Проектирование системы электроснабжения строительной площадки жилого дома

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

 высшего профессионального  образования

Белгородский государственный  технологический 

университет им. В. Г. Шухова

 

 

Кафедра электроэнергетики

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Проектирование системы электроснабжения строительной площадки жилого дома

по дисциплине: Системы электроснабжения

 

 

Выполнил 

студент группы ЭЛЗ−32 

 

Руководитель 

 

 

 

 

 

Белгород

2008

Содержание

 

 

Введение

Для создания надежных и экономичных  систем электроснабжения различных  предприятий и производств при  проектировании необходимо руководствоваться современными методиками электрических расчётов, нормативными указаниями и руководящими документами, такими как: руководящие указания по расчёту нагрузок, руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования, правила устройства электроустановок и пр.

Возникающие при проектировании вопросы  необходимо решать комплексно, используя  серийно выпускаемое оборудование. Особое внимание надо уделять вопросам обеспечения необходимой надёжности электроснабжения, качества электроэнергии и электромагнитной совместимости устройств. Релейная защита и оперативная автоматика должны работать с высокой степенью быстродействия и селективности.

В данном проекте разрабатывается  система электроснабжения строительной площадки жилого дома. Основные расчёты, необходимые для выполнения поставленной задачи: расчёты электрических нагрузок с учётом компенсации реактивной мощности и расчёт токов короткого замыкания. Выбору подлежат силовые трансформаторы КТП, основные проводники и коммутационная аппаратура.

1. Расчёт силовой нагрузки методом упорядоченных диаграмм

Расчёт силовой нагрузки производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная нагрузка строительной площадки для выбора трансформаторов комплектной трансформаторной подстанции (КТП). На втором этапе определяются нагрузки по группам подключения электроприёмников для выбора низковольтного электрооборудования. Выполнение второго этапа расчётов возможно только после разработки схемы низковольтного стройплощадки, поэтому в данной главе рассчитывается только суммарная нагрузка стройплощадки.

Исходными данными к расчёту  являются номинальные мощности электрооборудования, перечень которого дан в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Перечень электрооборудования

Наименование электрооборудования	№ на плане	Pэп, кВт
Сварочные трансформаторы (ПВ=25%)	1, 2	20 кВА
Токарно-винторезный станок	3	10,5
Трубогибочный станок	4	2,2
Ножницы механические	5	3,2
Транспортер грузовой	6, 11	5
Кран погрузчик (ПВ=50%)	7, 27	18,2
Башенный кран (ПВ=60%)	8	41,5
Насосы раствора	9, 10, 19, 20, 22	6,5
Малярная станция	12, 13, 14	15
Трансформаторы термообработки бетона (ПВ=40%)	15, 16	50 кВА
Насос водяной поршневой	17, 18	7,5
Подъемник мачтовый грузовой (ПВ=60%)	21, 23	12
Станок-резак по металлу	24	7
Станок наждачный (1-фазный)	25	1,5
Вертикально-сверлильный станок (1-фазный)	26	1,2

Мощности трёхфазного оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, приводим к длительному режиму:

Р_н=S_п∙cosφ∙ , (1.1)

Р_н=P_п∙ , (1.2)

здесь Р_н − приведенная к длительному режиму мощность;

Р_п − паспортная активная мощность, кВт;

S_п − полная паспортная мощность, кВА;

cosφ − коэффициент мощности приёмника [1, с. 24−25];

ПВ − продолжительность включения, о.е..

Для сварочных трансформаторов, кранов, подъёмников и трансформаторов термообработки бетона имеем:

Р_1,2=20∙0,35∙ =3,5 кВт;

Р_7,27=18,2∙ =12,9 кВт;

Р₈=41,5∙ =32,1 кВт;

Р_15,16=50∙0,95∙ =30,0 кВт;

Р_21,23=12∙ =9,3 кВт.

Имеющуюся на стройплощадке однофазную нагрузку (наждачный и вертикально-сверлильный станок) необходимо привести к условной трёхфазной мощности. Принимаем, что однофазные приёмники включаются на фазное напряжение, тогда:

Р_у⁽³⁾=3∙Р_м.ф⁽¹⁾, (1.3)

здесь Р_у⁽³⁾ − условная трёхфазная мощность;

Р_м.ф⁽¹⁾ − мощность наиболее загруженной фазы.

Р_м.ф25,26⁽¹⁾=Р₂₅=1,5 кВт,    Р_у25,26⁽³⁾=3∙1,5=4,5 кВт.

Расчёт суммарной нагрузки стройплощадки выполнен в таблице 1.2 в следующем порядке.

Для каждой группы одинаковых электроприёмников определены значения коэффициента использования К_{и i} и коэффициента мощности tgφ_i по [1, табл. 1.5.1; 2, табл. 2.2].

Средние активные Р_срi и реактивные мощности Q_срi каждой группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам:

Р_{ср i}=SР_{ном i}·К_{и i}; (1.4)

Q_{ср i}=Р_{ср i}·tg φ_i , (1.5)

где Р_{ном i} – номинальная мощность одного электроприёмника в i-ой группе, кВт.

Средневзвешенные коэффициенты К_иср и tgφ_ср для стройплощадки в целом определялись по формулам:

К_{и ср}=SР_{ср i} /Р_ном∑, (1.6)

tgφ_ср=SQ_{ср i} / SР_{ср i}, (1.7)

здесь Р_ном∑ – суммарная номинальная мощность всех электроприёмников, кВт.

Эффективное число электроприемников  находится по формуле:

n_э=2·Р_ном∑ / Р_ном.max. (1.8)

где Р_ном.max – наибольшая номинальная мощность одного электроприемника.

Коэффициент расчетной нагрузки К_р определяется по [3, табл. 2] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников К_р=f(К_и.ср, n_э).

Расчетная активная и реактивная силовая нагрузка стройплощадки [3]:

Р_р=К_р·SР_{ср i} ; (1.9)

Q_р=К_р·SQ_{ср i} . (1.10)

В результате проведённых расчётов получено:

Р_р=105,9 кВт,

Q_р=76,8 кВАр.

 

 

Таблица 1.2.

Расчет электрических нагрузок (форма Ф6336–90) для выбора трансформаторов КТП

Наименование электроприемника	Кол-во ЭП nф	Номинальная мощность, кВт		Ки	tgφ	Pср, кВт	Qср, кВАр	nэ	Кр	РрS, кВт	QрS, 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	2	5	10	0,15	1,73	1,5	2,59
Кран погрузчик	2	12,9	25,8	0,1	1,73	2,58	4,46
Башенный кран	1	32,1	32,1	0,1	1,73	3,21	5,55
Насосы раствора	5	6,5	32,5	0,7	0,75	22,75	17,06
Малярная станция	3	15	45	0,7	0,75	31,5	23,63
Трансформаторы термообработки бетона	2	30,0	60	0,75	0,33	45	14,85
Насос водяной поршневой	2	7,5	15	0,7	0,75	10,5	7,88
Подъемник мачтовый грузовой	2	9,3	18,6	0,1	1,73	1,86	3,22
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	26	2,2−32,1	273,4	0,46	0,725	124,54	90,32	17	0,85	105,9	76,8

 

 

 

2. Расчёт осветительной нагрузки

Кроме силовой нагрузки на участке имеется осветительная нагрузка от рабочего освещения, охранного и сигнального.

Рабочее освещение  выполнено на железобетонных опорах прожекторами заливного света типа ПЗС−35, размещенных по периметру  территории, охранное − светильниками типа РКУ с лампами ДРЛ−490, сигнальное − лампами накаливания (42 Вт).

Так как наименьшая высота установки  прожекторов ПЗС−35 с лампами  Г220−500 равна 13 м [4, табл. 9.6], то предварительно принимаем, что прожекторы установлены на высоте 15 м, расстояние между ними также составляет 15 м. Таким образом, по периметру стройплощадки устанавливается 11 прожекторов (предварительно).

Установленную мощность прожекторного освещения территории стройплощадки можно рассчитать по формуле [4, с. 254]:

Р_прож..≈Е_н∙К_з∙m∙S, (2.1)

здесь Е_н=10 лк − нормированная освещенность территории стройплощадки [4, табл. 4-6];

К_з − коэффициент запаса, принимаем 1,5;

m − величина, которая установлена для прожекторов с лампами накаливания в пределах 0,2−0,25 Вт/(лк∙м²) [4, с. 254];

S_з − освещаемая площадь.

Р_{уст.н.о.}≈10∙1,5∙0,25∙15∙30=5625 Вт.

Данная величина очень хорошо согласуется  с предварительно принятым числом (11) прожекторов ПЗС−35 с лампами  Г220−500, установленных по периметру  площадки:

Р_прож/Р_л=5625/500=11,25,

здесь Р_л=500 Вт − мощность одной лампы Г220−500.

Для охранного освещения используется 6 светильников РКУ с лампами ДРЛ−490, расстояние между ними − 25−30 м.

Для определения установленной  мощности ламп освещения вспомогательных помещений и строительного модуля здания необходимо найти их количество, которое зависит от размещения светильников.

Размещение светильников в плане  и в разрезе определяется следующими размерами:

Н_в=3,2 м, Н_зд=3,6 м – заданными высотами вспомогательных помещений и строительного модуля здания;

h_с=0,2 м – расстоянием светильника от перекрытия;

h_п=H–h_c – высотой светильника над полом;

h_р=1 м – высотой расчетной поверхности над полом;

h=h_п–h_р – расчетной высотой;

L – расстоянием между соседними светильниками;

l – расстоянием от крайних светильников до стены.

Размещение светильников определяется условием экономичности, поэтому важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте λ=L/h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживания, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии.

Для освещения вспомогательных помещений и строительного модуля здания предварительно выбираем светильники ППР200 (500) с газонаполненными лампами накаливания Г220−200 (500). Для выбранного светильника ППР200, имеющего равномерную кривую силы свечения, по [5, с. 260, таблица 10.4] определено значение λ=2.

Находим значения расчетной высоты h для вспомогательных помещений и строительного модуля здания по формуле:

h=Н–h_р–h_с, (2.2)

h_в=3,2–1−0,2=2 м,

h_зд=3,6–1–0,2=2,4 м.

Следовательно, расстояние между светильниками во вспомогательных помещениях и в строительном модуле здания:

L=λ·h, (2.3)

L_в=2·2=4 м;

L_зд=2·2,4=4,8 м.

В соответствии с полученными значениями L выполнено размещение светильников, которое показано на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. План размещения светильников

Для определения мощности ламп методом  коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый для получения нормы освещённости:

Ф= , (2.4)

где Ф − световой поток одного светильников, лм;

Е_н − нормированная минимальная освещённость, лк;

К_зап=1,3 − коэффициент запаса для светильников с лампами накаливания [4, табл. 4.4];

S − площадь помещения, м²;

z=1,15 − коэффициент неравномерности для ламп накаливания;

η − коэффициент  использования светового потока, о.е.;

N − число светильников.

Норма освещенности для помещения КТП − Е_н=30 лк [4, с. 95].

Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения i:

i= , (2.5)

здесь А − длина помещения, м;

B − ширина помещения, м.

Индекс помещения для КТП согласно плану:

i= =1,25.

Кроме индекса  помещения для нахождения коэффициента использования светового потока необходимо знать коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности. Для бетонного потолка в грязном помещении, темных бетонных стен и темной расчётной поверхности: r_п=30%, r_с=10%, r_р=10% [4, табл. 5-1].

По [4, табл. 5-5] определили коэффициент использования светового потока для КТП − η=24%.

Определяем требуемый световой поток от светильника:

Ф= =4672 лм.

Данный световой поток практически в два раза превышает световой поток Ф_ном=2800 лм одной лампы Г220−200 [4, табл. 2.2], поэтому в помещении КТП устанавливаем два светильника ППР200. Тогда:

Ф= =2336 лм.

Следовательно, при установке двух светильников номинальный поток  от одного светильника будет превышать  требуемое значение на 16,6% при допустимых 20% [5, с. 261].

Аналогичным образом выполнен расчёт для остальных помещений, результаты показаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Световой расчёт