МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ПО ПМ 02 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
методическая разработка по теме

Министерство образования Республики Башкортостан

ГБПОУ Белебеевский колледж механизации и электрификации

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

ПО МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ КУРСУ:

МДК 02.01. «ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ: ПМ 02 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 35.02.08  «ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»

                                                                                                 Выполнил преподаватель: к.т.н. Камышева О.А.

                                                                                                                          Рассмотрена на заседании цикловой комиссии

электротехнических дисциплин

Протокол №__ от ___________ 2018г.

Председатель цикловой комиссии

___________________ к.т.н. Камышева О.А.

Белебей 2018

Рецензия

На методические указания для курсового и дипломного проектирования ПО МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ КУРСУ:

МДК 02.01. «ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ: ПМ 02 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 35.02.08  «ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»

Составлена преподавателем

ГБПОУ Белебеевского колледжа механизации и электрификации  

к.т.н. Камышевой О.А.

Данная методическая разработка предназначена для использования в качестве методической и справочной литературы при выполнении курсовых и дипломных проектов по теме «Проект реконструкции электроснабжения потребителей 0,38 кВ»

В данной работе даны примеры подсчета нагрузок потребителей и выбора трансформатора,   характеристики района и потребителей. Подробно изложен вопрос составления расчетных схем и подсчет нагрузок по участкам. Также проработаны вопросы по определению потери напряжения и выбора провода, проверка на запуск асинхронного двигателя и расчет заземления. Приведены примеры расчетов.

Использование этой методики существенно облегчит работу студентов по выполнению курсового и дипломного проектирования по данной теме. Приведенные технические данные  и приложения позволят выполнить данную работу не прибегая к другим справочным материалам.

Рецензент:  

преподаватель  специальных электротехнических дисциплин

                                                    ______________ Шайхуллин Р. Г.

АННОТАЦИЯ

Методические указания на тему «Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов» предусмотрены  для выполнения курсового и дипломного проектов по теме «Проект (реконструкция)  ВЛ 0,38 кВ для электроснабжения сельскохозяйственных объектов».

В методическом указании в сжатой форме даны вопросы, подлежащие разработке в расчетно - пояснительной записке   и последовательность их выполнения

В методическом указании даны все необходимые ссылки на технические и справочные данные для расчетов, что облегчит работу студентов по выполнению курсового и дипломного проектирования.

Курсовое и дипломное проектирование по специальности «Электрификация сельского хозяйства» имеет целью систематизировать, расширять и углубить теоретические знания учащихся, ознакомить их с новейшими достижениями в области проектирования, монтажа и эксплуатации электрических устройств для электроснабжения и электрооборудования с/х потребителей. В ходе курсового и дипломного проектирования учащиеся приобретают опыт самостоятельного решения задач сельской электрификации, а также получают навыки использования нормативной, справочной литературы.

             Методические указания составлены в соответствии с заданием на  курсовое и дипломное проектирование. Методические указания по разделам включают теоретическое обоснование выполнения каждого вопроса задания и методику расчета с применением табличного материала и формы таблиц, которые должны быть заполнены в результате расчетов. Все методические материалы имеют место в практической работе при обслуживании электроустановок и электрооборудования. Эти материалы могут оказать помощь начинающим свою деятельность молодым преподавателям при консультации студентов по дипломному проектированию.

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей модернизации образования в Российской Федерации является обновление качества образования. Качество образования - это мера соответствия образовательного результата запросам личности, общества и государства. В ситуации динамичного социально-экономического развития страны анализ запросов местного сообщества, запроса обучающегося и изменившегося заказа государства позволяет выявить потребность в новых результатах образования. Таким образом, в наше время возникает новое понимание качества образования.

Сегодня конкурентоспособность специалиста на рынке труда во многом зависит от его способности овладевать новыми технологиями, адаптироваться к изменяющимся условиям труда. Одним из ответов системы образования на этот запрос времени является идея компетентностно-ориентированного образования.

В Региональной концепции компетентностно-ориентированного образования, принятой в Республике Башкортостан, под компетенцией понимается готовность субъекта эффективно организовывать внутренние и внешние ресурсы для достижения поставленной цели. В основу формирования компетенции личности ложится такой результат образования, как ключевые компетентности, выражающийся в овладении обучающимся определенным набором  способов деятельности. Обучающийся, овладевая каким-либо способом деятельности, получает опыт интеграции различных результатов образования (знаний, умений, навыков, ценностей и т.д.) и постановки (или присвоения) цели, а значит, происходит осознание процесса управления своей деятельностью. Набор осваиваемых способов деятельности должен быть социально востребованным и позволять обучающемуся оказываться адекватным типичным ситуациям. Такой набор является предметом запроса работодателей (и других заказчиков) и может корректироваться в связи с изменением социально-экономической ситуации.

Каждые 5-6 лет возникают и становятся востребованными целые области профессиональной деятельности. Это требует от людей высокой мобильности. Неслучайно известный лозунг «Образование на всю жизнь» перестал быть актуальным. В настоящее время его можно заменить лозунгом «Образование через всю жизнь». Каждый выпускник любого образовательного учреждения, то ли среднего профессионального или высшего профессионального образования,  должен быть готов к тому, что ему всю жизнь придется учиться: изучать новые материалы, новую технику, новые технологии работы, повышать свою квалификацию, получать дополнительное образование.

Метод проектов позволяет наименее ресурсозатратным способом создать natural environment («естественную среду», т.е. условия деятельности, максимально приближенные к реальным) для формирования компетентностей обучающихся. При работе над проектом появляется исключительная возможность формирования у обучающихся компетентности решения проблем, а также освоение способов деятельности, составляющих коммуникативную и информационную компетентности.

По своей сути проектирование – самостоятельный вид деятельности, отличающийся от познавательной деятельности.

В условиях модернизации российской системы образования проектирование является востребованным. Управленцы в сфере образования, педагоги разрабатывают и реализуют проекты, нацеленные на  изменение организации образовательного процесса, содержания образования, введения в педагогическую практику форм и методов обучения, проекты информатизации образовательного пространства и т.п. При этом приходится сталкиваться с тем, что проектная деятельность педагога и работа учителя с использованием метода проектов нередко отождествляются в представлении работников системы образования. В последнее время стало принятым называть проектирование как вид деятельности, использующийся для обеспечения изменений в осуществлении или управлении образовательным процессом.

Метод проектов в образовательном процессе

Что такое метод проектов?

В европейских языках слово "проект" заимствовано из латыни: причастие projectus означает "выброшенный вперед", "выступающий", "бросающийся в глаза", то есть прототип, прообраз какого-либо объекта, вида деятельности, а проектирование превращается в процесс создания проекта. Таким образом, проект создает то, чего еще нет; он требует всегда иного качества или показывает путь к его получению. В настоящее время этот термин часто применяется в менеджменте, означая в широком смысле любую деятельность, представленную как комплекс отдельных шагов, а в узком – "планирование от цели принципиально новой для организации деятельности, ограниченной по срокам и ресурсам". За рамками управленческой терминологии понятие "проект" так же часто связывается с понятием "проблема". Проект как проблема "может обозначать подлинную ситуацию творчества, где человек перестает быть просто собственником идеи, отказывается от своего, личного, частного, чтобы получить шанс натолкнуться на что-то другое, наполниться им, проявить его в своем творчестве". Такое понимание проекта открывает широкие возможности для его использования в образовательном процессе.

«Метод» в данном случае является дидактической категорией. Это совокупность приемов, операций овладения определенной областью практического или теоретического знания, той или иной деятельностью. Это путь познания, способ организации процесса познания.

Метод проектов всегда предполагает решение обучающимся какой-то проблемы. Решение проблемы предусматривает, с одной стороны, использование совокупности разнообразных методов и средств обучения, а с другой — необходимость интегрирования знаний и умений из различных предметных областей.

Поэтому если мы говорим о методе проектов, то имеем в виду именно способ достижения дидактической цели(субъектом которой является педагог) через детальную разработку проблемы (субъектом которой является обучающийся) и ее решение, что должно завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом.

Результаты выполненных проектов, которые получают обучающиеся, должны быть, что называется, «осязаемыми»: если это теоретическая проблема - то конкретное ее решение, оформленное в информационном продукте, если практическая - конкретный продукт, готовый к потреблению. Результатом с позиции педагога является изменение уровня сформированности ключевых компетентностей, который демонстрирует обучающийся в ходе проектной деятельности.

Таким разом, под проектом мы подразумеваем специально организованный преподавателем и самостоятельно выполняемый обучающимися комплекс действий по решению значимой для обучающегося проблемы, завершающихся созданием продукта; под методом проектов – технологию организации образовательных ситуаций, в которых обучающийся ставит и решает собственные проблемы, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности обучающегося.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИЛИ ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Основная цель разработки курсового и дипломного проектов - закрепление знаний, полученных при изучении курса, овладение навыком пользования справочной, периодической и специальной литературой, развитие самостоятельности в принятии аргументированного решения в случаях, когда имеется несколько вариантов решения той или иной технической задачи.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки на 20-25 страницах формата А4  и графической части на 1 листе формата А1.

Курсовой проект выполняется студентом в соответствии с темой, указанной в индивидуальном задании. Индивидуальное задание выдается преподавателем. 

Курсовой проект должен содержать: титульный лист; индивидуальное задание; содержание; введение; расчетно-пояснительную записку; выводы; список использованной литературы и источников.

Вопросы, подлежащие разработке в расчетно-пояснительной записке   и последовательность их выполнения:

1. Расположение объекта проектирования, характеристика района.

2. Состав потребителей и их характеристика, перспективы развития потребителей.

3. Схема электроснабжения потребителей, характеристика ТП и ВЛ. Предложения по изменению схемы электроснабжения.

4. Подсчет нагрузок потребителей, выбор мощности и типа трансформатора и типа ТП 10/0,4 кВ.

5. Подсчет нагрузок по ВЛ 0,38 кВ, составление расчетных схем.

6. Определение допустимой потери напряжения на ВЛ 0,38 кВ.

7. Выбор сечения проводов с проверкой на потерю напряжения.

Приведенные дальше рекомендации по порядку и методам решения поставленных вопросов, по справочной, специальной периодической литературе, расчетам и оформлению пояснительной записки помогут студенту сэкономить время при работе над проектом.

2 РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБЪЕКТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ,

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

В разделе необходимо отразить сведения о климатических условиях, географическом расположении рассматриваемого объекта электроснабжения, район по гололеду и ветру. Сведения о питающей подстанции, режим напряжения и ток короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции, протяженность ВЛ 10 кВ, сечение провода, грунт на месте расположения объекта, его удельное сопротивление.                                    

Пример

Деревня Малиновка расположена в западной части Белебеевского района в 18 км от города Белебей и в 5 км от железнодорожной станции «Аксаково».

Климат континентальный, преобладают южные и юго-западные ветра. Максимальная температура достигает плюс 39°С, а зимой минимальная – минус 45°С.

Количество грозовых часов в году – 60.

Район расположен в четвертом  климатическом районе по гололеду и во третьем районе по скоростным напорам ветра. Толщина стенки гололеда – 20 мм и более, скорость напора ветра – 39 м/с.

Почвенный покров на объекте проектирования представлен черноземами, удельное сопротивление грунта ρ=200 Ом·м (рекомендуемое для расчета) [4].

Деревня Малиновка питается от РТП «Аксаково» 110/10 кВ.

В западной части  села расположены две КТП 10/0,4 кВ мощностью 160 и 100 кВА.

Питающая линия ВЛ 10 кВ выполнена проводом АС - 50, длиной 4 км.  

Режим напряжения на шинах 10 кВ питающей подстанции плюс 4,6% при максимальной нагрузке и +1% при минимальной нагрузке.

Ток короткого замыкания на шинах 10 кВ питающей подстанции равен     I КЗ = 7,6 кА.

3  СОСТАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА,

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

В разделе необходимо отразить сведения о составе потребителей, их характеристики и перспективы развития.

Пример

Потребителями села Малиновка являются:

ТП 1:

- жилые дома с природным газом в количестве 55 домов с установленной мощностью 4 кВт на один дом;

- магазин на два рабочих места;

- освещение помещений;

- уличное освещение.

Все объекты относятся к 3 категории надежности электроснабжения

Проезжая части улиц асфальтированная, ширина – 5…7 м. Уличное освещение выполнено  светильниками типа СЗПР-250.

Реконструкция имеющихся линий 0,38 кВ проводится из-за неудовлетворительного состояния деревянных опор, а также для замены неизолированного провода АС25 и АС35 на провода марки СИП.

Исходные данные потребителей с установленной мощностью и шифром заносим в таблицу 1. 

Электрические нагрузки и шифр приведены в приложении 6.

Таблица 1  - Состав потребителей

4 СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТП И ВЛ. ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО ИЗМЕНЕНИЮ

 СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

В настоящее время в селе Малиновка установлены две трансформаторные подстанции типа КТП: ТП 1 и ТП 2,  мощностью 63 кВА и 100 кВА каждая соответственно. ТП находятся в хорошем состоянии и пригодны для дальнейшего использования.

ВЛ-0,38 кВ выполнена проводами марки АС25 и АС35 на деревянных опорах.

ТП №1 питает 55 жилых дома, магазин, наружное и уличное освещение вышеперечисленных помещений.

Схема электроснабжения потребителей не меняется, место расположения, и количество ТП остается прежним.

Демонтажу подлежит все деревянные опоры. Неизолированные провода будут заменены на провода марки СИП.

Схема расположения потребителей представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема расположения потребителей ТП №1

5 ПОДСЧЕТ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ВЫБОР МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА  10/0,4 КВ

5.1 Расчет нагрузок жилых домов, мощности уличного освещения

Потребителями BЛ 0,38 кВ, в зависимости от объекта электроснабжения, могут быть жилые дома, культурно-административные помещения, торговые и медицинские учреждения, различные производственные объекты: коровники, мастерские, мельницы, склады и т.п.

Нагрузка жилых домов или квартир в многоквартирном доме определяется по установленной мощности на один дом (квартиру).

Электрические нагрузки рассчитывают отдельно для режимов  дневного и вечернего максимумов.

Расчетная активная нагрузка жилых домов определяется по формуле

где Руст  - установленная мощность одного жилого дома, кВт (табл. 1);

kд,  kв – коэффициент мощности в максимум нагрузки (дневной или вечерней). Для расчета коэффициенты мощности берутся из табл. П.Б.8 [10]. 

Реактивные нагрузки дневного и вечернего максимумов домов определяются

где  tq φд  и tq φ  - тангенсы реактивной мощности в максимум нагрузки (дневной или вечерней), табл. П.Б.8 [10]. 

Нагрузка уличного освещения для населенных пунктов определяется по удельной мощности - Руд , в зависимости от ширины проезжей части (дороги) и от её покрытия, приложение7.

Мощность уличного освещения принимается чисто активной в вечерний максимум, и определятся по выражению:

где ℓ ул - длина улиц в метрах;

Руд - удельная мощность, Вт/м.

Если определяется нагрузка наружного освещения производственного объекта, то

где Руд = 5 Вт/м - норма на метр длины периметра объекта;

ℓ пер - длина периметра объекта, м.

Нагрузка наружного освещения всех помещений (кроме жилых домов) принимается из расчета 250 Вт на одно помещение. Тогда

где n - количество помещений на объекте (питающихся от ТП 10/0,4кВ).

Результаты определения нагрузок сводятся в таблицу.

Пример

Определим активные нагрузки дневного и вечернего максимума одного жилого дома:

Рдн. 1 д = 4 · 0,4 = 1,6 кВт;

Рвеч. 1 д =  4 · 1 = 4 кВт.

Реактивные нагрузки дневного и вечернего максимума домов определяются

Qдн. 1 д = 1,6 * 0,48 = 0,77 кВАр;

Qвеч. 1 д  = 4 * 0,4 = 1,6  кВАр.

Ширина проезжей части 5 метров, освещается светильником СЗРП-250.

Рул ТП №1=  5 · 680 = 3400 Вт = 3,4 кВт.

Нагрузка наружного освещения всех помещений, кроме жилых домов составит:

Росв. пом. ТП №1 = 250 · 1 = 250 Вт = 0,25 кВт.

Результаты определения нагрузок потребителей сведем в таблицу 2.

Таблица 2 -   Подсчет нагрузок потребителей

4.2 Расчет мощности и выбор трансформатора 10/0,4 кВ

При определении расчетной мощности трансформатора 10/0,4 кВ и его выборе необходимо сложить все нагрузки потребителей, питающихся от него с учетом коэффициента одновременности  включения потребителей. Также на участках со смешанной нагрузкой суммирование нагрузок осуществляется с помощью добавок мощностей.

где k одн. –  коэффициент одновременности максимумов нагрузок, приложение 8;

Рдн. тр (Qдн.тр) - активная (реактивная) мощность трансформатора в дневной максимум нагрузок, кВт (квар);

Рвеч. тр (Qвеч.тр) - активная (реактивная) мощность трансформатора в вечерний максимум нагрузок, кВт (квар);

Рдн.наиб (Qдн.наиб) - наибольшая активная (реактивная) мощность в дневной максимум нагрузок, кВт (квар);

Рвеч.наиб (Qвеч.наиб) - наибольшая активная (реактивная) мощность в вечерний максимум нагрузок, кВт (квар). При расчете необходимо учесть уличное освещение и освещение помещений;

∑∆Рд.ост.(Qд.ост.) - добавки для складываемых нагрузок, приложение 9.

Полную расчетную мощность трансформатора для дневного и вечернего максимумов определяют как

Если установлено несколько ТП 10/0,4 кВ, расчет нагрузок проводится отдельно по каждой трансформаторной подстанции.

Пример

Произведем расчет для дневного максимума нагрузок. От ТП №1 питается 55 жилых дома и один магазин.

Рдн.  тр =1,6 · 55 · 0,27+2 = 25,76 кВт;

Qдн. тр = 0,77 · 55 · 0,27 = 11,4 кВАр.

Определяем расчетную дневную мощность трансформатора:

Sдн  тр. =

Произведем расчет для вечернего максимума нагрузок:

Рвеч. тр.= 4 · 55 · 0,27 + 4 +0,25 +3,4 = 67,05 кВт.

Qвеч. тр= 1,6 · 55 · 0,27 = 23,8 кВАр.

Sвеч. тр. =

Для выбора мощности трансформатора берется наибольшая из расчетных мощностей: Sвеч. ТР. = 71,1 кВА.

Номинальную мощность трансформатора на однотрансформаторной подстанции 10/0,4 кВ выбирают по экономическим интервалам нагрузок в зависимости от расчетной полной мощности, среднесуточной температуры окружающей среды и вида электрической нагрузки, приложение 13 и 14.

Вид нагрузки - коммунально-бытовая (общественные и административные здания в сочетании с жилыми домами). В интервале нагрузок 57-88 кВА выбираем трансформатор мощностью 63 кВА.

Так как подстанция однотрансформаторная, т.е. нет резервирования, то номинальную мощность трансформатора выбирают по  условию [5]

где   Sрасч - расчетная мощность подстанции 10/0,4 кВ, кВА.

Кпс - коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформатора подстанции, принимают  1,5…1,9 (приложение 15).

Выбираем трансформатор ТМ-63.

63 кВА  ≥ ,

63 кВА  ≥ 41,8 кВА – условие соблюдается.

Техническая характеристика трансформатора ТМ-63: напряжение трансформатора 10/0,4 кВ; потери при холостом ходе 0,24 кВт; при коротком замыкании 1,28 кВт; напряжение короткого замыкания 4,5%; сопротивление, приведенное к  напряжению  0,4 кВт:  прямой  последовательности  Rтр=0,053 Ом, Хтр= 0,101 Ом, Zтр= 0,114 Ом;  при однофазном коротком замыкании       Zтр= 0,36 Ом (приложение 16).

6 ПОДСЧЕТ НАГРУЗОК ПО ВЛ 0,38 кВ. СОСТАВЛЕНИЕ

РАСЧЕТНЫХ СХЕМ

Для составления расчетных схем ВЛ сначала наносят трассы ВЛ на плане объекта. Линии должны быть проложены ко всем потребителям кратчайшим путем. Чем короче линия, тем меньше в них потери напряжения и энергии, тем лучше режим напряжения у потребителей.

Количество отходящих от ТП фидеров 0,38 кВ должно быть по возможности больше: 2, 3 или 4 (если мощность ТП составляет 250 кВА). Чем больше отходящих линий, тем выше надежность снабжения потребителей.

Если линия прокладывается по улице населенного пункта с двумя порядками (рядами) домов, то она должна быть проложена по каждому порядку домов.  Можно проложить линию одну на оба порядка, если ширина улицы менее 20 метров.

Нанесенные на плане объекта линии вычерчивают каждую отдельно в том же виде,  что и на плане. На этих линиях стрелками указывают нагрузки всех помещений, кроме жилых домов. Нагрузки указывают в тех точках линий, где эти нагрузки действительности подключены.

Форма представления следующая:

Если на линиях есть нагрузка жилых домов, то для упрощения расчета жилые дома каждого участка сносят - половину домов указывают в конце участка и половину начале участка. Если количество домов на участке нечетное, то в конец участка сносят на один дом больше, чем в начало.

Если объект не имеет жилых домов, то нагрузки на схеме ВЛ будут только в точках подключения нагрузок.

где  n – количество домов, нагрузка от которых протекает по данному участку;

k одн. –  коэффициент одновременности, зависящий от количества домов, нагрузка которых протекает по данному участку, (приложение 8);

Рдн.наиб, Рвеч.наиб, Qдн.наиб , Qвеч.наиб – дневные и вечерние наибольшие активная (реактивная) нагрузки потребителей из тех, которые протекают по данному участку, кВт (квар) (табл. 2, данных МУ);

∑∆Рд.ост., ∑Qд.ост., ∑∆Рв ост. , ∑Qв.ост.  – сумма надбавок  от активных и реактивных, дневных и вечерних нагрузок, которые протекают по данному участку, (приложение 9).

Если на объекте (линии) имеются только жилые дома, уравнение выглядит следующим образом

Если жилых домов на объекте (линии) нет, уравнение выглядит следующим образом

Полная мощность на участке определяется по формуле:

Коэффициенты мощности по участкам находят по формуле:

Пример

На план населенного пункта наносим схему ВЛ 0,38 кВ. Расчетная схема ВЛ 0,38 кВ ТП № 1 представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Расчетная схема ТП № 1

Все расчет необходимо свети в таблицу, форма которой приведена ниже.

Определяем мощности домов на участке 1-2 (графы 4-7).

Pдн. общ 1-2 = 1,6  33  0,3 = 15,84 кВт;

Qдн. общ.1-2 = 0,77 · 33 · 0,3 = 7,62 кВАр;

P веч. общ. 1-2=4 · 33 · 0,3 = 39,6 кВт;

Q веч. общ. 1-2= 1,6 · 33 · 0,3 = 15,84 кВАр

Как видно на схеме на участке 1-2 расположено 33 дома и магазин.  Определяем общую нагрузку на участке 1-2 (графы 8-11):

Pдн. общ 1-2 = (1,6  33  0,3) + 2 = 17,84 кВт;

Qдн. общ.1-2 = 0,77 · 33 · 0,3 = 7,62 кВАр;

P веч. общ. 1-2=(4 · 33 · 0,3) + 4 = 43,6 кВт;

Q веч. общ. 1-2= 1,6 · 33 · 0,3 = 15,84 кВАр.

Полная мощность на участке 1-2 составит (графы 12-13)

S дн. 1-2 =  = 19,4 кВА,

S веч. 1-2 =  = 46,39 кВА.

Коэффициенты мощности на участке 1-2 (графы 14-15)

cos φ дн. 1-2 =    = 0,92,

cos φ дн. 1-2 =    = 0,94.

Аналогично определяем нагрузки на других участках. Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 6 – Подсчет нагрузок по участкам ВЛ

7  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ

 НА ВЛ 0,38 КВ

При определении допустимой потери напряжения рассматривают 100% режим нагрузок потребителей.

Допустимые отклонения напряжения для потребителей в сети напряжение 0,38 кВ принимают по [3] равными  ± 5%.

На шинах питающей районной подстанции РТП 110/10 кВ  «Аксаково» осуществляется режим встречного регулирования (надбавка напряжения в часы максимума нагрузки увеличивается (+4,6% согласно исходным данным)), в часы минимума – уменьшается (+1%).

Потери напряжения в трансформаторе ТП 10/0,4 кВ принимают при максимальной нагрузке –4%, при минимальной –1%. Постоянная надбавка трансформатора составляет +5%. Потери во внутренней проводке составят -1%.

Минимальная нагрузка для сельских потребителей принимается Рmin=0,25·Рmax.

Определим допустимые потери в линиях 10 и 0,38 кВ, при которых в режиме максимума нагрузок отклонение в точке передачи электроэнергии потребителям составит –5%. Результаты сведем в таблицу (жирным шрифтом обозначены известные значения). При этом надбавки имеют знак «+», потери -  знак «–».

         РТП                                    ТП 10/0,4 кВ

                            ВЛ 10 кВ                                            ВЛ 0,38 кВ

шины 10 кВ                                 к нагрузке

Рис. 3. Элементы системы передачи

Суммарная допустимая потеря напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ определяется

где    -  допустимая потеря напряжения в сети 10 кВ при максимальной нагрузке, %;

 - допустимая потеря напряжения в сети 0,38 кВ при максимальной нагрузке, %;

 – отклонение напряжения на шинах 10 кВ при максимальной нагрузке, %;

 - суммарная надбавка силового трансформатора, %;

 - потери напряжения в силовом трансформаторе при максимальной нагрузке, %;

 - отклонение напряжения у потребителя при максимальной нагрузке, %.

= 4,6 + 5 + (-4) + (-1) - (-5) = - 9,6 %.

Соотношение напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ примерно составляет 60% на линию 10 кВ и 40% - в сеть 0,38 кВ при длине 15 км. Указанное соотношение носит рекомендательный характер и поэтому для линий 10 кВ, предназначенных для электроснабжения крупных сосредоточенных потребителей с короткими сетями 10 кВ, может быть изменено в сторону уменьшения.

Принимаем   = - 9,6 · 40% = - 3,84 %;

 = - 9,6 · 60% = - 5,76 %.

Проверим уровень напряжения у потребителей при минимальной нагрузке (25% от Рmax). При этом потери напряжения в линии 10 кВ и трансформаторе также уменьшаются в 4 раза:

ΔU10= – 3,84 : 4= – 0,96 %,

Отклонения напряжения у ближайшего потребителя при минимальной нагрузке больше, чем у удаленного, поэтому отклонения напряжения определяется для этого потребителя. Сложим все отклонения в 25% режиме нагрузок и получим отклонение напряжения у ближайшего потребителя низковольтной сети.

ΔU потр. = 1 + (-0,96) + 5 + (-1) + (-1,44) + 0 = 2,6% ,

что не превышает допустимое отклонение напряжения равное +5%.

Все получившиеся значения сводим в таблицу 7.                          

Таблица 7 - Определение допустимой потери напряжения

8 ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ С ПРОВЕРКОЙ

 НА ПОТЕРЮ НАПРЯЖЕНИЯ

Площади сечения проводов воздушных линий с изолированными и защищенными проводами выбирают по длительно допустимому току нагрева с учетом технических характеристик СИП конкретного вида.

Условия выбора:

где  Iдоп. - величина допустимого тока на провод при максимальной температуре окружающей среды в районе;

I раб. уч-ка  - рабочий ток, проходящий по проводнику на данном участке.

где Кt - поправочный коэффициент на температуру при максимальной температуре 37 0С,  Кt = 0,88;

Iтаб - допустимый ток на провод при 25 0С окружающей среды, табличное значение;

где  Uн  - номинальное напряжение в сети;  

Sуч-ка - дневная или вечерняя (которая больше) нагрузка на данном участке (табл. 6 данных методических указаний).

Выбранные провода проверяем на потерю напряжения по формуле:

где  rо - сопротивление 1 км фазной жилы постоянному току, (приложение 17);

хо – электрическое сопротивление индуктивному току. При выборе площади сечения первоначально исходят из того, что для проводов, используемых в сетях 0,38…10 кВ (сечение 16..185 ммм2) хо  слабо зависит от сечения провода и может быть принято постоянным, для воздушных линий 0,38 кВ, выполненных самонесущими изолированными проводами, хо = 0,09 ≈ 0,1 Ом/км [9];

ℓ уч  - длина участка, км.

Потеря напряжения в процентах определяется по выражению:

Найденные потери напряжения на участках суммируют от начала линии и определяют потери напряжения до каждой конечной точки

Найденные потери напряжения до каждой удаленной точки линии сравнивают с допустимой потерей напряжения ΔUдоп. 0,38  согласно условия

Если найденные потери напряжения до любой конечной точки не превышают допустимой потери напряжения, то выбранные сечения проводов подходят и выбраны правильно.

При выборе провода следует учитывать, что сечение больше 120 мм2 не рекомендуется по условиям прочности арматуры и удобства монтажа.

Если потеря напряжения окажется выше допустимой, то необходимо выбрать провод большего сечения и произвести расчет заново, пока потеря не окажется меньше допустимой.

Пример

Определим рабочий ток на участке 1-2  

I раб уч-ка 1-2 =  = 70,29 А.

По справочным данным (таблица П3.3 [9]) находим ближайший больший допустимый рабочий ток Iдоп, чтобы выполнялось условие (32).

Учитывая условие, выбираем провод СИП-2А 3х25+1х35, для которого допустимый ток Iдоп.= 130 · 0,88 = 114,4 А,  т.е 114,4 А ≥ 70,29 А.

 Для провода СИП-2А 3х25+1х35 rо = 1,2 Ом/км, хо = 0,09 Ом/км [9];

ΔU0-1 =   5,61 В.

ΔU% = = 1,48 %.

Полученные результат показывает, что при выбранной площади сечения провода потеря напряжения составляет 1,48 %, что не превышает значение ΔUдоп=5,76%.

Расчеты по остальным участка ТП производим аналогично.

Таблица 8 - Выбор сечения проводов СИП с проверкой на потерю напряжения

Анализируя таблицу 8 можно прийти к выводу, что потери напряжения в ВЛ 0,38 кВ в пределах допустимой ΔUдоп= 5,76%.

9 ПРОВЕРКА ВЛ 0,38 кВ НА ЗАПУСК КРУПНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Если на территории объекта есть двигатели, то производится проверка на запуск двигателя.        

        Пример

      ТП 10/0,4 кВ

       1                    50м                                       2

                        СИП3*25+1*35

Рис.4. Схема расположения двигателя на ТП.

Трансформатор мощностью 40 кВА типа ТМ-40/10.

Наиболее мощный двигатель находится на лесопилке.

Выбираем двигатель АИР 180М2УЗ.

Его технические данные: Рн =22 кВт; η= 90,5 %; cos φ = 0,89; mП = 2,0; mМ =2,7; Кi = 7 (приложение 1).

Технические данные трансформатора Sн =40 кВА:

Рк.з = Δ Р м.н. = 0,88кВт;  Rтр = 0,088 Ом; Х тр =0,157; Zтр = 0,18. (приложение 16).

Для провода  СИП2 3*25+1*35 - Rо =1,2 Ом/км; Хо = 0,1 Ом/км;

                      Сопротивление  линии от начала до пилорамы, где стоит запускаемый двигатель:

Rл = Σ Rо *l = 1,2*0,05 = 0,06 Ом;

Хл= Σ Хо*l = 0,1*0,05 = 0,005 Ом.

Общее сопротивление трансформатора и линии

R об = Rтр + Rл = 0,088 + 0,06 = 0,14 Ом

Хоб= Хтр + Хл= 0,157 + 0,005 = 0,16 Ом

Номинальный ток запускаемого двигателя:

Iн = Рн/ *Uном*η*cosφн) = 22 / (1,73*0,38*0,905*0,89) = 41,5 А,

Iпуск = Iн * Кi =41,5*7 = 290,5 А.

Сos φ двигателя при пуске:

сosφп= (2* сosφн* mП) / Кi = (2*0,89*2,0) / 7 = 0,5

sinφп=  =  = 0,87

Потеря напряжения до запускаемого двигателя в относительных единицах: Δ U*п = *(R об * сosφп + Хоб*sinφп)*Iпуск ) / Uном

Δ U*п = (1,73 (0,14*0,5 + 0,16 *0,87)*290,5) / 380 = 0,27

Напряжение на клеммах двигателя при его пуске в относительных единицах:  U*п = Uшин  / (1+ Δ U*п),

где Uшин – напряжение на шинах 0,4 кВ п/ст 10/0,4 кВ в относительных единицах, Uшин = 0,95.

Тогда U*п = 0,95 / (1+0,27) = 0,74

Определяем кратность пускового момента двигателя при напряжении пуска U*п :

mП׳ = mП *U2 *п = 2 * 0,742 =1,09

Условие возможности пуска: 1 ≥ (Кзап * М*см) / mП׳

Вращающийся момент двигателя в нормальном режиме:

М н.дв. = 9,55 * (22000 / 2920) = 72 н*м = 7,2 кгс*м.

Тогда относительный момент сопротивления пилорамы

М*с*м = М с.м. / М н.дв. =1,2 / 7,2 = 0,17

Проверяем возможность пуска двигателя:

1 ≥ (1,25*0,17) /1,09 = 0,2

Условие запуска двигателя выполняется.

Проверка на запуск  остальных электродвигателей аналогично.

10 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Рассчитываем заземляющее устройство ТП , заземляющий контур ТП 10/0,4 кВ выполняем в виде контура квадрата путем заложения вертикальных стальных стержней длиной 3 м и диаметром 16 мм, соединенных между собой соединительной стальной полосой сечением 48 мм² и толщиной 4 мм.

Глубина заложения стержней в грунт–0,75м, полосы–0,85м. Удельное сопротивление грунта берется из таблицы 27.1 [4],ρизм = 200 Ом*м.

Пример

Определяем сопротивление повторного заземления:

Rп.з. = 30 * ρ /100 = 30 * 200 /100 = 60 Ом,

где  ρ–удельноесопротивлениегрунта, Ом*м.

Определяем сопротивление одного стержня:

Rст=(0,366*ρтабл/l)*(lg(К*l/d)+0,5*lg((4*hcp+l)/4*hcp-l)),

где К –коэффициентсезонности,  К=2, если стержень;

l–длинастержня, м;

d–диаметрстержня, мм²;

hср–средняяглубиназаделкистержнявгрунт, м.

hср-l/2+h=3/2+0,75=2,25м.

Rст=( (0,366*200/3)*( tg(2*3/0,016)+0,5* lg[(4*2,25+3)/4*2,25-3)] = 66,37 Ом.

Определяем предварительное количество стержней в заземляющем устройстве:

nст.пов = Rст/Rдоп.пов. = 66,37 / 60 = 1,11

 В расчет принимаем 2 и располагаем их на 3 м  друг от друга.

Находим сопротивление полосы для повторных заземлений:

Rпол=0,366*ρрасч./l*/3lg(2l²/bh= (0366*200)/3* lg(2*3²)/(0,012*0,85)=79,3 Ом

 Определяем сопротивление повторного заземляющего устройства:

R1пов. = (Rст/2*Rпол)/(Rст/2+ Rпол) = (66,37/2*79,3)/(65,3/2+73,3) = 23,4Ом

Определяем сопротивление всех повторных заземлений:

Rвсех пов. = R1пов/ nпов. = 21,9/27 = 0,81 Ом

0,87 Ом <  10 Ом

Rвсех пов меньше общего допустимого сопротивления в сетях 0,38/0,22кВ, следовательно, сопротивление у подстанции  Rn/ст=10 Ом.

Определяем количество стержней у подстанции:

nст. n/ст. = Rст/ Rn/ст = 66,3/10 = 6,6

В расчет принимаем 8 стержней, расположив их в виде квадрата у n/ст, расстояние между стержнями 4 метра.

Определяем сопротивление полосы:

Rпол = 0,366*ρтабл/ lпол* ( lg(2*l² пол./в*h) = 0,366* 200/32*(lg(2*32²/0,1 * 0,85) = = 12,1 Ом,

где  ρтабл –удельноесопротивлениегрунта, Ом*м;

lпол–длинаполосысвязи, м;

       в –ширинаполосысвязи, м;

Определяем отношение:

α / lcт. = 4/3 = 1,3,

   где α–расстояниемеждустержнями, м.

 По кривым в зависимости от этого отношения и количества стержней определяем n коэффициенты взаимоэкранирования между стержнями ηст и между полосой и стержнями ηпол.

ηст. = 0,7; ηпол = 0,45.

Определяем сопротивление всех стержней с учетом экранирования:

Rпол.эк=  Rст./ ( ηпол.* n) = 65,3/(0,7*8) = 11,84Ом.

Определяем сопротивление полосы с учетом экранирования:

Rпол.эк=  Rпол/  ηпол= 12,1/0,45 = 26,9 Ом.

Определяем общее сопротивление заземляющего устройства:

Rзаз. = Rст..эк * Rпол.эк./ (Rст..эк + Rпол.эк) ≤Rдопn/ст;

Rзаз = 11,84 / 26,9/(11,84 + 26,9) = 8,2 Ом;

                                           8,2 Ом < 10 Ом

Согласно ПУЭ Rзаз у ТП не должно превышать 10 Ом, условие соблюдено.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы над курсовым и дипломным проектами у студента должно сформироваться понимание современных методов и научных разработок, связанных с исследованием и развитием систем электроснабжения, выработаться навыки их проектирования, развитие культуры экономически целесообразного выбора проектируемого варианта схемы электроснабжения.

Даная методическая разработка поможет студенту при выполнении курсового и дипломного проектирования по теме: «Проект реконструкции электроснабжения».

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства / Будзко И.А., Зуль Н.М. – М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с.
2. Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства / Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И.–М.: Колос, 2000.-536 с.
3. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения
4. Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование.- 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Агропромиздат, 1990.-351 c.
5. Лещинская, Т.Б. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Колос, 2006. – 368 с.
6. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТ РМ-016, 2001, РД 153-34.0-03.150-00.
7. Правила устройства электроустановок - 7-е изд. – Санкт-Петербург: Издательство ДЕАН, 2004. – 128с.
8. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. - М: Сельэнергопроект, 1981, № 11.-109 с.
9. Фадеев  Г.А. Проектирование распределительных электрических сетей / Фадеев  Г.А., Федин В.Т.- Минск: Высшая школа, 2009.-365 с.
10. Юндин М.А. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства / Юндин М.А., Королев А.М. – 2-е изд., исп. и доп. – СПб.: Издательство «Лань», 2011.-320 с. (учебное пособие для вузов).
11. http://www.asutpp.ru.  Автоматизация  и электрика.

Приложение 1

Технические данные электродвигателей

Приложение 2

Технические данные плавких предохранителей напряжением до 1000 В.

Приложение 3

Технические данные некоторых трехполюсных воздушных автоматических выключателей

Приложение 4

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Приложение 5

Поправочный коэффициент на температуру окружающей среды

Приложение 6

Электрические нагрузки производственных, общественных и коммунально-бытовых помещений

Приложение 7

Нормы установленных мощностей уличного освещения