Проектирование системы электроснабжения строительной площадки жилого дома

Помещение	Ен, лк	h, м	А, м	В, м	i	η, о.е.	N	Ф, лм	Лампа
сварочный пост	150	2	5	3	0,938	0,25	2	6727	Г220−500
пост металлобработки	150	2	10	5	1,667	0,34	4	8244	Г220−500
склад мет. изделий	30	2	5	4,3	1,156	0,29	1	3325	Г220−200
КТП	30	2	5	5	1,25	0,24	2	2336	Г220−200
трансформаторная	30	2	5	4,4	1,17	0,29	1	3402	Г220−200
помещение с наждаком	150	2	5	5	1,25	0,30	2	9344	Г220−500
помещение с транспорт.	150	2	10	5	1,667	0,34	4	8244	Г220−500
прорабская	150	2	5	3	0,938	0,25	2	6727	Г220−500
душевая	20	2	5	5	1,25	0,30	1	2492	Г220−200
бытовка	75	2	5	5	1,25	0,30	1	9344	Г220−500
строительный модуль	100	2,4	30	10	3,125	0,43	12	8692	Г220−500

 

Расчётная величина осветительной нагрузки определяется по формуле [5, с. 271]:

P_ро=Р_уст·К_с·К_ПРА, (2.6)

где Р_уст – установленная мощность ламп;

К_с – коэффициент спроса;

К_ПРА – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Установленная мощность ламп зависит от их числа и номинальной мощности одной лампы:

Р_уст=SN_i·Р_номi, (2.7)

Суммарные установленные мощности ламп накаливания и ламп ДРЛ:

Р_{уст.нак.}=11∙500+25∙500+5∙200+42=19042 Вт;

Р_{уст.ДРЛ.}=6∙490=2940 Вт.

По [5, с. 271] определили значения коэффициентов спроса и учёта потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре для ламп ДРЛ: К_с=0,8; К_ПРА=1,1. Следовательно, осветительная нагрузка стройплощадки:

P_ро=19,042·0,8+2,94∙0,8∙1,1=17,8 кВт,

Q_ро=P_ро·tgφ_о=17,8∙0,33=5,9 кВАр.

3. Выбор трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

Суммарная нагрузка стройплощадки  с учетом осветительной нагрузки составляет:

Р_Σ=Р_р+P_{р о}, (3.1)

Q_Σ=Q_р+Q_ро, (3.2)

Р_Σ=105,9+17,8=123,7 кВт,

Q_Σ=76,8+5,9=82,7 кВАр.

Так как по заданию все электроприёмники имеют 2 категорию по надёжности электроснабжения, то для обеспечения их надёжного электроснабжения принимаем к установке на КТП два трансформатора.

Расчётную мощность трансформатора определяем по формуле:

S_{расч.тр}= , (3.3)

здесь К_з=0,7 − рекомендуемый коэффициент загрузки для двухтрансформаторной ТП [5, с. 103];

N=2 − число трансформаторов.

S_{расч.тр}= =88,4 кВА.

Принимаем к установке два трансформатора ТМ–100/10.

Определяем реактивную мощность, которую целесообразно передавать через силовой трансформатор из сети 10 кВ в сеть 0,4 кВ [5, с. 106]:

Q_т= ; (3.4)

Q_т= =65,6 кВАр.

 

 

Находим мощность низковольтных компенсирующих установок (НКУ) [3, с. 106]:

Q_НКУ1=Q_Σ – Q_т, (3.5)

Q_НКУ1=82,7–65,6=17,1 кВАр.

Мощность НКУ, необходимых для  сведения потерь электроэнергии в распределительной  сети к минимуму:

Q_НКУ2=Q_Σ – Q_НКУ1 –g×N∙S_т.ном. (3.6)

Расчётный коэффициент g зависит от схемы питания КТП и расчётных параметров К_р1 и К_р2, которые определяются по [4, с. 108–109, таблицы 4.6 и 4.7]: К_р1=9, К_р2=2. Для данных значений g=0,4

Принимаем, что цеховая ТП получает питание по радиальной схеме, тогда  по [3, с. 108–109, рисунок 4.8б] найдено, что g=0,42, следовательно:

Q_НКУ2=82,7–17,1–0,42∙2×100= −18,4 кВАр.

Так как значение Q_нк2<0, то принимается Q_нк2=0.

Суммарная мощность НБК:

Q_нк=Q_нк1+Q_нк2, (3.7)

Q_нк=17,1+0=17,1 кВАр.

Выбираем тип и мощность батарей  конденсаторов по [2, с. 399]: один косинусный конденсатор КС1–0,38–18 3У3.

Фактическая реактивная мощность, передаваемая из сети 10 кВ в сеть 0,4 кВ:

Q_неск=Q_р–Q_ККУ, (3.8)

Q_неск=82,7–18=64,7 кВАр.

4. Разработка системы электроснабжения

1. Выбор типа схемы электроснабжения

Схемы низковольтных сетей делятся на магистральные и радиальные. В нашем случае возможно применение только радиальной схемы сети, которая представляет собой совокупность электрических линий, отходящих от РУ низшего напряжения КТП и предназначенных для питания групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах стройплощадки.

Распределение электроэнергии к отдельным электроприемникам осуществляется самостоятельными линиями от распределительных пунктов ПР85−3.

Разработанная система низковольтного электроснабжения показана на рисунке 4.1. Система электроснабжения стройплощадки состоит из пяти распределительных пунктов (РП) типа ПР85, получающих питание от шин распределительного устройства 0,4 кВ ТП. Три распределительных пункта имеют навесное исполнение, а два, устанавливаемых в строящемся здании, − напольное. Все РП оснащены трех- и однополюсными (для осветительных установок) автоматическими выключателями серии ВА. Каждый из РП питает от 3 до 8 силовых электроприёмников. Прокладка кабелей к РП и отдельным приемникам выполняется открытой, поэтому приняты кабели АВБбШв с поливинилхлоридной изоляцией и защитным покровом из стальных лент в поливинилхлоридном шланге.

Рис. 4.1. Система электроснабжения стройплощадки

2. Расчёт электрических нагрузок для выбора питающих кабелей и выключателей

Расчёт выполняется по алгоритму, показанному в главе 1 данного проекта. При этом электроприёмники распределяются по распределительным пунктам, к которым они подключены. Для каждого из РП расчётная активная нагрузка определяется по отдельности по коэффициентам расчётной нагрузки [3, табл. 1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников для данного РП К_р=f(К_и.ср, n_э).

Расчетная реактивная нагрузка для  каждого из РП рассчитывается по формулам в зависимости от эффективного числа электроприемников n_э:

Q_р=1,1·SQ_{ср i} , при n_э£10; (4.1)

Q_р=SQ_{ср i} , при n_э>10. (4.2)

Расчёт выполнен в таблице 4.1.

 

 

Таблица 4.1.

Расчет электрических нагрузок низковольтной сети для выбора питающих кабелей

Наименование электроприемника	Кол-во ЭП nф	Номинальная мощность, кВт		Ки	tgφ	Pср, кВт	Qср, кВАр	nэ	Кр	Рр, кВт	Qр, кВАр
		одного ЭП	общая
Сварочные трансформаторы	2	3,5	7	0,25	2,67	1,75	4,67
Токарно-винторезный  станок	1	10,5	10,5	0,14	1,73	1,47	2,54
Трубогибочный станок	1	2,2	2,2	0,15	1,33	0,33	0,44
Ножницы механические	1	3,2	3,2	0,15	1,33	0,48	0,64
Транспортер грузовой	1	5	5	0,15	1,73	0,75	1,30
Кран погрузчик	1	12,9	12,9	0,1	1,73	1,29	2,23
Башенный кран	1	32,1	32,1	0,1	1,73	3,21	5,55
Итого по РП1	8	2,2−32,1	72,9	0,127	1,872	9,28	17,37	5	2,44	22,6	19,1
Трансформаторы термообраб. бетона	2	30,0	60	0,75	0,33	45	14,85
Подъемник мачтовый грузовой	1	9,3	9,3	0,1	1,73	0,93	1,61
Станок-резак по металлу	1	7	7	0,14	1,73	0,98	1,7
Станок наждачный	1	4,5	4,5	0,14	1,73	0,63	1,09
Итого по РП2	5	4,5−30	80,8	0,588	0,405	47,54	19,25	5	1,09	51,8	21,2
Транспортер грузовой	1	5	5	0,15	1,73	0,75	1,30
Подъемник мачтовый грузовой	1	9,3	9,3	0,1	1,73	0,93	1,61
Кран погрузчик	1	12,9	12,9	0,1	1,73	1,29	2,23
Итого по РП3	3	5−12,9	27,2	0,109	1,73	2,97	5,14	3	4,28	12,7	5,7
Насосы раствора	2	6,5	13	0,7	0,75	9,1	6,82
Малярная станция	2	15	30	0,7	0,75	21	15,75
Насос водяной поршневой	1	7,5	7,5	0,7	0,75	5,25	3,94
Итого по РП4	5	6,5−15	50,5	0,7	0,75	35,35	26,51	5	1,03	36,4	29,2
Насосы раствора	3	6,5	19,5	0,7	0,75	13,65	10,24
Малярная станция	1	15	15	0,7	0,75	10,5	7,88
Насос водяной поршневой	1	7,5	7,5	0,7	0,75	5,25	3,94
Итого по РП5	5	6,5−15	42	0,7	0,75	29,4	22,06	5	1,03	30,3	24,3

 

 

5. Выбор оборудования

В сетях напряжением до 1 кВ защиту электрооборудования выполняют  плавкими предохранителями или расцепителями автоматических выключателей.

Так как на стройплощадке устанавливаются распределительные пункты серии ПР85, то необходимо выбрать автоматические выключатели и по ним и числу отходящих от РП линий 0,4 кВ выбрать конкретные типы РП.

1. Выбор автоматических выключателей

Наряду с плавкими предохранителями в установках напряжением до 1 кВ широко применяют автоматические воздушные выключатели, выпускаемые в одно-, двух- и трехполюсном исполнении, постоянного и переменного тока.

Автоматические выключатели снабжают специальным устройством релейной защиты, которое в зависимости  от типа выключателя выполняют в  виде токовой отсечки, максимальной токовой защиты или двухступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные и тепловые реле. Эти реле называют расцепителями.

Конструктивно автоматические выключатели  намного сложнее предохранителей  и представляют собой сочетание выключателя и расцепителя.

Номинальным током автоматического  выключателя I_ном.а называют наибольший ток, при протекании которого выключатель может длительно работать без повреждений. Номинальным напряжением автоматического выключателя U_ном.а называют указанное в паспорте напряжение, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот выключатель предназначен. Номинальным током расцепителя I_{ном.рас} называют указанный в паспорте ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывание расцепителя. Током уставки расцепителя называют наименьший ток, при протекании которого расцепитель срабатывает.

При выборе уставок тока срабатывания автоматических выключателей необходимо учитывать различия в характеристиках  и погрешности в работе расцепителей выключателей. Существуют следующие требования к выбору автоматических выключателей:

номинальное напряжение выключателя  не должно быть ниже напряжения сети:

U_ном > U_с; (5.1)

отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемому элементу;

I_откл > I⁽³⁾_п0, (5.2)

здесь I_откл − номинальный ток отключения автоматического выключателя;

I⁽³⁾_п0 − максимальный ток трехфазного КЗ в защищаемой цепи;

номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу:

I_{ном.рас} >I_р.max; (5.3)

автоматический выключатель не должен отключаться в нормальном режиме работы защищаемого элемента, поэтому ток уставки замедленного срабатывания регулируемых расцепителей следует выбирать по условию:

I_{ном.рас} >(1,1¸1,3)∙I_р.max; (5.4)

при допустимых кратковременных перегрузках  защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать, это достигается выбором уставки  мгновенного срабатывания электромагнитного  расцепителя по условию:

I_{ном.рас.э}>(1,25¸1,35)∙i_пик; (5.5)

где i_пик – пиковый ток для группы электродвигателей или пусковой ток для одного двигателя.

 

Пиковый ток рассчитывается по формуле:

i_пик=i_п.max+(I_р−k_и∙i_ном.max), (5.6)

здесь i_п.max − наибольший из пусковых токов двигателей группы приёмников;

I_р − расчётный ток группы приёмников;

k_и − коэффициент использования, характерный для двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;

i_ном.max − номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Расчётные токи в кабелях, питающих РП, и отдельные электроприёмники, определяются по формулам:

, (5.7)

I_р= , (5.8)

где Р_р, Q_р − расчётные значения активной и реактивной мощностей, текущих по проводнику, значения даны в таблице 4.1;

Р_ном – номинальная активная мощность одного электроприёмника, кВт;

U_ном – номинальное линейное напряжение сети, кВ;

cosf – номинальный коэффициент мощности нагрузки;

h – номинальный КПД электроприёмника.

Расчётные токи в кабеле к РП1 и в цепи башенного крана:

I_{РП1 р}= =42,7 А,

I_{ЭП8 р}= =102,9 А.

Рассчитываем необходимые значения для выбора автоматических выключателей, защищающих КЛ к РП1 и ЭП8:

i_пик=5∙102,9+(42,7−0,1∙102,9)=546,9 А,

1,1∙I_{РП1 р}=1,1·42,7=47 А,

1,25·i_пик=1,25·546,9=684 А,

1,1∙I_{ЭП8 р}=1,1·102,9=113 А,

1,25·i_п=1,25·5∙102,9=643 А.

Для защиты кабельной линии к  РП1 выбираем автоматический выключатель ВА 53−37 [7, табл. 2.1.1]:

I_ном.а=160 А,  U_ном.а=0,4 кВ,  I_{ном.рас}=100 А,  I_{рас.ном э}=700 А.

Для защиты присоединения башенного  крана, отходящего от РП1, также выбираем автоматический выключатель ВА 53−37 [7, табл. 2.1.1]:

I_ном.а=160 А,  U_ном.а=0,4 кВ,  I_{ном.рас}=125 А,  I_{рас.ном э}=875 А.

Аналогично выбраны остальные  автоматические выключатели, результаты показаны в таблицах 5.1 и 5.2.

Автоматические выключатели для  вводов 0,4 кВ трансформаторов ТП и для секционирования шин 0,4 кВ выбираем по наибольшему току в цепи силового трансформатора:

, (6.9)

I_maxТП= =202 А,

i_пикТП=5∙102,9+(202−0,1∙102,9)=706 А,