Пример выполнения курсового проекта 1
.pdfПример выполнения курсового проекта по дисциплитне «Электроснабжение»
Вариант задания – 11.1.7.1.2, которому соответствуют:
-вариант 11 ( колонка 13) из таблицы 4.1 (следует определить нагрузки для населённого пункта №29, расположенному на восточном направлении, и на карте района отсутствуют дорога и населённые пункты в северо-западном направлении);
-масштаб карты района 1:200000 (в 1 мм – 200м);
-план населённого пункта изображён на рисунке 7;
-перечень потребителей электроэнергии населённого пункта – таблица 4.3, перечень 1;
-дополнительные исходные данные – таблица 4.6, вариант 2:
-масштаб плана (карты) населённого пункта 1:5000 (в 1 мм – 5 м);
-уровни напряжения на шинах 10(35) кВ при нагрузке 100% – (-5), при нагрузке 25% – (0);
-количество грозовых часов в год – 60;
-район климатических условий по ветру – 1;
-район климатических условий по гололёду – 1;
-материал опор (в населённом пункте) – железобетон;
-жилые дома газифицированы;
-населённый пункт имеет застройку городского типа.
1Расчёт нагрузок населённого пункта
1.1Определение максимальной расчётной мощности на вводах потребителей населённого пункта с использованием сведений
охарактере потребителей
В соответствии с перечнем, приведённым в таблице 4.3 (перечень 1), с учётом количества различных объектов, приведённых на плане населённого пункта (рисунок 7) составим таблицу расчёта нагрузок (Таблица 1) населённого пункта.
Данные по установленным мощностям и максимальным электрическим нагрузкам (Sд, Sв) для производственных и социально-бытовых потребителей возьмём из таблицы П4.1.
Имея в виду то, что в соответствии с принятой методикой нагрузка на вводе в одноквартирный жилой дом (таблица П2.1) равна нагрузке на вводе в
одну квартиру многоквартирного дома, произведём расчёт нагрузки для жилых домов в соответствии со следующим алгоритмом.
Поскольку рассматриваемый населённый пункт является газифициро-
ванным населённым пунктом городского типа, и текущее энергопотребле-
ние на вводе в квартиру неизвестно, воспользуемся для определения нагрузки
Таблица 1
|
|
|
|
. |
Макс. эл. |
|
|
|
|
|
|
мощность.Уст эл приёмников, кВт |
нагрузка на |
Количество насв. пункте |
|
|
|
|
|
Дневная, S |
Вечерняя, S |
||
№ |
|
Наименование |
|
вводе, кВ·А |
|
||
п/п |
|
объекта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Дом жилой |
|
|
- |
4,272 |
10,656 |
12 |
|
6-квартирный |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Дом жилой |
|
|
- |
7,69 |
19,18 |
17 |
|
12-квартирный |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
3 |
Дом жилой |
|
|
- |
7,97 |
19,89 |
16 |
|
16-квартирный |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
4 |
Сельская поликлиника на 150 посеще- |
100,00 |
53,00 |
58,00 |
1 |
||
|
ний в месяц |
|
|
|
|
|
|
5 |
Начальная школа на 40 учащихся |
10,00 |
6,00 |
2,00 |
1 |
||
6 |
Комбинат бытового |
обслуживания на |
5,00 |
4,00 |
1,00 |
1 |
|
|
6 рабочих мест |
|
|
|
|
|
|
7 |
Лесопильный цех с пилоpaмой ЛРМ- |
35,00 |
25,00 |
2,00 |
1 |
||
|
79*4 |
|
|
||||
8 |
Мастерская обслуживания сельскохозяй- |
70,00 |
30,00 |
10,00 |
1 |
||
|
ственной техники |
|
|
|
|
|
|
9 |
Свинарник-откормочник на 6000 тыс. |
- |
200,00 |
140,00 |
3 |
||
|
голов с электрообогревом молодняка |
||||||
|
|
|
|
|
|||
10 |
Животноводческий |
комплекс по вы- |
|
|
|
|
|
|
ращиванию |
и откорму КРС на 10000 |
- |
540,00 |
314,00 |
4 |
|
|
голов |
|
|
|
|
|
|
11 |
Теплица зимняя 250 м2 с обогревом от |
- |
5,00 |
5,00 |
2 |
||
|
котельной |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Молочный блок при коровнике: 6 т мо- |
35,00 |
15,00 |
15,00 |
1 |
||
|
лока в сутки |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Центральная |
ремонтная мастерская на |
90,00 |
40,00 |
15,00 |
1 |
|
|
25 тракторов |
|
|
|
|
|
|
14 |
Столярный цех |
|
2,50 |
15,00 |
1,00 |
1 |
|
15 |
Котельная с котлами "Универсал-6" (2 |
30,00 |
15,00 |
15,00 |
1 |
||
|
котла) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
Уличное освещение |
|
- |
|
17,325 |
|
2
на вводе таблицей П2.1. В соответствии с этой таблицей, нагрузка на вводе в
газифицированную квартиру посёлка городского типа составляет 4 кВт. При этом максимальная дневная нагрузка определяется с учётом коэффициента дневного максимума (таблица П2.2), а вечерняя – в соответствии с коэффициентом вечернего максимума (таблица П2.2):
Pд = 4·0,4* = 1,6 кВт, |
(1) |
Pв = 4·1,0 = 4,0 кВт. |
(2) |
Поскольку в жилых домах и квартирах имеются электроприёмники, потребляющие не только активную, но и реактивную мощность, необходимо определиться с полной мощностью, потребляемой одной квартирой.
Из таблицы П3.1 следует, что потребители коммунально-бытового типа, к которому относятся квартиры. Имеют cosϕ = 0,9. С учётом этого полные потребляемые мощности для одной квартиры днём и вечером составят
Sд = Рд/ cosϕ = 1,6/0,9 = 1,78 кВ·А и |
(3) |
Sв = Рв/ cosϕ = 4,0/0,9 = 4,44 кВ·А |
(4) |
соответственно.
Тогда для 6-квартирного дома при nкв = 6 и коэффициенте одновременности для суммирования электрических нагрузок kо = 0,435 (таблица П6.1)
SдΣ = Sд·nкв· kо = 1,78·6·0,435 = 4,272 кВА и |
(6) |
SвΣ = Sв·nкв· kо = 4,44·6·0,435 = 10,656 кВА. |
(7) |
Коэффициент одновременности может быть применён в связи с тем, что максимальные нагрузки по квартирам имеют одно и то же значение.
Расчёты для 12квартирных и 16-квартирных домов произведём в соответствии с формулами (6,7), взяв иные количества квартир и соответствующие значения коэффициентов одновременности из таблицы П6.1. Результаты занесём в соответствующие ячейки таблицы 1. Эти данные будут необходимы при дальнейшем расчёте нагрузок и при расчёте распределительной сети 0,4 кв.
Расчёт мощности, потребляемой уличным освещением, производится по упрощённой методике с учётом характеристик улиц, приведённых в таблице П5.1. Тип покрытия в соответствии заданием определяется по усмотрению проектировщика. Принимаем поселковые улицы с асфальтобетонными и переходными типами покрытий шириной 15 метров. Ширина определена по плану населённого пункта с учётом масштаба (рисунок 1).
Измерив ширину проезжей части улицы, получаем результат – 3 мм. Составим пропорцию:
1 мм – 5 м
3 мм – Х м, откуда Х = 3·5/1 = 15 м. С учётом тротуаров увеличим её до 30 метров.
*– в случае, если величина коэффициента максимума задаётся в некоторых пределах (например, от 0,3 до 0,4), следует выбирать наибольшее значение, как соответствующее возможности увеличения потребляемой мощности в перспективе.
3
Рисунок 1 – План (карта) населённого пункта М 1:5000
4
Общая длина улиц в населённом пункте в соответствии с планом составляет 315 мм, что соответствует 1575 метрам (вычисляется аналогичным образом через пропорцию).
В качестве источников света примем газоразрядные лампы, тогда при общей ширине улицы равной 30 метров, расчётная нагрузка на 1 метр длины улицы в соответствии с таблицей П5.1 равна 11 Вт.
Общая мощность уличного освещения рассчитывается по формуле Р = 11·1575/1000 =17,325 кВт.
Полученный результат занесём в соответствующую ячейку таблицы 1, имея в виду то, что коэффициент вечернего максимума для освещения равен 1.
1.2 Расчёт ориентировочной суммарной нагрузки населённого пункта
Анализ полученной таблицы 1 показывает, что электрические нагрузки в населённом пункте различаются значительно больше, чем в 4 раза, поэтому для расчёта дневного и вечернего максимумов применим метод добавок, при котором используются формулы:
n−1 |
n−1 |
|
SдΣ = Sдmax +∑∆Sдi , |
SвΣ = Sвmax + Sул +∑∆Sвi , |
(8,9) |
i=1 |
i=1 |
|
Наиболее мощным потребителем, как в дневное, так и в вечернее время являются комлексы по откорму КРС, которых в населённом пункте построено 4. Поэтому величину Sдmax и Sвmax определим с применением коэффициента одновременности для производственных потребителей (таблица П6.1):
Sдmax = ko·n·Sд = 0,775·4·540 = 1674 кВ·А, |
(10) |
Sвmax = ko·n·Sв = 0,775·4·314 = 973,4 кВ·А. |
(11) |
Тогда с учётом надбавок, выбранных по таблице П7.1 получаем значения дневного и вечернего максимумов нагрузки населённого пункта:
SдΣ = 1674+12·2,7+17·4,5+16·4,8+36,1+3,6+2,4+15,7+19+150+0,3+ +9,2+26,5+9,2+9,2 = 2140,9 кВ·А
SвΣ = 973,4+12·6,7+17·11,8+16·12,5+39,6+1,2+0,6+1,2+6+100+3+9,2+ +9,2+0,6+9,2+17,325* = 1651,525 кВ·А
*При расчёте вечернего максимума мощность уличного освещения в соответствии с рекомендациями минсельхозэнерго учитывается целиком.
5
Таким образом, дневной и вечерний максимумы нагрузки рассматриваемого населённого пункта
SдΣ = 2140,9 кВ·А и
SвΣ = 1651,525 кВ·А.
2 Выбор системы напряжений для электроснабжения рассматриваемого района
В соответствии с заданием в курсовом проекте рассматривается участок районной электрической сети, относящийся к восточному направлению, изображённый на рисуноке 2.
Рисунок 2 – План восточного направления М1:200000
Трассы ВЛЭП будут прокладываться вдоль основных дорог, что облегчает строительство и обслуживание. В соответствии с рисунком 2 в рассматриваемом случае сеть будет иметь смешанную магистрально-радиальную схему.
Для выбора системы напряжений необходимо определить дистанции между районным центром и наиболее удалённым населённым пунктом. В рассматриваемом случае наиболее удалённым населённым пунктом является поселение №37. Дистанция, измеренная вдоль дорог на плане, составляет 55 миллиметров, а с учётом масштаба на местности – 11 километров. Поскольку она не превышает директивно установленную для ВЛЭП 10 кВ длину 15 км (таблица П8.1) принимаем систему электроснабжения 110/10/0,38.
3 Расчёт электрических нагрузок в ВЛЭП 10-35 кВ
Выбор метода расчёта нагрузок зависит от соотношения их величин. В таблице 2 приведены значения дневных и вечерних максимумов нагрузки для населённых пунктов восточного направления.
Анализ таблицы показывает, что суммарная мощность, потребляемая населёнными пунктами днём, превышает суммарную мощность, потребляемую
6
вечером. Суммарные нагрузки населённых пунктов различаются более чем в четыре раза. В связи с этим расчёт электрических нагрузок в ВЛЭП 10 кВ будем производить по дневным максимумам методом добавок.
Таблица 2
№ на плане |
SдΣ, кВ·А |
SвΣ, кВ·А |
26 |
140 |
160 |
27 |
41 |
93 |
28 |
27 |
49 |
29 |
2140,9 |
1651,525 |
30 |
97 |
83 |
31 |
64 |
105 |
32 |
120 |
120 |
33 |
101 |
138 |
34 |
104 |
200 |
35 |
67 |
32 |
36 |
100 |
90 |
37 |
116 |
138 |
38 |
97 |
76 |
Итого: |
3214,9 |
2935,53 |
Расчётная схема, разработанная на основании рисунка 2, приведена на рисунке 3. Определим передаваемые мощности ВЛЭП сети.
Для концевых ВЛЭП передаваемые мощности равны нагрузкам соответствующих узлов:
Sпер35-38 = S38 = 97 кВ·А;
Sпер36-37 = S37 = 116 кВ·А;
Sпер32-33 = S33 = 101 кВ·А;
Sпер28-29 = S29 = 3215 кВ·А.
ЦП |
|
41 |
|
64 |
|
|
67 |
|
26 |
27 |
30 |
31 |
34 |
|
35 |
38 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
||||||
|
140 |
|
97 |
|
104 |
|
|
97 |
|
27 |
28 |
120 |
32 |
|
100 |
36 |
|
3215 |
29 |
101 |
33 |
116 |
37 |
Рисунок 3 – Расчётная схема сети
7
Передаваемую мощность для ВЛЭП35-36 рассчитаем с учётом коэффициента одновременности (таблица П11.1)
Sпер35-36 = ko(S37 + S37) = 0,9(116+100) = 194,4 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП34-35 рассчитаем с учётом коэффициента одновременности (таблица П11.1)
Sпер34-35 = ko(S35 + Sпер35-38 + Sпер35-36) = 0,859(67+194,4+97) = = 304,64 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП 31-34 рассчитаем с учётом коэффициента одновременности (таблица П11.1)
Sпер31-34 = ko(S34 + Sпер34-35 ) = 0,9(104+304,64) = 367,78 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП31-32 рассчитаем с учётом коэффициента одновременности (таблица П11.1)
Sпер31-32 = ko(S33 + S32) = 0,9(101+120) = 198,9 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП30-31 рассчитаем методом добавок (таблица П12.1), поскольку нагрузки, суммируемые в узле 31, отличаются по величине более чем в 4 раза
Sпер30-31 = Sпер31-34 + ∆Sпер31-32+ ∆S31 =367,78 +155+47,2 = = 570 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП27-30 рассчитаем методом добавок (таблица П12.1), поскольку нагрузки, суммируемые в узле 28, отличаются по величине более чем в 4 раза
Sпер27-30 = S29 + ∆S28 =570 +73 = 643 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП27-28 рассчитаем методом добавок (таблица П12.1), поскольку нагрузки, суммируемые в узле 30, отличаются по величине более чем в 4 раза
Sпер27-28 = Sпер30-31 + ∆S30 =3215 +18 = 3233 кВ·А.
Передаваемую мощность для ВЛЭП26-27 рассчитаем методом добавок (таблица П12.1), поскольку нагрузки, суммируемые в узле 27, отличаются по величине более чем в 4 раза
8
Sпер26-27 = Sпер27-28 + ∆Sпер27-30+ ∆S27 =3233 +517+29,2 = 3779,2 кВ·А.
Передаваемую мощность головной ВЛЭПА-26 рассчитаем методом добавок (таблица П12.1), поскольку нагрузки, суммируемые в узле 26, отличаются по величине более чем в 4 раза
SперА-26 = Sпер26-27 + ∆S26 =3779,2 +106 = 3885,2 кВ·А.
Полученные результаты занесём в таблицу 3. Таблица 3
Участок |
Передаваемая |
Максимальный |
Экономическое |
Стандартное |
мощность Sпер, |
расчётный ток |
сечение провода |
сечение про- |
|
ВЛЭП |
кВ·А |
Iмр, А |
Fэк, мм2 |
вода Fст, мм2 |
36-37 |
116 |
6,7 |
11,17 |
35 |
35-38 |
97 |
5,6 |
9,33 |
35 |
35-36 |
194,4 |
11,22 |
18,7 |
35 |
34-35 |
304,64 |
17,59 |
29,32 |
35 |
31-34 |
367,78 |
21,23 |
35,38 |
35 |
32-33 |
101 |
5,83 |
9,72 |
35 |
31-32 |
198,9 |
11,48 |
19,13 |
35 |
30-31 |
570 |
32,91 |
54,85 |
70 |
27-30 |
643 |
37,12 |
61,87 |
70 |
28-29 |
3215 |
185,62 |
309,37 |
400 |
27-28 |
3233 |
186,66 |
311,1 |
400 |
26-27 |
3779,2 |
218,2 |
363,67 |
400 |
А-26 |
3885,2 |
224,32 |
373,87 |
400 |
На основе информации о величинах передаваемых мощностей с учётом номинального напряжения в сети Uном = 10 кВ произведём расчёт максимальных рабочих токов по участкам ВЛЭП по формуле
Iмр = |
Sпер |
. |
(12) |
|
|||
|
3Uном |
|
Например, для ВЛЭП36-37
Iмр36−37 |
= |
Sпер36−37 |
= |
116 |
=6,7 А. |
||
3Uном |
3 |
10 |
|||||
|
|
|
|
Результаты вычислений занесём соответствующий столбец таблицы 3.
9
Для сельхозрайонов в ПУЭ рекомендуются плотности токов jэк = 0,4…0,8 А/мм2. Примем среднее значение jэк = 0,6 А/мм2 и произведём расчёт экономического сечения проводов ВЛЭП по участкам по формуле
Fэк = Iмр/ jэк. |
(13) |
Например, для участка ВЛЭП36-37
Fэк = Iмр/ jэк = 6,7/0,6 =11,17 мм2.
Для линии напряжением 10 кВ рекомендуется принимать сечение не менее 35 мм2, поэтому выбираем провод А35.
Аналогичные вычисления производим для других участков линий, и результаты заносим в соответствующие колонки таблицы 3.
4 Расчёт потерь напряжения и потерь мощности в ВЛЭП 10(35) кВ
Расчёт потерь напряжения на участках сети производится с целью проверки правильности выбора сечений проводов ВЛЭП. Суммарное отклонение напряжение у наиболее удалённого потребителя не должно превышать ±5% от номинала.
Для расчёта потерь напряжения на участках сети используем формулы
∆U = |
S |
расч |
(r0 cosϕ + x0 sinϕ)li |
, |
В, |
|
|
i |
|
||||
|
|
|
Uн |
|
(14) |
|
|
|
Sрасч (r0 cosϕ + x0 sinϕ)li |
||||
∆U% = |
, %, |
|||||
|
Uн2 10−2 |
|
||||
|
|
|
i |
|
|
где Sрасчi = Sпер – полная мощность, передаваемая по участку (см. таблицу 3); r0 и x0 – погонные активное и реактивное сопротивления линии, определён-
ные по таблице П15.1 в соотвеетствии с принятыми сечениями проводов при среднем геометрическом расстоянии между проводами в 1 метр;
li – длина участка сети, определённая в результате измерений на плане (рисунок 2);
cosϕ = 0,8 – усреднённый коэффициент мощности для смешанной нагрузки, определённый по таблице П16.1;
sinϕ = 0,6 – соответсвующий принятому коэффициенту мощности; Uн = 10 кВ – номинальное напряжение сети.
Для удобства расчёта и анализа результатов все исходные данные и результаты расчёта сведены в таблицу 4.
10