Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни "Електропостачання сільського господарства"

Міністерство аграрної політики України

ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни «Електропостачання сільського господарства»

для студентів

за напрямом

6.100101 “Енергетика та електротехнічні системи

в агропромисловому комплексі”

 

Мелітополь, 2007

УДК 621.3.002

Методичні вказівки розробили: к.т.н., доцент Коваленко О.І.,

 ст. викладач Галкіна Г.М.

Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри ЕСГ.

Протокол № 7 від " 16 " лютого 2007 р.

Методичні вказівки рекомендовані методичною комісією

факультету Енергетики сільськогосподарського виробництва.

Протокол № 5 від " 18 " березня 2004 р.

Рецензент к.т.н., доцент кафедри “Енергетики”

Таврійська державна агротехнічна академія І.П. Назаренко.

Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни “Електропостачання сільського господарства” О.І. Коваленко,

Мелітополь , 2007 р. – 68 с. 16 іл. 17 таб.

ЗМІСТ

 

Заняття 1. Розрахунок електричних навантажень……………………….…..5

Заняття 2. Визначення потужності та кількості трансформаторів знижувальних підстанцій.….…………………………………………………………...…13

Заняття 3. Вибір перерізу проводів за економічними інтервалами………20

Заняття 4. Перевірка електричної мережі на коливання напруги під час пуску електродвигунів…….………………............……………………………….26

Заняття 5. Розрахунок струмів короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В……..….……………………..……………….….….33

Заняття 6. Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою 380/220 В…….……………………………………………….………………...43

Заняття 7. Вибір плавких запобіжників, автоматів та перерізу проводів і кабелів за допустимим нагріванням………………………………………….……50

Додатки ................................................................................................................ 64

ЗАНЯТТЯ І

Тема: РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Мета заняття: Навчити студентів розраховувати електричні

навантаження в мережах напругою 0,38…110 кВ.

 

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Розрахункові навантаження окремих споживачів електричної енергії задаються денним  або вечірнім  максимумами, або визначаються за максимальною потужністю на вводі до споживача:

(1.1)

 де к_д, к_в – коефіцієнт денного та вечірнього максимумів;

 ­– максимальна потужність на вводі до споживача, кВт.

Коефіцієнти денного та вечірнього максимумів приймаються наступним чином: для виробничих споживачів –  для побутових споживачів без електроплит –  для побутових споживачів із електроплитами  для змішаного навантаження

Розрахунок електричних навантажень на окремих ділянках лінії залежить від характеру навантажень споживачів. Якщо електричні навантаження в мережі 0,38…110 кВ однорідні й сумірні (не відрізняється більш ніж в чотири рази), то навантаження окремої ділянки лінії визначають шляхом підсумовування розрахункових навантажень на вводах до споживачів (або на шинах підстанції) з урахуванням коефіцієнта одночасності, окремо для денного та вечірнього максимумів:

  (1.2)

де k_о – коефіцієнт одночасності;

Р_{д i} і Р_{в i} – навантаження денного і вечірнього максимумів i-го
споживача, кВт.

Коефіцієнт одночасності  вибираємо із таблиць [1-6] в залежності від кількості споживачів і характеру навантаження мережі.

Якщо навантаження споживачів відрізняються більш ніж в чотири рази (тобто несумірні), то вони підсумовуються за допомогою надбавок. При цьому до більшого із двох навантажень прибавляють надбавку від меншого:

 (1.3)

де  Р_б – більше з навантажень, кВт;

DР_м – надбавка від меншого навантаження [1-5], кВт.

Додавання різнорідних навантажень виконується також за допомогою надбавок. Якщо відомий тільки один максимум навантаження (денний або вечірній), то другий можна визначити використовуючи коефіцієнт участі споживачів у вечірньому або денному максимумі навантаження (1.1).

Коефіцієнт потужності споживачів визначається із таблиць [1-6], а для групи споживачів він визначається як середнє зважене значення:

(1.4)

Для споживачів з напругою вище 1000 В коефіцієнт потужності визначається за графіками, в залежності від відношення виробничого навантаження до сумарного навантаження всіх споживачів [1-4].

Якщо в зоні електропостачання знаходяться сезонні споживачі, то при знаходженні розрахункового навантаження вони повинні бути враховані з коефіцієнтом сезонності [1-3, 5].

Потужність зовнішнього освітлення населеного пункту визначається з виразу:

, (1.5)

де L – загальна довжина вулиць у населеному пункті, м;

– загальна довжина периметрів дворів виробничих приміщень, м;

N – кількість виробничих та комунальних приміщень, шт.;

Р_{о вул.}, Р_{о nрим.} – нормативне навантаження зовнішнього освітлення, відповідно на один погонний метр вулиці, на одне виробниче приміщення та на один погонний метр периметру двора виробничого приміщення [2-4, 6], кВт.

Повна розрахункова потужність на ділянці лінії визначається через коефіцієнт потужності навантаження:

 ;.(1.6)

 

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1.  Що таке розрахунковий період?

2.  Що таке коефіцієнт одночасності і від чого він залежить?

3.  Що таке сумірні (не сумірні) навантаження мережі?

4.  Як складаються сумірні навантаження?

5.  Як складаються не сумірні навантаження?

6.  Як складаються різнорідні навантаження?

7.  Як визначити середньо зважений коефіцієнт потужності для групи споживачів?

8.  Як визначається потужність зовнішнього освітлення?

9.  В яких випадках враховуються сезонні навантаження?

 

3. ЛІТЕРАТУРА

 

1.  РУМ листопад 1981.

2.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121).

3.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 36-43).

4.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 125-129, 138-156).

5.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос, 1982. –319с. (ст.3-18,294-305).

6.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 191-196).

 

Задача 1.1

 

Десять житлових будинків в негазифікованому населеному пункті нової забудови зібрані в дві групи по п’ять будинків. Навантаження (Р_д/Р_в, кВт), коефіцієнти потужності (/) інших споживачів та довжини ділянок лінії (, м) показані на схемі лінії (Рис.1.1). Периметр двору хлібопекарні – 70 м, школи – 200 м. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ та загальну потужність зовнішнього освітлення вулиці.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1.  Навантаження на вводі до житлового будинку визначаємо із літератури [2-4]:

2.  Навантаження групи з п’яти будинків визначаємо через коефіцієнт одночасності [2-4, 6]:

.

.

3.  Навантаження зовнішнього освітлення вулиці [2-4, 6]:

4.  Навантаження зовнішнього освітлення виробничих і комунальних споживачів:

.

5.  Загальна потужність зовнішнього освітлення :

6.  Визначаємо навантаження на ділянках лінії. Так як навантаження неоднорідні і не сумірні, то їх підсумовування виконуємо методом надбавок [1-5]. Розрахунок розпочинаємо з кінця лінії.

7.  Визначаємо коефіцієнт потужності споживачів із літератури
[1-6], а на ділянках лінії визначаємо його середньозважене значення:

;

.

8.  Визначаємо повну розрахункову потужність споживачів та на ділянках лінії:

Розрахунок навантаження на інших ділянках лінії виконуємо
в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Визначення розрахункових навантажень в лінії 0,38 кВ

Ділянка	Більше навантаження		Менше навантаження		Надбавка		Розрахункове навантаження
6-5	1,75	5,83	-	-	-	-	1,75	5,83	0,9	0,93	1,9	6,3
5-3	15	5,83	1,75	5	1,05	3	16,05	8,83	0,86	0,92	18,7	9,6
4-3	1,75	5,83					1,75	5,83	0,9	0,93	1,94	6,3
3-2	16,05	8,83	1,75	5,83	1,05	3,5	17,1	12,33	0,86	0,92	19,9	13,4
2-1	20	20	17,1	12,3	10,6	7,5	30,6	27,5	0,8	0,85	38,3	32,4
1-0	30,6	27,5	15	25	9,2	15,7	39,8	43,2	0,81	0,87	49,1	49,7

Задача 1.2 (самостійно)

Житлові будинки в газифікованому населеному пункті переважно старої забудови зібрані в групи по чотири будинки. Навантаження (Р_д/Р_в, кВт), коефіцієнти потужності (/) інших споживачів та довжини ділянок лінії (, м) показані на схемі (Рис.1.2). Периметри виробничих та комунальних дворів – 100 м кожний. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ для заданого варіанта навантаження лінії (таблиця 1.2) та загальну потужність зовнішнього освітлення вулиці.

Таблиця 1.2 – Варіанти навантаження повітряної лінії 0,38 кВ

Варіант	Навантаження лінії
1	1	3	4	5	6
2	2	3	5	7	9
3	1	2	4	5	8
4	2	3	4	6	9
5	1	2	6	7	8
6	4	5	6	7	9
7	2	5	7	8	9
8	1	4	5	8	9
9	1	3	5	6	9
10	2	4	5	6	7

 

ЗАНЯТТЯ 2

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ТА КІЛЬКОСТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ ЗНИЖУВАЛЬНИХ ПІДСТАНЦІЙ

Мета заняття: Навчити студентів визначати розрахункову потужність та виконувати вибір силових трансформаторів знижувальних підстанцій.

 

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів одно, або двотрансформаторних підстанцій 6…10/0,4 кВ виконується шляхом підсумовування розрахункових активних потужностей на головних ділянках ліній 0,38 кВ, що відходять від підстанції (окремо денних та вечірніх) методом надбавок. Потужність зовнішнього освітлення своїм повним розміром додається до сумарного вечірнього максимуму.

(2.1)

(2.2)

де Р_{рд лін. Б} , Р_{рв лін. Б} – більше з розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень на головних ділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт;

,  – сума надбавок від менших розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень на головних ділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт.

Повна розрахункова потужність трансформатора (денна або вечірня) визначається через відповідний коефіцієнт потужності [2-4] за формулою:

(2.3)

За розрахункову приймається більша з двох (денна або вечірня) повна потужність трансформатора.

Номінальна потужність трансформатора визначається за шкалою економічних інтервалів навантажень[1, 5] за умови його роботи в нормальному режимі.

(2.4)

де S_{р тр.} – повне розрахункове навантаження трансформатора, кВА;

n – кількість трансформаторів, шт.;

 – мінімальна і максимальна межа економічного інтервалу навантаження трансформатора прийнятої номінальної потужності [1,5], (Додаток А), кВА.

Прийняті номінальні потужності трансформаторів перевіряються із умови їх роботи у нормальному режимі експлуатації із допустимим систематичним перевантаженням. Для забезпечення нормального режиму експлуатації підстанції вибрані номінальні потужності трансформаторів перевірять за співвідношенням:

, (2.5)

де S_{р тр}, S_{н тр} – відповідно, розрахункова і номінальна потужність трансформатора, кВА;

n – кількість трансформаторів, шт.;

k_с – коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора.

Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора визначається за формулою:

, (2.6)

де k_cm – табличне значення коефіцієнта допустимого систематичного перевантаження, яке відповідає табличній середньодобовій температурі (Додаток А);

a – розрахунковий температурний градієнт (Додаток А), 1/⁰С;

t_n – середньодобова температура повітря, ⁰С;

t_nm – середньодобова таблична температура повітря (Додаток А),⁰С.

Річне споживання електричної енергії на шинах підстанції приблизно можна визначити за значенням розрахункового активного навантаження та річному числу годин його використання.

(2.7)

де Т – число годин використання максимального навантаження [2-4].

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1.  Як визначається активне розрахункове навантаження на шинах ТП 10/0,4 кВ?

2.  Як враховується потужність зовнішнього освітлення при виборі потужності споживчої ТП 10/0,4 кВ?

3.  Як визначити повну потужність трансформатора споживчої ТП 10/0,4 кВ?

4.  Як виконується вибір номінальної потужності силового трансформатора?

5.  Що таке економічний інтервал?

6.  За якими умовами провіряють вибрану номінальну потужність трансформатора?

7.  Що таке число годин використання максимального навантаження?

8.  Як визначається річне споживання енергії на шинах ТП?

 

3. ЛІТЕРАТУРА

 

1.  РУМ серпень 1987 р.

2.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121, 194-199).

3.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 36-43, 372-379, 473).

4.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 128, 144-176).

5.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.7-14, 261-268, 309,310).

6.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 191-199, 124-135).

Задача 2.1

Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою
0,38 кВ. Дані для розрахунків наведені в таблиці 2.1. Для повітряної лінії №3 Р_рд та Р_рв взяті із задачі 1.1 (Заняття 1). Визначити потужність силового трансформатора ТП.

Рисунок 2.1 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.

Таблиця 2.1 - Вихідні дані для визначення потужності

Навантаження ліній Ррд/Ррв, кВт			Рз.о., кВт		Характер навантаження
№1	№2	№3
					Змішане

трансформатора

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

 

1.  Розрахункове активне навантаження (денне та вечірнє) на шинах ТП:

2.  За літературою [2-4] визначаємо коефіцієнти потужності для споживчої ТП 10/0,4 кВ із змішаним навантаженням:

3.  Повна розрахункова потужність трансформатора (денна та
вечірня):

Так як , за розрахункову потужність приймаємо

4.  Номінальна потужність трансформатора при n =1, за шкалою економічних інтервалів [1, 5] (Додаток А):

Приймаємо трансформатор потужністю

5.  Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора (Додаток А):

6.  Прийняту номінальну потужність трансформатора перевіряємо за умови його роботи у нормальному режимі експлуатації із допустимим систематичним перевантаженням:

7.  Річне споживання електричної енергії на шинах підстанції при Т= 3200 [2-4]:

кВт год.

 

Задача 2.2 (самостійно)

Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою
0,38 кВ. Дані для розрахунку наведені в таблиці 2.2 по варіантам. Для повітряної лінії №3 Р_рд та Р_рв рекомендується взяти із задачі 1.2
(Заняття 1). Визначити потужність силового трансформатора ТП .

Рисунок 2.2 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.

Таблиця 2.2 - Вихідні дані для визначення потужності трансформатора

Варіант	Навантаження ліній Ррд/Ррв, кВт			Рз.о., кВт		Характер навантаж.
	№1	№2	№3
1						Змішане
2						Комунально-побутове
3						Виробниче
4						Виробниче
5				14,4	+10	Змішане
6				10,5		Комунально-побутове
7				18,1		Змішане
8				15,2		Виробниче
9				13,8		Комунально-побутове
10				13,1	+10	Виробниче

 

ЗАНЯТТЯ 3

Тема: ВИБІР ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ ЗА ЕКОНОМІЧНИМИ ІНТЕРВАЛАМИ

Мета заняття: Навчити студентів вибирати переріз проводів повітряних ліній напругою 0,38…10 кВ за економічними
інтервалами (за мінімумом зведених затрат).

 

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Сільські електричні мережі з напругою 0,38…10 кВ рекомендується розраховувати за економічним інтервалом потужності (за мінімумом зведених затрат). Економічний інтервал потужності для даного перерізу проводу забезпечує мінімум зведених затрат. Вибір перерізу проводів проводиться за таблицями РУМ з урахуванням еквівалентної потужності, матеріалу опор та району кліматичних умов (для ПЛ 0,38 кВ матеріал опор не враховується) [1-7].

Вибір перерізу проводу за економічним інтервалом проводиться в наступній послідовності:

1.  На кожній ділянці лінії визначається розрахункова повна потужність  одним з відомих методів (Заняття 1).

2.  Для представленої повітряної лінії визначаємо розрахунковий максимум навантаження. За розрахунковий приймаємо максимум (денний або вечірній) для якого сумарний момент навантаження в лінії буде більшим. Момент навантаження на ділянці лінії визначається за формулою:

;.(3.1)

де  – довжина ділянки лінії, м.

3.  Вибирається коефіцієнт динаміки зростання навантаження .

Для мереж, що тільки-но зводяться,  для мереж, що реконструюються, при очікуваному збільшенні навантаження в 1,5 рази
а при очікуваному збільшенні навантаження в 1,5…2 рази –