Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего образования

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра СЭСП

Расчетно-графическое задание

на тему: «Проектирование электроснабжения поселка»

Факультет: ФЭН

Группа:

Студент:

Преподаватель:

Дата сдачи работы:

Отметка о защите:

Новосибирск, 201 г.

Содержание

Введение………..….………………………………………………………………3

1. Выбор мощности источников энергии…………………………………………..4

1.1. Исходные данные…………………………………………………………….4

1.2. Расчет электрической нагрузки проектируемого объекта….….….………4

1.3. Выбор мощности и типа источников энергии………….….…….…………5

1.4. Выбор места расположения ВЭУ…………………………….……….……14

1.5. Выбор режима работы ВЭУ и компоновка гондолы………………….…..15

1.6. Выбор мощности компенсирующего устройства…………………………18

2. Компоновка распределительного устройства и расчёт

защитнокоммутационной аппаратуры………………………………………..…19

2.1. Определение количества отходящих линий к потребителям……….……19

2.2. Выбор предохранителей и их плавких вставок……..….….….…………...21

2.3. Выбор магнитных пускателей……………….....……….….……….………22

3. Расчёт электропитающих сетей………………………………………………….24

3.1. Выбор типа и сечения проводов по нагреву……………………....……….24

3.2. Выбор сечения проводов по потере напряжения………………………….25

3.3. Проверка условий срабатывания предохранителей при однофазном коротком замыкании……………………………………….….……….…………31

4. Конструктивное исполнение ЛЭП…………………………...……….………….34

Заключение………………………………………………………………………..38

Список использованных источников……………………………………………39

Введение

Не секрет, что подавляющее большинство систем электроснабжения в настоящее время имеет весьма плачевное состояние. При этом попытки восстановить ситуацию упираются в значительные расходы на ремонт, реконструкцию и строительство новых мощностей, ЛЭП, подстанций и т.д..Кроме того ситуация усугубляется и ростом тарифов на первичное топливо (природный газ, уголь, мазут). Особенно сильно это отразилось на энергоснабжении предприятий и организаций с протяженными распределительными сетями. В первую очередь к таким объектам относится аграрно-промышленный комплекс.

С учётом особенностей внутренней Российской политики, особых преференций в обозримое будущее здесь ждать не стоит. О чём может идти речь, если происходят крупные авариив энергосистемах таких городов как Москва и Санкт-Петербург?

Исходя из вышесказанного, проблема проектирования схем электроснабжения небольших районов и потребителей с относительно малыми нагрузками останется актуальной ещё значительный период времени. Как раз одним из выходов из сложившейся ситуации является строительство автономных систем электроснабжения.

1. Выбор мощности источников энергии

1.1. Исходные данные

Жилой сектор:

Количество домов n₁=

P₁=кВт

Промышленный сектор:

P₃=кВт

Cosφ= 0,76

Теплица:

P₅=кВт

Cosφ=0,6

Освещение поселка:

P₇=кВт

Cosφ=0,5

Ферма:

P₈=кВт

Cosφ=0,82

Птичник:

P₁₀=кВт

Cosφ=0,88

Тип источника

Ветроэнергетическая установка, дизельный источник

Количество отходящих линийn₂= 8

1.2. Расчет электрической нагрузки проектируемого объекта

Исходя из исходных данных, подсчитаем суммарную электрическую нагрузку данного объекта:

кВт

k = 0.9– коэффициент разновремённости максимумов.

кВар

Величина полной мощности:

кВА

1.3. Выбор мощности и типа источников энергии

В данной 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 на полную мощность (при этом все электроприёмники (ЭП) ранжируются по приоритету и в случае недостатка мощности будет производиться отключение наименее приоритетных ЭП). Когда же скорость ветра достигает величины, при которой ВЭУ начнут вырабатывать мощность, будет происходить (в зависимости от потребляемой мощности) снижение выдаваемой мощности ДЭС, вплоть до полного её отключения.

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

Таким образом к установке принят дизельный агрегат марки У72М. Данная ДЭС – это источник переменного тока для стационарных и передвижных электростанций. С новым двигателем разработки и производства АО "Барнаултрансмаш" типа БМД.

Агрегат обеспечивает:

• контроль и поддержание в заданных пределах параметров тока;

• возможность параллельной работы с промышленной сетью и другими электроагрегатами;

• автоматическая подзарядка аккумуляторных батарей;

• автоматический замер уровня топлива в расходном баке и пополнение его при достижении минимального уровня (непрерывная работа е течение 24 часов);

• необслуживаемую работу в течение 500 часов;

• предпусковой разогрев агрегата при низких температурах и поддержание его в состоянии "горячего резерва".

Таблица 1

Технические данные электродизельного агрегата У72М

Мощность, кВт	200
Род тока	~ 3-х фазный
Частота тока, Гц	50
Номинальное напряжение, В	400
Марка дизеля	БМД-200
Марка генератора	ГСФ-200
Частота вращения, об/мин.	1500
Расход топлива, кг/час	50
Масса дизель-генератора, кг	3900

Определим количество ВЭУ для конкретной местности. Для электроснабжения поселка есть возможность использовать два вида ветроустановок: Ecotechnia 20/150 и TW-80.Основные данные по этим ВЭУ показаны в таблице 2.

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 и 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.

Таблица 2

Технические данные ВЭУ

Марка	Ecotechnia 20/150	TW-80
Номинальная мощность	150 кВт	80кВт
Количество лопастей	3 против ветра	3 против ветра
Высота оси	30м	40м
Минимальная рабочая скорость ветра	4м/с	2,5м/с
Максимальная рабочая скоростьветра	25 м/с	25 м/с

Минимальная рабочая скорость ветра 2,5 м/с

Максимальная рабочая скорость ветра 25 м/с

В дальнейшем установки будут наименоваться по номинальной мощности:

ВЭУ-150; ВЭУ-80.

Таблица 3

Зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра

м/с	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт
ВЭУ-150	0	0	17,61	28,05	39,19	50,89	67,24	82,98	102,61	116,51	128,43	133,95
ВЭУ-50	2	5	9	18	29	40	51	61	71	78	81	78

м/с	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт
ВЭУ-150	142,59	145,28	147,96	149,34	150,72	151,00	150,64	149,46	148,70	147,00	146,00
ВЭУ-50	74	71	70	71	72	73	74	75	76	77	78

Таблица 4

Коэффициент возрастания скорости ветра с высотойв нижнем 100-метровом слое атмосферы.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

Таблица 5

Среднемесячная скорость ветра для заданной области

месяц	Ui, м/с
январь	10,6
февраль	10,2
март	10,1
апрель	8,8
май	6,9
июнь	6,1
июль	5,5
август	5,7
сентябрь	7,2
октябрь	8,2
ноябрь	8,9
декабрь	9,5

Высота флюгера 12 м.

Средняя годовая скорость ветра принимается равной 8,1 м/с.

1. Для расчета выработки энергии ВЭУ в конкретном пункте на заданной высоте необходимо в значение скорости ветра на уровне флюгера ввес­ти поправку на уменьшение , приведя ее к высоте оси ветроколеса, с учетом рельефа и климатических условий местности, см. табл. 4.

2. На основе степенного закона ветра рассчитывается средняя скорость ветра, приведенная к высоте оси ветроколеса 30 и 40 м.

Скорость ветра и её среднеквадратическое отклонение на высоте Н(ВЭУ)

U_оси (ВЭУ-150)= 9.729 м/с σ(ВЭУ-150)=4.865м/с

U_оси (ВЭУ-80)=10.305 м/сσ(ВЭУ-80)=5.153м/с

Определим годовую выработку электроэнергии ВЭУ.

–отклонение центрированной функции;

f(u)– функция распределения от скорости;

– закон распределения скорости в относительных единицах;

–определяется по рис. 1;

–время существования ветра с определенной скоростью;

где ;

_–годовая выработка электроэнергии.

Рис.1. Распределение скорости ветра в безразмерных координатах

Рис. 2 Распределение скорости ветра для ВЭУ-150

Рис. 3 Распределение скорости ветра для ВЭУ-80

Зная график энергопотребления в % и суммарную мощность поселка, определим потребляемую мощность в кВт в зимний и летний период.

Таблица 8

Часы	Зима, %	Лето, %	, кВт	, кВт
1-2	20	10	119,16	59,58
3-4	20	10	119,16	59,58
5-6	20	10	119,16	59,58
7-8	50	10	297,9	59,58
9-10	90	60	536,22	357,48
11-12	100	60	595,8	357,48
13-14	80	50	476,64	297,9
15-16	95	55	566,01	327,69
17-18	60	30	357,48	178,74
19-20	50	30	297,9	178,74
21-22	40	20	238,32	119,16
23-24	30	20	178,74	119,16

Энергия, потребляемая потребителем:

где – количество зимних дней;

–количество летних дней.

Зная потребляемую и вырабатываемую энергию, найдем количество ветроустановок для обеспечения электроснабжения поселка из условия:

К установке принят следующий вариант – 2хВЭУ-150+1хВЭУ-80. В этом случае годовая вырабатываемая группой ВЭУ мощность превышает на 9,5 % мощность потребляемую, однако, данное значение не превышает допустимые 10 %.Также следует отметить тот факт, что данный вариант позволяет при среднегодовой скорости ветра 8,1 м/с закрывать практически все максимумы графика нагрузки мощностями одних лишь ВЭУ.