Дипломная работа: Электрификация животноводческой фермы крупного рогатого скота на 2700 голов ЗАО "Агрофирма Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой системы горячего и холодного водоснабжения

Проверяем выбранный ранее автоматический выключатель по условиям.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iраб=80,7А

Iн. р. =100А≥Кн. р. ·Iраб=1,1·80,7=88А (3.120)

Iотс=480А≥Кн.э. ·Imax=1,25·200,7=250,8А

Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к он проходит по всем условиям.

Таблица 3.10. Характеристики выбранных автоматических выключателей.

Принимаем распределительный силовой шкаф серии ПР8501 с номером схемы 055 с исполнением по электробезопасности со степенью защиты IР21 т.к шкаф будет устанавливаться в электрощитовой а это помещение сухое, укомплектован вводным автоматом ВА51-33 и шестью автоматами ВА51-31 на 4 автомата будет включена силовая нагрузка на 1 осветительная сеть и 1 автомат останется в резерве на случай включения дополнительной нагрузки.

Расчет силовой сети животноводческого комплекса.

Таблица 3.11. Выбранное оборудование животноводческого комплекса.

В таблице приведено оборудование 1 животноводческого комплекса, расчет второго аналогичен и поэтому его не приводим.

Силовая сеть животноводческого комплекса разбита на 3 группы, расчет производим аналогичным методом, который использовался при расчете силовой сети молочного блока.

Моменты нагрузки на группах.

М1=Σ (Р·L) =1,5·10,5+12·10,5=141,7 кВт·м (3.121)

М2=1,5·79,5+12·79,5=1037 кВт·м

М3=4·25+1,5·25+4·25+1,5·25=275 кВт·м

Расчетное сечение кабелей на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=141,7/50·2,5=1,1 мм² (3.122)

S2=1037/50·2,5=8,2 мм²

S3=275/50·2,5=2,2 мм²

Значение коэффициента С и ΔU аналогично молочному блоку.

Расчетные токи в группах.

Ток электротэн вентиляционной установки.

I=Р/√3·U·cosφ=12/1,7·0,38·1=18,5 А (3.123)

где, Р - мощность тэн вентиляционной установки.

U - номинальное напряжение

cosφ - коэффициент мощности, т.к нагрузка активная то cosφ=1

Т. к. все токи известны, то рабочий ток на группе определяем суммированием токов электроприемников подключенных к данной группе.

I1=4+18=22А (3.124)

I2=4+18=22А

I3=9+4+9+4=26А

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведущей жилы на 1 группе 2,5 мм², на 2 - 10 мм² на 3 - 2,5 мм², выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 мм² составляет Iдоп=28А на сечение 10 мм² Iдоп=60А.

Проверка выбранного кабеля на группах.

Iдоп=28А≥I1расч=22А

Iдоп=80А≥I2расч=22А (3.125)

Iдоп=28А≥I3расч=26А

Окончательно принимаем выбранные раннее кабеля, т.к они проходят по условию нагрева длительным расчетным током, способ прокладки кабель в трубе.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Ток на вводе в силовой щит.

Iв=Iс+Iо=70+39,8=109,8А (3.126)

где, Iс - ток силовой сети

Iо - ток осветительной сети.

Суммарный ток на вводе с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+ (Iн·КjIп) =35+35+4+4+ (9·5,5+9·5,5) =216,8А (3.127)

Т.к. имеются два самых мощных двигателя с одинаковой мощностью, то определяем их суммарный пусковой ток.

Общие токи на группах.

I1max=28+ (7·6,2) =71,4 А (3.128)

пусковой ток 1 группы аналогичен пусковому току 2 группы

I3max=4+4+ (9·5,5+9·5,5) =107А (3.129)

Предварительно выбираем распределительный шкаф серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и 4 автоматическими выключателями серии ВА51-31 на отходящих линиях степень защиты IР21, т.к помещение в месте установки щита сухое номер схемы 051.

Проверка выбранных автоматов по условиям (на отходящих группах принят автомат с Iн=50А Iотс=175А и Iн. р. =40А, на вводе с Iн=160А Iотс=480А и Iн. р. =150А)

При проверке автоматов на группах будем учитывать самую мощную группу, их вышло 2, т.к они имеют одинаковую нагрузку, то в расчет принимаем одну из них.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В, Iн. а=50А≥Iрасч=35А

Iн. р=40А≥Кн. р. ·Iрасч=1,1·35=38,5А (3.130)

Iотс=175А≥Кн.э. ·Imax=1,25·71,4=89,2А

Все условия выполняются, значит, окончательно на группах принимаем выбранный ранее автоматический выключатель.

Проверка выбранного автоматического выключателя на вводе.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iрасч=135,8А

Iн. р. =150А≥Кн. р. ·Iрасч=1,1·135,8=149,3А (3.131)

Iотс. =480А≥Кн.э. ·Imax=1,25·216,8=271А

Все условия выполняются значит принимаем выбранный ранее на вводе автоматический выключатель серии ВА 51-33 а также окончательно принимаем силовой щит серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и с 4 автоматами на отходящих группах серии ВА51-31.

Таблица 3.12.Характеристика автоматических выключателей силового щита.

Установленная мощность одного комплекса.

Руст=Рж+Рм=105+35=140 кВт (3.132)

Учитывая, что в отделении 8 комплексов то установленная мощность всего комплекса

140 кВт х 8 = 1120 кВт

4. Составление графиков нагрузки

Графики нагрузки составляются для того чтобы наглядно иметь представление о пиках нагрузки, а также чтобы подсчитать потребление и стоимость годовой потребленной электроэнергии. При составлении графиков нагрузок будет учитываться весь животноводческий комплекс, включая молочный блок. Графики нагрузки будут составляться для летнего и зимнего периодов.

Для летнего периода будем учитывать следующие условия: вентиляция в летний период осуществляется за счет естественного проветривания и поэтому расход энергии на вентилятор и калорифер, будет равняться нулю, т.к в летнее время коровы пасутся на пастбищах то уборка навоза, будет производиться 1 раз в сутки. Для составления графиков нагрузок заносим время работы технологического оборудования в таблицу.

Таблица 4.1. Интервалы и время работы технологического оборудования в летний период.

Освещение в летнее время почти не используется за исключением освещения во время вечернего доения и дежурного освещения. Суммарная мощность дежурного освещения Рд=1,6 кВт. Также при составлении графиков нагрузки будем считать, что в дневное время помимо

производственной нагрузки включается дополнительная нагрузка затрачиваемая на бытовые нужды которая примерно составляет порядка 5 кВт. Т.к. молоко реализуется предприятием в дневное время, а доение происходит утром и вечером, то будем считать, что в ночное время будет помимо освещения включена холодильная машина с интервалом работы 25 минут в час.

В зимнее время интервалы работы технологического оборудования аналогично летнему периоду за исключением навозоуборочных транспортеров, работа которых составляет 4 раза в сутки. Также в зимнее время приточный воздух с улицы подается вентилятором на калорифер где он прогревается и затем подается в верхнею зону помещений, т.к из проведенных ранее расчетах требуемая подача воздуха равнялась 12000 м³, а подача воздуха выбранных вентиляторов в сумме равняется 12000 м³, то будем считать что вентиляционная система в зимнее время будет постоянно работать.

Таблица 4.2. Интервалы и время работы технологического оборудования в зимний период.

Также сводим в таблицу время работы освещения в летний и зимний период.

Таблица 4.3. Интервалы и время работы осветительной сети.

Дежурное освещение в летний и зимний период включено постоянно, и его мощность составляет 1,6 кВт. Графики нагрузки в зимний и летний период приведены ниже.

Определяем годовое потребление электроэнергии для технологического оборудования.

Wгод=Р· ( (t·165) + (t·200)) (4.1)

где, Р - номинальная мощность установки, кВт

t - время работы установки, ч

165-количество летних дней

200-количество зимних дней.

Годовое потребление электроэнергии для навозоуборочного транспортера.

Wгод=22· ( (0,6·165) + (1,2·200)) =7458 кВт·ч (4.2)

Годовое потребление энергии доильной установкой.

Wгод=8· ( (4,2·165) + (4,2·200)) =12264 кВт·ч (4.3)

Годовое потребление электроэнергии танком охладителем.

Wгод=8· ( (6,5·165) + (6,5·200)) =18980 кВт·ч

Годовое потребление электроэнергии холодильной установкой.

Wгод=6,8· ( (10,2·165) + (10,2·200)) =25316,4 кВт·ч (4.4)

Определяем годовое потребление электроэнергии на вентиляцию воздуха.

Wгод=54· (24·200) =259200 кВт·ч (4.5)

Годовое потребление электроэнергии на освещение.

Потребление электроэнергии на дежурное освещение.

Wгод=1,6· (24·365) =14016 кВт·ч (4.6)

Годовое потребление электроэнергии на рабочее освещение.

Wгод=18· ( (1,1·165) + (7,15·165)) =29007 кВт·ч (4.7)

Годовое потребление на различные вспомогательные нужды.

Wгод=5· (8·264) =10560 кВт·ч (4.8)

где, 264 - среднее количество рабочих дней в году.

Общее потребление электроэнергии.

Wобщ=ΣРWгод=7458+12264+18980+25316,4+259200+14016+29007+10560=376801 кВт·ч (4.9)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wобщ·Ц=376801·1,3=489841,3 руб (4.10)

где, Ц - цена одного кВт·ч

5. Выбор Т.П. Расчет наружных сетей

Расчет перспективных нагрузок.

Для проектирования подстанции необходимо знать нагрузки. Расчетные нагрузки линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 определяется суммированием максимальных нагрузок на вводе к потребителям с учетом коэффициента одновременности.

Таблица 5.1. Установленная мощность потребителей.

Определяем установленную мощность потребителей с учетом коэффициента одновременности в дневной максимум.

Р=Руст·Ко·Кд (5.1)

где, Руст - установленная мощность потребителя, кВт

Ко - коэффициент одновременности

Кд - коэффициент

Мощность гаража

Рг=15·0,6·0,8=7,2 кВт

Мощность вентсанпропускника

Рв=10·0,8·0,8=6,4 кВт

Мощность ветпункта

Рве=4,7·0,8·0,8=3 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,8=13,2 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,8=36 кВт

Мощность животноводческого комплекса N1

Рж=52,5·0,7·0.8=37 кВт

Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5·0,7·0,8=37 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,8=22,4 кВт

Мощность котельной.

Рк=30·0,9·0,8=21,6 кВт

Суммарная нагрузка в дневной максимум.

Рд=ΣР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт (5.2)

где, ΣР - сумма мощностей

Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosφ=184/0,8=230 кВа (5.3)

Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст·Ко·Кв (5.4)

где, Кв - коэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение

Ру=12·1·0,7=8,4 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,7=11,5 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,7=31,5 кВт

Мощность животноводческого комплекса

Рж2=52,5·0,7·0,7=32,4 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,7=19,6 кВт

Мощность котельной

Рк=30·0,9·0,7=18,9 кВт

Суммарная нагрузка в вечерний максимум.

Рв=8,4+11,5+0,6+31,5+32,4+32,4+19,6+18,9=145,3 кВт

Полная вечерняя нагрузка.

Sв=Рв/cosφ=145,3/0,8=181,6 кВа (5.5)

Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вошла в дневной максимум, и составила 230 кВа Рд=230 кВа>Рв=181,6 кВа, поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению.

Sн≥Sрасч (5.6)

где, Sн - номинальная мощность трансформатора, кВа

Sрасч - расчетная мощность, кВа

Выбираем три силовые трансформаторы ТМ-630 с Sн=630 кВа

Sн= (2х630) кВа≥Sрасч=1260 кВа

условие выполняется, значит, трансформатор выбран верно.

Таблица 5.2. Технические характеристики силового трансформатора.

Расчет линии 10 кВ

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов, начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчетная схема ВЛ-0,4 кВ

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке

Руч=ΣР·Ко (5.14)

где, ΣР - сумма мощностей участка

Ко - коэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosφ (5.15)

где, cosφ - коэффициент мощности

Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч·Кд (5.16)

где, Кд - коэффициент динамики, Кд=0,7 стр.56 (л-7)

Расчет мощностей на участках. От подстанции отходит 3 питающих линий 0,4 кВ, расчет 1 отходящей линии.

Участок 1-2

Р1-2=Р2=4,7кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВа

Sэкв=5,8·0,7=4,1 кВа

Участок Р10-1

Руч= (Р1+Р2) ·Ко= (10+4,7) ·0,9=13,2 кВт

Sуч=13,2/0,8=16,5 кВа

Sэкв=16,5·0,7=11,5 кВа

Участок 4-7

Р4-7=Р7=30 кВт

Sуч=30/0,8=37,5 кВа

Sэкв=37,5·0,7=26,2 кВа

Участок 5-6

Р5-6=Р6=2,7 кВт

Sуч=2,7/0,8=3,3 кВа

Sэкв=3,3·0,7=2,3 кВа

Участок 4-5

Р4-5= (Р5-6+Р6) ·Ко= (2,7+16,5) ·0,9=17,2 кВт

Sуч=17,2/0,8=21,6 кВа

Sэкв=21,6·0,7=15,1 кВа

Участок 3-4

Р3-4= (Р4-5+Р4-7) ·Ко= (17,2+30) ·0,9=42,4 кВт

Sуч=42,4/0,8=53,1 кВа

Sэкв=53,1·0,7=37,1 кВа

Участок 0-3

Р0-3= (Р3+Р3-4) ·Ко= (15+42,4) ·0,9=51,6 кВт

Sуч=51,6/0,8=64,5 кВа

Sэкв=64,5·0,7=45,2 кВа

Участок А-0

РА-0= (Р0-1+Р0-3) ·Ко= (13,2+51,6) ·0,9=58,3 кВт

Sуч=58,3/0,8=72,9 кВа

Sэкв=72,9·0,7=51 кВа

Провод выбирается по эквивалентной мощности с учетом климатического района, выбираем провод А-35 который может выдерживать нагрузку до 1035 кВа и ΔUтабл=0,876, наибольшая эквивалентная мощность вышла на участке А-0 и составила 51 кВа

Sпров=1035кВа≥Sэкв=51кВа

Согласно этому условию выбранный провод выдерживает расчетную нагрузку и окончательно принимаем именно его.

Проверка выбранного провода на потери напряжения, для этого находим потери напряжения на всех участках.

Uуч=Uтабл·Sуч·Lуч·10 (5.17)

где, Uтабл - табличные потери напряжения выбираются в зависимости от марки провода (Uтабл=0,876 стр.36 (л-7)

Lуч - длина участка, м

U1-2=0,876·5,8·140·10=0,6%

U0-1=0,876·16,5·85·10=1,2%

U4-7=0,876·37,5·35·10=1,1%

U5-6=0,876·3,3·20·10=0,02%

U4-5=0,876·21,6·15·10=0,2%

U3-4=0,876·53,1·45·10=2%

U0-3=0,876·64,5·40·10=2,2%

UА-0=0,876·72,9·3·10=0,19%

Производим суммирование потерь напряжения на участке А-2 и А-7

UА-2=U1-2+U0-1+UА-0=0,6+1,2+0, 19=1,9% (5.18)

UА-7=UА-0+U4-7+U5-6+U4-5+U3-4+U0-3=0, 19+1,1+0,02+0,2+2+2,2=5,7%

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения на ВЛ-0,4кВ составляет 6% наибольшая потеря напряжения вышла на участке А-7 и составила 5,7% что удовлетворяет требованию ПУЭ и поэтому окончательно принимаем на всех участках провод марки А-35

Расчет 2 отходящей линии.

2 линия питает молочную и ферму на 200 голов.

Участок 8-9

Р8-9=Р9=35 кВт

S8-9=35/0,8=43,7 кВа

Sэкв=43,7·0,7=30,6 кВа

Участок А-8

РА-8= (Р8-9+Р8) ·Ко= (35+66,2) ·0,9=91,8 кВт

SА-8=91,8/0,8=113,8 кВа

Sэкв=113,8·0,7=79,6 кВа

Для второй отходящей линии принимаем провод А-35

Sпров=1035кВа>Sэкв=79,6кВа

условие выполняется, значит, провод выбран верно.

Проверка выбранного провода на потери напряжения.

U8-9=0,876·43,7·35·10=1,3%

UА-8=0,876·113,8·45·10=4,4%

Суммарная потеря напряжения на участках

UА-9=U8-9+UА-8=1,3+4,4=5,7%

Полученный процент потерь удовлетворяет требованиям ПУЭ и выбранный ранее провод принимаем окончательно.

Расчет 3 отходящей линии.

Третья линия питает родильное отделение и 2 животноводческий комплекс.

Участок 10-11

Р10-11=Р11=50 кВт

Sуч=50/0,8=62,5 кВа

Sэкв=62,5·0,7=43,7 кВа

Участок А-10

РА-10= (Р10-11+Р10) ·Ко= (50+66,2) ·0,9=104,5 кВт

Sуч=104,5/0,8=130,7 кВа

Sэкв=130,7·0.7=91,5 кВа

Т.к. протяженность линии и расчетная мощность вышла большая то принимаем провод марки А-70 с Uтабл=0,387

Потери напряжения на участках.

U10-11=0,387·62,5·30·10=0,72%

UА-10=0,387·130,7·90=4,5%

Потери напряжения на всей линии.

UА-11=U10-11+UА-10=0,72+4,5=5,2%

Отклонение напряжения находится в допустимых пределах значит окончательно принимаем выбранный ранее провод.

Расчет токов коротких замыканий.

Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к. з) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сети - силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк. з. ·U²ном/ (100·Sном. т) =4,5·0,4²·10³/ (100·250) =29 Ом (5.19)

где, Uк. з. - напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк. з=4,5%

Uном - номинальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sном - номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к. з. в точке К1

Iк1=Uном/ (√3· (Zт+Zа)) =400/ (1,73· (29+15) =4,71 кА (5.20)

где, Zа - сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом (5.22)

где, Хо - индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l - длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом (5.23)

где, Rо - активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=√ (Хл) ²+ (Rл) ²=√ (133) ²+ (323) ²=349 Ом (5.24)

Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м

Индуктивное сопротивление линии

Хл=0,35·80=28 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,85·80=68 Ом

Результирующее сопротивление.

Zрез=√ (28) ²+ (68) ²=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=√ (42) ²+ (70,8) ²=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к. з. в точке К1

I³к2=Uном/ (√3· (Zт+Zл)) =400/ (1,73· (29+349)) =0,61 кА (5.25)

Двухфазный ток к. з.

I²к2=0,87·I³к2=0,87·0,61=0,53 кА (5.26)

Однофазный ток к. з.

Iк2=Uф/√ [ (2· (Rл) ²) + (2· (Хл) ²)] +1/3Zтр. =230/√ [ (2· (323) ²) + (2· (133) ²)] +104=0,38кА

где, Zтр. - сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к. з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3. Трехфазный ток к. з.

I³к3=400/ (1,73· (29+73,5)) =2,2 кА

Двухфазный ток к. з.

I²к3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/√ [ (2· (68) ²) + (2· (28) ²)] +104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к. з.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6