Расчет электроснабжения строительной площадки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на выполнение расчетной работы

На строительной площадке (СП) расположены объекты: строящийся корпус (СК), башенный кран (БК), растворобетонный узел (РБУ), бытовые помещения (БП). Также имеется наружное освещение по периметру стройплощадки. Все объекты и наружное освещение питаются от трансформаторной подстанции (ТП). На рис. 1 показан план возможного размещения данных объектов. В строящемся корпусе находятся следующие электроприемники: сварочные трансформаторы, электроинструмент с асинхронными двигателями, светильники. Вид потребляемого тока - однофазный и трехфазный. В бытовом помещении находятся однофазные светильники и калориферы, вид потребляемого тока - однофазный. В растворобетонном узле - трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и однофазные светильники. На башенном кране

установлены трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, снабженные системой управления и защиты. Все объекты через свое вводное устройство (ВУ) соединяются с подстанцией ТП линией электропередачи (кабельной или воздушной) по радиальной схеме электроснабжения. Номинальное линейное напряжение потребителей Uл=380 В.

Таблица 1. Количество nэлектроприемников

№	Сварочные трансформа-торы	Электро- инстру-мент	Светильники	Бетоно-мешалки в РБУ	Калори-феры	Светиль-ники наружно-го освеще-ния	Башен-ный кран
			РБУ	СК	БП
4	1	8	2	40	5	2	3	25	2



Таблица 2. Координаты вводных устройств объектов на строительной площадке

№	Строящийся корпус	Башенный кран	РБУ	Бытовые помещения
	х, м	у.м	х, м	у.м	х, м	у.м	х, м	у.м
2	250	10	250	50	10	30	80	90

Таблица 3. Параметры электроприемников

Электроприемники	Активная мощность PН, кВт
Сварочный трансформатор	14
Электроинстумент	0,8
Светильник	0,1
Бетономешалка в РБУ	4
Калорифер	1,9
Светильник наружного освещения	0,5
Башенный кран	60
Электроприемники	Коэффициент мощности cos цh
Сварочный трансформатор	0,44
Электроинстумент	0,58
Светильник	1
Бетономешалка в РБУ	0,78
Калорифер	0,98
Светильник наружного освещения	0,98
Башенный кран	0,84

Рисунок 1. План строительной площадки

Выполнить следующие пункты задания:

1. Произвести расчет общей полной мощности электроприемников стройплощадки методом установленной мощности и коэффициента спроса, используя данные табл. 4.

2. Выбрать трансформатор для питания электроприемников стройплощадки по данным табл. 6.

3. Определить место размещения (координаты) трансформаторной подстанции (наружное освещение не учитывать). Подстанцию разместить на свободном от объектов месте (как можно ближе к центру нагрузок).

4. Нарисовать в масштабе план размещения объектов на строительной площадке и определить по плану длину линий электропередачи от подстанции к вводным устройствам этих объектов.

5. Произвести выбор и расчет кабельных или воздушных линий электропередачи от трансформаторной подстанции к потребителям по условиям нагрева и по допустимой потери напряжения, используя данные табл. 2.7, 2.8. Если потеря напряжения будет больше 5% от номинального напряжения (для трехфазной нагрузки 5%UЛ=19 В, для однофазной нагрузки 5%UФ=11 В), то выбрать кабель или провод большего сечения и опять проверить по условию допустимой потери напряжения. Письменно обосновать выбор данной линии электропередачи (однофазная или трехфазная, воздушная или кабельная).

6. Для всех объектов для зашиты от токов короткого замыкания произвести выбор плавкой вставки предохранителя, устанавливаемого в электрощите вводного устройства, используя данные своих расчетов и табл. 9,10.

1. Краткая характеристика объекта

Строительная площадка предназначена для постройки жилого двенадцатиэтажного дома из монолитного железобетона. Дом является частью микрорайона. Территория строительной площадки предусматривает размещение временных производственных, вспомогательных и бытовых помещений. силовой трансформатор электроприемник подстанция

Строительные механизмы распределены по месту стройки

На строительной площадке (СП) расположены объекты: строящийся корпус (СК), башенный кран (БК), растворобетонный узел (РБУ), бытовые помещения (БП). Также имеется наружное освещение по периметру стройплощадки. Все объекты и наружное освещение питаются от трансформаторной подстанции (ТП). На рис.1 показан план возможного размещения данных объектов. В строящемся корпусе находятся следующие электроприемники: сварочные трансформаторы, электроинструмент с асинхронными двигателями, светильники. Вид потребляемого тока - однофазный и трехфазный. В бытовом помещении находятся однофазные светильники и калориферы, вид потребляемого тока - однофазный. В растворобетонном узле - трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и однофазные светильники. На башенном кране

установлены трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, снабженные системой управления и защиты. Все объекты через свое вводное устройство (ВУ) соединяются с подстанцией ТП линией электропередачи (кабельной или воздушной) по радиальной схеме электроснабжения. Номинальное линейное напряжение потребителей Uл=308 В.

Все электроприемники по степени надежности электроснабжения имеют 2 категорию, т.е. перебои в электроснабжении ведут в основном к недовыпуску продукции без опасности повреждения оборудования и угрозы жизни людей.

Большинство электроприемников работают в продолжительном режиме, в повторно- кратковременном работают только отдельные ЭП цехов (башенный кран, сварочные трансформаторы).

Также имеются однофазные ЭП - светильники и калориферы.

Сварочные трансформаторы предназначены для сварки строительной арматуры, а также для различного мелкого ремонта.

Электроинструмент предназначен для самых разнообразныхопераций: сверление, штрабирование, отрезание и т.д.

2. Расчет электрических нагрузок

Существует много способов расчета электрических нагрузок. Одним из наиболее простых и широко применяемых методов расчета является метод установленной мощности и коэффициента спроса [1, с. 107-110].

Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника. Суммарная установленная мощность группы из n однородных порежиму работы потребителей определяется по формуле

,

где P_Н - номинальная потребляемая мощность одного потребителя;

ПВ - продолжительность включения.

2) Приведем 1-фазные нагрузки к условиям 3 - фазной мощности для светильников и калориферов. Условная трехфазная мощность данных электроприемников равна:

Для остальных ЭП номинальная мощность будет равна мощности электропотребления.

Расчетная активная мощность однородных по режиму работы потребителей равна:

Р_р = К_с• Р_у

где К_С - коэффициент спроса, учитывающий вероятность одновременности включении и степени загруженности однородной по режиму работы группы потребителей.

Р_{р.св.тр.} = К_с• Р_усв.тр = 0,5•10,84 = 5,42 кВт

Р_{рэл.инстр.} = К_с• 0,25 • 4,05= 1,01 кВт

Р_{р.св.ск.} = К_с • = 0,85 • 12 = 10,2 кВт

Р_{р.св.РБУ.} = К_с • = 0,85 • 0,6 = 0,51 кВт

Р_{р.св.БП.} = К_с • = 0,85 • 1,5= 1,27 кВт

По P_Р, зная cosц_н, можно рассчитать соответствующую реактивную мощность:

Полная мощность строительной площадки определяется по фор-

муле:

где N - количество различных групп.

Результаты расчетов сводим в таблицу установленной и расчетной мощностей отдельных групп потребителей - в таблицу 4.

Таблица 4. Установленные и расчетные мощности отдельных групп потребителей

Наименование групп потребителей	Мощность одного потребителя Рн, кВт	Кол-во n		ПВ	Кс	Ру. кВт	Qy, кВАр	Рр. кВт	Qр, кВАр
Сварочные трансформаторы	14	1	0,44	0,6	0,5	10,84	4,77	5,42	2,385
Электроинструмент	0,8	8	0,58	0,4	0,25	4,05	2,35	1,01	0,59
Светильники в СК	0,1	40	1	1	0,85	12	12	10,2	10,2
Светильники в РБУ	0,1	2	1	1	0,85	0,6	0,6	0,51	0,51
Светильники в БП	0,1	5	1	1	0,85	1,5	1,5	1,27	1,27
Бетономешалки в РБУ	4	2	0,78	1	0,6	8	6,24	4,8	3,74
Калориферы	1,9	3	0,98	1	0,8	17,1	16,76	13,7	13,4
Башенный кран	60	2	0,84	0,3	0,25	65,73	55,2	16,43	13,8
Светильники наружного освещения	0,5	25	0,98	1	1	37,5	37,5	37,5	36,75



3. Выбор силовых трансформаторов на подстанции

Выбор трансформатора базируется на расчете полной мощности объекта. Предварительно выберем трансформатор из табл. 6 по значению Sр. Выбираем трансформатор типа ТМ - 160/10.

После определения активной P_Р и реактивной Q_Р расчетных нагрузок строительной площадкиобщие расчетные нагрузки с учетом потерь мощности в трансформаторе определяются по формулам:

где активная и реактивная мощность потерь транс-

форматора.

Потери в трансформаторе оценим по формулам:

=

4. Определение центра нагрузок

Определение центра нагрузок производится для выбора оптимального места расположения трансформаторной подстанции. Правильный выбор центра нагрузки снижает мощность потерь и расходцветных металлов. Координаты центра нагрузок находят по формулам

где m - число объектов (по условию работы m=4. т е. СК, БК,

РБУ, БП);

Si - расчетная полная мощность, потребляемая i-ым объектом,которая определяется аналогично определению полной мощности СП,т.е. по формуле;

- координаты вводных устройств объектов на стройплощадке.

Расчетнуюполную мощность строящегося корпуса СК определим по формуле:

По условию задания в строящемся корпусе находятся: сварочные трансформаторы, электроинструмент и светильники.

Следовательно, суммарная активная мощность будет равна:

Соответственно

Расчетнуюполную мощность растворобетонного узла определим по формуле:

По условию задания в растворобетонном узле - трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и однофазные светильники.

Следовательно, суммарная активная мощность будет равна:

Соответственно

Расчетную полную мощность бытового помещения определим по формуле:



По условию задания в бытовом помещении находятся калориферы и светильники.

Следовательно, суммарная активная мощность будет равна:

Соответственно

Расчетнуюполную мощность башенного крана определим по формуле:

Координаты подстанции равны:

Подстанцию размещаем на свободном от объектов месте (как можно ближе к центру нагрузок).

Изобразим в масштабе план СП (рисунок 2). Определим по плану длину линий электропередачи от подстанции к вводным устройствам этих объектов:

L_СК = 74,76м;

L_РБУ = 157,92 м;

L_БП = 96,5м;

L_БК = 64,53м.

5. Выбор питающих линий

При выборе вида линии электропередачи учитывают характер нагрузки и особенности территории, по которой проходит линия электропередачи, а также протяженность линии.

Характер нагрузки в строящемся корпусе СК - смешанная -трехфазная и однофазная (сварочные трансформаторы, электроинструмент с асинхронными двигателями, светильники). Кроме того, данный вид объекта - долговременное сооружение. Учитывая все вышеизложенное, а также небольшую протяженность данной линии, выбираем четырехжильный бронированный кабель, проложенный в траншее [2, с. 121-131].

Рисунок 2. План строительной площадки

Проводники линии электропередачи напряжением до 1000 В должны удовлетворять двум основным условиям:

- условию допустимого нагрева рабочим током;

- условию допустимой потери напряжения.

Условие допустимого нагрева рабочим током

где - берется из табл. 7;

- расчетный ток объекта:

I_рск=S_СК/ v3 U_Л - для трехфазной линии передачи;

По таблице выбираем сечение кабеля четырехжильного в свинцовой или алюминиевой оболочке с алюминиевыми жилами, прокладываемого в земле 10 мм².

Кабель с выбранным токоведущим сечением, выбранное из табл. 7 по значению Iр, проверяется по условию допустимой потери напряжения:

ДU ? 5% Uл=5•380/100=19 В

Потеря напряжения определяется для трехфазной нагрузки для объекта по формуле:

где I_р - линейный расчетный ток в А (определен выше при выборе сечения провода);

l - длина линии в км;

R₀ и X₀ берутся из табл. 8 для выбранного по условию допустимого нагрева токоведущей жилы кабеля;

cos ц_СК= P_рск/ S_рск - расчетный коэффициент мощности нагрузки объекта;

sin ц_ск = Q_рск / S_рск.

ДU ? 5% Uл =19 В

10,95В? 19 В

Условие выполняется, значит, данное сечение нам подходит.

Характер нагрузки в растворобетонном узле РБУ также смешанная -трехфазная и однофазная (трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором исветильники). Кроме того, в условиях строительства часто применяют временные линии передачи, выполняемые шланговым кабелем по воздуху. Учитывая все вышеизложенное, выбираем воздушный шланговый кабель.

Условие допустимого нагрева рабочим током

где - берется из табл. 7;

- расчетный ток объекта:

I_рРБУ=S_РБУ/ v3 U_Л - для трехфазной линии передачи;

По таблице выбираем сечение четырехжильного кабеля переносного шлангового с медными жилам 2,5мм².

Линия с выбранным токоведущим сечением, выбранная из табл. 7 по значению Iр, проверяется по условию допустимой потери напряжения:

ДU ? 5% Uл=5•380/100=19 В

Потеря напряжения определяется для трехфазной нагрузки для объекта по формуле:

где I_р - линейный расчетный ток в А (определен выше при выборе сечения провода);

l - длина линии в км;

R₀ и X₀ берутся из табл. 8 для выбранного по условию допустимого нагрева токоведущего провода;

cos ц_РБУ= P_рРБУ/ S_рРБУ - расчетный коэффициент мощности нагрузки объекта;

sin ц_РБУ= Q_рРБУ / S_рРБУ.

ДU ? 5% Uл =19 В

17,82 В ? 19 В

Условие выполняется, значит, данное сечение нам подходит

Характер нагрузки в бытовом помещении БП - однофазная (калориферы и светильники). Кроме того, в условиях строительства часто применяют временные линии передачи, выполняемые шланговым кабелем по воздуху. Учитывая все вышеизложенное, выбираем воздушный шланговый кабель.

Условие допустимого нагрева рабочим током

где - берется из табл. 7;

- расчетный ток объекта:

I_БПк=S_БП / U_ф - для однофазной линии передачи, где фазное напряжение равно: U_Ф= U_Л / v3 = 380 / v3 = 220 В.

По таблице выбираем сечение трехжильного кабеля переносного шлангового с медными жилам 35 мм².

Кабель с выбранным токоведущим сечением, выбранное из табл. 7 по значению Iр, проверяется по условию допустимой потери напряжения:

ДU ? 5% Uл=5•220/100=11 В

Потеря напряжения определяется для однофазной нагрузки для объекта по формуле:

где I_р - линейный расчетный ток в А (определен выше при выборе сечения провода);

l - длина линии в км;

R₀ и X₀ берутся из табл. 8 для выбранного по условию допустимого нагрева токоведущей жилы кабеля;

cos ц_БП= P_РБП/ S_рБП - расчетный коэффициент мощности нагрузки объекта;

sin ц_БП= Q_РБП / S_рБП

ДU ? 5% Uл =11 В

8,38 В? 11 В

Условие выполняется, значит, данное сечение нам подходит.

Характер нагрузки в башенном кране БК - трехфазная (трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором). Кроме того, в условиях строительства часто применяют временные линии передачи, выполняемые шланговым кабелем по воздуху. Учитывая все вышеизложенное, выбираем воздушный шланговый кабель.

Условие допустимого нагрева рабочим током

где - берется из табл. 7;

- расчетный ток объекта:

I_БК=S_БК/ v3 U_Л - для трехфазной линии передачи;

По таблице выбираем сечение трехжильного кабеля переносного шлангового с медными жилам 4 мм².

Кабель с выбранным токоведущим сечением, выбранный из табл. 7 по значению Iр, проверяется по условию допустимой потери напряжения:

ДU ? 5% Uл=5•380/100=19 В

Потеря напряжения определяется для трехфазной нагрузки для объекта по формуле:

где I_р - линейный расчетный ток в А (определен выше при выборе сечения провода);

l - длина линии в км;

R₀ и X₀ берутся из табл. 8 для выбранного по условию допустимого нагрева токоведущей жилы кабеля;

cos ц_БК= P_рбк/ S_рБК - расчетный коэффициент мощности нагрузки объекта;

sin ц_БК= Q_рБК / S_рБК.

ДU ? 5% Uл =19 В

14,26 В? 19 В

Условие выполняется, значит, данное сечение нам подходит.

6. Выбор предохранителей

Электроустановки защищаются от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузок при помощи плавких предохранителей или автоматических выключателей[1, с. 131-137].

Нагрузка в строящемся корпусе СК имеет смешанный характер. Там находятся и сварочные трансформаторы, и электроинструмент, и светильники. поэтому отдельно для всего объекта определяется I_ПВ1, для электроприемников с электродвигателями определяетсяI_ПВ2, для сварочных трансформаторов определяется I_ПВ3, а плавкая вставка выбирается по большему значению тока: I_ПВ1, I_ПВ1 или I_ПВ3.

I_ПВ1 ? I_рСК

где I_ПВ1 - номинальный ток плавкой вставки;

I_рi - расчетный (или номинальный) ток i-го приемника.

I_ПВ1 ? 32,24А

Для электродвигателей определим I_ПВ2:

где I_Н - номинальный ток приемника (или расчетный ток группы приемников);

К_i - кратность пускового тока;

К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителей.

Номинальный ток электродвигателей найдем по формуле:

Кратность пускового тока К_i и К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителейвыбираем по таблице для асинхронных электродвигателей равны: К_i = 2, К_ПВ= 1. Отсюда

Для сварочных трансформаторов определим I_ПВ3:

Номинальный ток сварочных трансформаторов найдем по формуле:

Плавкую вставку выберем по большему значению тока:I_ПВ1= 32,24А

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 60 I_HOMпред.=63А, I_HOMПВ.=40 А,

В растворобетонном узле РБУ нагрузка в основном определяется мощностью двигателей. Поэтому плавкую вставку выбираем по формуле:

где I_Н - номинальный ток приемника (или расчетный ток группы приемников);

К_i - кратность пускового тока;

К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителей.

Номинальный ток электродвигателей РБУ найдем по формуле:

Кратность пускового тока К_i и К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителейвыбираем по таблице для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором равны: К_i = 6, К_ПВ= 2. Отсюда

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 60 I_HOMпред.=63 А, I_HOMПВ. = 32 А.

В бытовом помещении нагрузка определяется однофазными приемниками, не имеющими пиковых и пусковых токов. Поэтому плавкая вставка определяется по формуле:

I_ПВ? I_рБП

где I_ПВ - номинальный ток плавкой вставки;

I_рБП - расчетный (или номинальный) ток приемника.

I_ПВ1 ? 95,27А

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 100 I_HOMпред.=100 А, I_HOMПВ.= 100 А.

В башенном кране БК нагрузка в основном определяется мощностью двигателей. Поэтому плавкую вставку выбираем по формуле:

где I_Н - номинальный ток приемника (или расчетный ток группы приемников);

К_i - кратность пускового тока;

К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителей.

Кратность пускового тока К_i и К_ПВ - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки для плавких предохранителейвыбираем по таблице для асинхронных электродвигателей с фазным ротором равны: К_i = 2, К_ПВ= 1. Отсюда

Выбираем предохранитель типа ПН2 - 100 I_HOMпред.=100 А, I_{HOMПВ .}= 80 А.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Глушков Г.Н. Электроснабжение строительно-монтажных работ: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1982. 232 с.

2. Тополянский А.Б. Электроснабжение и электроустановки в строительстве. Л.: Стройиздат, 1990. 272 с.

Размещено на Allbest.ru

...