Курсовая работа: Расчет электрической сети подстанции

Введение

Электрификация - это производство, распределение и применение электроэнергии, основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения.

Абсолютное большинство сельскохозяйственных потребителей получает электроэнергию от централизованного источника - государственных энергосистем. При этих условиях основа системы сельского электроснабжения - электрические сети. К ним относятся, те, по которым более 50% расчетной нагрузки передается и распределяется между производственными сельскохозяйственными потребителями, а также непроизводственными и бытовыми потребителями электроэнергии в сельской местности. Систему сельского электроснабжения необходимо спроектировать таким образом, чтобы она имела наилучшие технико-экономические показатели, то есть, чтобы при минимальных затратах денежных средств, оборудования и материалов обеспечивались требуемые надежность и электроснабжения и качество электроэнергии. Задачу обеспечения электроэнергией потребителей при проектировании систем сельского электроснабжения надо решать комплексно с учетом развития в рассматриваемой зоне всех отраслей сельского хозяйства, в том числе и несельскохозяйственных. Проектирование сельских электрических сетей необходимо проводить в соответствии как с общими директивными и нормативными документами (ПУЭ, ПТБ, ПТЭЭ, и др.), так и со специально разработанными пособиями для условий сельского хозяйства.

Выполнение курсового проекта относится к завершающему этапу изучения дисциплины «Электроснабжение» и ставит перед собой цель - систематизировать, расширить и закрепить теоретические знания и практические навыки при решении конкретных вопросов проектирования электроснабжения сельского хозяйства.

1. Характеристика потребителей электроэнергии

мощность силовой трансформатор нагрузка

Электрическая нагрузка - это нагрузка создаваемая в электрической сети включенными для работы в сети электроприемниками, она выражается в единицах тока или мощности. Присоединяются к электрическим сетям электроприемники в одиночку либо группами. Электроприемники могут входить в состав группы не только одинакового, а также различного назначения и режима работы. Зависит режим работы системы электроснабжения одинаковых приемников и их групп от режима работы или его сочетаний одиночных приемников либо их групп.

Характер нагрузки в сети может в процессе работы электроприемников оставаться неизменным, изменяться во всех или отдельных фазах, сопровождаться возникновением высших гармоник напряжения или тока. Ввиду этого электрическая нагрузка в сети бывает следующих типов:

- спокойная симметричная (преобладающее большинство трехфазных электроприемников);

- несимметричная;

- резкопеременная;

- нелинейная.

Под электрической нагрузкой понимается величина мощности, потребляемой отдельными приемниками электроэнергии или их группами. При проектировании электроснабжения любого объекта, в том числе и дачного поселка, главное правильно определить электрические нагрузки, которые являются основой для выбора всех элементов системы ив первую очередь энергоисточника.

Для определения ожидаемых электрических нагрузок в распределительных сетях переменного трехфазного тока до 1000 В, первоначально определяется мощность одного электроприемника приведенная к ПВ=100%. При этом по удельным расчетным нагрузкам кВт/м2 отдельно рассчитываются жилые помещения площадью 100 м2 (двухквартирные дома с электроплитами), магазины смешанного ассортимента, двухэтажные здания администрации и др.

Аналогично, но уже в трехфазном режиме рассчитываются другие социальные объекты, в зависимости от количества посадных мест или числа учащихся, все расчетные данные заносятся в сводную таблицу согласно варианту задания 606.

В эту же таблицу 1 отдельно заносятся сельскохозяйственные объекты производственной зоны, включая освещение поселка шириной 12 м и производственные зоны площадью в 1 Га.

Кроме установленной мощности отдельного электроприемника в таблицу 1 указывается их фактическое количество согласно задания, суммарная длина улиц, а также принятая из справочных таблиц [Эл-5].

Таблица 1 - Исходные данные по проекту

Питание подстанции осуществляется на напряжении 7,5 кВ ВЛИ протяженностью 4 км при числе часов использования максимума нагрузки в год 2900 ч. Мощность районной трансформаторной подстанции 110/5,0 кВ составит 3100 кВА.

2. Выбор схемы электроснабжения

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные по генеральному плану окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха (предприятия). Главную понизительную, распределительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия. Как уже отмечалось, картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей и площадь, ограниченная каждой из этих окружностей , в выбранном масштабе m равна расчетной нагрузке соответствующего цеха.

Целесообразно строить картограммы отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание потребителей активной и реактивной мощностью может осуществляться от разных источников. Например, центр реактивных нагрузок следует определять для того, чтобы выяснить, куда необходимо установить синхронный компенсатор, если он выбран в качестве компенсирующего устройства.

Для определения места расположения ГПП или ГРП при проектировании системы электроснабжения рассчитывается и строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма представляет собой окружности, площадь которых в выбранном масштабе соответствует расчетным нагрузкам. Для каждого цеха определяется своя окружность, которая наносится на генеральный план предприятия. Центр окружности должен совпадать с центром нагрузок цеха. Не всегда представляется возможным определить центр нагрузок цеха из-за недостатка исходных данных. За центр нагрузок цеха рекомендуется при проектировании принимать центр тяжести геометрической фигуры, изображающей в плане данный цех.

В курсовой работе допускается определять центр электрических нагрузок по полной расчетной мощности цехов. В этом случае задаем произвольно масштаб для определения площади круга, принимаемый постоянным для всех цехов предприятия. Масштаб следует подобрать таким, чтобы радиус окружности самого меньшего по мощности цеха был бы не менее 10 мм (по возможности).

Площадь окружности в выбранном масштабе равна расчетной мощности соответствующего цеха

Для практического построения любой картограммы, в частности объекта проектирования, произвольно располагают все объекты территории на произвольном плане, где под определенными номерами (числитель) указывается мощность одного электроприемника (знаменатель). На одном из однотипных приемников показывается окружность, площадь которой соответствует установленной мощности.

Для нахождения масштаба картограммы необходимо выявить наибольшую мощность электроприемника на данном объекте. Для этого нужно провести на эскизном плане произвольный радиус и по условию, что эта окружность будет максимального размера высчитать масштаб картограммы в кВт/мм² по условию:

и после этого определить другие радиусы:

Полученные расчетные данные сводятся в единую таблицу, где кроме наименований электроприемников и установленной мощности показываются радиусы окружностей, координаты x, y этих окружностей в произвольных осях.

Таблица 2 - Картограмма электрических нагрузок

Чтобы месторасположение КТПН совпадало с центром электрических нагрузок рассчитываются координаты ЦЭН:

3. Расчет электрических нагрузок

Электрической нагрузкой в соответствии с ГОСТ 19431-84 называется мощность, потребляемая электроустановкой в установленный момент времени. При применении переменного тока полная мощность складывается из активных и реактивных составляющих, поэтому различают полную, активную и реактивнуюнагрузки. Часто понятие нагрузки распространяется также на электрический ток (токовая нагрузка), а иногда и на электрическое сопротивление (например, в виде сопротивления задается допустимая нагрузка вторичных цепей трансформаторов тока).

Нагрузка линий задаётся в следующем виде: активной мощностью Р, реактивной мощностью Q, полной мощностью S или током I.

Для характеристик потребляемой мощности пользуются следующими понятиями:

1. Номинальная активная мощность приёмника электроэнергии - это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приёмника электроэнергии (для источника света - на колбе или цоколе), при которой приёмник электроэнергии должен работать. Номинальная мощность светильников с лампами накаливания совпадает с потребляемой мощностью, а светильников с разрядными лампами с мощностью только ламп (без учёта потерь мощности в пускорегулирующих устройствах). Номинальная мощность электродвигателя - это мощность на валу при номинальной продолжительности включения.

2. Под номинальной реактивной мощностью приёмника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребляемую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

3. Установленная мощность - это сумма номинальных мощностей однородных электроприёмников.

4. Присоединённая мощность - это мощность, которую потребляет из сети потребитель при полной его нагрузке. Присоединённая мощность равна установленной для всех электроприёмников, кроме электродвигателей. Для электродвигателей присоединенная мощность зависит от коэффициента загрузки рабочей машины, коэффициента полезного действия и коэффициента мощности.

При проектировании систем электроснабжения применяют различные методы определения расчётных электрических нагрузок [1,2]. Расчёт электрических нагрузок в сельскохозяйственных районах производится в соответствии с Методическими указаниями по расчёту электрических нагрузок в сетях 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения, разработанными Сельэнергопроектом [21]. В методических указаниях приняты два способа подсчёта нагрузок: по вероятностным характеристикам или при помощи коэффициента одновременности.