Электрический расчёт сети 0,38 кВ
Содержание
| Введение | ||||||||||
| Характеристика зоны электроснабжения | |||||||||
| Расчёт электрических нагрузок | ||||||||||
| Определение допустимых потерь напряжения в электрических сетях | ||||||||||
| Выбор числа и места установки подстанций | ||||||||||
| Выбор числа и мощности трансформатора | ||||||||||
| Составление расчетной схемы сети 0,38 кВ | ||||||||||
| Электрический расчет сети 0,38 кВ | ||||||||||
| Конструктивное устройство сети и подстанции | ||||||||||
| Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 380/220В | ||||||||||
| Выбор аппаратов защиты для электрических линий напряжением 380/220В | ||||||||||
| Расчет заземляющих устройств и выбор средств молниезащиты | ||||||||||
| Заключение | ||||||||||
| Список используемых источников |
Введение
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 02 ПЗ 02ПЗ |
Достижение поставленной цели будет обеспечено за счет:
совершенствования организационно-экономической политики энергосбережения;
повышения энергоэффективности на всех стадиях производства (преобразования), транспортировки и использования продуктов труда;
увеличения в топливно-энергетическом балансе республики доли местных ТЭР, вторичных энергоресурсов, отходов производства, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
Увеличение электропотребления и электровооруженности сельского хозяйства требует рационального использования энергоресурсов. В решении этой важной задачи значительная роль принадлежит персоналу электротехнических служб колхозов, совхозов и предприятий Сельхозэнерго.
Резервы экономии электроэнергии имеются практически на каждом участке сельскохозяйственного производства, на каждом рабочем месте.
Прежде всего это, внедрение в производство высокопроизводительной техники, прогрессивных технологических процессов, повседневный контроль за расходованием электроэнергии, упорядочение энергохозяйства, правильное использование вторичных энергоресурсов, сокращение потерь электроэнергии, других энергоносителей и продуктов, на производство которых затрачивается электроэнергия.
Поэтому вопросам ее экономии помимо электриков должны уделять внимание механики, зоотехники, специалисты и работники сельского хозяйства, руководители колхозов и совхозов.
Реконструкция сетей электроснабжения заменой проводов малого сечения проводами больших сечений или других марок позволяет экономить электроэнергию.
При увеличении номинального напряжения питающей сети потери энергии снижаются.
Этот способ можно применять только там, где позволяют условця электробезопасности, так как в сельскохозяйственном производстве правилами техники безопасности ограничены верхние значения допустимых напряжений для питания стационарных и переносных токоприемников.
В настоящее время фактически все объекты сельскохозяйственного производства имеют централизованное электроснабжение.
Изменившиеся экономические условия, развитие научно технического прогресса, уменьшение численности работников, занятых в сельскохозяйственном
производстве, требуют, с одной стороны, повышения электровооруженности труда, создания полностью механизированных и автоматизированных объектов,
а с другой – использования электроэнергии, уменьшение доли энергозатрат на производство единицы продукции.
Все это ведет к развитию новой инфраструктуры сельскохозяйственного электроснабжения, основными направлениями которой являются:
1.
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 02 ПЗ 02ПЗ |
2. резервирование электрических сетей всех напряжений;
3. реконструкция устаревших сетей с внедрением автоматического секционирования;
4. комплексная автоматизация электрических сетей с внедрением устройств автоматического включения резерва, автоматического переключения на резервное питание;
5. реконструкция и строительство закрытых двухтрансформаторных подстанций 10/0,4 кВ с использованием нового оборудования и материалов;
6. обустройство дополнительных электростанций с использованием традиционных и нетрадиционных источников энергии.
Важную роль в развитии инфраструктуры сельскохозяйственного электроснабжения занимает реорганизация деятельности электрических служб хозяйств и в целом производителей сельскохозяйственной продукции. Сбалансированность их интересов позволит ориентировать всех на экономию топливно-энергетических ресурсов, рациональное использование электроэнергии.
В данном курсовом проекте для электроснабжения населенного пункта производим выбор трансформаторной подстанции, мощность трансформатора и способ ее установки.
Произведем расчет дневной и вечерней нагрузок для отдельных групп населенного пункта, в состав которых входят жилые дома и коммунально-бытовые потребители.
Определим допустимые потери напряжения в электрических сетях.
Так же произведем и расчет активной, полной, эквивалентной мощности, средневзвешенного коэффициента мощности.
Выберем сечение проводов, как для коммунальнобытовых потребителей, так и для питания производственных потребителей.
Для наружного освещения произведем выбор типа светильников, их мощности и количество.
Произведем расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 380/220В,выбор аппаратов защиты для электрических линий напряжением 380/220В,расчет заземляющих устройств и выбор средств молниезащиты.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.01 ПЗ |
Производственный объект имеет сложную конфигурацию имеет сложную конфигурацию. В данной местности улицы с покрытием простого типа и шириной проезжей части 10 метров. В производственном объектерасположено 8 потребителей:
| 1. Ветеринорнофешльдшерскипунк |
| 2. Птичник на 3 тыс. утят |
| 3. Инкубаторий на 3 инкубатора |
| 4. Склад рассыпных и гранулированных кормов , емк =520т. |
| 5. Гараж с профилакторием на 10 авто. |
| 6. Административное здание на 70 рабочих мест. 7. Инкубаторий на 3 инкубатора 8. Птичник на 3 тыс. утят |
Расчётная нагрузка на вводе в производственный объект 3,5 кВт. По надёжности электроснабжения производственный объект относится к третьей категории. Климатический район по гололеду –третий,грунт средней влажности.Удельное сопротивление грунта составляет 140 Ом·м. Ток замыкания на землю равен 8А. Номинальное напряжения питающей линии 10 кВ. Отклонение напряжения на шинах питающей подстанции: U100=+5%, U25=0%. Длина питающей линии L=8 км. Данный производственный объектимеет одну понижающую трансформаторную подстанцию, напряжением равным 10/0,4 кВ.
Исходные данные по производственный объект заносим в таблицу -1.
| Наименование объекта | № шифра | Дневной максимум | Вечерний максимум | ||
 , кВт
|  , кВ  Ар
|  , кВт
|  , кВ Ар
| ||
| 1. Ветеринорнофешльдшерский пункт | 0,75 | 0,85 | |||
| 2. Птичник на 3 тыс. утят | |||||
| 3. Инкубаторий на 3 инкубатора | - | - | |||
| 4. Склад рассыпных и гранулированных кормов , емк=520т. | |||||
| 5. Гараж с профилакторием на 10 авто. | |||||
| 6. Административное здание на 70 рабочих мест. | - |
Таблица 1 – Исходные данные по производственный объект
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| ЛистЛист |
| 02 ПЗ 02ПЗ |
| Наименование объекта | № шифра | Дневной максимум | Вечерний максимум | ||
| , кВт
| , кВ Ар
| , кВт
| , кВ Ар
| ||
| 7. Инкубаторий на 3 инкубатора | - | - | |||
| 8. Птичник на 3 тыс. утят |
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 02 ПЗ 02ПЗ |
Для расчета электрических нагрузок группируют все потребители населенного пункта по соизмеримой мощности, чтобы нагрузки не отличались более чем в четыре раза по величине.
Определяем расчетную мощность каждой группы потребителей.
Расчетную активную нагрузку для потребителей, нагрузка которых не отличается более чем в четыре раза, суммируем с учетом коэффициента одновременности по формулам
где 
- расчетная дневная и вечерняя нагрузки на участке линии, кВт;
- коэффициент одновременности, 
[1] таблица 1.13.
Для первойгруппы –ветеринарно-фельдшерский пункт, птичник на 3 тыс. утят, инкубаторий на 3 инкубатора.
Для второйгруппы –склад рассыпных и граннулированных кормов на 520 тонн, административное здание на 70 рабочих мест.
Для третьейгруппы –гараж с профилакторием на 10 автомобилей, инкубаторий на 2 инкубатора, птичник на 3 тыс. цыплят.
Суммируя расчетные нагрузки всех групп по таблице 1.15 [1], получим расчетную нагрузку на шинах ТП без учета наружного освещения
Расчетная нагрузка уличного освещения определяется по формуле
, (3)
где 
– длина улицы, м;
– удельная мощность уличного освещения на 1 м улицы, зависящая от
ширины улицы и вида покрытия, =4,5Вт/м, так каквид покрытия
асфальтно-бетонный.
.
С учетом уличного освещения расчетная мощность ТП определяется по формуле
(4)
| Изм.Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛистЛист |
| № докум.№докум.№ докум.№докум. |
| ПодписьПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДатаДата |
| ЛистЛЛист |
| 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ |
cos 
; (5)
cos 
Коэффициент мощности для остальных производственных потребителей определяем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.
Таблица 2– Результаты расчетов коэффициентов мощности.
| Наименование потребителя | cos 
| cos 
|
| 1. Ветеринарно фельдшерский пункт | 0,75 | 0,86 |
| 2. Птичник на 3 тыс. цыплят | 0,8 | 0,9 |
| 3. Инкубаторий на 3 инкубатора | 0,75 | 0,85 |
| 4. Склад рассыпных и гранулированных кормов , емк=520т | 0,84 | 0,89 |
| 5. Гараж с профилакторием на 10 автомабилей | 0,74 | 0,80 |
| 6. Административное здание на 10 рабочих мест . | 0,88 | 0,90 |
| 7. Инкубаторий на 3 инкубатора | 0,75 | 0,85 |
| 8. Птичник на 3 тыс. цыплят | 0,8 | 0,9 |
Определяем средневзвешенный коэффициент мощности по формулам
cos 
0,8 ;
cos 
= 
.
Определяем суммарное значение полной максимальной расчётной мощности населённого пункта для дневного и вечернего максимумов
Sд= 
(6)
Sв= 
=93,2кВ 
А.
Дальнейший расчет ведем по дневному максимуму, так как он наибольший.
Результаты расчётов заносим в таблицу 3.
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.04 ПЗ 03 ПЗ |
| Наименование потребителя | Расчетная мощность, кВт | Координаты нагрузок, м | Коэффициент мощности | Pр·x, кВтм | Pр·y, кВт·м | |||
| Pд | Рв | x | y | cos 
| cos 
| |||
| 1. Ветеринарно фельдшерский пункт | 0,75 | 0,86 | ||||||
| 2. Птичник на 3 тыс. цыплят | 0,8 | 0,9 | ||||||
| 3. Инкубаторий на 3 инкубатора | 0,75 | 0,85 | ||||||
| 4. Склад рассыпных и гранулированных кормов , емк=520т | 0,84 | 0,89 | ||||||
| 5. Гараж с профилакторием на 10 автомабилей | 0,74 | 0,80 | ||||||
| 6. Административное здание на 10 рабочих мест . | 0,88 | 0,90 | ||||||
| 7. Инкубаторий на 3 инкубатора | 0,75 | 0,85 | ||||||
| 8. Птичник на 3 тыс. цыплят | 0,8 | 0,89 |
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.04 ПЗ 03 ПЗ |
Электрических сетях
Исходные данные для расчета являются допустимые нормы отклонения напряжения, которое для сельскохозяйственных потребителей применяют равным 
.
Составляем схему электроснабжения потребителей производственного объекта .
Рисунок 1 – Схема электроснабжения потребителей производственного объекта
Составляем таблицу отклонения напряжения.
Таблица 4 – Отклонение напряжения потребителей производственного объекта
| Элементэлектрической сети | Режимы нагрузок | |
| 100% | 25% | |
| 1. Шины напряжения 10 кВ питающей подстанции | +6 | |
| 2.Линия напряжением 10 кВ | -7,5 | -3,75 |
| 3.Трансформатор напряжением 10/0,4кВ 3.1Постоянная надбавка 3.2Переменная надбавка 3.3.Потери напряжения | +5 +2,5 -4 | +5 +2,5 -1 |
| 4. Линия напряжением 0,38 кВ 4.1 Потери во внутренних сетях 4.2 Потери во внешних сетях | -7 -5 -2 | |
| 5.Отклонение напряжений у потребителей | -5 |
Принимаем переменную надбавку на трансформатор равную «+2,5», тогда допустимые потери напряжения составят
(7)
где Vпит - отклонение напряжения на шинах питающей подстанции,%;
Vпост -постоянная надбавка трансформатора, %;
Vпер - переменная надбавка трансформатора, %;
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.04 ПЗ 03 ПЗ |
Uтр - сумма потерь напряжения в трансформаторах, %;
Vпотр - отклонение напряжения у потребителя, %.
Вносим в графу “передаваемая мощность 100%” все известные параметры и задаемся значением переменной надбавки 
.
Из уравнения баланса выражаем суммарные потери в линиях 0,38 и 10 кВ
%.
Распределяем поровну потери на линию 10 кВ и 0,38кВ, получаем
,
Условие выполняется.
Как видно из расчета, допустимые потери напряжения в проектируемой сети напряжением 0,38 кВ равны 6,5%. Принимаем значение потерь во внут-
ренних сетях равное 1%, во внешних сетях равное 5,5%.
Вносим в графу “передаваемая мощность 25%” известные параметры, находим отклонение напряжения у ближайшего потребителя.
Это значение наиболее оптимально для нашего трансформатора.
| Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛист |
| докум.№докум.№ докум.№докум. |
| ПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДата |
| Лист ст |
| 06.2012.2 -74 06 31.3.01.25э.05 ПЗ 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.06 ПЗ 06.2012.2 -74 06 31.3.01.25э.05 ПЗ |
Подстанции
Определяемприблизительное число ТП для производственного объекта по формуле
где 
- максимальная расчётная мощность производственного объекта, кВ 
;
- допустимая потеря напряжения сети 380/220 В;
F - площадьпроизводственного объекта, км2.
Определяемплощадь производственного объекта
F=a·b=0,28·0,17=0,0476км2.
Принимаем к установке одну трансформаторную подстанцию.
Определяем координаты установки трансформаторной подстанции
= 
= 
- расчетная мощность, кВт.
= 
=131,3м,
=111,7м.
По расчетным данным место ТП выбрать нецелесообразно.
Координаты места установки трансформаторной подстанции корректируем с учётом удобства подхода питающей 10 кВ и выхода линии 0,38кВ.
Выбранное место должно быть свободно от застроек.
Окончательно принимаем координаты установки ТП
| Изм. |
| Лист |
| № |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 131 |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.06 ПЗ |
Для питания нагрузок производственного объекта предусматривается однотрансформаторная подстанция, таккак потребитель относится к 3 категории по надежности электроснабжения.
Согласно ПУЭ питание таких потребителей допускается по одной ВЛ от одного трансформатора. Для наиболее ответственных потребителей должен быть предусмотрен автономный источник резервного питания.
Для коммунально-бытовых при среднесуточной температуре воздуха +5 ºС, с учетом экономических интервалов и систематических нагрузок при сооружении ТПпринимаеммощностьпотребляемоготрансформатора 
кВА. Выбираем тип ТП ТМГСУ-100/10-У1.
Приводим технические данные трансформатора в таблице 5 по таблице 7.1 [5].
Таблица 5 – Технические данные силового трансформатора
| Сочетание напряжений | Схема групп соедине-ния обмоток | Потери мощности, кВт | Напря-жение к.з, % | Сопротивление прямой последовательно-сти, МОм | Сопротив-ление при однофаз-ном замыкании | ||||
| Вн | 
| 
| 
| 
| 
| 
| ||||
| 0,4 | Y/Y-0 | 1,97 | 0,33 | 4,5 | 31,5 | 64,7 |
| Изм.Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛистЛист |
| № докум.№докум.№ докум.№докум. |
| ПодписьПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДатаДата |
| Лист |
| 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ |
Определив место установки трансформаторной подстанции находим число линий и трассы их прохождения. Для питания производственного объекта используем не более трех линий.
Трассы линий проводим по обеим сторонам дорог, не загромождая проезжей части.
Для каждой линии составляем расчетную схему, на которой указываем потребителей, их расчетные участки и отмечаем их длину, указывая мощность потребителя, номера линий и номера расчетных участков.
Рисунок 2 - Расчетная схема ВЛ
Электрический расчёт сети 0,38 кВ
Определяем расчетную активную мощность на каждом участке линии, суммарную мощность всех расположенных на нем потребителей, пользуясь таблицей 2 и рисунком 2.
Определяем активные нагрузки на участках линий
(10)
где 
– большая из нагрузок, кВт;
– надбавка соответствующая меньшей нагрузке, кВт.
(11)
где 
– коэффициент одновремённости,таблица 1.13 [1].
Расчет ведем для самой загруженной линииВЛ2
,
,
,
Определяем коэффициент мощности для каждого участка ВЛ2 по формуле
| Изм.Изм.Изм.Изм. |
| ЛистЛистЛистЛист |
| № докум.№докум.№ докум.№докум. |
| ПодписьПодписьПодписьПодпись |
| ДатаДатаДатаДата |
| Лист |
| 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ |
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ |
Определяем значение эквивалентной мощности на участках линии ВЛ2 по формуле
, (12)
где 
- коэффициент динамики роста нагрузок, = 0,7.
Выбор проводов осуществляется методом экономических интервалов эквивалентной мощности[1] c.115.
Для ВЛ2 трансформаторной подстанции выбираем марку провода САСПсш сечением 25, 35 и 50мм2.
Аналогично определяемдляостальных линий ТП и результаты расчетов заносим в таблицу 6.
Определяем потери напряжения на участках сети и сравниваем их с допус-
тимой потерей напряжения – таблица 3 
для производственных объектов.
| Изм.Изм. |
| ЛистЛист |
| № докум.№докум. |
| ПодписьПодпись |
| ДатаДата |
| Лист |
| 07ПЗ06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.07 ПЗ |
, (13)
где 
полная мощность на участке линии, кВА;
длина участка линии, м.
Для ВЛ2
Аналогично определяемдляостальных линий ТП и результаты расчетов заносим в таблицу 6.
Таблица 6 – Результаты расчета проводов линий напряжением 0,38/0,22кВ
| Участок линии | Р, кВт | 
| S, кВА |  , кВА
| Марка провода | L, м | Потеринапряжения | ||||
| 
| ||||||||||
| ВЛ1 | |||||||||||
| 2-3 | 0,8 | 17,5 | САСПсш-3х35+1-25+1 х35 | 0,624 | 1,17 | ||||||
| 1-2 | 0,75 | 45,3 | 31,71 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 0,73 | |||||
| 0-1 | 45,9 | 0,76 | 60,39 | 45,29 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 0,7 | ||||
| ВЛ2 | |||||||||||
| 4-5 | 0,75 | 26,6 | 18,62 | САСПсш-3х35+1-25+1 х35 | 0,624 | 0,83 | |||||
| 6-7 | 0,75 | 2,8 | САСПсш-3х35+1-25+1 х35 | 0,624 | 0,23 | ||||||
| 4-6 | 36,8 | 0,86 | 42,79 | 29,95 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 0,97 | ||||
| 0-4 | 48,28 | 0,82 | 58,87 | 41,21 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 0,55 | ||||
| ВЛ3 | |||||||||||
| 8-9 | 0,84 | 41,6 | 29,12 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 1,8 | |||||
| 0-8 | 46,75 | 0,8 | 58,43 | 40,9 | САСПсш-3х50+1-25+1 х50 | 0,465 | 1,14 | ||||
Определяем суммарные потери в конце линий
ВЛ1
ВЛ2
.
ВЛ3
.
.
Считаем, что нагрузка наружного освещения равномерно распределена на линии, поэтому суммарная мощность условно падает к ее середине.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 06.2013.2-74 06 31-01.3.№вар.№гр.08 ПЗ |
Для линии уличного освещения выбираем провод сечением 25мм2.
Для освещения улиц принимаем светильник типа ЖКУ с лампой ДНаТ – 250.
Определяем количество светильников уличного освещения по формуле
(14)
где 
- мощность лампы, Вт
Согласно норм по энергосбережению к установке принимаем 8 светильников.