Учебная работа. Электроснабжение сельского населенного пункта

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Электроснабжение сельского населенного пункта

Аннотация

В курсовом проекте рассматриваются вопросы
расчета электрических нагрузок, определения мощности трансформаторов
подстанций, расчета линий 10 и 0,38 кВ, расчета токов короткого замыкания,
выбора оборудования подстанции, выбора и согласования защит, выполняются
необходимые технико-экономические расчеты.

Данный вид работы позволяет студенту закрепить и
увеличить свои знания по дисциплине «Электроснабжение», а также приобрести
навыки расчета электрических сетей.


Содержание

Введение

.
Расчет электрических нагрузок населенного пункта

.
Определение мощности и выбор трансформаторов

.
электрический расчет ВЛ 10 кВ

.
Построение таблицы отклонений напряжения

.
электрический расчет ВЛ 0,38 кВ

.
Конструктивное выполнение линий напряжением 0,38 кВ, 10 кВ и ТП 10/0,38 кВ

.
Расчет токов короткого замыкания

.
Выбор оборудования подстанции ТП3

.
защита от токов короткого замыкания

.
Согласование защит

.Технико-экономическая
часть. Спецвопрос: Измерительные трансформаторы напряжения

Заключение

список
использованной литературы


Введение

электрическая нагрузка напряжение замыкание

Развитие электрификации во всём мире привело к
прогрессивному росту промышленности, а в дальнейшем и сельского хозяйства. А
так как получение дешевой электроэнергии обусловлено воспроизведением её на
крупных районных электростанциях и дальнейшей передачей по линиям.

особые проблемы возникают при передаче
электроэнергии в сельских сетях. Это обусловлено их сильной разветвленностью и
протяженностью, а также неравномерностью распределения нагрузок.

Обеспечение требуемых качеств электроэнергии,
надежности и экономичности электроснабжения — основные задачи сельского
электроснабжения.

Качество электрической энергии при питании
электроприемников от трехфазных электрических сетей общего назначения, то есть
для основного варианта сельского электроснабжения, определяется стабильностью и
уровнями частоты тока и напряжения у потребителей, а также степенью несимметрии
и несинусоидальности напряжений.

К числу важных задач сельского электроснабжения
относится поддержание требуемых уровней напряжения у потребителей. Изменение
напряжения, особенно сверх допустимого значения, оказывает значительное влияние
на работу потребителей.

Самый важный показатель системы электроснабжения
— надежность подачи электроэнергии. В связи с ростом электрификации
сельскохозяйственного производства, особенно с созданием в сельском хозяйстве
животноводческих комплексов промышленного типа, птицефабрик, тепличных
комбинатов и др., всякое отключение — плановое (для ревизии и ремонта) и
особенно неожиданное, аварийное — наносит огромный ущерб потребителю и самой
энергетической системе. Поэтому необходимо применять эффективные и экономически
целесообразные меры по обеспечению оптимальной надежности электроснабжения
сельскохозяйственных потребителей.


1.
Расчет электрических нагрузок населенного пункта

1. Для одноквартирных жилых домов ( одинаковых
потребителей), имеющих одну и ту же расчетную нагрузку, суммарная нагрузка
дневного максимума:

,

.Расчетная мощность дневного максимума нагрузки
потребителей населенного пункта определяется по формуле:

3. нагрузка наружного освещения населенного
пункта:

,

.Расчетная мощность вечернего максимума нагрузки
потребителей населенного пункта определяется по формуле:

5. Расчетная мощность максимума нагрузки
производственных потребителей:

дневного:

вечернего:

6. Коэффициент мощности:

 cosφД=0,76

kВ=0,35
cosφВ=0,88

.Расчетная полная мощность (Sр, кВА)
дневного и вечернего максимума нагрузки всех потребителей населенного пункта :

 

2.
Определение мощности и выбор трансформаторов

количество трансформаторных подстанций в
населенном пункте:

Берём 3 ТП для облегчения дальнейшего расчета.

1-ая
зона- промышленная нагрузка: РД1=79,1кВт РВ1=57,1кВт

cosφД=0,7
cosφВ=0,75
SРД1=113кВА
SРВ1=76,1кВА

выбираем ТП 10/0,38 100кВА

Координаты ТП:

2-ая
зона- смешанная нагрузка: РД2=62,4кВт РВ2=83,1кВт

cosφД=0,8
cosφВ=0,83
SРД2=78кВА
SРВ2=100,2кВА

выбираем
ТП 10/0,38 100Ква

XТП2=16(15,5)
YТП2=8


зона- коммунально-бытовая нагрузка: РД3=35кВт РВ3=43,8кВт

cosφД=0,9
cosφВ=0,92
SРД3=38,9кВА
SРВ3=47,6кВА

выбираем
ТП 10/0,38 40кВА

XТП3=27,4
YТП3=7,3

 

3.
электрический расчет воздушной линии напряжением 10 кВ

Пример расчёта таблицы 3.1:

 

РДО5-6=РДО6=180кВт,
РДО2-5=
k0·(РДО2+РДО5-6)=0,9·(180+156)=302,4кВт,

QД5-6=РДО5-6·tgφД5-6=180·0,776=139,7кВАр,

SД5-6=
РДО5-6 /
cosφД5-6=180/0.79=227.8Ква,

,

выбираем сечение F5-6=70мм2
по
механической прочности.

Таблица 3.1

Участок
ВЛ 10 кВ

Расчетная
активная мощность участка, кВт

РДП/РДО

РВП/РВО

Номер

Длина,
км

днем

Вечером

РДО

РДП

РВО

РВП

1

2

3

4

5

6

7

8

5-6*

1,02

180

100

240

120

0,55

0,5

2-5*

2,02

302,4

191,7

365,4

174,6

0,63

0,48

3-2*

1,85

524,2

334,5

589,9

328,1

0,64

0,56

3-4*

1,9

260

200

290

210

0,77

0,72

1-3*

2,82

836,6

581,8

1045,4

669,9

0,69

0,64

0-1*

2

1112,9

748,6

1255,9

782,9

0,67

0,62

Таблица 3.2

Провод

Dср,
мм

r0,
Ом/км

х0,
Ом/км

Iраб
макс, А

Iдоп,
А

1

2

3

4

5

6

АС70

2000

0,42

0,392

88,4

256

4.электрический расчет воздушной
линии напряжением 0,38 кВ

Расчет сечений проводов линии W1
методом экономических интервалов:

 

Р5-6=Р6=1,8кВт
cosφ5-6
=0,96
S5-6=1,8
/0,96=1,875 кВА

Р4-5=Р4+Рдоб5-6=1,8+1,08=2,88кВт

S4-5=2.88/0.96=3кВА

Sэкв 5-6= S5-6·Кд=1,875·0,7=1,31кВА.
выбираем провод А50 по механической прочности.

 

 

Расчет проводов линии W2
по допустимой потере напряжения при постоянном сечении проводов в линии:

 

tgφ10-11=arccosφ10-11=0.426
Q10-11=P10-11·
tgφ10-11=1.8·0.426=0.767кВАр

 

выбираем провод А50 по механической прочности.

Таблица 5.1

Линия

Участок

Провод

г0,
Ом/км

х0,
Ом/км

Iр.макс,
А

Iдоп,
А

DUф,
%

DUΣф,
%

W1

0-1

А50

0,576

0,325

11,39

215

0,407

1,063

1-2

А50

0,576

0,325

9,68

215

0,216

2-3

А50

0,576

0,325

7,98

215

0,175

3-4

А50

0,576

0,325

6,27

215

0,093

4-5

А50

0,576

0,325

4,56

215

0,087

5-6

А50

0,576

0,325

2,85

215

0,091

W2

0-7

А50

0,576

0,325

13,67

215

0,598

1,347

7-8

А50

0,576

0,325

13,1

215

0,451

8-9

А50

0,576

0,325

6,27

215

0,102

9-10

А50

0,576

0,325

4,56

215

0,107

10-11

А50

0,576

0,325

2,8

215

0,089

W3

0-12

А50

0,576

0,325

38,29

215

1,05

1,942

12-13

А50

0,576

0,325

34,94

215

0,582

13-14

А50

0,576

0,325

12,7

215

0,209

14-15

А50

0,576

0,325

12,15

215

0,101

12-16

А50

0,576

0,325

5,47

215

0,393

16-17

А50

0,576

0,325

2,73

215

0,104

16-18

А50

0,576

0,325

4,37

215

0,167

18-19

А50

0,576

0,325

2,73

215

0,104

 

Расчет проводов линии W3
на минимум проводникового материала:

 

 

Выбираем провод А50 по механической прочности.

5.
Конструктивное выполнение линий напряжением 0,38 кВ, 10 кВ и подстанции 10/0,38
кВ

Для ВЛ 0,38 кВ берем опоры железобетонные
(типовой проект 3,407-101). Для ВЛ 10 кВ берем тоже железобетонные опоры
(типовой проект 3,407-101). Величину пролета принимаем 40м для ВЛ-0,38 кВ и для
ВЛ-10 кВ — 80м. Среднее геометрическое расстояние между проводами ВЛ — 10 кВ —
2000 мм; ВЛ — 0,4 — 600 мм.

Для ВЛ 10 кВ требуется 146 опоры и 438
изоляторов.

Для ВЛ 0,38 кВ требуется 111 опоры и 444
изоляторов.

Провода прокладываем на штыревых изоляторах
(штырь — ШУ-21, изолятор — ШС10-А) на ВЛ 10кВ,(штырь-С-16п,изолятор-ТФ20) на
0,38кВ, заземляющее устройство на опорах ВЛ — 0,38 кВ делаем на каждой
четвертой опоре, а также на опорах с ответвлениям к вводам коммунально-бытовые,
общественные здания и производственные помещения, на конечных опорах линий. К
заземляющим устройствам присоединяют крюки изоляторов.

Для ТП1 и ТП2 выбираем масляные трансформаторы
типа ТМ -100 кВА, а для ТП3 — 40кВА со схемой соединения звезда-зигзаг с нулем.
Устанавливаем однотрансформаторные комплектные подстанции типа КТП.
Распределительное устройство 0,38 кВ — с автоматическими воздушными
выключателями.

Климатическое исполнение КТП — У, среднесуточная
температура воздуха не более ± 300С.

Трансформаторы и конденсаторные устройства
наружной установки для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца должны
окрашиваться в светлые тона, красками стойкими к атмосферным воздействием.

Для подстанций в жилой и промышленной зоне
предусматриваются мероприятия по снижению шума.

6.
Расчет токов короткого замыкания

Uб=10,5кВ

Определяем сопротивления схемы замещения.

рисунок 7.2

Сопротивления участков линии 10 кВ:

 

Сопротивление трансформатора:

 

 

 

Сопротивления участков ВЛ 0,38 кВ:

 

Для линий W2
и W3 сопротивления
определяются аналогично.

Результирующие сопротивления до точек КЗ
определяем по формулам:

До точки К1: ;

До точки К2: ;

До точек К3, К4,
К5, К6, К7 и К8 результирующие
сопротивления определяются аналогично.

Рассчитываем токи трехфазного КЗ.
Для точек 1, 2, 3 и 4 выполняется условие Uср.ном=Uб,
поэтому ток КЗ определяется по формуле:

,

Для точки 5 Uср.ном¹Uб,
поэтому ток КЗ равен

.

Для точек 6, 7 и 8 ток трехфазного КЗ
определяется аналогично по формуле.

Определяем токи двухфазного КЗ для точек 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7 и 8:

 

Ударный коэффициент : ,

Ударный ток: ,

Мощность трехфазного КЗ:

,

Полное сопротивление петли «фазный — нулевой
провод линии»:

,

Таблица 7.1

Точка
КЗ

Uср.ном
кВ

Сопротивление,
Ом

КУ

Токи
КЗ, кА

Sк(3)
МВА

rS

xS

zS

Iк(3)

Iк(2)

Iк(1)

К1

10,5

0,85

0,85

2

7,13

6,17

20,17

129,67

К2

10,5

2,82

3,5

4,49

1,08

1,35

1,17

2,06

24,55

К3

10,5

3,65

4,28

5,62

1,07

1,08

0,93

1,63

19,64

К4

10,5

4,08

4,68

6,21

1,06

0,98

0,85

1,47

17,82

К5

0,4

73,18

114,38

135,79

1,13

1,17

1,01

1,87

21,28

К6

0,4

269,64

225,23

351,33

1,02

0,45

0,39

0,65

0,253

8,18

К7

0,4

263,69

221,87

334,61

1,02

0,47

0,41

0,68

0,256

8,55

К8

0,4

394,67

295,77

493,2

1,01

0,32

0,28

0,46

0,119

5,82

Полное сопротивление трансформатора току
замыкания на корпус:zT=2.58Ом

минимальная величина тока КЗ для проверки защиты
на чувствительность (ток однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ (точки К6,
К7 и К8)):

,

7.
Выбор оборудования подстанции ТП3

выбранная комплектная трансформаторная
подстанция ТП10/0,38кВ, 40 кВА состоит из вводного устройства 10 кВ, силового
трансформатора и РУ 0,38 кВ, имеющих необходимое оборудование и аппаратуру.
Дополнительно к имеющемуся оборудованию подстанции необходимо выбрать
высоковольтный разъединитель РЛНД — 10/400. При выборе и проверке
разъединителей должны соблюдаться следующие основные условия:

,

,

,

,

Все условия выполняются, значит выбираем:

РЛНД — 1­10Б/400 УХЛ1 тип провода ПРНЗ — 10
УХЛ1.


8.
защита от токов короткого замыкания

Выбираем корпус предохранителя согласно
следующим соотношениям:

,

,

,

Ток плавкой вставки предохранителя выбираем по
двум условиям:

)отстройке от тока нагрузки на шинах 10 кВ ТП1:

,

)отстройке от бросков тока намагничивания
трансформатора при его включении под напряжение:

,

выбираем ПКТ
101-10-20-20У1 с IВ=20А

Время срабатывания выбранной плавкой вставки
должно обеспечивать термическую стойкость трансформатора:

,

,

Защита линии W1
на токоограничивающих автоматических выключателях с полупроводниковыми и электромагнитными
расцепителями (А3714Б, А3724Б, А3794Б).

выбираем корпус выключателя по его номинальному
напряжению (Uном),
номинальному току (Iном)
и предельно допустимому отключаемому току КЗ (Iмакс.откл):

,

,

,

выбираем номинальный ток полупроводникового
расцепителя:

,

Определяем ток срабатывания МТЗ (в зоне токов
перегрузки) полупроводникового расцепителя выключателя:

,

Проверяем чувствительность МТЗ:

,

Следовательно, защита линии W1
от однофазных КЗ будет определяться только настройкой токового реле,
включаемого в нулевой провод линии.

Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о)
по условиям:

;

.

Проверяем чувствительность ТО:

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т,
включенного в нулевой провод линии

W1 .

Проверяем чувствительность защиты от токов
однофазного КЗ

.

выбираем автоматический выключатель А3714Б

Защита линии W2.
выбираем автоматические выключатели токоограничивающие с тепловыми и
электромагнитными расцепителями (А3716Б, А3726Б).

выбираем корпус выключателя: ,

,

,

Выбираем номинальный ток теплового расцепителя:

Определяем ток срабатывания теплового
расцепителя выключателя, соответствующий его номинальному току:

 

Iстр=80А

Проверяем чувствительность МТЗ:

,

Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о):

Проверяем чувствительность ТО:

.

Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т,
включенного в нулевой провод линии W2,
и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

 

выбираем автоматический выключатель А3716Б

Защита линии W3.
выбираем выключатели нетокоограничивающие с тепловыми и электромагнитными расцепителями
(АЕ2056М, АЕ2066).

выбираем корпус выключателя:

,

,

,

Определяем ток срабатывания теплового
расцепителя выключателя: Iстр=40А

Проверяем чувствительность МТЗ:

Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о):

Проверяем чувствительность ТО:

Определяем ток срабатывания реле, включенного в
нулевой провод линии W3,
и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ:

IСР=0,71·38,29=27,2А

выбираем автоматический выключатель АЕ2056М

Расчет МТЗ

Определяем ток срабатывания защиты (Iс.з)
по двум условиям:

—        отстройки от расчетного тока нагрузки (Iраб.макс)
головного участка (0-1) линии 10 кВ:

,

—        условию селективности с более удаленной
от шин 10 кВ защитой ТП 10/0,38 кВ плавкими предохранителями:

,

Определяем ток срабатывания реле:

 ,

Выбираем уставку тока для реле РТВ по условию:

.

Определяем уточненное

.

Проверяем чувствительность защиты:

,

Расчет ТО

выбираем ток срабатывания ТО по двум условиям:

—        отстройке от максимального тока КЗ у
подстанции ближайшего к шинам 10 кВ населенного пункта:

;

—        отстройке от броска тока намагничивания
трансформаторов 10/0,38 кВ, подключенных к линии, при их включении под
напряжение:

,

Определяем ток срабатывания реле отсечки:

.

Выбираем уставку тока для реле РТМ по условию:

.

Определяем уточненное

Проверяем чувствительность защиты:

. Согласование защит

Строим характеристику защиты линии W1,
используя результаты расчета (п.9.2) и характеристику времени срабатывания
автоматического выключателя А3714Б из приложения К.

Расчетные данные таковы:

Iн.р=100
А; Iс.о=562,5
А; Iк5(3)=1170
А.

Таблица 9.1.

характеристика времени срабатывания выключателя
А3714Б с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями

I/Iн.р

1,25

2

3

4

5

6

7

7

I, А

Iс.п.р=125

200

300

400

500

600

700

Iсопр=700

IК5(3)=1170

t, с

400

150

27

9

5

3,5

3

0,04

0,04

рисунок 10.1. Характеристика времени
срабатывания  выключателя А3714Б

Строим характеристику защиты линии W2,
используя результаты расчета (п.9.2) и характеристику времени срабатывания
автоматического выключателя А3716Б из приложения К.

Расчетные данные таковы:

Iн.р=160
А; Iс.о=587,5
А.

Таблица 9.2

характеристика времени срабатывания выключателя
А3716Б с тепловыми и электромагнитными расцепителями

I/Iн.р

1,15

1,25

1,5

2

3

3,9

3,9

I, А

184

200

240

320

480

630

Iсэр=630

IК5(3)=1170

t, с

3500

1800

400

150

50

30

0,04

0,04

рисунок 9.3. Характеристика времени срабатывания
выключателя А3716Б

Строим характеристику защиты линии W3,
используя результаты расчета (п.9.2) и характеристику времени срабатывания
автоматического выключателя АЕ2056М из приложения К.

Расчетные данные таковы: Iн.р=40
А; Iс.о=400
А.

Таблица 9.3

характеристика времени срабатывания выключателя
АЕ2056М с тепловыми и электромагнитными расцепителями

I/Iн.р

1,15

1,25

2

3

4

5

6

8

10

12

12

I, А

Iс.т.р=46

50

80

120

160

200

240

320

400

480

Iсэр=630

IК5(3)=
1170

t, с

10000

500

100

30

15

9

4

3

2

0,04

0,04

Рисунок 9.4. характеристика времени срабатывания
выключателя АЕ2056М

Строим характеристику защиты трансформатора ТП1,
используя результаты расчета (п.9.1) и защитную характеристику плавкой вставки
предохранителя ПКТ101-10-20-20 У1 из приложения К.

Таблица 9.4

Защитная характеристика предохранителя
ПКТ101-10-20-20 У1 при номинальном токе плавкой вставки IВном=20
А

I, А

40

50

60

70

80

90

100

200

300

t, c

600

100

30

9

4

2

1

0,1

0,05

Iнн,
А

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

5000

7500

рисунок 9.5. Защитная характеристика
предохранителя ПКТ101-10-20-20 У1 при номинальном токе плавкой вставки IВном=20
А

Строим характеристику защиты линии 10 кВ,
используя результаты расчета (п.9.3) и характеристику времени срабатывания реле
РТВ-I из приложения К.

исходные данные:

)для МТЗ: Iс.р=9,72
А; Iу=10
А; I¢с.з=200
А; уставка по времени в независимой части кривой — 2 с;

)для ТО: Iс.р.о=81
А; Iуо=100
А; I¢с.о=2000
А; Iк1(3)=7130
А.

Таблица 10.5. характеристика срабатывания защиты
ВЛ 10 кВ с реле РТВ и РТМ

I/I¢с.з

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

I, А

200

220

240

260

280

300

320

500

1000

2000

I¢с.о=2000

t, c

9

6,3

4,6

3,5

2,8

2,2

2,0

2,0

2,0

2,0

0,1

Iнн,
А

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

12500

25000

50000

50000

рисунок 9.6. Характеристика срабатывания защиты
ВЛ 10 кВ с реле РТВ и РТМ

Строим карту согласования защит:

рисунок 9.7. Карта согласования защит линии 0,38
кВ (W2), трансформатора
ТП3 и линии 10 Кв


Заключение

В ходе выполнения расчета курсового проекта были
определены все нагрузки заданного населённого пункта, исходя из которых выбраны
тип и количество подстанций, а также их координаты на плане местности.

электрический расчет 10кВ и 0,38кВ позволил
выбрать конфигурацию линий и сечение проводов. Причём сечения на протяженности
каждой из линий остаются постоянными, а потери напряжения не превышают
допустимых значений. Что, в общем, благоприятно с экономической точки зрения.

По составленной таблице отклонений мы определили
значение надбавок у ТП 10/0,38 и допустимые потери на ВЛ 0,38, которые
получились довольно таки большие, что в свою очередь также облегчило дальнейший
расчет линии.

Расчет токов КЗ помог выбрать защиту линий и ТП
по заданию курсового проекта.

В общем, все результаты расчетов удовлетворяют
требованиям, а следовательно можно считать их конечными.


Список
использованной литературы:

1.
Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.- М.:
Агропромиздат,1990.

.
Кисаримов А.В. Справочник электрика.- М.: РадиоСофт, 2003.

.
Электроснабжение сельского населенного пункта: Метод. указания / Сост. Кочетков
Н.П..- Ижевск: ИжГСХА, 2004.

Учебная работа. Электроснабжение сельского населенного пункта