Береке шаруашылығын электрмен жабдықтаудың сызбасы

0
180

1

2

3

4

Аңдатпа

Дипломдық жұмыста тұтынушы ретінде Береке шаруашылығындығы
сиыр қора, бұзау қора, насосты бөлме, азық цехы, бригадаға арналған үй және
алшақ орналасқан тұрғын үйлерді электрмен жабдықтаудың сызбасы
жаңғыртылған энергия көзі көмегімен, атап айтқанда жел электр
энергиясымен жабдықталуы толығымен қарастырылған. Жұмысты орындау
барысында электрлік жүктемені есептеу жүргізілді, жел электр қондырғысы
таңдалды. 0,4 кВ және 10 кВ шиналарындағы қысқа тұйықталу токтары
есептеліп, олардың нәтижелері бойынша электр жабдықтары таңдалды.
Экономикалық бөлімінде қосалқы станцияның құрылысына салынған
инвестицияны өтеу жоспары жасалды. Өміртіршілік қауіпсіздігін қамтамасыз
ету бөлімінде шудың және электр зарядының адамға тигізетін әсері
қарастырылған.

Аннотация

В данной дипломной работе рассмотрена схема электроснабжения
коровников, телятников, насосной, кормоцех, бригадного дома и жилых домов
поселка с помощью возобновляемых источников энергии, а именно энергией
ветра. Во время выполнения данной работы был произведен расчет
энергетических нагрузок, и выбран ветрогенератор. Рассчитаны токи
короткого замыкания на шинах 0,4 кВ и 10 кВ, и по этим же найденным
результатами был осуществлен выбор электрооборудования.
В экономической части рассчитали срок окупаемости всех
оборудований для строительства данной подстанции. Выполнен раздел
безопасности жизнедеятельности , в котором были рассмотрены воздействия
шума и электрического заряда на человека.

Annotation

In this research paper reviewed the scheme of power supply of Cattles,
telyatnikov, pump, feed processing plant, Brig. houses and apartment houses of the
village with the help of renewable energy, namely wind power. At run time, this
work was produced by the calculation of the energy loads, and selected wind
generator. Calculated short-circuit currents on 0.4 kV and 10 kV, and the results
have found choosing the electrical equipment.
In the economic part of the estimated payback time for all the equipment for
the construction of the substation. Life safety section is executed, which examined
the effects of noise and electric charge per person.

5

Мазмұны

Кіріспе

7

1 Жүктеме сипаттамаларының анықтамасы 9

1.1 Қордай ауданындағы Береке шаруашылығының
электрлік

жүктемесінің қысқаша сипаттамасы 9
2 Ауыл шаруашылығы бойынша электр жүктемелерін есептеу 10

2.2 Станция бойынша электр жүктемелерін есептеу
11

2.3 Жүктеме графиктерін тұрғызу 14
3 Ауыл шаруашылығын электрмен жабдықтау 18

3.1 Әр көше үшін 0,38 кВ электр желісін, аппараттарын таңдау
3.2 Төмендеткіш трансформатор таңдау
3.3 Жоғарылатқыш трансформаторды таңдау
18
21
24

3.4 Ажыратқыш, айырғыш, асқын кернеуді шектегіш таңдау 25
4 Жаңғыртылатын электр көздері арқылы электрмен қамтамасыздандыруды

есептеу
28

4.1 Жел қондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы 28

4.2 Жылдық энергиясын есептеу
29

4.3 Жел энергиясының негізгі параметрлерін есептеу 29

4.4 Жел электр қондырғысын таңдау
4.5 Түзеткіштерді таңдау
4.6 Инверторды таңдау
4.7 Аккумулятор сыйымдылығын таңдау
4.8 Дизельді электр қондырғысын таңдау
5 Арнайы бөлім
31
34
35
37
40
42

5.1 Асинхронды генератордың жұмыс режимін зерттеу 42
5.2 Асинхронды генератордың сипаттамасы 42
5.3 Асинхронды машинаның электромагниттік есептелуі 44
6 Өміртіршілік қауіпсіздік бөлімі 48

6.1 Шаруашылықта өрттің алдын алу шаралар
6.2 Шу мен дірілді төмендету шаралары
48
50

6.3 Электр зарядтарының адамға әсері 50

7 Экономикалық бөлім
55

Қорытынды 64

Әдебиеттер тізімі
Қысқартулар мен белгіленулердің тізімі
Қосымша А

6
65
67
68

Кіріспе

Қордай ауданы Жамбыл облысының оңтүстік-шығысында аттас Қордай
ауылынан 30 км қашықтықта Қазақстан мен Қырғызстан Республикаларының
шекараларында орналаскан. Негізінен берілген өңір өздігінен теңіз деңгейінен
1000-1200 метр биіктіктегі Кирдиктас тауларындағы таулы өңір болып
табылады. Қазгидрометтің мәліметтері бойынша Қордай ауданының 10 метр
биіктіктегі көпжылдық орташа жылдамдығы 5,7 мс құрайды.
Жамбыл облысы Алматы және Оңтүстік-Қазақстан облыстарымен бірге
Қазакстан Республикасының Оңтүстік энергетикалық зонасына кіреді.
Оңтүстік зонада электр энергиясы мен қуаттың анық жетіспеушілігі
байқалады. Электр энергиясы мен қуаттың жетіспеушілігі Қазақстанның
солтүстігінен және Орталық-Азия республикаларынан импорт түрінде
жеткізілген электроэнергия есебінен өтеледі. Бұл жетіспеушілік болашақта
2015 ж. қуаттың – 2502 МВт, ал электр энергиясының – 15,5 млрд. кВт.сағ.
жетуі мүмкін. Сонымен, Қазақстанның оңтүстігін энергиямен жабдықтауды
қамтамасыз етудің актуалды шешімі қосымша қуат көздерін енгізу болып
табылады.
Жамбыл облысының оңтүстік-шығысында екі административтік Қордай
және Шу аудандары орналасқан. 2007 жылғы көрсеткіштер бойынша бұл екі
ауданның жыл бойы тұтынған электр энергиясының мөлшері 267,5 млн.
кВт.сағ. құрайды. Ал аудандардағы электр энергиясының жетіспеушілігі өз
ретімен 103,5 млн.кВт.сағ. құрайды. Қордай ауданын энергиямен жабдықтау
толығымен көршілес орналасқан Қырғызстан Республикасынан жеткізілетін
электр энергиясымен қамтамасыз етіледі. Бұл аудандардың электр
энергиясының жетіспеушілігін ескере отырып, энергиямен жабдықталуын
қамтамасыз етудің ең тиімді шешімі Қазақстанның оңтүстігінде дәстүрлі емес
жаңғыртылған энергия көздерін пайдалану тиімдірек болып табылады.
Жел энергетикасы – жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды
пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Қазақстанда жел күшімен алынатын
электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.
Республикамыздың барлық өңірлерінде жел қуаты жеткілікті. Жел
энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық және экономикалық
артықшылықтары көп.
Жел энергетикасы қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы
оның тиімділігін арттыруға болады. Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін
жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде
ұштастыру қажет. Республиканың шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік
аймақтарында су электр стансалары мен жел электр стансаларын біріктіріп
электр энергиясын өндіру өте тиімді. Қыс айларында жел күші көбейсе, жаз
айларында азаяды, ал су керісінше, қыс айларында азайса, жаз айларында
көбейеді. Сөйтіп, энергия өндіруді біршама тұрақтандыруға болады.
Алматы облысының Қытаймен шекаралас аймағындағы 40-ендікте,
Еуразия мегабассейніндегі орасан зор ауа массасының көлемі ауысатын —

7

Орталық Азиядағы жел полюсі деп аталатын Жетісу қақпасындағы желдің
қуаты мол. Ол екі таудың ең тар жеріндегі (ені 10 – 12 км, ұзындығы 80 км)
табиғи аэродинамикалық құбыр болып табылады. Қақпа Қазақстанның
Балқаш – Алакөл ойпатын Қытайдың Ебінұр ойпатымен жалғастырады. Осы
жердегі жел ерекшеліктерін зерттеу нәтижесінде оның электр энергиясын
өндіруге өте тиімді екені анықталды. Қыс кезінде желдің соғатын бағыты
оңтүстік, оңтүстік-шығыстан болса, жаз айларында солтүстік, солтүстік-
батыстан соғады.
Желдің орташа жылдамдығы 6,8 – 7,8 мс, ал жел электр стансалары
4 – 5 мс-тен бастап энергия бере бастайды. Желдің қарама-қарсы бағытқа
өзгеруі сирек болуына байланысты мұнда турбиналы ротор типті жел
қондырғысын орнату тиімді. Желдің жалпы қуаты 5000 МВт-тан астам деп
болжануда. Бұл өте зор энергия көзі, әрі көмір мен мұнайды, газды үнемдеуге,
сонымен қатар қоршаған ортаны ластанудан сақтап қалуға мүмкіндік береді.
Жел энергиясы жөніндегі әлемдік кеңестің мәліметі бойынша, 2020
жылы жел электр стансалары өндіретін электр энергиясының көлемі
жаһандық тұтыну деңгейінің 12 пайызын қамтамасыз етуі мүмкін. Бұл орайда
жаңадан 1,4 миллион жұмыс орны ашылып, ауаға таралатын көмірқышқыл
газының көлемі жылына 1,5 миллиард тоннаға дейін азаяды. Яғни қазіргі

көлемінен
5 есе қысқаратын болады. Ал 2030 жылға таман жаһандық

энергетикалық өндірісте жел энергетикасының үлесі 20 пайызға жетпек.
Қазір жекелеген елдерде жел энергетикасының қуаты елдегі бүкіл
электр энергиясына деген сұраныстың бестен бір бөлігін қамтамасыз етеді.
Мәселен, Испания және Дания мемлекеттерінде жел генераторлары барлық
тұтынатын электр қуатының 20 пайызын, ал Германияда 10 пайызын
қанағаттандырады. 2020 жылы ФРГ-да бұл көрсеткіш 20-25 пайызға дейін
жеткізілмек.
Қазір жекелеген үйлерді немесе елді мекендерді энергиямен қамтамасыз
ету үшін әлемде жарты миллионнан астам жел энергетикасы қондырғылары
орнатылған. Олардың басым көпшілігі ҚХР мен АҚШ-тың үлесіне тиеді. Жел
күші арқылы электр энергиясын өндіру бүгінгі таңда ең тиімді және үнемді
әдіс бола тұрса да, бұл технология әлі де барынша кең қолдау таба алмай
отыр. Оның басты себебі, бұл саланы дамытуға саяси қолдаудың
тапшылығында болып отырған сияқты. Сондықтан мұндай электр
энергиясына кепілді сатып алу тарифін белгілеген жөн. Заң бойынша
белгіленген осы тарифтер арқылы банктер жаңа жел генераторлары
құрылысын қаржыландыруға мүдделі болуы керек.

8

1. Жүктеме сипаттамаларының анықтамасы

1.1 Қордай ауданындағы Береке шаруашылығының электрлік
жүктемесінің қысқаша сипаттамасы

Жамбыл облысы Алматы және Оңтүстік-Қазақстан облыстарымен бірге
Қазақстан Республикасының Оңтүстік энергетикалық зонасына кіреді.
Оңтүстік зонада электр энергиясы мен қуаттың анық жетіспеушілігі
байқалады. Электр энергиясы мен қуаттың жетіспеушілігі Қазақстанның
солтүстігінен және Орталық-Азия республикаларынан импорт түрінде
жеткізілген электроэнергия есебінен өтеледі. Сонымен, Қазақстанның
оңтүстігін энергиямен жабдықтауды қамтамасыз етудің актуалды шешімі
қосымша қуат көздерін енгізу болып табылады.
Жамбыл облысы, Қордай ауданы, Қордай ауылында орналасқан
Береке шаруашылығында 200 сиырға арналған 3 сиыр қора,120 бұзауға
арналған 3 бұзау қора, насосты бөлме, азық цехы, бригадаға арналған үй
,диірмен және 59 тұрғын үй бар. Ауылдың мезгіл үшін тәуліктік және
жылдық энергиясын есептеп ЖЭҚ таңдаймыз.

Сиыр қора №1

Сиыр қора №2

Сиыр қора №3

Бұзау қора №1

Бригадаға
арналған үй

ОТП

Диірмен

Абай көшесі

Бұзау қора №2
Азық

Бұзау қора №3
цехы

Насосты
бөлме

1.1 Сурет – Береке шаруашылығының негізгі жоспары

9

Алатау көшесі
Жамбыл көшесі
Береке көшесі
Құрманғазы көшесі

2. Ауыл шаруашылығы бойынша электр жүктемелерін есептеу

2.1 Дипломдық жобаға берілген мәліметтер

Ауыл шаруашылығын электрмен жабдықтау
1. Ауылдың басты жоспар сұлбасы.

2. Ауылдың
тұтынушылары бойынша электр жүктемесі туралы

мәліметтер.
3. Ауыл 1,6 км арақашықта орналасқан жел электр қондырғыларынан
қоректенеді.

2.1 кесте Станция бойынша электрлік жүктемелері

10
№ Тұтынушы аталуы
Қуаты, кВт
Біртектіл
ік
коэффициенті

№ Тұтынушы аталуы

Рт
Ко

1 2
3
4
5

1 200 сиырға арналған қора:

№ 1
22
22

№ 2
22
22

№ 3
22
22

Барлығы: 3 қора

0,8

2 120 бұзауға арналған қора:

№ 1
6
8

№ 2
6
8

№ 3
6
8

Барлығы: 3 қора

0,8

3 Насосты бөлме
10
10
1

4 Азық цехы
24
12
1

5 Бригадаға арналған үй
4
7
1

6 Тұрғын үйлер

Д-8
1,04
5,2
0,8

Д-12
1,44
7,2
0,65

Д-10
1,3
6,5
0,7

Д-3
0,48
2,4
0,6

Д-6
0,84
4,2
0,65

Д-7
0,98
4,9
0,6

Д-13
1,56
7,8
0,7

Барлығы: 59 үй

0,4

7 Диірмен
7
1
1

2.2 Станция бойынша электр жүктемелерін есептеу

Ауыл шаруашылығындағы тұтынушылардың электр жүктемелердің
есептеу тәсілдердің бірі – біртекті уақыт коэффициентері арқылы электр
жүктемелерін есептеу. Алдын-ала берілетін мәліметтерге тұтынушылардың
кірісіндегі жүктемелердің шамасы мен кестеден алынатын біртекті уақыт

коэффициентері жатады. Біртекті уақыт коэффициентері

бұл

электрқабылдағыш тобының есептік жүктемесінің оладың максималдық
жүктемелерге қатынасы. Жүктемелерді күндізгі және кешкі максимум
режимдер бойынша бөлек есептейді.
0,38 кВ кернеудегі біртекті тұтынушылардың күндізгі және кешкі
есептік жүктемелерді келісі формулармен есептейді:

РК k O PN ;
РТ k O PN ,

(2.1)

(2.2)

мұндағы, ko — біртекті уақыт коэффициенті [1, 3.5-кесте];
ΣРi — жеке тұтынушылардың жүктемелерінің қосындысы.

Бұл жүктемелердің к және т индекстері күндізгі және түнгі
режимдерін білдіреді. Егер тұтынушылар тобында 4 есе көп өзгеше болса,
онда оларды [1, 3.6-кесте] 3.6 -кестедегі қосымша жүктемесі арқылы қосады.
Егер Рб – қосылатын жүктемелердегі ең үлкені болса, онда Рдоб – кіші
жүктемесіне қосылатын қосымша жүктемесі.
Сонда

Pmax P .

0,38 кВ аумағындағы толық қуаты келесі формуламен табылады:

S P cos ОРТ .

(2.3)

(2.4)

Тұтынушы жүктемесі әр-түрлі болғандықтан, оған сәйкес орташа cosφ
келесі формуламен есептелінеді:

cos ОРТ

P cos
P

,

(2.5)

мұндағы, cosφ шамасын 3.7-кестеден алынады [1, 3.7-кесте].

11i
i

Күндізгі жүктемесі үшін орташа cosφ:

cos ОРТ

66 0,75 18 0,75 10 1 24 0,75 4 0,92 1,04 0,96
66 18 38 2,48 1,3 0,48 0,84 0,98 1,56 7

2,74 0,96 1,32 0,96 0,98 0,96 1,56 0,96 7 0,85
66 18 38 2,48 1,3 0,48 0,84 0,98 1,56 7

107,964
136,64

0,79

Түнгі жүктемесі үшін орташа cosφ:

cos ОРТ

66 0,85 24 0,85 10 1 12 0,78 7 0,95 5, 2 0,98
66 24 10 12 7 5,2 13,7 6,6 4,9 1 7,8

66 24 10 12 7 5,2 13,7 6,6 4,9 1 7,8 158,2

0,89

Барлық есептік нәтижелер 2.4 кестеге » Кернеуі 0,4 кВ ферма тұтынушы
бойынша күндізгі және түнгі жүктемелерді есептеу» енгізіледі.
Табылған есептеулердегі ең үлкен жүктеме фермер шаруашылығының
жүктемесі ретінде сипатталынады. Осыған қарай жабдықтар мен
коммутациялық аппараттар табылады. Және осы жүктеме бойынша ЖЭҚ
және ФЭТ қуаттары есептелінеді.

2.2 кесте Кернеуі 0,4 кВ участок бойынша күндізгі және түнгі жүктемелерді
номограммамен есептеу

12 №
Участок №
Күндізгі
Түнгі
Сыртқы
жарықтандыру

Участок №
Рр, кВт
Рр,кВт
Сыртқы
жарықтандыру
1
2
3
4
5
1
0 – 1
72
80,2
5,4
2
1 – 2
16,4
24
5,4
3
2 – 3
16,1
23,2
5,4
4
3 – 4
2,1
10,45
5,4
5
3 – 7
15,2
11
5,4
6
4 – 5
0,48
2,4
5,4
7
4 – 6
0,84
4,2
5,4
8
7 – 8
7,8
8,2
5,4
9
8 – 9
7
1
5,4
10
1 – 10
62
77,35
5,4
11
10 – 11
50,2
72,8
5,4
12
11 – 12
35,5
27
5,4
13
12 – 13
32,5
24
5,4
14
13 – 14
10
10
5,4
15
14 – 15
24
12
5,4
13,7 0,98 6,6 0,98 4,9 0,98 1 0,86 7,8 0,98 140,806

2.2.кестенің соңы

2.3 кесте Кернеуі 0,4 кВ станция тұтынушы бойынша күндізгі және түнгі
жүктемелерді есептеу

13 Күндізгі жүктеме

Тұтынушы
n
Pі, кВТ
Ко
Рр, кВт
CosφОРТ
Sр,кВА
1
2
3
4
5
6
7
8
1
Сиыр қора
3
22
0,8

2
Бұзау қора
3
6
0,8

3
Насосты
бөлме
1
10
1

4
Азық цех
1
24
1

5
Бригада үйі
1
4
1

6
Тұрғын үй:

Д-8
8
1,04
0,8

Д-12
12
1,44
0,65

Д-10
10
1,3
0,7

Д-3
3
0,48
0,6

Д-6
6
0,84
0,65

Д-7
7
0,98
0,6

Д-13
13
1,56
0,7

7
Диірмен
1
7
1

Барлығы

72
0,79
91,14
Түнгі жүктеме

Тұтынушы
n
Pі, кВТ
Ко
Рр, кВт
CosφОРТ
Sр,кВА
1
2
3
4
5
6
7
8
1
Сиыр қора
3
22
0,8

2
Бұзау қора
3
8
0,8

3
Насосты
бөлме
1
10
1

4
Азық цех
1
12
1

5
Бригада үйі
1
7
1

6
Тұрғын үй:

Д-8
8
5,2
0,8

Д-12
12
7,2
0,65

Д-10
10
6,5
0,7

Д-3
3
2,4
0,6

1
2
3
4
5
16
15 – 16
48,5
48,5

17
16 – 17
37,5
37,5

18
17 – 18
22
22

2.3 кестенің соңы

2.3 Жүктеме графиктерін тұрғызу

Ауылдың электр энергиясының тұтынушыларының тәуліктік және

жылдық жүктеме графигі тұрғызылады.
Бұл электрмен

қамтамасыздандыратын қондырғыларын таңдағанда керек болады.
Тәуліктік график әр жарты сағаттың жүктеме шамасы алынады. Ал
онын барлық қосындысы оның тәуліктің электр энергияның пайдалану
шамасына тең.
Жылдық график жүктеме қайталану сағаттары бойынша тұрғызылады.
Осы графиктерден максималды жүктемелері бойынша қондырғылар
таңдалады.

2.4 кесте Қысқы тәуліктік жүктемесі

14 Қысқы тәуліктік жүктеме
t, сағ
P, кВт
Кн
Pp, кВт
1
2
3
4
0_1
85,4
0,35
29,89
1_2
85,4
0,35
29,89
2_3
85,4
0,35
29,89
3_4
85,4
0,35
29,89
4_5
85,4
0,5
42,7
5_6
85,4
0,9
76,86
6_7
85,4
1
85,4
7_8
85,4
0,8
68,32
8_9
85,4
0,6
51,24
9_10
85,4
0,45
38,43
10_11
85,4
0,4
34,16
11_12
85,4
0,3
25,62
12_13
85,4
0,3
25,62
13_14
85,4
0,35
29,89
14_15
85,4
0,4
34,16
15_16
85,4
0,7
59,78
1
2
3
4
5
6
7
8

Д-6
6
4,2
0,65

Д-7
7
4,9
0,6

Д-13
13
7,8
0,7

7
Диірмен
1
1
1

Барлығы

85,4
0,89
95,96

2.4 кестенің жалғасы

100

Рр,кВт
80

60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t,сағ

2.1 сурет – Қыстағы тәуліктік жүктеме графигі

Қыстағы тәуліктік электрэнергия электрэнергия пайдалану:

Wт=∑P=1182,79кВт∙сағ.

Қыстағы жылдық қыстық электр энергиясын пайдалану:

Wқ= Wт ∙n=1182,79∙200= 236558кВт∙сағ.

2.5 кесте Жазғы тәулік жүктеме

15

1
2
3
4
16_17
85,4
0,7
59,78
17_18
85,4
0,9
76,86
18_19
85,4
1
85,4
19_20
85,4
1
85,4
20_21
85,4
0,95
81,13
21_22
85,4
0,5
42,7
22_23
85,4
0,35
29,89
23_24
85,4
0,35
29,89
Барлығы

1182,8
Жазғы тәулік жүктеме
t, сағ
P, кВт
Кн
Pp, кВт
1
2
3
4
0_1
85,4
0,3
25,62
1_2
85,4
0,3
25,62
2_3
85,4
0,3
25,62

2.5 кестенің соңы

Рр,кВт 70
60
50
40
30
20
10
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t,сағ

2.2 сурет Жаздық тәуліктік жүктеме графигі

16

1
2
3
4
3_4
85,4
0,3
25,62
4_5
85,4
0,35
29,89
5_6
85,4
0,7
59,78
6_7
85,4
0,55
46,97
7_8
85,4
0,45
38,43
8_9
85,4
0,4
34,16
9_10
85,4
0,4
34,16
10_11
85,4
0,4
34,16
11_12
85,4
0,35
29,89
12_13
85,4
0,3
25,62
13_14
85,4
0,3
25,62
14_15
85,4
0,3
25,62
15_16
85,4
0,3
25,62
16_17
85,4
0,3
25,62
17_18
85,4
0,4
34,16
18_19
85,4
0,5
42,7
19_20
85,4
0,55
46,97
20_21
85,4
0,6
51,24
21_22
85,4
0,55
46,97
22_23
85,4
0,4
34,16
23_24
85,4
0,3
25,62
Барлығы

819,84

Жаздағы тәуліктік электр энергиясын пайдалану:

Wт = 819,84 кВт∙сағ.

Жаздағы жылдық жаздық электр энергиясын пайдалану:

Wж=819,84∙165= 135273,6 кВт∙сағ.

Жылдық электр энергияны пайдалану:

Wжыл= 371831,6 кВт∙сағ.

2.6 кесте Жылдық жүктемелері

2.6 кесте мәліметтері бойынша жылдық жүктеме графигі тұрғызылады:

100

Рр,кВт

80

60

40

20

0

600 800 1200 1400 1965 2330 2825 3390 3755 4980 6710 8760

t,сағ

2.3 сурет Жылдық жүктеме графигі

17

P,кВт
t,сағ
W,кВт·сағ
1
2
3
85,4
600
51240
81,13
200
16226
76,86
400
30744
68,32
200
13664
59,78
565
33776
51,24
365
18703
46,97
495
23250
42,7
565
24126
38,43
365
14027
34,16
1225
41846
29,89
1730
51710
25,62
2050
52521
Барлығы:
8760
371832

3 Ауыл шаруашылығын электрмен жабдықтау

3.1 Әр көше үшін 0,38 кВ электр желісін, электр аппараттарын
таңдау

Ол үшін 0,38кВ желісіндегі, желі соңындағы кернеудің түсуін
анықтаймыз.
Трансформаторлық қосалқы станциясынан желінің ұзындығынан және
жүктемеге байланысты желіні есептейміз. Ауыл станциясының Орталық
Тарату Пункті (ОТП) орталық бөлігінде орналасқан.
Бұл есепте біз электр моменті арқылы желідегі кернеудің түсуін
анықтаймыз. Есепті жеңілдету үшін моменттерді бірнешеге бөліп аламыз.

∑М=

+

+

+…+

+

(3.1)

ПУЭ бойынша кернеудің төмендеуі +-5% аспауы керек.

I магистраль:

=(

+

)

=120 22=2640 кВт м;
=2640+60 22=2640+1320=3960 кВт м;

Бізге қажетті мәліметтерді [25.350б.] аламыз .

Аллюминий
II магистраль:
3960=3960; ∆U=1,8%; S=50
= ( ) =(330+10) 22=7480 кВт м;

+
+
+
8=7480+(65+10) 8=8080 кВт м;
8=8080+(45+10) 8=8520 кВт м;
8=8520+55 8=8960 кВт м;

Аллюминий 89609240; ∆U=4,2%; S=50
III магистраль: = ( ) =220 7=1540 кВт м;
Аллюминий 15401760; ∆U=0,8%; S=50
IV магистраль: = ( ) =(215+15) 12=2760 кВт м;

+
10=2760+(70+20) 10=3660 кВт м;

Аллюминий 36603960; ∆U=3,4%; S=50
V магистраль: = ( ) =(200+100) 7=2100 кВт м;

+
+
+
+
7=2100+(100+20) 7=2940 кВт м;
6=2940+(65+100) 6=3930 кВт м;
6=3930+150 6=4830 кВт м;
6=4830+195 1=5025 кВт м;

Аллюминий 50255280; ∆U=2,4%; S=50
VI магистраль: = ( ) =(200+120) 8=2560 кВт м;

+
+
+
+
+

18
6=2560+(100+20) 6=3280 кВт м;
6=3280+(65+100) 6=4270 кВт м;
5=4270+120 5=4870 кВт м;
5=4870+160 5=5670 кВт м;
3=5670+115 3=6015 кВт м;

Аллюминий 60156160; ∆U=2.8%; S=50

i

I р
Sp
3 U

57
3 0,38

86,7 .

IP IДОП 86,7A 140A
Жүктеменің ТП-дан алшақ болғандықтан кернеу құлауын азайту үшін,
электр желі қимасының ауданын үлкен қылып аламыз, ауылды елді
мекендерінде 0,38 кВ желісін 50 мм2 аз алуға болмайды [1, 78 бет].
Әрбір көше желісіне сақтандырғыш таңдаймыз:

Iном.авт. Iдл.;
Iном.расц. Iдл.;
Iном.ср.эл.маг.расц. 1,25Iдл.;

250 А 173,4 А;
250 А 173,4 А.
3000 А 216,75 А.

0,38кВ кіріс автоматын таңдау.
Sp0,4=95,96 кВА – ауылдың толық қуаты.

I р 0,4

S
3 Uн

I р 0, 4
95,96
3 0,38
145,84 А ;

Iн авт = Iр 0,4 250 А 145,84 А;
Iн расц = Iр 0,4 250 А 145,84 А.

Автомат типі ВА51-35.

Шинапровод таңдау: Ip=145,84 A.

Ip Iшин ,
145,84 А 250А.

ШРА73ВУЗ
Сонымен, кернеудің түсуіне жүргізілген есептеулерді ескере, шартты
орындай отырып, нәтижелерге қарап СИП-4 өткізгіштерін таңдадым [2

19Sp S n 57 3 171 кВА ;
лэп . А;

3.2 Төмендеткіш трансформатор таңдау.

Есептеулер үшін мәліметтер:
Рp0,4= 85,4 кВт;

Qp0,4=Pp·tgφ, кВар;
Qp0,4=85,4·0,4=34,16 кВар;

Sp0,4= кВА.
Sp0,4=91,98 кВА.

Трансформатор қуатын 100 кВА деп таңдаймыз. Бағасы 430000 тенге.
Жүктелу коэффициенті келесі формуламен табылады:

Sp

.

(3.1)

Жүктеме коэффициенті есептелінеді:

К З

S p
S H .T

91,98
100

0,92 .

Төмендеткіш трансформатордағы қуат шығындарын анықтау
Трансформатордағы активті қуаттың анықталуы:

Рт= Рхх+ Ркз. Кз2 .

Трансформатордағы реактивті қуаттың анықталуы:

Qт= Qхх+ Qкз. Кз2= Iхх . Sнт+ Uкз . Sнт. Кз2 .
100 100

(3.2)

(3.3)

Төмендеткіш ТМ-100100,4 трансформаторын таңдаймыз.
Паспорттық берілгендері: Sнт=100 кВА, Iх=2,6%, Uкз=4,5%, Рхх=0,33
кВт, Ркз=1,97 кВт.
Трансформатордағы қуат шығындарын есептелуі:

Рт=0,33+1,97. 0,922=1,99 кВт;
Qт= 2, 6 . 100+ 4,5 . 100. 0,922=6,41 квар.
100 100

20

ТП-нің толық жүктемесі тең:

Рp.тп= Рp0,4+ Рт =85,4+1,99=87,39 кВт;
Qp.тп= Qp0,4+ Q т =34,16+6,41=40,57 квар.

Трансформаторлардағы жылдық энергия шығындары:

(0,124

Т м
10000

) 2 8760 сағ;

(3.4)

(0,124
2400 2
10000

мұндағы Тм=2400сағ – бір жылда максимум жүктемені пайдалану сағат
саны [1, 3.8 Кесте].

Трансформатордағы энергия шығындарын анықтаймыз:

ΔWтр=ΔPхх∙Tвкл+ΔPкз∙ τ ∙Kз2 , кВт∙сағ,

(3.5)

мұндағы Твкл=8700сағ – бір ауысыммен жұмыс істеу кезіндегі уақыт
шамалары [2, 2.25 Кесте].

ΔWтр=0,33∙8700+1,97∙1160,7∙0,922=48 06,36 кВт∙сағ.

ЭБЖ 10кВ бойынша өтетін қуатты анықтаймыз:

S

лэп

ТП

э

(3.6)

S

лэп
87,39 2 40,57 2 96,35 кВА

Желіден өтетін есептеу тоғы:

I рЛЭП

S
3 Uн

(3.7)

I рЛЭП
96,35
3 10
5,56 А .

Тоқтың экономикалық тығыздығы бойынша қимасын анықтаймыз (jэ):

F

IрЛЭП
j э

, мм2 ;

(3.8)

21) 8760 1160,7 сағ,
Р
2 Q 2 , кВА;
лэп , А;

F

5,56
1,1

5,1мм 2 ,

мұндағы j=1,1 Амм2 , Тм=2400 сағ кезіндегі алюминии сымдардағы
токтың экономикалық тығыздығы [4,199бет].

10кВ-тік ЭБЖ АС – 162,7, Iдоп=105А сымды қабылдаймыз [1, 69 бет].
Меншікті кедергілері r0=1,78 Омкм., x0=0,345 Омкм.
Таңдалған қиманы тексереміз:
Жұмыс тоғынан қызу шарты бойынша:
Iдоп= 105 АIр=5,56 А.
ЭБЖ-гі электр энергия шығындарын анықтаймыз:

ΔWЭБЖ 3 Ip2 R τ , кВт∙сағ;
ΔWЭБЖ 3 5,562 2,85 1160,7 306,786 кВт∙сағ,

мұндағы R- желінің кедергісі, Ом.

R=r0∙L;
R =1,78∙1,6=2,85 Ом;

(3.9)

(3.10)

l=2 км – желі ұзындығы.

Активті қуаттың максимум шығындары келесі формуламен анықталады:

Рлэп

2

2

2

7637,0121 1645,925
100

2,85 0,265 кВт.

Хл – сымның индуктивті кедергісі:

X л x0 l , Ом;
Х л x0 l 0,345 1,6 0,552 Ом.

Реактивті шығынды анықтаймыз:

(3.11)

Qлэп

2

2

2

Х л

7637,0121 1645,925
100

0,552 0,051квар.

22Р р Q р
U н
Р р Q р
U н

3.3 Жоғарылатқыш трансформаторды таңдаймыз

S

тр

(Pp Pлэп ) 2 (Q р Qлэп ) 2 7683,399 1650,066 96,61 кВА .

Трансформатор қуатын 100 кВА деп аламыз.
Жүктелу коэффициенті келесі формуламен табылады:

Sp

;

Жүктеме коэффициенті есептелінеді:

К З

S p
S H .T

96,61
100

0,97 .

Трансформатордағы активті қуаттың анықталуы:

Рт= Рхх+ Ркз. Кз2.

Трансформатордағы реактивті қуаттың анықталуы:

Qт= Qхх+ Qкз. Кз2= Iхх . Sнт+ Uкз . Sнт. Кз2.
100 100

Жоғарылатқыш ТМ-100100,4 трансформаторын таңдаймыз.
Паспорттық берілгендері: Sнт=100 кВА, Iх=2,6%, Uкз=4,5%,
Рхх=0,33 кВт, Ркз=1,97 кВт.
Трансформатордағы қуат шығындарын есептелуі:

Рт=0,33+1,97. 0,972=2,184 кВт;
Qт= 2, 6 . 100+ 4,5 . 100. 0,972=6,834 квар.
100 100

ТП-нің толық жүктемесі тең:

Рp.тп= Рp0,4+ Рт = 87,66+2,184=89,844 кВт;
Qp.тп= Qp0,4+ Q т = 40,621+6,834= 47,455 квар.

Трансформаторлардағы жылдық энергия шығындары:

(0,124

Т м
10000

) 2 8760 сағ;

23

(0,124

2400 2
10000

мұндағы Тм=2400сағ – бір жылда максимум жүктемені пайдалану сағат
саны [1, 3.8 Кесте].

Трансформатордағы энергия шығындарын анықтаймыз:

ΔWтр=ΔPхх∙Tвкл+ΔPкз∙ τ ∙Kз2 , кВт∙сағ,

мұндағы Твкл=8700сағ – бір ауысыммен жұмыс істеу кезіндегі уақыт
шамалары [2, 2.25 Кесте].

ΔWтр=0,33∙8700+1,97∙1160,7∙0,972= 5022,44 кВт∙сағ,

мұндағы Твкл=8700сағ – екі ауысыммен жұмыс істеу кезіндегі уақыт
шамалары [2, 2.25 Кесте].

3.4 Ажыратқыш,

айырғыш,

асқын кернеуді шектегіш (ОПН)

таңдаймыз

Аппараттарды таңдаудан алдын орынбасу схемасын келтіреміз және
қысқа тұйықталу тоғына есептейміз.

3.3 сурет Орын басу сұлбасы

Sб=100 кВА Uб=10,5кВ uк=4,5%

24

) 8760 1160,7 сағ,

Ι б

б
3 Uб

100
3 10,5

5,5 кА;

X

U S
100 S

4,5 100
100 100

0,045 . ;

L
0

S
2

0,345 1,6

100
2

5,01 ш.б;

I k1

I б
X тр

5,5
0,045

122,22 А ;

i 1

2 I 1

2 1,7 122,22 293,84 ;

S К1 3 U б I к1 3 10,5 122,22 2222,76 кВА ;

I k 2

I б
X тр Х л

5,5
0,045 5,01

1,09 А ;

i ук 2 2 К уд I к 2 2 1,7 1,09 2,621 А ;

S К 2 3 U б I к 2 3 10,5 1,09 19,823 кВА .

Ажыратқыш таңдаймыз:
Iв1=100 3 ∙10,5=5,498 А.
В1 ажыратқышының типі ВН-10400.
Таңдаған ажыратқышты тексереміз.

3.3 кесте Ажыратқыш сипаттамасы

25 Құжаттық мәліметтері
Есептік мәліметтер
Uн= 10 кВ
Iн= 400 А
Iотк= 12 кА
Iу=41 кА
Uр= 10 кВ
Iв1 =5,498 А
Iкз1= 122,22А
Iук-1=293,84 А
S

U
10,5

Айырғыштың типі РЛВЗ10-II200 УХЛ1

3.4 кесте Айырғыш сипаттамасы

Iв2= Sлэп 1,73∙Uн= 96,351,73∙10,5= 5,304А.
В2 ажыратқышының типі ВН-10400.
Таңдаған ажыратқышты тексереміз.

3.5 кесте Ажыратқыш сипаттамасы

Айырғыштың типі РЛВЗ10-II200 УХЛ1

3.6 кесте Айырғыш сипаттамасы

Асқын кернеуді шектегіш таңдаймыз (ОПН)

Uн = Uн лэп 10кВ = 10кВ

ОПН-П – 1012,0 УХЛ1

Барлық шығындармен есептелген жылдық электр энергия пайдалану:

ΔWтолык ΔWауыл ΔWт1 ΔWЭБЖ ΔWт2 , кВт∙сағ;

(3.12)

ΔWтолык 371831,6 4806,36 306,786 5022,44 381967,186 кВт∙сағ.

26 Құжаттық мәліметтері
Есептік мәліметтер
Uн= 10 кВ
Iн= 400 А
Iотк= 12 кА
Iу=41 кА
Uр= 10 кВ
Iв2 =5,304 А
Iкз2= 1,09А
Iук-2=2,621 А
Паспортные данные
Расчетные данные
Uн=10 кВ
Iн= 200 А
Iпред скв. ток ампл.=25 кA
Iпред.терм.стойк.=10 кA
Uр= 10 кВ
IВ2 =5,304 А
Iуд-2 =2,621 А
Iкз-2=1,09 A
Паспортные данные
Расчетные данные
Uн=10 кВ
Iн= 200 А
Iпред скв. ток ампл.=25 кA
Iпред.терм.стойк.=10 кA
Uр= 10 кВ
IВ1 =5,498 А
Iуд-1 =293,84 А
Iкз-1=122,22 A

4

Жаңғыртылатын энергия

көздері

арқылы

электрмен

қамтамасыздандыруды есептеу

4.1 Желқондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы

Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор
роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады.
Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары
электростанциядағы отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды.
XX ғасырдың басында Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін
қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс
істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары
жасалынды, барлық елдің ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор
мамандары өз үлестерін қосты. Барлық жел двигателінің жұмыс істеу
принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен қозғалатын желдоңғалағының
қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын өндіретін генераторының
айналып тұратын білігіне беріледі.
Желдоңғалағының диаматрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен
ағысын қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия
өндіреді. Жел двигателін екі топқа бөледі:
1) тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель
типтес,қалақшалы, ортогональді;
2) горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады –
қанаттарының санына байланысты).
Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар
санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық
жасамайды.
Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын
мұнараның басына бекітілген қондырғылар – желқондырғылардың ең көп
тараған түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның
роторының басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан
тұратын горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл
қондырғылар төменгі жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында
пайдаланады.
Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н – типтес) роторының жетекші
білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні
доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған.
Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды.
H – типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік вертикаль
орналасқандықтан, кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын қамтиды.
Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің теория
негізін қалай отырып, конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің
айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар
желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірдей.

27

4.2 Желдің жылдық энергиясын есептеу

Елдімекеннің мәліметтері карта бойынша желдің орташа жылдамдығы
5,7 мс. Желдің жылдамдығы 5 мс – тан көп болғандықтан, жылдық
энергиясын есептеу үшін Гуллен кестесін қолданамыз.

4.3 Жел энергетикасының негізгі параметрлерін есептеу

1 м2 көлденең қимасы арқылы өтетін жел ағынының Nудi(Vi) меншікті
қуаты келесі формула арқылы анықталады [7]:

Pмi (Vi ) 0,5 V 3 (Вт м 2 ) ,

(4.1)

мұндағы – нормалді жағдайдағы ауаның берілген тығыздығы,
1,226 3 нормальді жағдайдағы ауаның берілген тығыздығы;
V – жел жылдамдығы, мс.

Осыған орай желдің қуаты оның үш дәрежелі жылдамдығына
пропорционал болады, және де бұл қуатты бағалау үшін желдің жылдамдығы
жөнінде мағлұматтың болуы жеткілікті.
Меншікті энергия желдің жылдамдығының ықтималдық сипатын ескере
отырып, келесі формуламен анықталады:

WУД PУД Vi t(V ) 8760. ,

(4.2)

мұндағы Руд – желдің меншікті қуаты,Втм2;
Vi – желдің i-ші жылдамдығы, мс;
ti(Vi) – t уақытындағы i-ші жел жылдамдығының әсер ету ықтималдығы.

Есептеудің нәтижесін 4.1 кестеге енгізіледі.
Жел – бағытталған ауа массаларының қозғалысы. Жел энергиясын күн
энергиясының бір бөлігі ретінде қарастыруға болады, себебі күн жердегі ауа
райына әсер етеді. Күн жер бетін әр түрлі қыздыруынан жел пайда болады.
Судың беті және бұлтпен жабылған аумақта жай қызыды; ал күннің жарығы
тікелей түсетін аумақтар тезірек қызыды.
Желдің жылдамдығына географиялық орта және жер беті, табиғи және
қолдан жасалған, қыр, ауыл және құрылыстар кедергі болады. Сол себепті
желге кедергі болмайтын ЖЭС жоғарғы жерде және биік ағаштар, тұрғын
үйлерден қашықтықта орналасады.

28

t, сағ 1200
1000
800
600
400
200
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

v, мс

4.2 сурет Жел жылдамдығы қайталану графигі

4.1 кесте Жел энергияның потенциалын есептеу

29

Vi , мс
t,сағ
Pм, Вткв.м
2
Wм ,кВт*сағм
1
2
3
4
0,5
172
0,076625
0,0131795
1
630
0,613
0,38619
2
930
4,904
4,56072
3
1040
16,551
17,21304
4
1020
39,232
40,01664
5
930
76,625
71,26125
6
810
132,408
107,25048
7
680
210,259
142,97612
8
650
313,856
204,0064
9
450
446,877
201,09465
10
360
613
220,68
11
280
815,903
228,45284
12
220
1059,264
233,03808
13
170
1346,761
228,94937
14
140
1682,072
235,49008
15
100
2068,875
206,8875
16
70
2510,848
175,75936
17
60
3011,669
180,70014
18
40
3575,016
143,00064
19
30
4204,567
126,13701
20
20
4904
98,08
21
18
5677
102,19
22
15
6527,2
97,908
23
10
7458,4
74,584

4.1 кестенің соңы

1
24
2
5
3
8474,1
4
42,371

25
Барлығы

8850
9578,1
0
3183

4.4 Жел электр қондырғыны таңдау

Жоғарыдағы мәліметтерді байланысты қуаты 200 кВт Vestas V25 жел
қондырғысы таңдалады. Оның негізгі техникалық мінездемелері 4.2 кестеде
келтірілген [4].

4.2 кесте ЖЭҚ-ның техникалық сипаттамалары

4.3сурет Vestas V25 200 кВт ЖЭҚ-cы

30

Номиналды қуаты, кВт
200
Желдің бастапқы жұмыстық жылдамдығы, мс
4
Желдің шекті жұмыстық жылдамдығы, мс
25
Ротордың диаметрі, м
25
Қанатының саны
3
Айналу жылдамдығы, айнмин
3343
Генератордың түрі
Асинхронды
Кернеуі, В
380
Жиілігі, Гц
50
Бағасы, теңге
22260000

Ржэқ, кВт

250

200

150

100

50

0

0
5
10
15
20
25

v, мс

4.4 сурет Желқондырғысы қуатының жел жылдамдығына тәуелділігі

Жүктеме графигінен 3 мс-ке дейін және 25 мс-тан бастап ЖЭҚ қуаты
0-ге тең екендігі белгілі. Осы диапазондағы барлық сағаттарын қосқанда,
ЖЭҚ жылдық бос тұру уақыты анықталады:

tпр= 8760-7582=1178 сағжыл.

ЖЭҚ-ның жыл бойы өндірілген энергиясы WЖЭҚжыл келесі формуламен
анықталады:

W

жыл
ЖЭК

k

i 1

(4.3)

Есептеу нәтижелері
4.3

кестеге ЖЭҚ-ның
энергетикалық

сипаттамалары

4.3 кесте ЖЭҚ-ның энергетикалық сипаттамалары

31 Vi , мс
ti, сағ
Pжел,
кВт
PЖЭҚ,
кВт
Wжел,
кВт*сағ
WЖЭҚ,
кВт*сағ
Kқолдану
1
2
3
4
5
6
7
4
1020
19,26291
3,6
19648,17
3672
0,19
5
930
… жалғасы

Дереккөз: https://stud.kz