Пример выполнения курсового проекта 1

Пример 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