Проектирование системы электроснабжения строительной площадки жилого дома

1,1∙I_maxТП=1,1·202=222 А,

1,25·i_пик=1,25·706=883 А.

Выбираем автоматические выключатели ВА 55−37 [7, табл. 2.1.1]:

I_ном.а=250 А,  U_ном.а=0,4 кВ,  I_{ном.рас}=250 А,  I_{рас.ном э}=1250 А.

 

 

 

 

 

Таблица 5.1.

Выбор автоматических выключателей для КЛ к РП

КЛ к…	Iр, А	1,1∙Iр, А	iпик, А	1,25∙iпик, А	Выключатель	Iном, А	Iрас.ном, А	Iрас.номэ, А
РП1	42,7	47	547	684	ВА 53−37	160	100	700
РП2	80,8	89	227	284	ВА 51−31	100	100	300
РП3	20,1	22	224	280	ВА 51−31	100	31,5	315
РП4	67,4	74	221	276	ВА 51−31	100	100	300
РП5	56,1	62	209	261	ВА 51−31	100	100	300

 

Таблица 5.2.

Выбор автоматических выключателей для  отдельных ЭП

Номер ЭП на плане	Iр, А	1,1∙Iр, А	iп, А	1,25∙iп, А	Выключатель	Iном, А	Iрас.ном, А	Iрас.номэ, А
1, 2	16	18	16	20	ВА 51−31	100	20	60
3	33,6	37	168	210	ВА 51−31	100	40	280
4	5,9	6,5	29	37	ВА 51−31	100	8	56
5	8,5	9,4	43	53	ВА 51−31	100	10	70
6, 11	16	18	80	100	ВА 51−31	100	20	140
7, 27	41,3	45	207	258	ВА 51−31	100	50	350
8	102,9	113	514	643	ВА 53−37	160	125	875
9, 10, 19, 20, 22	13	14	65	81	ВА 51−31	100	20	140
12, 13, 14	30,1	33	150	188	ВА 51−31	100	40	280
15, 16	50,7	56	51	63	ВА 51−31	100	63	189
17, 18	15	17	75	94	ВА 51−31	100	20	140
21, 23	29,8	33	149	186	ВА 51−31	100	40	280
24	22,4	25	112	140	ВА 51−31	100	31,5	220,5
25	14,4	16	72	90	ВА 51−31	100	20	140

2. Выбор распределительных пунктов

По выбранным выключателям и  их количеству выберем распределительные  пункты серии ПР 85.

От распределительного пункта ПР1 отходят восемь линий 0,4 кВ, в семи из них стоят автоматические выключатели  ВА 51−31 и в цепи одной линии  − ВА 53−37. Поэтому выбираем распределительный пункт ПР85−3 028−54−У1 с зажимами на вводе, оснащаемый восьмью трехполюсными выключателями и шестью однополюсными ВА 51−31−1, которые будут использоваться для присоединения осветительных установок. Номинальный ток выбранного РП − I_ном=250 А, что больше расчётного тока для РП1 − I_{РП1 р}=42,7 А.

Аналогичным образом выбраны остальные  РП:

РП2 − ПР85−3 022−54−У1,

РП3 − ПР85−3 010−54−У1,

РП4 − ПР85−3 022−54−У1,

РП5 − ПР85−3 022−54−У1.

6. Выбор сечений проводников

1. Выбор сечений

Сечений жил кабелей выбирают по нагреву длительным расчётным током и по условию соответствия выбранному защитному устройству (в нашем случае − автоматическому выключателю):

I_р £ I_доп, (6.1)

I_доп ³ k_защ∙I_з, (6.2)

здесь I_доп − длительно допустимый ток для кабеля [6, с. 402];

I_з – параметр защитного устройства, т.е. ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя;

k_защ=1 – коэффициент защиты [5, табл. 7.6]

Ток в кабеле к РП1 (табл. 5.1) и условие (6.2) для этой КЛ:

I_{РП1 р}=42,7 А,

k_защ∙I_{рас.ном}=1∙100=100 А.

Выбираем кабель АВБбШв−3´70 с длительно-допустимым током I_дл.доп=140 А [6, с. 402].

Аналогичным образом выбираются сечения всех остальных кабелей, результаты расчётов сведены в таблицы 6.1 и 6.2.

Таблица 6.1.

Выбор сечений кабелей к РП

Питаемый РП	Iр, А	Iрас.ном, А	Кабель	Iдл,доп, А
РП1	42,7	100	АВБбШв−3´70	140
РП2	80,8	100	АВБбШв−3´50	110
РП3	20,1	31,5	АВБбШв−3´16	60
РП4	67,4	100	АВБбШв−3´50	110
РП5	56,1	100	АВБбШв−3´50	110

 

Таблица 6.2.

Выбор сечений кабелей к ЭП

Номер ЭП на плане	Iр, А	Iрас.ном, А	Кабель	Iдл,доп, А
1, 2	16	20	АВБбШв−3´10	45
3	33,6	40	АВБбШв−3´10	45
4	5,9	8	АВБбШв−3´10	45
5	8,5	10	АВБбШв−3´10	45
6, 11	16	20	АВБбШв−3´10	45
7, 27	41,3	50	АВБбШв−3´16	60
8	102,9	125	АВБбШв−3´70	140
9, 10, 19, 20, 22	13	20	АВБбШв−3´10	45
12, 13, 14	30,1	40	АВБбШв−3´10	45
15, 16	50,7	63	АВБбШв−3´25	75
17, 18	15	20	АВБбШв−3´10	45
21, 23	29,8	40	АВБбШв−3´16	60
24	22,4	31,5	АВБбШв−3´10	45
25	14,4	20	АВБбШв−3´10	45

2. Проверка выбранных сечений кабелей по потере напряжения

Потери напряжения рассчитываются по формуле:

/1000, (6.3)

где I_p – расчётный ток в кабеле, А;

r_уд, х_уд – удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля [1, табл. 1.9.5];

L – длина КЛ, м.

Определим потерю напряжения в кабеле к ЭП1:

ΔU_ЭП1= ·16·(3,12·0,351+0,099·0,936)·20/1000=0,7 В.

Потеря напряжения в питающем РП1 кабеле:

ΔU_РП1= ·42,7·(0,447·0,764+0,081·0,645)·10/1000=0,3 В.

Таким образом, суммарная потеря напряжения относительно зажимов ЭП1 равна 0,7+0,3=1 В или 0,3% при допустимой потере напряжения 5%.

Аналогичным образом рассчитаны потери напряжения в остальных кабелях, результаты сведены в таблицу 6.3, из которой видно, что наибольшая потеря напряжения не превышает 4,4 В или 1,2%.

Таблица 6.3.

Потери напряжения в КЛ

Номер ЭП на плане	Iр, А	rуд, Ом/км	худ, Ом/км	L, м	Iдл,доп, А
1	16	3,12	0,099	20	0,7
2	16	3,12	0,099	19	0,6
3	33,6	3,12	0,099	14	1,3
4	5,9	3,12	0,099	11	0,2
5	8,5	3,12	0,099	6	0,2
6	16	3,12	0,099	2	0,1
7	41,3	1,95	0,095	2	0,2
8	102,9	0,447	0,082	4	0,2
9	13	3,12	0,099	7	0,4
10	13	3,12	0,099	7	0,4
11	16	3,12	0,099	3	0,1
12	30,1	3,12	0,099	3	0,4
13	30,1	3,12	0,099	4	0,5
14	30,1	3,12	0,099	3	0,4
15	50,7	1,25	0,091	4	0,4
16	50,7	1,25	0,091	3	0,3
17	15	3,12	0,099	3	0,2
18	15	3,12	0,099	3	0,2
19	13	3,12	0,099	4	0,2
20	13	3,12	0,099	4	0,2
21	29,8	1,95	0,095	6	0,3
22	13	3,12	0,099	8	0,5
23	29,8	1,95	0,095	8	0,4
24	22,4	3,12	0,099	11	0,7
25	14,4	3,12	0,099	14	0,6
РП1	42,7	0,447	0,082	10	0,3
РП2	80,8	0,625	0,085	13	1,1
РП3	20,1	1,95	0,095	55	3,5
РП4	67,4	0,625	0,085	52	3,3
РП5	56,1	0,625	0,085	75	3,9

 

7. Расчёт осветительной сети

Выбор проводников осветительной  сети произведем по условию минимума расхода проводникового материала. План осветительной сети с распределение  ламп по фазам показан на рис. 7.1. Осветительная сеть выполняется однофазной, но распределение светильников по фазам выполнено таким образом, что относительно шин 0,4 кВ ТП осветительная нагрузка является практически полностью симметричной. Питание осветительных установок осуществляется от РП.

Рис. 7.1. План осветительной сети с распределением светильников по фазам

Выбор сечений проводников для  каждого из участков проведём по формуле:

s= , (7.1)

здесь s − сечение данного участка сети;

SМ − сумма моментов нагрузки данного участка и последующих участков;

Sαm − сумма моментов всех ответвлений;

К_с − коэффициент, зависящий от схемы питания и материала проводника;

Du_рS=5,3% − суммарные располагаемые потери напряжения осветительной сети, зависящие от мощности трансформатора (100−160 кВА), его коэффициента загрузки (0,7) и коэффициента мощности (0,89). [4, табл. 12-6]

Для однофазной сети 220 В переменного  тока, выполненной алюминиевыми проводами, по [5, табл. 10.7] определили: К_с=7,4.

Определяем моменты нагрузки участков осветительной сети, например, для фазы С, получающей питание от РП2 (рис. 7.1):

М=(3Р_П+2Р_С)∙10+(2Р_П+2Р_С)∙10+(2Р_П+Р_С)∙5+(Р_П+Р_С)∙15+Р_С∙5, (7.2)

m=Р_П(С)∙10, (7.3)

здесь Р_П=0,5 кВт − мощность прожектора ПЗС−35 с лампами Г220−500, равная мощности лампы с учётом потерь в ПРА;

Р_С=0,54 кВт − мощность светильника РКУ с лампами ДРЛ−4900, равная мощности лампы с учётом потерь в ПРА.

М=(3∙0,5+2∙0,54)∙10+(2∙0,5+2∙0,54)∙10+(2∙0,5+0,54)∙5+(0,5+0,54)∙15+0,54∙5=

=72,6 кВт∙м;

m_П=0,5∙10=5 кВт∙м;

m_С=0,54∙10=5,4 кВт∙м.

Определяем сечение ответвления  от шинопровода к осветительной  группе:

s= =2,51 мм².

Принимаем ближайшее большее по стандарту сечение кабеля АВВГ−2х4 [4, с. 291, 340].

 

Проверяем выбранный кабель по нагреву  проходящим по нему током:

I=3∙2,3+2∙3,3=13,5 А,

здесь 2,7 А − рабочий ток одной лампы Г220−500; 3,3 А − рабочий ток одной лампы ДРЛ490.

Допустимый для кабеля АВВГ−2х2,5 ток I_доп равен 29 А, следовательно, кабель прошел проверку по нагреву. Действительные потери напряжения в кабеле АВВГ−2х4:

Du₄= , (7.4)

Du₄= =3,3%.

Допустимые расчётные потери для  провода, идущего к отдельным  светильникам:

Du_р =Du_рS−Du₄, (7.5)

Du_р =5,3−3,3=2,0%.

Выбираем сечение кабеля для  питания отдельных светильников и прожекторов:

s= =0,37 мм².

Принимаем кабель АВВГ−2х2,5.

Выбор проводников для остальных участков проводится аналогично.

8. Расчёт токов короткого замыкания

Для проверки выбранного электрооборудования  необходимо провести расчёт токов трёхфазного и однофазного короткого замыкания (КЗ).

1. Расчёт токов трёхфазного КЗ

Для расчёта токов КЗ составляем схемы замещения для типовых  расчётных точек КЗ − шины КТП, ввод распределительного пункта и наиболее удалённый ЭП. Составленные схемы даны на рисунке 8.1.

Рис 8.1. Схемы для расчёта токов КЗ в типовых точках

Сопротивление системы, приведённое к напряжению 0,4 кВ:

Х_С= · , (8.1)

здесь I_откл=20 кА – ток отключения выключателя, стоящего на стороне ВН.

Х_С= · ·1000=0,44 мОм.

Сопротивление трансформатора ТМН–100/10 [1, табл. 1.9.1], приведённое к стороне 0,4 кВ:

Z_тр=31,5+j64,7 мОм.

Сопротивления кабельных линий  определяются по удельным сопротивлениям [1, табл. 1.9.5, 1.9.7] и их длине:

Z=z_уд·L. (8.2)

Сопротивления кабеля, питающего РП3, и кабеля к наиболее удалённому электроприёмнику ЭП23:

Z_клРП3=(1,95+j0,095)·55=107,25+j5,23 мОм,

Z_клЭП23=(1,95+j0,095)·8=15,6+j0,76 мОм.

Сопротивления автоматических выключателей найдены по [1, табл. 1.9.3] по их номинальным токам:

Z_кВ1=0,4+j0,5 мОм;

Z_кВ2=Z_кВ3=1,3+j1,2 мОм.

Переходное сопротивление контактных соединений зависит от места КЗ, т.е. от удаленности КЗ от шин ТП [1, табл. 1.9.4]:

R_перТП=15 мОм;

R_{пер.расп}=20 мОм;

R_перЭП=30 мОм.

Результирующее сопротивление при КЗ на шинах ТП:

Z_ΣТП=jХ_С+Z_тр+Z_кВ1+R_перТП, (8.3)

Z_ΣТП=j0,44+31,5+j64,7+0,4+j0,5+15=46,9+j65,64 мОм.

Начальное значение периодической  составляющей тока трехфазного КЗ на шинах ТП:

I_{п0 ТП}= , (8.4)

I_{п0 ТП}= =2,86 кА.

Ударный ток находится по формуле:

i_уд= ×I_п0·К_уд, (8.5)

где К_уд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а:

К_уд=1,02+0,98∙ , (8.6)

Т_а=  (8.7)

Для шин ТП:

Т_а= =0,004 с,

К_уд=1,02+0,98∙ =1,1,

i_{уд ТП}= ×2,86·1,1=4,45 кА.

Аналогичным образом найдены токи трёхфазного КЗ для остальных  типовых точек КЗ, результаты показаны в таблице 8.1.

Таблица 8.1.

Расчет токов трёхфазного КЗ

Точка КЗ	ZΣ, мОм	Iп0, кА	iуд, кА
шины ТП	46,9+j65,64	2,86	4,45
РП	160,45+j72,07	1,31	1,90
ЭП23	187,35+j74,03	1,15	1,65