Электроснабжение коровника на 990 голов. Передача вторичной энергии потребителям, например, по линиям электропередачи

• Название: Передача вторичной энергии потребителям, например, по линиям электропередачи
• Анкор: Электроснабжение коровника на 990 голов
• Дата: 05.01.2022
• Размер: 0.89 Mb.
• Имя файла: moy_kursovoy_osnova(1).docx
• Тип: Документы; #324247
• страница: 1 из 2

ВВЕДЕНИЕ
Цeлью курсового проекта по дисциплине: «Электроснабжение сельскохозяйственного производства» является более глубокое усвоение закрепление полученных знаний и умений. Объектом проектирования является МТФ на 990 голов, для этого в соответствии с требованиями ТКП по надежности электроснабжения проектируем линии электропередач. Рассчитываем и выбираем для данных сетей сечение проводов и кабелей. Проверяем данные сечения по допустимым потерям напряжения и на термическую стойкость. Для линий электропередач выбираем современную защиту соответствующую требованиям ПУЭ. Проектируем и рассчитываем контур заземления КТП. В целом проектированная электрическая сеть должна отвечать требованиям качества электроэнергии согласно ГОСТа 32144-2013 (EN 50 160.2010.NEQ).

Энергетика — область науки и отрасль промышленности, занимающаяся получением, передачей, преобразованием и рациональным использованием энергии. Она во все века во многом определяла состояние экономики, промышленности, сельскохозяйственного производства и транспорта в любой стране мира. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной энергии топлива во вторичную, например, в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

-получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;

-передача ресурсов к энергетическим установкам, например, доставка мазута на тепловую электростанцию;

-преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например,  химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;

-передача вторичной энергии потребителям, например, по линиям электропередачи.

Энергетика Республики Беларусь, будучи одним из основных секторов экономики, охватывающим выработку, преобразование и передачу различных видов энергии. В настоящее время потребности в энергии за счёт собственных энергоресурсов Беларусь обеспечивает приблизительно на 15%. Поэтому в значительной степени данная отрасль зависит от внешних поставок первичных энергетических энергоресурсов, импортируемых преимущественно из России, что требует больших затрат. Следовательно, повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание условий для целенаправленного перевода экономики Республики Беларусь на энергосберегающий путь развития является актуальнейшей задачей.

Запуск БелАЭС даст для Беларуси существенный сдвиг в экономике, в потреблении энергоресурсов, повышении энергоэффективности экономики. В стране планируется наращивать в экономически оправданных целях использование электроэнергии, поэтому государственная политика в сфере энергетики будет скорректирована.

Изучаются возможности увеличения использования электрической энергии в стране, поскольку рост потребления будет способствовать улучшению технико-экономических показателей работы отечественной энергосистемы.

Правительством утвержден комплексный план развития энергетической сферы и межотраслевой комплекс мер по увеличению потребления электроэнергии. Оба документа с горизонтом до 2025 года. По итогам реализации мер программных документов прирост ожидается на уровне 1,6 млрд кВт*ч в год в 2026 году, в том числе 1,1 млрд кВт*ч в год в 2021 году (первый год после ввода АЭС). Действенным механизмом государственной политики повышения потребления электроэнергии будет наращивание объемов ВВП, в том числе за счет производства и последующего экспорта энергоемкой продукции.

1. Характеристика объекта проектирования, обоснование категории по надежности электроснабжения.
Объект проектирования МТФ на 990 голов находится в подразделении Потаповка СУП «Андреевка», что в 5 км от районного центра города Буда-Кошелёво и 49 км от областного города Гомеля которые связаны транспортными связями по просёлочной, затем автомобильной дороге Буда-Кошелёво — Гомель и железнодорожной станции Потаповка. На проектируемом объекте расположены: насосная скважина, молочный блок на 12 т/сутки, телятник на 180 голов, родильное отделение, кормоцех, дом животновода и коровники на 330 голов.

СУП «Андреевка» — хозяйство молочного и свиноводческого направления с выращиванием молодняка. В данной местности преобладает умеренно-континентальный климат, почвы песчано-суглинистые с преобладанием легких суглинков. Рельеф территории — равнинно-холмистый. Численность населения на 2020 год — 754 жителя.

Молочно-товарная ферма располагается во 2 районе по ветру (1,4 кПа) и 4 по гололёду (20 мм толщины стенки). Данный объект можно отнести согласно ТКП/1/ надёжности в категорию I, из-за поголовья, почти 1000 голов.

Повышением надёжности электроснабжения объекта может являться:

-применение самонесущих изолированных проводов (СИП);

-повышением надёжностей всех элементов сетей;

-использование автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическое включение резерва (АВР);

-использование резервных независимых источников питания.

Источниками электроснабжения МТФ являются ПС «Буда-Кошелёво» и ПС «Буда-Люшево». Протяженность линий напряжением 10 кВ от ПС «Буда-Кошелёво» составляет 7 км, а от ПС «Буда-Люшево» примерно 12 км.

Рисунок 1 – Схема электроснабжения производственных потребителей МТФ на 990 голов.

Таблица 3 – Результаты расчета линий напряжением 0, 4/0,23 кВ

Номер участка	Активная мощность участка Р, кВт	Коэффициент мощности cosφ			Ток участка, А		Допустимый ток, А		Марка и сечение провода или кабеля		Длина участка, м	Активное сопротивление провода, r0­, Ом/км		Индуктивное сопротивление проводах0, Ом/км			Потери напряжения
																	На участке, В		ΔU%		от ТП, В		от ТП, %
1	2	3			4		5		6		7	8		9			10		11		12		13
Линия КЛ 3,4
ТП-1	100	0,75			192,4		200		АВБбШв 4х70		38	0,44		0,1		5			1,25		5		1,25
1-2	50	0,75			96,2		115		АВБбШв 4х25		48	1,25		0,1		8			2		13		3,25
Линия КЛ 5,6
ТП-4	50	0,75			96,2		115		АВБбШв 4х70		150	0,44		0,1		9,8			2,45		9,8		2,45
Линия КЛ 7,8
ТП-3	185	0,75			356		385		ВБбШв 4х120		100	0,15		0,1		10,9			2,72		10,9		2,72
Линия КЛ 9,10
ТП-5	60	0,92			94,1		115		АВБбШв 4х70		187	0,44		0,1		13,5			3,3		13,5		3,375
Линия ВЛИ 1,2
ТП-6	147	0,84			247	250		САСПсш 3х120+1х95		22		0,32	0,1		2,54			0,63		2,54		0,635
6-7	102	0,86			167,5	180		САСПсш 3х70+1х95		25		0,44	0,1		3,1			0,77		5,64		1,41
7-8	32	0,8			57,7	75		САСПсш 3х70+1х95		25		0,44	0,1		1,02			0,255		6,66		1,665
6-9	45	0,82			79,4	95		САСПсш 3х70+1х95		200		0,44	0,1		11,4			2,17		13,94		3,485
9-10	30		0,8	54,1			75		САСПсш 3х25+1х35		25	1,2		0,1		1,9			0,475		15,84		3,96
9-11	15		0,85	25,4			30		САСПсш 3х25+1х35		25	1,2		0,1		1,1			0,275		15,04		3,89

2. Расчет и выбор электрических нагрузок
Нагрузки объектов МТФ выбираем в соответствии с РУМ институт «Сельэнергопроект»/1/.Потребители которые отсутствуют в РУМе и их мощности дневные и вечерние были выданы руководителем проекта. В таблице 1 указан номер зданий РУМа. Для расчёта электрических нагрузок выбираем коэффициент мощности. По расчётам нагрузок вечерняя нагрузка превышает дневную, поэтому дальнейший расчёт курсового проекта будет производиться по вечернему максимуму.

Таблица 1 – Нагрузка производственных потребителей МТФ на 990 голов

№ п/п	Наимено-вание объекта	Количество объектов	№ позиции РУМ	Активная нагрузка		Коэффициент мощности		Суммар-ная мощ-ность
				Дн. Рд, кВт	Веч. Pв, кВт	Дн. cos ϕ	Веч.  cos ϕ		Дн. Pд, кВт		Веч. Pв, кВт
1	2	3	4	5	6	7	8		9		10
1-3	Коровник на 330 голов	3	107	27	27	0,75	0,85		81		81
4	Переходная галерея	2	-	-	-	-	-		-		-
5	Выгульная площадка	2	-	-	-	-	-		-		-
6	Дом животновода	1	532	3	5	0,85	0,9		3		5
7	Кормоцех	1	135	6	9	0,75	0,78		6		9
8	Родильное отделение	1	144	20	20	0,92	0,96		20		20
10	Телятник на 180 голов	1	118	8	16	0,92	0,96		8		16
9	Молочный блок на 12 т/сутки	1	134	40	40	0,75	0,8		40		40
11	Насосная скважина	1	-	16	16	0,8	0,8		16		16
ИТОГО по объекту								174		187

По расчётам нагрузок вечерняя нагрузка превышает дневную (PднPвеч), поэтому дальнейший расчёт курсового проекта будет производиться по вечернему максимуму.

Рассчитываем коэффициент мощности на шинах напряжением 0,4 кВ по формуле:

(1)
 
 
где – расчетная мощность на вводе отдельных потребителей, кВт/3/;

– коэффициент мощности на отдельных потребителях;

– суммарная расчетная нагрузка, кВт.

3. Выбор количества и места установки ТП напряжением 10/0,4 кВ
Целесообразно устанавливать трансформаторную подстанцию в центре электрических. В зависимости от категории надежности объекта проектирования, от его суммарной мощности, плотности нагрузки и допустимых потерь напряжения производят выбор числа ТП.
Таблица 2 - Координаты центров зданий проектируемого объекта МТФ на 990 голов.

№ п/п	Наименование объекта	Мощность Pд	Координаты
			X,м	Y,м
1	2	3	4	5
1	Коровник на 330 голов	27	106	102
2	Коровник на 330 голов	27	140	102
3	Коровник на 330 голов	27	177	102
6	Дом животновода	5	235	177
7	Кормоцех	9	279	45
8	Родильное отделение	20	211	20
10	Телятник на 180 голов	16	177	42
9	Молочный блок на 12 т/сутки	40	12	116
11	Насосная скважина	16	7	13

Определяем центры электрических нагрузок по формулам (2) и (3)

(2)

(3)



Определяем площадь объекта электроснабжения, км²:

(4)

F=245^.175^.10^-6=0,042875 км².

Плотность нагрузки объекта, кВт/км²:

(5)

кВт/км².

где F – площадь объекта электроснабжения, км.

Определяем приближенно число ТП по формуле:

(6)


где P_сум– суммарная расчетная нагрузка, кВт;

В – 0,6…0,7 – постоянный коэффициент для ТП напряжением 10/0,4 кВ;

ΔU - допустимые потери напряжения в сети напряжением 0,4 кВ;

cosφ – коэффициент мощности на шинах напряжением 0,4 кВ.



Принимаем одну двухтрансформаторную подстанцию. Так как данный объект относиться к категории надёжности – 1, из-за поголовья.


Рисунок 2 – План МТФ на 990 голов с нанесением координат центров объектов
4. Электрический расчет линий напряжением 0,4/0,23кВ

4.1. Составление расчетных схем
Электрический расчёт ведём по восьми линиям, четыре из которых воздушные и четыре линии кабельные. Одна линия охранного освещения. Так как в отдельных местах кабель укладывается по несколько штук в одной траншее и расстояние между ними 300 мм необходимо учитывать коэффициент нагрева ( ).

Для воздушной лини выбраны двухцепные опоры, так как от неё запитывается объект к которому необходимо подводить по два ввода.

При прокладке кабеля необходимо учитывать запас по длине. Поэтому укладывать кабель необходимо с запасом 10%.

Трассу линий выбираем так, чтобы не загромождать проезжей части и обходиться без дополнительных опор при устройстве вводов в здания. Параметры линий устанавливают на основании расчетов. Основной расчет – определение площади сечения проводов. Полученные данные проверяют по допустимым потерям напряжения. Окончательно выбранный вариант приведен на листе 1 графической части.

Расчетные схемы составляем в соответствии с выбранными трассами ВЛИ указываем мощность потребителей, номера линий, номера расчетных участков, длины участков. Расчетная схема составляется без соблюдения масштаба.

На линии ВЛИ 1,2 подключены объекты № 6, 7, 8. Суммарная нагрузка на линии ∑Р =20+9+5=34 кВт. На линии ВЛИ 3,4 подключены объекты № 10, 11. ∑ Р =16+16=32 кВт. На линии КЛ 5,6 подключены объекты № 9, 1. ∑ Р = 40+27=67 кВт. На линии КЛ 7,8 подключены объекты № 2, 3. ∑ Р = 27+27=54 кВт.

Генплан объекта с нанесением трасс низковольтной сети показан на листе 1 графической части.

В качестве источника электроснабжения принимаем трансформаторную подстанцию киоскового типа (КТП) 10/0,4 кВ, в целях установки двух трансформаторной подстанции, по условиям обеспечения надежности электроснабжения.

В расчетную длину воздушных линий выход кабельной линии до первой от КТП опоры и вводы в здания не входят. Для кабельных линий принято увеличение на 10% для вводов в ВРУ и в ячейки комплектных устройств подстанции, для воздушной линии увеличение принято на 10%.

1-3. Коровник на 330 голов,

6. Дом животновода,

7. Кормоцех,

8. Родильное отделение,

10. Телятник на 180 голов,

9. Молочный блок на 12 т/сутки,

11. Насосная скважина.


Рисунок 3 – Расчётная схема линий напряжением 0,4 кВ МТФ на 990 голов.
4.2. Расчет нагрузок по участкам линии
Определяем токи на объектах по формуле:

(7)

где P – дневная мощность(нагрузка) объекта, кВт;

U_н – номинальное напряжение сети, равное 0,4 кВ;

сos φ – коэффициент мощности.

ВЛИ 1,2

Телятник на 180 голов. (10)

I₁₀=

Насосная скважина. (11)

I₁₁=

КЛ 3,4

Коровник на 330 голов (3)

I₃= А,

Коровник на 330 голов (2)

I₂=

КЛ 5,6

Коровник на 330 голов (1)

I₁= А,

Молочный блок на 12 т/сутки (9)

I₉=

ВЛИ 7,8

Дом животновода (6)

I₆=

Кормоцех (7)

I₇=

Родильное отделение (8)

I₈=

Определяем максимальные токи на каждом участке, по закону Кирхгофа:

ВЛИ 1,2 I_тп-1= I_п = I₁₀+ I₁₁ =24+28,8+18,06=52,8 А.

КЛ 3,4 I_тп-2 I_n= I₇+ I₈ =57,1+94,24=152,05 А,

I_5-3 = I_n= I₂=45,8 А,

I_5-2 = I_n= I₃=45,8 А.

КЛ 5,6 I_тп-3 I_n= I₁+ I₉ =45,8+72,1=117.9 А,

I_1-4 = I_n= I₁=45,8 А.

I_1-9 = I_n= I₉=72,1 А.

ВЛИ 7,8 I_тп-4 I_n= I₆+ I₇+ I₈= 8+16,6+30=54.6 А,

I_6-7 I_n= + I₆+ I₇= 8+16,6=24,6 А,

I_7-8= I_n= I₇+ I₈ = 16.6+30=46,6 А.
4.3. Выбор площади сечения и количества проводов
Сечение провода выбирают по допустимому длительному току нагрева. Проводим расчет и выбор сечения провода по условию:

_{, (8)}

где - допустимый длительный ток провода, А/1/;

– максимальный ток участка, А.

Произведем расчет для воздушной линии ВЛИ 1,2:

Участок ТП-1=52,8 А,

I_доп =100 A>52,8 A,

I_10-11=28,8 А,

I_доп=100A>28,8 A,

Принимаем провод СИП-2 сечением F=35 мм².

Произведем расчет для кабельной линии КЛ 3,4:

Участок ТП-2=91,6 А,

I_доп=106 A>91,6 A,

I_5-3=45,8 А,

I_доп=54 A>45,8 A.

I_5-2=45,8 А,

I_доп=54 A>45,8 A.

Принимаем кабель АВБбШв сечением F= 25 мм².

Произведем расчет для кабельной линии КЛ 5,6:

Участок ТП-3=117,9 А,

I_доп=150 A>117,9 A,

I_4-1=45,8 А,

I_доп=54 A>45,8 A.

I_1-9=72,1 А,

I_доп=106 A>72,1 A.

Принимаем кабель АВБбШв сечением F= 50 мм² .

Произведем расчет для воздушной линии ВЛИ 7,8:

Участок ТП-4=54,6 А,

I_доп =100 A>54,6 A,

I_7-6=46,6 А,

I_доп=100 A>46,6 A,

I_7-8=30 А,

I_доп=100 A>30 A.

Принимаем провод СИП-2 сечением F=50 мм² и 35 мм².
Окончательный выбор сечений будет выбран в пункте 4.4, после проверки потерь напряжения.
4.4. Определение потерь напряжения
Потери напряжения по участкам линий определяют по формуле, %:

(9)

где r₀ – активное сопротивление 1 км изолированного провода, Ом/км; /2/.

х₀ – индуктивное сопротивление, Ом/км;/2/

L_УЧ – длина участка, км.

_{Определяем средне взвешенный} cos φ: сosφ_ср.вз=0,77,

_sinφ=(0,77+0,88)/2=0,82,_{sinφ ср.вз}

Исходя из формулы рассчитываем потери напряжения для воздушной линии ВЛИ 1,2.

Рассчитываем потери напряжения на участках сети, на линии ВЛИ 1,2:

ΔU _ТП-1 = 1,73^.52,8^.0,26^.(0,89^.0,88+0,1^.0,47)=5,3 В,

ΔU _10-11 = 1,73^.28,8^.0,2^.(0,89^.0,8+0,1^.0,6)=8,4 В.
Таблица 3 – Результаты расчета линий напряжением 0,4/0,23 кВ

Номер участка	Активная мощность участка Р, кВт	Коэффициент мощностиcosφ	Ток участка, А	Допустимый ток, А	Марка и сечение провода или кабеля	Длина участка, м	Активное сопротивление провода, r0­, Ом/км	Индуктивное сопротивление проводах0, Ом/км		Потери напряжения
										На участке, В		ΔU%		от ТП, В		от ТП, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10		11		12		13
Линия ВЛИ 1,2
ТП-1	32	0,88	52,8	100	СИП 3х35+1х50	70	0,89	0,1	5,3		1,3		5,3		1,3
10-11	16	0,8	28,8	100	СИП 3х35+1х50	220	0,89	0,1	8,4		2,1		13,7		3,4
Линия КЛ 3,4
ТП-2	54	0,85	91,6	106	АВБбШв 4х25	80	1,24	0,066	13,8		3,4		13,8		3,4
5-3	27	0,85	45,8	54	АВБбШв 4х25	20	1,24	0,066	1,3		0,3		15,1		3,7
5-2	27	0,85	45,8	54	АВБбШв 4х25	20	1,24	0,066	1,3		0,3		15,4		3,7
Линия КЛ 5,6
ТП-3	67	0,82	117,9	150	АВБбШв 4х50	75	0,62	0,063	8,3		2		8,3		2
4-1	27	0,85	45,8	54	АВБбШв 4х50	20	0,62	0,063	0,8		0,2		9,1		2,2
1-9	40	0,8	72,1	106	АВБбШв 4х50	85	0,62	0,063	5,6		1,4		14,7		3,8
Линия ВЛИ 7,8
ТП-4	34	0,88	54,6	100	СИП 3х50+1х70	100	0,62	0,1	5,7		1,4		5,7		1,4
6-7	29	0,87	46,6	100	СИП 3х50+1х70	150	0,62	0,1	7,2		1,8		12,9		3,2
7-8	20	0,96	30	100	СИП 3х35+1х50	50	0,89	0,1	2,3		0,5		15,2		3,8

Определяем суммарные потери напряжения в данной линии по самому удаленному участку:

ΔUтп _-1=ΔU_ТП-1+ΔU_10-11=5,3+8,4=13,7 В.

Сравним данные результаты с допустимыми потерями, рассчитанными и принятыми в пункте 4.4 принимаем ΔU_доп =4 %.

Для этого переведем ΔU вольты в проценты:

ΔU_тп-1=( U_ТП-1100)/400=13,7^.100/400=4≥3,4%, (10)

что удовлетворяет наше условие.

Потери напряжения для других линий рассчитываем аналогично и заносим в таблицу 3.

4.5. Расчёт проводов наружного освещения
Для освещения принимаем светильники уличного освещения ДКУ-70 с лампами светодиодными.

В зависимости от того какое освещение проектируем (охранное или освещение улицы) Р_уд для охранного освещения равно 5 Вт, а для уличного освещения Р_уд равно 3 Вт. На плане объекта при проектировании охранного освещения рассчитывают периметр хозяйства в метрах, а для проектирования уличного освещения измеряют длину дороги в метрах. Эти данные подставляют в формулу для выбора количества светильников. Выбранное количество светильников по формуле округляют до ближайшего большего значения и расставляют на плане. Так как для освещения выбрана кабельная линия то необходимо проектировать отдельную линию минимального сечения 4­ мм², и запитывать её от КТП. Согласно принятого плана строят расчетную схему наружного освещения (рисунок 4), где указывают длину линии и суммарную мощность нагрузки светильников.

Основным параметром для выбора площади сечения кабеля будет потеря напряжения в конце участка. Для простоты монтажа принимаем, что линии наружного освещения будем прокладывать из провода одинакового сечения.


Рисунок 4 – Расчетная схема наружного освещения
Находим количество светильников для уличного и охранного освещения по формулам:

, (11)

где П – периметр МТФ 990 голов, м;

L – длина дороги, м;

Р_УД – удельная мощность кВт/м/3/;

Р_Л – мощность одной лампы, кВт.



Принимаем N=31 шт, так как нецелесообразно по экономическим причинам ставить опоры и вести провод СИП для освещения.

Выбираем провод СИП (1х16+1х25).

Определяем сопротивление каждой линии формуле:

R_л=r ^. L, (12)

где L - длина осветительной линии, м;

r₀- удельное сопротивление провода, Ом/м/1/.

- сечение жилы кабеля, мм².

Определяем сопротивление каждой осветительной линии:

R_л1= 1,94 400=776 мОм,

R_л2= 1,94 385=746,9 мОм.

Потери напряжения в осветительной линии определяются по формуле:

ΔU= , (13)

где P_л - полная мощность осветительной линии , кВт;

R_л – полное сопротивление осветительной линии, Ом;

U_н – напряжения питания, В.

ΔU₁=

ΔU₂=

Переводим потери из вольт в проценты:

_ΔU₁=