электрооборудования необходимо рассчитать токи нормального режима работы сети и определить токи короткого замыкания.

А)Расчет токов нормального режима:

ВЛ-35 кВ

I_раб= (4.1)

ВЛ-10 кВ

I_раб=

На выводах ТП 35/10 кВ

I_раб= (4.2)

Б) Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах при базисных условиях:

Принимаем за S_б = 1000 МВА,

S_кз = 2400 МВА Определим параметры схемы замещения:

Система: r_о=0, х_о=. (4.3)

Линия 35 кВ

r_л=; (4.4)

x_л=. (4.5)

r_{л 35};

x_{л 35};

Линия 10 кВ

;

;

4. Линия 0,38 кВ ТП 1

Участок 0,4−1

r_л0,4 = ;

x_л0,4 = ;

Участок 0,4−2

r_л = ;

x_л = ;

ТП 2

Участок 0,4−1

r_л =;

x_л =;

Участок 0,4−2

r_л = ;

x_л = ;

Участок 0,4−3

r_л = ;

x_л = ;

Трансформатор 37 / 10,5

Z_т = (4.6)

r_т = (4.7)

x_т = (4.8)

Трансформатор1 10,5 / 0,4 кВ

Z_т =

r_т =

x_т =

Трансформатор2 10,5 / 0,4 кВ

Z_т =

r_т =

x_т =

Результирующие сопротивления до соответствующих точек к.з.

Z_{рез к-1 =} х_с+х_л35+r _л35+х_т35/10+r _т35/10=0,42j+7j+11+19j+2=13+28j

Z_{рез к-2} = Z_{рез к-1}+х_л10+r _л10==13+28j+8j+21=34+36j

ТП-2

Z_{рез к-3} = Z_{рез к-2}+х_т10/0,4+r_т10/0,4=34+36j+261j+103=137+297j

Z_{рез к-4} = Z_{рез к-3} + х_{л-1 0.4}+r _{л-1 0.4}=137+297j+566j+475=612+863j

Z_{рез к-5} = Z_{рез к-3} + х_{л-2 0.4}+r _{л-2 0.4}=137+297j+292j+245=382+589j

Z_{рез к-6} = Z_{рез к-3}+х_{л-3 0.4}+r _{л-3 0.4}=137+297j+345j+949=1086+642j

Z_{рез к-7} = Z_{рез к-2}+х_л10⁵⁻⁷+r _л10⁵⁻⁷= 34+36j+1,26j+3,16=49 +17j

ТП-1

Z_{рез к-8} = Z_{рез к-7}+х_т10/0,4+r _т10/0,4=49 +17j +995j+925=974+1012j

Z_{рез к-9}= Z_{рез к-8}+х _{л-1 0.4}+ r _{л-1 0.4}=974+1012j+920j+1365=2339+1932j

Z_{рез к-10}= Z_{рез к-8} + х _{л-2 0.4}+ r _{л-2 0.4}=974+1012j+1001j+2512=3486+2013j

Базисные токи

I_б= (4.9)

I_б10кВ =

I_б0,4кВ=

Определяем токи трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания в расчетных точках и результаты сводим в таблицу 22.

Расчет токов трехфазного к.з.

I_3к =, А 4.10)

I_3−1,2,7 = А

I _{3−3,4,5,6;8,9,10,11}= А

I_3к1 = А Расчет токов двухфазного к.з.

I₂ = 0,87 · I_к, А (4.11)

I_к — ток трехфазного к.з., А

I₂=0,87•1781=1550А Расчет ударных токов к.з.

i_ук =, A (4.12)

К_у — ударный коэффициент. При коротких замыканиях на шинах низшего напряжения подстанций с высшим напряжением 110кВ и более, принимаем К_у=1,8. При коротких замыканиях на шинах 35 и 10 кВ подстанций с высшим напряжением 35 кВ К_у =1,5. При коротких замыканиях в сети 10 и 0,38 кВ К_у =1. [3]

I_к — ток трехфазного к.з.

i_ук =А, Расчет однофазных токов к.з.

Ток однофазного к.з., по которому проверяют чувствительность защиты, определяют в соотвествии с ПУЭ по формуле:

I⁽¹⁾ _к =(А) (4.13)

где U_Ф — фазное напряжение, В

Z_т — сопротивление трансформатора при замыкании на корпус.

Z⁽¹⁾_т = 2,58 Ом

Z⁽²⁾_т = 0,07 Ом

Z_п=l•(

Z_п=l• Ом (4.14)

Z_п — полное сопротивление петли фаза-нуль до точки к.з., Ом

l — длина петли от ТП до точки к.з.

Ток однофазного к.з. для проверки чувствительности защиты определяется в самой электрически удаленной точке сети, где Z_п = max

ТП 1

Линия 1

Z_п=0,52•

I⁽¹⁾ _к =А Таблица 22

5. Выбор аппаратов защиты

Разъединители предназначены для создания видимого разрыва в высоковольтных сетях при выводе электрооборудования в ремонт.

Разъединители включают и выключают без нагрузки (предварительно цепь должна быть отключена выключателями).

Таблица 23

Технические данные взяты из Таблицы 11.6.

Выбор измерительных трансформаторов тока отходящей линии 10 кВ Таблица 24

Технические данные взяты из Таблицы 11.7.

Таблица 25. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Технические данные взяты из Таблицы 11.8.

Таблица 26. Выбор измерительных трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ подстанции.

Технические данные взяты из Таблицы 11.9.

Таблица 27. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения.

Технические данные взяты из Таблицы 11.10.

Выбор плавких предохранителей напряжением выше 1000 В.

В электрических сетях высоковольтные предохранители применяют для защиты силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения. На напряжении 10 кВ понижающих подстанций устанавливают предохранители типа ПК (с кварцевыми наполнителями).

Предохранители для защиты трансформаторов выбираются:

по напряжению: U_устном;

по номинальному току предохранителя: I_{раб. max} = I_{ном. пред.}

По отключающей способности: I_к=I_{откл.ном.}

По номинальному току плавкой вставки I_раб.max = I_{вст. ном.}

Таблица 28

Выбор автоматического выключателя Воздушные автоматические выключатели в основном предназначены для защиты электроустановок напряжением до 1000 В от коротких замыканий и перегрузок. Автоматы могут быть также использованы для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматы дороже плавких предохранителей, более сложны по конструкции, имеют большие габаритные размеры. Однако ряд существенных преимуществ автоматов по сравнению плавкими предохранителями обусловил их широкое применение в электроустановках разных назначений. Проверка сети 380/220 В по условию обеспечения автоматического отключения линии при однофазных к.з.

В соответствии с ПУЭ для обеспечения быстрого срабатывания защиты при однофазных к.з., ток однофазного к.з. должен быть не менее трехкратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя или теплового расцепителя автомата.

(5.1)

Таблица 29

Технические данные взяты из.

Ток к.з. достаточен для срабатывания защиты, кроме линии С1, подключенной к ТП-1, и С3 подключенной к ТП-2. Для того, чтобы срабатывала защита, установим в линиях токовое реле типа ЗТИ-0,4. При этом будут следующие показатели:

ТП-1

С1

(5.2)

(5.3)

ТП-2

С3

Применив токовые реле, линии проходят по показателям срабатывания защиты.

6. Расчет заземляющих устройств 10/0,4 кВ

Расчетное сопротивление грунта:

_расч.в=К_с • Ом · м (6.1)

_расч.в =1,9 • 100=190 Ом · м

_расч.н= 5•100=500 Ом · м

К_с — сезонное сопротивление грунта.

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали:

R_во= (6.2)

Где l — длина заземлителя, м;

d — диаметр заземлителя, м;

t — глубина заложенного заземлителя.

R_з=4 Ом т.к. к заземляющему устройству присоедена нейтраль обмотки трансформатора.

Общее сопротивление всех повторных заземлений

Ом; (6.3)

где n — количество повторных заземлений.

Расчетное сопротивление заземления нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений

Ом; (6.4)

Теоретическое число стержней:

; (6.5)

Принимаем 5 стержней и располагаем их в грунте на расстоянии 2,5 м друг от друга по контуру подстанции. Длина полосы связи:5•2,5=12,5 м.

Сопротивление полосы связи:

(6.6)

Ом;

при n=6, Q/l=2,5/5=0,5

_в=0,58; _г=0,4 [1]

Действительное число стержней:

(6.7)

принимаем 8

Заключение

В данном курсовом проекте выполнен расчет электроснабжения населенного пункта и электрических сетей района. Найдены расчетные нагрузки, произведен расчет и выбор трансформаторных подстанций, определено сечение проводов, потерь напряжения и энергии. Все рассчитанные данные снесены в таблицы, произведен расчет токов короткого замыкания, выбор и проверка аппаратуры защиты.

1. Л. П. Костюченко Проектирование систем сельского электроснабжения: Учебное пособие /Краснояр. гос. аграрн. ун-т.-Красноярск, 1999. — 144 с.

2. Л. П. Костюченко Электроснабжение сельского хозяйства: Учебн.-метод. Пособие для самостоятельной работы /Краснояр. гос. аграрн. ун-т.-Красноярск, 2002. — 64 с.

3. Электроснабжение сельского хозяйства/ И. А. Будзко, Т. Б. Лебещинская, В. И. Сукманов. — М.: Колос, 2000. — 536с.

4. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве/П.И.Савченко, И. А. Гаврилюк, И. Н. Земляной и др. — М.: Колос, 1996. — 224 с.

5. Справочник сельского электромонтера / А. П. Бодин, Ф. И. Московскин, В. Н. Харечко. — М.: Россельхозиздат, 1977. 366 с.