Електрифікація технологічних процесів на молочнотоварній фермі на 400 голів Агрофірми «Журавушка» Броварського району Київської област

Для прикладу візьмемо кормороздавач  РВК-Ф-74. Споживана потужність електродвигуна:

Р_сп= К₃, кВт;                                         (4.1)

де   Р_н – номінально встановлена потужність, к Вт; - ККД електродвигуна,  =81%; К₃ – коефіцієнт завантаження електроприймача по споживаній потужності, який залежить від виконання певної технічної операції, К₃=0,5.

Р_сп=

∙ 0,5 = 2,7 кВт.

Для інших механізмів розрахунок аналогічний. На основі розрахункових  потужностей (табл. 4.1 і 4.2) будуємо графік електричних навантажень  
(рис. 4.1).

Визначаємо два максимуми  навантажень:

• денний максимум , кВт     (4.2)
• вечірній максимум , кВт     (4.3)

де: Р_рі – сумарне навантаження в денний чи вечірній максимум, кВт; n – кількість споживачів, шт.; К_о – коефіцієнт одночасності, який залежить від кількості споживачів,   К_о= =0,7.

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1. Графік електричних  навантажень в корівнику: 1 – електрокалорифера; 2 – інших споживачів

 

 

P_p.д= 100,9 ∙ 0,7 = 70,6 кВт;

Р_р.в= 100,9 ∙ 0,7 = 70,6 кВт.

Визначаємо розрахункове навантаження на вводі в корівник. Розраховуємо денний та вечірній максимум.

- денний максимум S_р.д. = , кВА;                                                   (4.4)

- вечірній максимум S_р.в.= , кВА;                                                   (4.5)

де: cosφ_д, cosφ_в – коефіцієнти потужностей споживача відповідно в денний і вечірній максимуми  cosφ_д =0,92 та cosφ_в=0,96.

Отже:  S_р.д.= = 76,7 кВА;

            S_р.в.= =76,7 кВА.

Розрахункове навантаження інших споживачів:

• кормоцех S_{р. д.}=34 кВА; S_р.в=32 кВА;
• телятник S_{р. д.}=17 кВА; S_р.в= 14,8 кВА;
• пункт технічного обслуговування машин S_{р. д}=4 кВА; S_р.в=4 кВА;
• приміщення для телиць S_{р. д}=12 кВА; S_р.в=12 кВА;
• родильне відділення S_д =26 кВА; S_р.в.=26 кВА.

Отже, розрахункове навантаження ферми великої рогатої худоби дорівнює:

S_р.ф.= 76,7∙4 + 34 + 17 + 4 + 12 + 26 = 399,8 кВА.

За розрахунковим навантаженням  вибираємо дві трансформаторні підстанції. Перша ТП1 живитиме електрокалорифери корівників і родильного відділення в холодний період року, а в теплий період року трансформаторна підстанція не працюватиме.

Визначаємо навантаження першої ТП1:

=240 кВА (4.6)

Отже, вибираємо трансформаторну підстанцію типу КТП-250/10/0,4-90-У1. Номінальна потужність трансформатора 250 кВА.

Друга ТП2 живитиме інші споживчі ферми ВРХ. Визначаємо навантаження ТП2:

S₂ = 21,3∙4 + 34 + 17 + 4 + 12 + 7,8 = 160 кВА.

Вибираємо трансформаторну підстанцію типу КТП -160/10/0,4-90-У1. Номінальна потужність трансформатора 160 кВА.

 

4.2. Вибір проводу вводу і розподільчих пристроїв

Проведемо розрахунок проводу  вводу в корівник. Провід чи кабель вибираємо за тривало допустимим струмом, згідно умови:

                                І_{тр. доп} І_розр., А                                           (4.7)

де   І_розр – розрахунковий струм окремих споживачів, А.  
Його приймають рівним І_розр.=І _н, А.

Так як в корівник входять  два вводи, то розраховуємо і вбираємо два проводи вводу.

Визначаємо струми навантаження у корівник:

              (4.8)

Для проводу вводу  живлення електрокалорифера:

.

 

 

Для проводу вводу  живлення інших споживачів керівника:

Для вводу живлення калорифера приймаємо АВВГ 1 (4х50) з тривало  допустимим струмом 130 А.

Для живлення інших споживачів приймаємо кабель АВВГ 1(4х10) з тривало  допустимим струмом 42 А.

Ввідні щити вибираємо  за умови:

1. За напругою;
2. За струмом І_1у ≥ І_{макс. раб.};
3. За видом уставки;
4. За номером схеми;
5. За ступенем захисту;
6. За кліматичним виконанням і категорією розміщення.

Ввідний щит для калорифера вибираємо: ЯРП-250 з ввідним рубильником ВР 32-35 і запобіжниками ПН2-250 з І_{п.л. вст.} = 150 А.

Для інших споживачів: ПР11-3068-54У1 з автоматичними вимикачами ВА51-25340010Р30УХЛ3 номінальним струмом 100 А на вводі і 8-ма вимикачами ВА51-25340010Р30УХЛ3 на відхідних лініях.

 

3. Розрахунок електричних мереж 0,38 кВ

Складемо таблицю допустимих відхилень і втрат напруги (табл. 4.3).

 

Таблиця 4.3.  Розрахунок допустимих відхилень і втрат напруги

Елементи мережі	Зміни напруги
ТП 35/10 кВ, шини 10 кВ Лінія 10 кВ ТП 10/0,4: втрати надбавка постійна нульова надбавка Допустимі втрати напруги  в лінії 0,4 кВ	+5 -6   -4 +5 0 -7
Допустимі відхилення DU у споживачів	-5

 

Визначаємо навантаження на кожній ділянці лінії 0,38 кВ від  КТП № 1 і КТП № 2 за формулою:

         S=S_p ∙ К_д,                                                  (4.9)

де К_д – коефіцієнт, який показує незмінне в часі навантаження, К_д=0,7.

 

 

 

 

Рис. 4.2. Схема електричної мережі 0,38 кВ.

а) лінії 0,38 кВ від ТП1; б) лінії 0,38 кВ від ТП2.

За економічними інтервалами навантажень вибираємо марку і переріз проводів.

Для лінії 0,38 кВ від ТП1 вибираємо провід марки 4А35.

Для лінії 0,38 кВ від ТП2 вибираємо провід марки 4А35.

Перевіряємо повітряні  лінії 0,38 кВ за умовою:

∆U_л  ≤ ∆U_доп,                                         (4.10)

де  ∆U_л  - сумарні втрати напруги на проводах усіх ділянок лінії, %; ∆U_доп – допустимі втрати напруги в цій лінії, %.

Втрати напруги на ділянках трифазної чотирьох провідної  лінії розраховуємо за формулою:

∆U_л = .    (4.11)

де r_о, x_o – активний і індивідуальний опори проводів, Ом/км; l – довжина ділянки лінії, м; Р – активна потужність лінії, кВт; Q – реактивна потужність лінії, кВАр.

Реактивна потужність розраховується за формулою:

Q=  (4.12)

де S – повна потужність.

S=                                                (4.13)

Для прикладу проведемо  розрахунок для ділянки 4-3 (рис.4.2 а):

Q= ;

∆U_4-3= .

Для інших ділянок  втрати напруги розраховуються аналогічно. Втрати в проводах наведені в табл. 4.4.

Таблиця 4.4. Втрати напруги на ділянках

№ лінії	Ділянка	Іроб, А	Марка проводу	∆U, %
Лінії 0, 38 кВ від КТП-1
Л 1	6-7	25	А16	0,33
Л 1	5-6	105	А16	1,33
Л 1	2-5	185	А50	1,98
Л 1	4-3	80	А16	1
Л 1	3-2	160	А50	1,8
Л 1	2-1	345	А50	5,1
Лінії 0,38 кВ від КТП-2
Л 1	2-1	28	А16	0,9
Л 2	6-5	24	А16	0,8
Л 2	5-4	48	А16	1,6
Л 2	10-11	18	А16	0,64
Л 2	9-10	32	А16	1,28
Л 2	8-9	46	А16	2,1
Л 2	7-8	56	А16	2,8
Л 2	4-7	80	А16	3,6
Л 3	4-3	152	А35	5,2
Л 3	12-13	51	А16	1,2

 

 

Перевіряємо умову:

КТП1:    5,1% < 7%

КТП2:    5,2% < 7%

Умова виконується, проводи вибрано вірно.

4.4. Перевірка можливості пуску двигуна при відхиленні напруги

Дану перевірку проводимо  для двигуна дробарки ДБ-5 серії АИР180М2У2. Технічні характеристики, наведені в табл. 2.4.

Перевірка двигуна здійснюється за умовою:

∆ U_доп ≥ ∆ U_факт,                   (4.14)

де  М_зруш – момент зрушення (М_зруш=24 Н∙м); М_надл – надлишковий момент, (М_надл=0,3 М_зруш);  М_пуск - пусковий момент, (М_пуск=К∙М_н), Н∙м; М_н – номінальний момент, Н∙м.     

 

Рис. 4.3 Схема живлення двигуна

 

 

Отже   М_н = 9550 = 9550 = 97,4 Н∙м;

М_надл = 0,3 · 24 = 7,2 Н∙м;

М_надл = = 50 Н∙м.

∆U_доп=100(1- )=22%.

Оскільки, ∆U_доп = 22%, то виконується необхідна умова: ∆U_доп < 30% - за умови утримання електромагнітних пускачів.

Знаходимо ∆U_факт за формулою:

∆U_факт = + ∆U_в + ∆U_т - ∆U_п - ∆U_т - ∆U_л,       (4.15)

де  ∆U_в – відхилення напруги на шинах 10 кВ ТП; ∆U_т – надбавки на трансформаторі, %; ∆U_п – втрати напруги в електромережі, створені пусковим струмом.

∆U_п = 100%,                                    (4.16)

де   Z_т – повний опір трансформатора, Ом; Z_л – повний опір лінії 0,38 кВ, Ом; Z_дв – повний опір короткого замикання електродвигуна, Ом; ∆U_т – втрати напруги у трансформаторі, %; ∆U_л – втрати попередньо навантаженої лінії, %.

З табл. 4.3 відхилення напруги на шинах 10 кВ ∆U_в = 11%, надбавки напруги на трансформаторі ∆U_т = 5%.

∆U_п =

=1,7%.

Z_дв = = =0,96 Ом.                            (4.17)

            ∆U_т = (U_a cos + U_p sin ).                           (4.18)

де   S_н – максимальна потужність навантаження , кВА; S_ном – номінальна потужність трансформатора, кВА; U_а і U_р – активна і реактивна складова напруги к. з. трансформатора; - коефіцієнт потужності навантаження, = 0,8.

Отже:

∆U_т =

(4,7·0,80 +1,2·0,7)=4,3%.

Визначаємо фактичне зниження напруги: