Расчёт электрических нагрузок населённого пункта

Содержание

 

1. Введение …………..

 

2. Расчёт электрических нагрузок населённого пункта ……………

2.1. Определение суммарной  нагрузки ……………

2.2. Определение полной  мощности …………

2.3. Определение числа  и мощности трансформаторов на  подстанции ……

 

3. Определение числа и мощности трансформаторов на подстанции ……

3.1 Определение допустимых  потерь напряжения и оптимальных  надбавок трансформатора ……….

 

4. Расчёт сечения проводов сети высокого напряжения ………

 

5. Определение потерь напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе ………

 

6. Определение потерь мощности и энергии в сети высокого напряжения и трансформаторе ………..

 

7. Определение допустимой  потери напряжения в сети 0,38 кВ  ……… 

 

8. Расчёт сети по потере  напряжения при пуске электродвигателя  ……… 

 

9. Расчёт токов короткого замыкания ……….

9.1. Расчет токов короткого  замыкания и высоковольтной сети  ……… 

9.2. Расчет токов короткого  замыкания в сети 0,38кВ ……… 

 

10. Выбор и проверка аппаратуры высокого напряжения ячейки питающей линии ………

 

11. Выбор и проверка высоковольтной и низковольтной аппаратуры на подстанции ……….

 

12. Выбор устройств от  перенапряжений ………..

 

13. Расчёт контура заземления  подстанции ………..

 

14. Определение себестоимости  распределения электроэнергии ……….

 

Выводы ………..

 

Список литературы ……………

 

 

1. Введение

 

Еще в первые месяцы после Великой Октябрьской социалистической революции В.И. Лениным была сформулирована задача о необходимости обратить особое внимание на электрификацию промышленности и транспорта и применение электричества к земледелию. Проблема электрификации всех отраслей народного хозяйства, а, следовательно, и электроэнергетики начиная с конца XIX века стояла, достаточно остро во всех странах в связи с высокими технико-экономическими показателями электрической энергии, легкостью ее преобразования в другие виды энергии и простотой передачи на расстояние. К началу первой мировой войны (1914 г.) электроэнергетическая база ведущих мировых стран развивалась весьма быстрыми темпами, но царская Россия, несмотря на огромные запасы топлива, и гидроресурсов, и в этой ведущей отрасли народного хозяйства заметно отставала от других капиталистических стран по установленной мощности на электростанциях и по производству электрической энергии.

В настоящее время развитие сельского электроснабжения в основном пойдет по линии развития существующих и строительства новых сетей, улучшения качества электроэнергии, поставляемой сельским потребителям, и особенно повышения надежности электроснабжения. Одновременно, конечно, будет продолжаться процесс электрификации сельских районов, удаленных от мощных энергосистем, путем строительства укрупненных колхозных и межколхозных электростанций с использованием дизельного топлива, а также гидроэнергии малых и средних водотоков существенно увеличиваются.

Следует подчеркнуть, что в настоящее время степень загруженности существующих сельских электрических сетей и потребительских подстанций для подавляющего большинства территории нашей страны невелика, и важной задачей, разрешение которой способно повысить рентабельность сельского электроснабжения – является широкое внедрение электроэнергии в производственные процессы сельского хозяйства и в быт сельского, населения.

 

Табл. 1.1. Исходные данные по производственным потребителям.

№ п/п	Наименование		Дневной максимум, кВт		Вечерний максимум, кВт
			Рд	Qд	Рв	Qв
	Школа на 60 учащихся		6		2
	Спальный корпус школы-интерната на 30 учащихся		5		3
	Детские ясли-сад на 50 мест		5		15
	Дом культуры на 30 мест		6		2
	Столовая на 20 мест		8		8
	Баня на 20 мест		35		12
	Кормоприготовительное отделение при коровнике на 3 т		46		30
	Молочная ферма КРС на  тыс. голов		540		460
	Выращивание и откорм свиней на 12 тыс. голов		2360		2470
	Птицефабрика по производству яиц на 400 тыс. голов		25		25
	Стационарный зерноочистительный пункт производительностью		120		120
	Холодильник для хранения фруктов емкостью		2		4
	Магазин		2		4
	Фельдшерский пункт		5		1
	Плотницкая		25		8

 

 

2. Расчёт электрических нагрузок населённого пункта

 

Расчёт нагрузки, потребляемой жилыми домами, рассчитывается методом коэффициента одновремённости по формулам

Рр = копР; (2.1)

Qр = копQ, (2.2)

где n – количество домов; ко – коэффициент одновремённости; Р – активная мощность одного дома, кВт; Q – реактивная мощность одного дома, квар.

Активную нагрузку дома принимаем 2 кВт.

По формулам (2.1) и (2.2) рассчитываются активные и реактивные нагрузки для дневного и вечернего максимумов

Pд = 0,22 × 55 × 0,7 = 8,47 кВт,

Qд = 0,22 × 55 × 0,32 = 3,87 кВАр,

Pв = 0,22 × 55 × 2 = 24,2 кВт,

Qв = 0,22 × 55 × 0,75 = 9,07 кВАр.

 

2.1. Определение суммарной нагрузки

 

В связи с тем, что нагрузки потребителей различаются более чем в 4 раза, производим определение суммарной нагрузки с помощью надбавок, т.е.:

 (2.3)

где P – наибольшая из слагаемых мощностей, кВт; SDP – сумма надбавок по остальным мощностям (таблица 2.19 [3]), кВт.

Подставляя числовые значения в формулу (2.3), получаем

Рд=2*6+3*5+8+35+46+540+2360+25+120+2*2+25=3190 кВт

Рв=2*2+3+15+8+12+30+460+2470+25+120+2*4+1+8=3164 кВт

Расчет средневзвешенного cosφ

Средневзвешенный cosφ определяется из следующего выражения:

 (2.4)

где Pi – мощность i-го потребителя, кВт; cosφ – коэффициент мощности i-го потребителя.

Коэффициент мощности потребителей определяется из треугольника мощностей:

 (2.5)

где S – полная мощность потребителя, кВА; P – активная мощность потребителя, кВт; Q – реактивная мощность потребителя, кВАр.

Для жилых домов без электроплит принимаем (таблица 2.11 [3]):

cosφд = 0,9;

cosφн = 0,93.

 

2.2. Определение полной мощности

 

Полная мощность определяется по следующей формуле:

S = P/cosφср вз, (2.6)

где P – расчетная нагрузка, кВт; cosφср.вз – средневзвешенный коэффициент мощности.

Для коммунально-бытовых и производственных потребителей принимаем:

cosφд = 0,89;

cosφн = 0,90.

Подставляя числовые значения в формулу (2.6) определяем полную дневную и вечернюю мощность:

Sд = 3190/0,89 = 3584 кВА;

Sв = 3164/0,9 = 3515 кВА.

 

3. Определение числа и мощности трансформаторов на подстанции

 

Для электроснабжения сельских потребителей на напряжении 0,38/0,22 кВ непосредственно возле центров потребления электроэнергии сооружают трансформаторные пункты или комплектные трансформаторные подстанции на 35,6-10/0,38-0,22 кВ. Обычно мощности трансформаторных пунктов не очень значительны, и иногда их размещают на деревянных мачтовых конструкциях. Комплектные трансформаторные подстанции устанавливают на специальных железобетонных опорах. Трансформаторные пункты при использовании дерева монтируют на АП-образных опорах. Они имеют невысокую стоимость, и их сооружают в короткий срок, причем для их сооружения используют местные строительные материалы.

Комплектные подстанции полностью изготавливают на заводах, а на месте установки их только монтируют на соответствующих железобетонных опорах или фундаментах. Эксплуатация таких трансформаторных пунктов и комплектных подстанций очень проста, что обусловило их широкое применение в практике вообще и, особенно в сельской энергетике. Их применяют также на окраинах городов, а иногда и в качестве цеховых пунктов электроснабжения на заводах и фабриках. На этих подстанциях имеется вся необходимая аппаратура для присоединения к линии 35, 6…10 кВ (разъединитель, вентильные разрядники, предохранители), силовой трансформатор мощностью от 25 до 630 кВА и распределительное устройство сети 0,38/0,22 кВ, смонтированное в герметизированном металлическом ящике. На конструкции подстанции крепят необходимое число изоляторов для отходящих воздушных линий 0,38/0,22 кВ. К установке принимается комплектная трансформаторная подстанция киоскового типа с силовым трансформатором мощностью 400 кВА.

Для потребителей II и III категории в зависимости от величины расчетной нагрузки могут применяться трансформаторные подстанции с одним или двумя трансформаторами. С учетом перспективы развития (согласно заданию) выбирается коэффициент роста нагрузок трансформаторной подстанции (приложение I таблицы 8 [1]).

Расчетная нагрузка с учетом перспективы развития определяется по формуле

S = Spkp, (3.1)

где  kр – коэффициент роста нагрузок.

Мощность трансформатора выбирается по таблицам 22 приложения 1 [1] «Интервалы роста нагрузок для выбора трансформаторов», исходя из условия,

Sэн ≤ S ≤ Sэв,

где Sэн – нижний экономический интервал; Sэв – верхний экономический интервал.

Выбранный трансформатор проверяется по коэффициенту систематических перегрузок согласно приложения 1 таблицы 26 [1]. Выбранный трансформатор проверяется по коэффициенту систематических перегрузок

kсп = Sp/Sтр = 1,25.

Технические данные выбранного трансформатора заносятся в табл. 3.1.

 

Табл. 3.1. Технические данные трансформатора

Тип	Номинальная мощность, кВА	Сочетание напряжений, кВ		Потери, кВт		Напряжение к.з. %	Ток х.х., %	Схема соединений
		В.Н.	Н.Н.	х.х	к.з.
ТМ-100	100	35	0,4	0,365	2,2	4,5	2,6	Y/Yн
ТМ-630	630	35	0,4	1,6	7,6	5,5	2,0	Y/Yн

Для жилых домов и коммунально-бытовых нагрузок выбираем трансформатор ТМ-100, для промышленных потребителей выбираем 6 трансформаторов ТМ-630.

Рис. 3.1. Конфигурация сети высокого напряжения

Табл. 3.2. Результаты суммирования нагрузок в сети высокого напряжения

Номер участка	Рд, кВт	Qд, квар	Sд, кВА	Рв, кВт	Qв, квар	Sв, кВА
РТП-ТП4	415,8	325,6	528,114	332,2	251	416,362
ТП4-ТП2	462,6	356,7	532,56	349,98	294,6	456,7
ТП2-ТП3	411,45	372,67	534,7	331,5	250,7	463,12
ТП3-ТП1	438,94	317,67	541,12	341,5	265,5	448,6
ТП4-ТП5	441,67	319,4	518,3	317,56	246,33	452,2
ТП5-ТП6	435,2	345,2	523,76	325,7	301,5	485,4
РТП-ТП7	78,2	69,4	82,4	46,78	85,66	75,56

 

3.1. Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора

 

Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей при нагрузке 100% оно не должно выходить за пределы –5%, а при нагрузке 25% за пределы +5% от номинального.