Электроснабжение строительной площадки

Размещено на http://allbest.ru

Электроснабжение строительной площадки

Введение

Выполнение расчетно-графической работы (РГР) по электроснабжению строительной площадки предусматривает приобретение навыков по выбору элементов систем электроснабжения и пускозащитной аппаратуры.

Значимость этих навыков в системе инженерной подготовки обусловлена тем, что, согласно Правилам эксплуатации электроустановок, вся ответственность за их выполнение возлагается на соответствующего руководителя (вне зависимости от его специальности), который обязан обеспечить безопасную и безаварийную эксплуатацию электроустановок, размещенных на вверенном ему участке производства.

Исходные данные

Схема подключения технологического оборудования

2. Задание на электроснабжение строительной площадки

Номер	Наименование оборудования	Номинальная мощность Рн, кВт	Среда установки	Напряжение сети, В	Сменность	Длина линии до ШР, м
1	Строительный кран	75	Норм.	380	2	140
2,3	Лебедка	30	Норм.	380	2	140
4,5,6	Бытовка	20	Норм.	380	2	125
7,8	Сварочный агрегат	100	Норм.	380	2	120
9	Растворный узел	11	Норм.	380	2	50
10,11	Компрессор	15	Норм.	380	2	50
12,13	Насос	15	Норм.	380	2	40
14	Вентилятор	11	Норм.	380	2	30
15	Электроинструмент	2,2	Норм.	380	1	20
16	Наружное освещение	15	Норм.	380	1	110

Примечание. Длина линии от КТП до ШР2 и ШР3 равна 250 м.

1. Выбор комплектной трансформаторной подстанции

Для выбора КТП необходимо определить:

- Расчетные мощности электроприемников, присоединяемых к каждому из силовых распределительных шкафов, значения которых лежат в основе выбора сечения питающих ШР сетей и токов плавких вставок предохранителей, отходящих от КТП линий;

- Суммарное значение мощности, потребляемое всеми электроприемниками строительной площадки, определяющее установленную мощность трансформатора КТП.

Количество трансформаторов КТП определяем категорией надежности электроснабжения электрооборудования, установленного на строительной площадке.

Так как электроприемники строительной площадки относятся к третьей категории, то выбираем однотрансформаторную КТП с одним трансформатором, для определения мощности которого выполним расчет электрических нагрузок.

1.1 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок электроприемников строительной площадки

Номер	Наименование оборудования	Рн, кВт	n	Ки	q	tgф	Рс, кВТ	Qс, кВА
1	Строительный кран	75	1	0,1	1	1,73	7,50	12,98
2,3	Лебедка	30	2	0,1	1	1,73	6,00	10,38
4,5,6	Бытовка	20	3	0,95	0,95	0	54,15	0,00
7,8	Сварочный агрегат	70	2	0,25	0,8	1	28,00	28,00
9	Растворный узел	11	1	0,15	0,6	1,52	0,99	1,50
10,11	Компрессор	15	2	0,55	0,9	0,75	14,85	11,14
12,13	Насос	15	2	0,55	0,9	0,75	14,85	11,14
14	Вентилятор	11	1	0,55	0,9	0,75	5,45	4,08
15	Электроинструмент	2,2	1	0,15	0,6	1,52	0,20	0,30
16	Наружное освещение	15	1	1	1	0	15,00	0,00
						Итого:	146,98	79,52

- коэффициент использования;

q - технологический коэффициент;

- средняя активная мощность нагрузки;

- реактивная мощность нагрузки.

Где активная мощность сварочного агрегата

1.2 Выбор комплектных компенсирующих устройств

В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП выбираем комплектную конденсаторную установку (ККУ), ближайшую к итоговой средней реактивной мощности

, но не больше, т.е.

.

Реактивная мощность нагрузки после компенсации

,

где реактивная мощность комплектной конденсаторной установки для ККУ-0,38-75 напряжением 0,38(кВ).

Среднюю полную мощность нагрузки определяют по формуле:



получим: .

.

1.3 Предварительный выбор мощности трансформатора

Так как электроприемники строительной площадки относятся к третьей категории надежности, то необходима однотрансформаторная КТП с одним трансформатором, и мощность предварительно выбираемого трансформатора определим по формуле:

.

Выбираем ближайший больший трансформатор мощностью 160 (кВА) (КТП-160/10/0,4-3У3).

1.4 Проверка предварительно выбираемого трансформатора по условию допустимого остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности

Допустимое остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности должно удовлетворять неравенству

Остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности определяют по формуле



где .

- номинальное напряжение электродвигателя, ;

- номинальная мощность электродвигателя;

- номинальное значение обмотки низшего напряжения, ;

- номинальная мощность трансформатора КТП, МВА (т.е. кВА/1000),

.

Принимаем следующий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4АН225М4У3, для которого

;

;

;

.

,

,

.

Условие не выполнено, поэтому следует увеличить мощность трансформатора, т. е. выбрать следующий равный S_ТH =250 кВА, и повторить расчет.

Так как, условие выполнено, окончательно выбираем КТП-250-10/0,4 мощностью 250 кВА напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ.

2. Выбор комплектного оборудования

2.1 Расчет электрических нагрузок распределительных шкафов ШР2 и ШР3

Для определения вводного автомата или рубильника силового распределительного шкафа ШР2 и ШР3 вычислим электрическую нагрузку подключаемую к каждому шкафу.

- коэффициент использования;

q - технологический коэффициент;

- средняя активная мощность нагрузки;

- реактивная мощность нагрузки.

.

,

причем следует помнить, что (дисперсия отрицательной быть не может).

.

Расчет электрической нагрузки ШР2

№	Наименование Оборудования	Рн, кВт	n	Kи	q	tgф	Pc, кВт	Qc, кВАр	Дисперсия мощности	Третий центральный момент u3
2	Лебедка	30	1	0,1	1	1,73	3,00	5,19	63,00	1134,00
4	Бытовка	20	1	0,95	0,95	0	18,05	0,00	0,00	0,00
7	Сварочный агрегат	70	1	0,25	0,8	1	14,00	14,00	588,00	16464,00
9	Растворный узел	11	1	0,15	0,6	1,52	0,99	1,50	7,73	52,73
10	Компрессор	15	1	0,55	0,9	0,75	7,43	5,57	33,97	-96,81
12	Насос	15	1	0,55	0,9	0,75	7,43	5,57	33,97	-96,81
14	Вентилятор	11	1	0,55	0,9	0,75	5,45	4,08	18,27	-38,18
15	Электроинструмент	2,2	1	0,15	0,6	1,52	0,20	0,30	0,31	0,42
						Итого	56,53	36,22	745,25	17419,35

По итоговым величинам вычислим коэффициент вариации, коэффициент асимметрии и расчетную активную мощность.

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

Расчетная активная мощность :

;:

Расчетная полная мощность:

.

Расчетный ток нагрузки:

.

Ток уставки теплового расцепителя вводного автомата:

По I_У =180,48 А выбираем ближайший больший вводный автомат ВА51-39 на ток 250 А.

Аналогично выполним расчет для ШР3

Расчет электрической нагрузки ШР3

№	Наименование оборудования	Рн, кВт	n	Ки	q	tgф	Рс, кВТ	Qс, кВА	Дисперсия мощности	Третий центральный момент u3
3	Лебедка	30	1	0,1	1	1,73	3,00	5,19	63,00	1134,00
5,6	Бытовка	20	2	0,95	0,95	0	36,10	0,00	0,00	0,00
8	Сварочный агрегат	70	1	0,25	0,8	1	14,00	14,00	588,00	16464,00
11	Компрессор	15	1	0,55	0,9	0,75	7,43	5,57	33,97	-96,81
13	Насос	15	1	0,55	0,9	0,75	7,43	5,57	33,97	-96,81
16	Наружное освещение	15	1	1	1	0	15,00	0,00	0,00	0,00
						Итого	82,95	30,33	718,94	17404,37

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

Расчетная активная мощность:

Расчетная полная мощность:

Расчетный ток нагрузки:

По I_Р =209,41 А выбираем ближайший больший вводный рубильник на ток 250 А.

2.2 Выбор вводного и линейных автоматов ШР2

Для определения типа ШР2 необходимо иметь информацию о номинальных, пусковых токах и токах установки тепловых расцепителей выключателей.

Технические данные линейных автоматов ШР2

№	Наименование	Номинальная мощность , кВт	Номинальный ток , А	Ток установки , А	Линейный автомат
2	Лебедка	30	60	70,59	ВА51-31 на 80
4	Бытовка	20	30,39	35,75	ВА51-31 на 40
7	Сварочный агрегат	70	91,16	107,25	ВА51-35 на 125
9	Растворный узел	11	22	25,88	ВА51-31 на 31,5
10	Компрессор	15	30	35,29	ВА51-31 на 40
12	Насос	15	30	35,29	ВА51-31 на 40
14	Вентилятор	11	22	25,88	ВА51-31 на 31,5
15	Электроинструмент	2,2	4,4	5,18	ВА51-31 на 16

Номинальный ток сварочных преобразователей

Номинальный ток для наружного освещения, бытовок

Номинальный ток остального оборудования определяется по формуле

Ток установки теплового расцепителя линейного автомата

По условию технического решения подбираем силовой шкаф для ШР2 типа ПР8503-1010-3У3 (8 отходящих линий с автоматами ВА51-31) с вводным автоматом ВА51-39 на номинальный ток 250 А, который имеет 3 отходящие линии с автоматоми ВА51-31 на 40(А) для подключения бытовки, компрессора и насоса, 1 отходящую линию с автоматом ВА51-31 на 16(А) для подключения электроинструмента, 1 отходящую линию с автоматом ВА51-31 на 80(А) для подключения лебедки, 2 отходящие линии с автоматами ВА51-31 на 31,5(А) для подключения растворного узла и вентилятора и одну отходящую линию с автоматом ВА51-31 на 125 для подключения сварочного агрегата.

2.3 Выбор вводного рубильника и предохранителей для ЭП ШР3

Для определения типа ШР3 необходимо приготовить данные требуемых токов вставок электроприемников

Токовая нагрузка силового распределительного шкафа ШР3

№	Наименование оборудования	Номинальная мощность , кВт	Номинальный ток , А	Пусковой ток , А	Ток плавкой вставки , А
3	Лебедка	30	60,00	390,00	195,00
5,6	Бытовка	20	30,39	30,39	30,39
8	Сварочный агрегат	70	53,18	53,18	53,18
11	Компрессор	15	30,00	195,00	97,50
13	Насос	15	30,00	210,00	105,00
16	Наружное освещение	15	22,79	22,79	22,79

Номинальный ток сварочных преобразователей

.

Номинальный ток электродвигателей

Или приближенная формула:

(применение приближенной формулы допустимо, если тип двигателя неизвестен).

Номинальный ток для наружного освещения, бытовок

Номинальный ток остального оборудования определяется по формуле

.

Пусковой ток электродвигателя

,

где - кратность пускового тока электродвигателя. Если тип электродвигателя неизвестен, то можно принимать .

Ток плавкой вставки предохранителя для электродвигателя

,

где коэффициент зависит от условий пуска электродвигателя (1,65 - для тяжелого пуска с большими инерциальными массами на валу и 2,5 - для легкого пуска, почти на холостом ходу).

В условия данной расчетной работы принимаем коэффициент 2.

Таким образом, при определении тока плавкой вставки предохранителя для электродвигателя будем использовать формулу

.

Ток плавкой вставки предохранителя для наружного освещения, бытовок, сварочного агрегата

.

По условию технического решения подбираем по силовой шкаф для ШР3 типа ШР11-73706 с вводным рубильником Р18-373 на номинальный ток 400 А, который имеет восемь отходящих линий с предохранителями ПН2 на ток 250 А для подключения одной лебедки, двух бытовок, сварочного агрегата, компрессора, насоса, вентилятора и наружного освещения.

3. Выбор проводов и кабелей

3.1 Предварительный выбор проводов и кабелей по токовой нагрузке ЭП

Для распределения электрической энергии на строительной площадке применяют четырехпроводную сеть с глухозаземленной нейтралью. При этом для подключения строительного крана, лебедок, растворных узлов, компрессоров, насосов, вентиляторов, сварочного агрегата и электроинструментов используют кабели типа КРПТ (с медными жилами с резиновой изоляцией и в резиновой оболочке), а для бытовок и наружного освещения используют кабели типа АВВГ (с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной оболочкой и с поливинилхлоридной изоляцией).

Предварительно выбранное сечение жил проводов и кабелей строительной площадки

№	Наименование оборудования	Номинальная мощность , кВт	Номинальный ток Iн	, А	Марка и сечение жил проводов и кабелей	Длительно допустимый ток для кабеля , А
1	Строительный кран	75	138,42	150,45	КРПТ(3Ч70+1Ч25)	180
2,3	Лебедка	30	60,00	65,22	КРПТ(3Ч16+1Ч6)	75
4,5,6	Бытовка	20	30,39	33,03	АВВГ(3Ч10+1Ч6)	42
7,8	Сварочный агрегат	100	53,18	57,80	КРПТ(3Ч16+1Ч10)	75
9	Растворный узел	11	22,00	23,91	КРПТ(4х25)	25
10,1	Компрессор	15	30,00	32,61	КРПТ(4Ч4)	35
12,1	Насос	15	30,00	32,61	КРПТ(4Ч4)	35
14	Вентилятор	11	22,00	23,91	КРПТ(4х25)	25
15	Электроинструмент	2,2	4,40	4,78	КРПТ(4Ч1,5)	19
16	Наружное освещение	15	22,79	24,77	АВВГ(4х4)	27
	ШР2	108,59	173,92	189,04	АВВГ(4x120)	200
	ШР3	134,45	209,41	227,62	АВВГ(4x150)	235

Номинальный ток двигателя строительного крана

.

Для строительного крана принимаем и . Поэтому имеем

.

Сечение провода или кабеля выбирается по условию

.

3.2 Проверка предварительно выбранных проводов и кабелей на потерю напряжения

Предварительно выбранное сечение проводов и кабелей проверяем на потерю напряжения по формуле

,

где Р - активная мощность нагрузки, кВт; R - активное сопротивление линий, Ом.

,

где - удельное сопротивление алюминия,

- удельное сопротивление меди, l - длина линии, м; s - сечение провода линии, .

Допустимая потеря напряжения

Выбранное сечение жил кабелей и потеря напряжений в линии

Наименование	Номинналмощность кВТ	Длина линии	R	Марка и сечение жил проводов и кабелей	Потеря напряжений
					ДU1	ДU1+ДU22	ДU1+ДU23
Строительный кран	75	140	0,03	КРПТ(3Ч70+1Ч25)	0,0177	-	-
Лебедка	30	140	0,15	КРПТ(3Ч16+1Ч6)	0,0309	0,054	0,053
			0,10	КРПТ(3Ч25+1Ч16)	0,0198	0,042	0,042
Бытовка	20	125	0,36	АВВГ(4Ч10)	0,0502	0,073	0,073
			0,23	АВВГ(4х35)	0,0314	0,054	0,054
			0,15	АВВГ(4х50)	0,0201	0,043	0,043
Сварочный агрегат	100	120	0,13	КРПТ(3Ч16+1Ч10)	0,0883	0,111	0,111
			0,04	КРПТ(3х50+1х25)	0,0283	0,051	0,051
			0,03	КРПТ(3х70+1х25)	0,0202	0,043	0,043
Растворный узел	11	50	0,34	КРПТ(4х2,5)	0,0259	0,049
Компрессор	15	50	0,21	КРПТ(4Ч4)	0,0221	0,045	0,045
Насос	15	40	0,17	КРПТ(4Ч4)	0,0177	0,040	0,040
Вентилятор	11	30	0,20	КРПТ(4х2,5)	0,0155	0,038
Электроинструмент	2,2	20	0,23	КРПТ(4Ч1,5)	0,0035	0,026
Наружное освещение	15	110	1,28	АВВГ(4х2,5)	0,1325		0,155
			0,20	АВВГ(4х16)	0,0207		0,043
ШР2	108,59	250	0,03	АВВГ2*(4x120	0,023
ШР3	134,45	250	0,02	АВВГ2*(4x150	0,023

При определении потери напряжения линии от распределительного щита ШР до КТП принимается расчетная активная мощность нагрузки для каждого шкафа.

Определим сопротивление линии на участке от КТП до ШР2 (длина 250м).

Сечение кабеля, питающего ШР, выбираем из условия:

- расчетный ток нагрузки для кабеля, питающего ШР.

Для кабеля питающего ШР2 определили в пункте 2.2. данной работы.

;

. Принимаем кабель АВВГ .

.

Потеря напряжения на участке от КТП до ШР2 (длина 250м)

Расчетная активная мощность нагрузки ШР2 вычислили в пункте 2.2. данной работы.

.

Так как потеря напряжения велика, берем два кабеля типа АВВГ(4x120) на линии от КТП до ШР2. Примем кабель типа АВВГ 2*(4x120). И повторим вычисления:

.

Окончательно принимаем два кабеля типа АВВГ (4х120).

Определим сопротивление линии на участке от КТП до ШР3 (длина 250м).

Расчетный ток нагрузки

;

. Принимаем кабель АВВГ .

.

Так как потеря напряжения велика, берем два кабеля типа АВВГ(4x150) на линии от КТП до ШР3. Примем кабеля типа АВВГ(4x150). И повторим вычисления:

.

Окончательно принимаем два кабеля АВВГ(4х150).

Проверим условие , где - потеря напряжения на участке от электроприемника до ШР; - потеря напряжения на участке от ШР до КТП.

Выбранные кабели удовлетворяют условию . На этом проверка заканчивается.

Заключение

подстанция электрический нагрузка

В результате выполнения данной расчетно-графической работы усвоены методы оценки значений электрических нагрузок, закреплены знания правил выбора элементов электрических сетей, силовых распределительных пунктов, комплектных трансформаторных подстанций и пускозащитной аппаратуры, изучена номенклатура электрооборудования и кабельной продукции, применяемых для электроснабжения строительных площадок.

Размещено на Allbest.ru

...