контрольная работа_Вар-18

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

НГТУ

Кафедра СЭСП

Контрольная работа

По курсу: «Автономные системы энергоснабжения»

Факультет: ФЭН Группа: ЭСз-93 Студент: Порошенко В.В.

Преподаватель: Удалов С.Н. Дата сдачи работы: Отметка о защите:

Новосибирск, 2012г.

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..3

1.ВЫБОР МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА ВЭУ

1.1.Расчёт электрической нагрузки проектируемого объекта……………4

1.2.Выбор типа и мощности источников энергии………………………….4

1.3.Ветроэнергетический расчёт……………………………………………5

1.4.Выбор количества ветроэнергетических установок……………….…11

1.5Выбор режима работы ВЭУ и компоновка гондолы………………….12

1.6.Выбор места расположения ВЭУ……………………………………...13

2.КОМПОНОВКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА И РАСЧЁТ ЗАЩИТНО-КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ

2.1Определение количества отходящих линий к потребителям………...15

2.2Расчёт плавких вставок предохранителей ……………………………16

2.3Выбор магнитных пускателей и контакторов………………………...18

3.РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ СЕТЕЙ

3.1Выбор типа линии и сечения проводов(жил) по нагреву……………...20

3.2Выбор сечения проводов (жил) по потере напряжения……………….21

3.3Проверка чувствительности плавких вставок

при однофазном коротком замыкании. …………………………………23

4. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ЛЭП…………………………………..26 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………32

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………………….33

3

ВВЕДЕНИЕ

К нетрадиционным (возобновляемым) источникам энергии относятся: солнце, ветер, биомасса, геотермальные воды и горячие скальные грунты, морские приливы, гидроэнергия и другие виды, не связанные с использованием энергоносителей, имеющихся на земле в ограниченном количестве. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) иногда называют альтернативными или дополнительными. Первое название отражает возможность в будущем широкого применения некоторых видов этих источников в "большой" энергетике. Второе название характеризует ограниченное применение ВИЭ в настоящее время.

Ветроэнергетика с её современным техническим оснащением является вполне сложившимся направлением энергетики. Ветроэнергетические установки мощностью от нескольких киловатт до мегаватт производятся в Европе, США и других частях мира. Большая часть этих установок используется для производства электроэнергии - как в единой энергосистеме, так и в автономных режимах.

4

1.ВЫБОР МОЩНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА ВЭУ

1.1.Расчёт электрической нагрузки проектируемого объекта

Исходя из исходных данных (табл.1.1), необходимо рассчитать электри-

ческую нагрузку поселка:

Таблица 1.1. Исходные данные

			Пром.		Освеще-			Тип источни-	Кол-во от-
	Жилой сектор			Теплица	ние по-	Ферма	Птичник		ходящих
			сектор					ка
					сёлка				линий
	Кол-во	Р1, кВт	Р2, кВт	Р3, кВт	Р4,	Р5, кВт	Р6, кВт	ВЭУ-09-300;	n2, шт
	домов,				кВт
								ВЭУ-10-200;
	n1, шт		cosφ=0.7	cosφ=0.75		cosφ=0.8	cosφ=0.8
								ДЭС.
	25	108	52	31	6	32	21		8
		Тип	источников энергии: ветро-энергетическая					установка; дизель-

генераторная электростанция. Место расположения: Бина. Таблица скоростей ветра: №3. Номер графика нагрузки: №4.

Суммарная мощность ЭП:

PΣ=(Р1+Р1+Р3+Р4+Р5+Р6)*0,9;

PΣ=(108+52+31+6+32+21) * 0,9 = 225 кВт.

Для электроприемников посёлка необходимо рассчитать реактивную составляющую полной мощности:

Q = Р2 * tgϕ 2 + Р3 * tgϕ 3 + Р5 * tgϕ 5 + Р6 * tgϕ 6

QΣ = 52·1,02+31·0,88+32·0,75+21·0,75 = 120,1 квар

Величина полной мощности:

225 120,1 255 кВА .

1.2.Выбор типа и мощности источников энергии

Вданной работе для электроснабжения поселка используются два источника энергии: дизельная электростанция (ДЭС) и ветроэнергетическая установка (ВЭУ), которые работают параллельно друг другу. В период безветрия предполагается использовать дизельную электростанцию. Когда же скорость ветра достигает (5 м/с2 и более), дизельная электростанция прекращает свою работу и энергия вырабатывается ветроустановкой.

5

Принимаем расчетное значение мощности дизельной установки равным половине суммарного потребления активной мощности поселком:

Sд = ∑ = = 127,5 кВт.

Дизельные установки выполняются на стандартный ряд мощностей: 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 400, 630 кВт. Округляя полученное значение мощности до ближайшего большего стандартного значения, принимаем мощность дизельной установки равной 150 кВт.

Определим количество ВЭУ для конкретной местности. Для электроснабжения поселка используем два типа ветроустановок:

Wind Master 300 кВт и Wincon 200 кВт.

1.3. Ветроэнергетический расчёт

Для определения ожидаемой выработки электроэнергии в конкретном местоположении необходимо располагать данными о распределении скорости ветра по градациям f (u) . Учитывая изменчивость скорости ветра во времени,

для получения достоверных данных о повторяемости необходимо иметь ряд наблюдений за период не менее 10 лет по флюгеру или анеморумбометру. Недостатком наземных наблюдений за ветром является существенная их зависимость от степени защищенности метеостанции. Практически, наблюдения за ветром на метеостанциях характеризуют условия ветрового режима на самой станции, а ни того района, где предполагается устанавливать ВЭУ. Поэтому для того чтобы получить расчетные значения скорости ветра у земли лучше использовать данные радиозондовых измерений на различных высотах нижнего слоя атмосферы при условии их достоверности и репрезентативности. Преимущество такого подхода заключается в том, что здесь используются данные о скорости ветра на высотах, где влияние рельефа и прочих неоднородностей подстилающей поверхности несущественно. В таблице 1.2 представлены технические данные ВЭУ.

			6
		Таблица 1.2. Технические данные ВЭУ
Марка	Wind Master		Wincon 200
	300	кВт
Номинальная мощ-	300	кВт	200 кВт
ность
Количество лопастей	3 против ветра		3 против ветра
Высота оси	32 м		30 м
Минимальная рабочая	6 м/с		4,5 м/с
скорость ветра
Максимальная рабо-	25	м/с	20 м/с
чая скорость ветра

Вдальнейшем, для удобства, установки будут наименоваться по номинальной мощности: ВЭУ-300; ВЭУ-200.

Втаблице 1.3 показаны зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра.

Таблица 1.3. Зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра

Скорость ветра м/с	ВЭУ-300 кВт	ВЭУ-200 кВт
3	0	0
4	0	0,62
5	0	2,11
6	13	18,31
7	36	40,25
8	63	67,52
9	98	96,39
10	137	124,9
11	180	151,71
12	224	175,2
13	267	192,38
14	290	203,56
15	300	203,68
16	300	199,65
17	300	195,72
18	300	188,89
19	300	184,49
20	300	184,49
21	300	184,49
22	300	184,49
23	300	184,49
24	300	184,49
25	300	184,49

Табл.1.4. Коэффициент возрастания скорости ветра с высотой в нижнем 100-метровом слое атмосферы и показатель степени m; (ровная открытая местность).

Сезон	10	20	40	60	80	100	m
Зима	1	1,12	1,26	1,35	1,43	1,50	0,17
Весна	1	1,17	1,36	1,50	1,59	1,66	0,22
Лето	1	1,18	1,40	1,55	1,67	1,76	0,24
Осень	1	1,12	1,26	1,35	1,43	1,50	0,17
Год	1	1,15	1,32	1,44	1,53	1,60	0,20

7

Табл.1.5. Среднемесячная скорость ветра на высоте флюгера для заданной области

	Месяц	Ui, м/с
	январь	5,6
	февраль	7,4
	март	7,6
	апрель	6,5
	май	7,1
	июнь	6,0
	июль	9,4
	август	6,4
	сентябрь	6,6
	октябрь	4,9
	ноябрь	6,4
	декабрь	6,0
Средняя годовая скорость ветра на высоте флюгера (hф = 9 м) принимает-
ся равной 6,8 м/с.

Для расчета выработки энергии ВЭУ в конкретном пункте на заданной высоте необходимо в значение скорости ветра на уровне флюгера ввести поправку на уменьшение u (z ), приведя ее к высоте оси ветроколеса, с учетом

рельефа и климатических условий местности, см. табл. 1.4.

На основе степенного закона ветра рассчитывается средняя скорость ветра, приведенная к высоте оси ветроколеса.

Н

m

ось

uоси = u

флюг ×

H

фл

где Uфлюг – скорость ветра на высоте флюгера, м/с ;

Носи –

высота оси, м;

Нфл –

высота флюгера, м;

m – коэффициент, зависящий от сезона года.

Среднегодовая скорость на высоте оси ВЭУ:

32

0,2

uоси (ВЭУ -300) =

6,8×

= 8,76 (м/с)

9

30

0,2

uоси (ВЭУ - 200) =

= 8,65 (м/с)

6,8 ×

9

Определим среднеквадратичное отклонение скорости ветра:

σUоси(ВЭУ-300) = 0,5Uосивэу300 = 0,5·8,1 =4,38;

σUоси(ВЭУ-200) = 0,5Uосивэу200 = 0,5·8,4 =4,325.

8

Определим годовую выработку электроэнергии ВЭУ по выражениям ветроэнергетического расчета [стр.196, 1]:

Таблица 1.6. Расчет годовой выработки электроэнергии ВЭУ-300

ВЭУ-300

U0	Uiоси	Zi	σ*F(U)i	F(U)i	Ti	Pi	Wгод, кВт*ч
3		-1,315	0,090	0,021	180,000	0	0,00
4		-1,087	0,140	0,032	280,000	0	0,00
5		-0,858	0,210	0,048	420,000	0	0,00
6		-0,630	0,280	0,064	560,000	13	7280,00
7		-0,402	0,315	0,072	630,000	36	22680,00
8		-0,174	0,340	0,078	680,000	63	42840,00
9		0,055	0,355	0,081	710,000	98	69580,00
10		0,283	0,365	0,083	730,000	137	100010,00
11		0,511	0,367	0,084	734,000	180	132120,00
12		0,740	0,366	0,084	732,000	224	163968,00
13	8,76	0,968	0,350	0,080	700,000	267	186900,00
14		1,196	0,325	0,074	650,000	290	188500,00
15		1,425	0,293	0,067	586,000	300	175800,00
16		1,653	0,254	0,058	508,000	300	152400,00
17		1,881	0,213	0,049	426,000	300	127800,00
18		2,110	0,177	0,040	354,000	300	106200,00
19		2,338	0,138	0,032	276,000	300	82800,00
20		2,566	0,108	0,025	216,000	300	64800,00
21		2,795	0,088	0,020	176,000	300	52800,00
22		3,023	0,073	0,017	145,000	300	43500,00
23		3,251	0,061	0,014	122,000	300	36600,00
24		3,479	0,052	0,012	104,000	300	31200,00
25		3,708	0,039	0,009	77,000	300	23100,00
		Суммарная выработка ВЭУ:					1810878,0

Для расчета выработки энергии ВЭУ в конкретном пункте на заданной высоте необходимо в значение скорости ветра на уровне флюгера ввести поправку на уменьшение u (z ), приведя ее к высоте оси ветроколеса, с учетом рельефа и климатических условий местности.

U0 – скорость ветра с шагом в 1 м/с, начиная с минимальной рабочей скорости ветра, на высоте флюгера.

Ui – скорость ветра с шагом в 1 м/с, начиная с минимальной рабочей скорости ветра, приведена к высоте оси ВЭУ с годовым коэффициентом возрастания скорости.

где, Zi = Ui -Uоос - отклонение центрированной функции;

σ

σ = 0,5 ×Uоси -среднеквадратическое отклонение скорости ветра на оси

ВЭУ

f(U)- функция распределения от скорости;

f (U ) = σ × f (U )i закон распределения скорости в отн. ед.;

σ

9

σ × f (U )i - определим по рис. 1.1.

Tiвремя существования ветра с определенной скоростью Ti=f(U)*8760

Рис.1.1. Распределение скорости ветра в безразмерных координатах.

Годовая выработка электроэнергии Wгод = SPi × ti

Рис.1.2. Распределение скорости ветра для ВЭУ-300

10

Таблица 1.7. Расчет годовой выработки электроэнергии ВЭУ-200

ВЭУ-200

U0	Uiоси		Zi	σ*F(U)i	F(U)i	Ti		Pi			Wгод, кВт*ч
3			-1,306	0,097	0,022	196,467	0				0,00
4			-1,075	0,170	0,039	344,324	0,62				213,48
5			-0,844	0,260	0,060	526,613	2,11				1111,15
6			-0,613	0,303	0,070	613,706	18,31				11236,96
7			-0,382	0,335	0,077	678,520	40,25				27310,44
8			-0,150	0,354	0,082	717,003	67,52				48412,07
9			0,081	0,365	0,084	739,283	96,39				71259,51
10			0,312	0,368	0,085	745,360	124,9				93095,41
11			0,543	0,365	0,084	739,283	151,71				112156,66
12			0,775	0,343	0,079	694,724	175,2				121715,59
13			1,006	0,310	0,072	627,884	192,38				120792,40
14	8,65		1,237	0,270	0,062	546,867	203,56				111320,26
15			1,468	0,227	0,052	459,773	203,68				93646,65
16			1,699	0,185	0,043	374,705	199,65				74809,89
17			1,931	0,140	0,032	283,561	195,72				55498,50
18			2,162	0,110	0,025	222,798	188,89				42084,26
19			2,393	0,085	0,020	172,162	184,49				31762,14
20			2,624	0,070	0,016	141,780	184,49				26157,06
21			2,855	0,057	0,013	115,450	184,49				21299,32
22			3,087	0,045	0,010	91,145	184,49				16815,25
23			3,318	0,034	0,008	68,865	184,49				12704,86
24			3,549	0,024	0,006	48,610	184,49				8968,13
25			3,780	0,005	0,001	10,127	184,49				1868,36
			Суммарная выработка ВЭУ:								1104238,3

Рис.1.3. Распределение скорости ветра для ВЭУ-200