Электроснабжение строительной площадки

Контрольная работа

Тема задания

Электроснабжение строительной площадки

Вариант №48

Выполнил: ст. з. о. 3 курса ПГС

Чернов В.В.

Цель расчетно-графической работы

электрическая нагрузка трансформаторная подстанция

¾      Освоение методов оценки знаний электрических нагрузок;

¾      Закрепление правил выбора элементов электрических сетей, силовых распределительных пунктов, комплексных трансформаторных подстанций и пускозащитной аппаратуры;

¾      Изучение номенклатуры электрооборудования и кабельной продукции, применяемых для электроснабжения строительных площадок.

Индивидуальное задание

При выполнении РГР для получения навыка выбора различной защитной аппаратуры один из силовых распределительных шкафов следует принять с автоматическими выключателями, а другой - с предохранителями.

Электроприемники строительной площадки относятся к третьей категории по надежности электроснабжения, что обуславливает достаточность применения комплектной трансформаторной подстанции (КТП), имеющей в своем составе один трансформатор.

Длина от КТП до силового распределительного шкафа равна 90 м.

Таблица 1. Задание на электроснабжение технологического оборудования строительной площадки

Номер на схеме	Наименование оборудования	Номинальная мощность Рн, кВт	Среда установки	Напряжение сети, В	Сменность	Длина линии до ШР, м
1	Строительный кран	90	нормальная	380	2	120
2,3	Лебедка	18,5	нормальная	380	2	65
4,5,6	Бытовка	20	Нормальная	380	2	55
7,8,9,10	Сварочный агрегат	100	Нормальная	380	2	145
11	Растворный узел	11	Нормальная	380	2	45
12,13,14	Компрессор	11	Нормальная	380	2	50
15,16	Насос	18,5	Нормальная	380	2	35
17	Вентилятор	22	Нормальная	380	2	20
18	Электроинструмент	1,5	Нормальная	380	1	35
19	Наружное освещение	35	Нормальная	380	1	70

Примечание: Длина линии от КТП до ШР2 и ШР3 соответственно равна 90 м.

Содержание расчетно-графической работы

электрическая нагрузка трансформаторная подстанция

1.1 Выбор комплексной трансформаторной подстанции (КТП)

1.1.1  Расчет электрических нагрузок

1.1.2  Выбор комплексных компенсирующих устройств (ККУ)

.1.3    Предварительный выбор мощности трансформатора

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

1.2 Выбор комплексного оборудования

1.2.1  Расчет электрических нагрузок распределительных шкафов (ШР2 и ШР3)

1.2.2  Выбор вводного и линейных автоматов ШР2

.2.3    Выбор вводного рубильника и предохранителей для ЭП ШР3

1.3 Выбор проводов и кабелей

1.3.1  Предварительный выбор проводов и кабелей по токовой нагрузке ЭП

1.3.2  Проверка предварительно выбранных проводов и кабелей на потерю напряжения

1.1    
Выбор комплексной трансформаторной подстанции

Для 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.

1.1.1  Расчет электрических нагрузок

В графы таблицы 2 для расчета электрических нагрузок заносим:

- номер оборудования на схеме;

- наименование оборудования:

- номинальную мощность единицы оборудования;

- количество единиц данного вида технологического оборудования;

, 6, 7 - соответственно коэффициенты К_и, q и tgφ, принимаемые по таблице для данного вида оборудования;

- результаты расчета средней активной мощности группы ЭП Р_с ;

- результаты расчета средней реактивной мощности группы ЭП Q_c;

Затем определяем итоговые значения Р_с и Q_c отдельно как суммы соответствующих величин по графам 8,9.

Результаты расчета электрических нагрузок строительной площадки вносим в табл. 2.

Расчет электрических нагрузок электроприемников строительной площадки

P_c=nP_HK_Иq

Q_c= P_c tgφ

Номер на схеме	Наименование оборудования	Номинальная мощность Рн, кВт	n	Ки	q	tgφ	Рс, кВт	Qc, кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Строительный кран	90	1	0,1	1	1,73	9	15,57
2,3	Лебедка	18,5	2	0,1	1	1,73	3,7	6,401
4,5	Бытовка	20	2	0,95	0,95	0	36,1	0
6, 7	Сварочный агрегат	100	2	0,25	0,8	1	40	40
8, 9, 10	Растворный узел	11	3	0,15	0,6	1,52	2,97	4,5144
11	Компрессор	11	1	0,55	0,9	0,75	5,445	4,08375
12	Насос	18,5	1	0,55	0,9	0,75	9,1575	6,868125
13	Вентилятор	22	1	0,55	0,9	0,75	10,89	8,1675
14	Электроинструмент	1,5	1	0,15	0,6	1,52	0,135	0,2052
15	Наружное освещение	35	1	0,95	0,95	0	31,5875	0
ИТОГО:							148,985	85,809975

1.1.2  Выбор комплектных компенсирующих устройств

В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП выбираем комплектную конденсаторную установку (ККУ) из таблицы, ближайшую к итоговой средней реактивной мощности Q_c=116,8кВАр.

Реактивная мощность нагрузки после компенсации

Q = Q_c - Q_кку =85,8-75= 10,8кВАр,

Где реактивная мощность комплексной конденсаторной установки Q_кку =75кВАр для ККУ - 0,38 - 75 напряжением 0,38 кВ.

Средняя полная мощность нагрузки трансформатора

1.1.3  Предварительный выбор мощности трансформатора

Так как для электроприемников третьей категории надежности электроснабжения необходима однотрансформаторная КТП, то мощность предварительно выбираемого трансформатора определим по формуле

Выбираем ближайший больший из таблицы трансформатор мощностью 160кВА

.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 быть:

U_ост≥0,85

Остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности:

U_ост=

Индуктивное сопротивление двигателя наибольшей мощности при пуске:

Индуктивное сопротивление трансформатора:

Окончательно выбираем из табл.5 КТП-160-10/0,4 мощностью 160 кВА напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ.

.2 Выбор комплектного оборудования

Для определения вводного автомата или рубильника силового распределительного шкафа ШР2 иШР3 вычислим электрическую нагрузку, подключаемую к каждому шкафу.

Q_c=P_ctgφ

D=nP²_HK_Иq(0,8-K_Иq)

μ₃=P_HD(0,8-2K_Иq)

Расчет электрической нагрузки ШР2

№ на схеме	Наименование оборудования	Номинальная мощность Рн, кВт	n	Kи	q	tgφ	Рс, кВАр	Qс, кВАр	Дисперсия мощности D	Третий центральный момент μ3
2	Лебедка	18,5	1	0,1	1	1,73	3,7	6,401	23,9575	265,92825
4	Бытовка	20	1	0,95	0,95	0	36,1	0	0	0
6	Сварочный агрегат	100	1	0,25	0,8	1	40	40	1200	48000
8, 9	Растворный узел	11	2	0,15	0,6	1,52	2,97	4,5144	15,4638	105,46312
11	Компрессор	11	1	0,55	0,9	0,75	5,445	4,08375	18,267975	-38,180068
14	Электроинструмент	1,5	1	0,15	0,6	1,52	0,135	0,2052	0,143775	0,1337108
ИТОГО:							88,35	1257,8331	48333,345

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

Расчетная активная мощность:

Расчетная полная мощность:

Расчетный ток нагрузки ШР2:

Ток теплового расцепителя вводного автомата:

По I_у=299,7А из таблицы выбираем ближайший больший вводный рубильник ВА51-39 на ток 400А.

Аналогично выполним расчет для ШР3

Расчет электрической нагрузки ШР3

№ на схеме	Наименование оборудования	Номинальная мощность Рн, кВт	n	Ки	q	tgφ	Средняя активная мощность Рс, кВт	Средняя реактивная мощность Qс, кВАр	Дисперсия мощности D	Третий центральный момент μ3
3	Лебедка	18,5	1	0,1	1	1,75	1,85	3,2375	23,9575	265,92825
5	Бытовка	20	1	0,95	0,95	0	18,05	0	0	0
7	Сварочный агрегат	100	1	0,25	0,8	1	20	20	1200	48000
10	Растворный узел	11	1	0,15	0,6	1,52	0,99	1,5048	7,7319	52,731558
12	Насос	18,5	1	0,55	0,9	0,75	9,1575	6,868125	51,671194	-181,624246
13	Вентилятор	22	1	0,55	0,9	0,75	10,89	8,1675	73,0719	-305,440542
15	Наружное освещение	35	1	0,95	0,95	0	31,5875	0	0	0
ИТОГО:							92,525	39,777925	1356,4325	47831,595

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

Расчетная активная мощность:

Расчетная полная мощность:

Расчетный ток нагрузки ШР3:

По I_P=256,48А из таблицы выбираем ближайший больший вводный рубильник ВА51-39 на ток 400А.

Для определения серииШР2 необходимо иметь информацию о номинальных токах и токах установки тепловых расцепителей выключателей.

Номинальный ток двигателя строительного крана:

Номинальный ток сварочных преобразователей:

Номинальный ток для наружного освещения:

Номинальный ток для бытовок:

Расчетные токи электродвигателей и токи тепловых расцепителей линейных автоматов определяем по формулам:

Технические данные линейных автоматов ШР2

№ на схеме	Наименование оборудования	Pн, кВт	IH, A	Iу, A	Автомат
2	Лебедка	18,5	37	43,5294118	ВА51-31 на 50А
4	Бытовка	20	30,42	35,7882353	ВА51-31 на 40А
6	Сварочный агрегат	100	76,057	89,4788235	ВА51-35 на 100А
8,9	Растворный узел	11	22	25,8823529	ВА51-31 на 31,5А
11	Компрессор	11	22	25,8823529	ВА51-31 на 31,5А
14	электроинструмент	1,5	3	3,52941176	ВА51-31 на 16А

По условию технического решения подбираем из таб. 7 силовой шкаф для ШР2 типа ПР8503-109 с вводным автоматом ВА51-39 на номинальный ток 400А, который имеет 6 отходящих линий с автоматами ВА51-31 1 автомат на ток 50А для подключения лебедки, 2 на ток 31,5А для подключения растворного узла, 1 автомата на ток 31,5А для подключения компрессора, 1 на ток 16А для подключения электроинструмента, и 2 отходящие линии автоматами ВА51-35 на ток 100А для подключения сварочного агрегата (1 в резерве).

Для определения серии ШР3 необходимо иметь информацию о номинальных и пусковых токах и токах вставки предохранителей.

Пусковые токи электродвигателей и токи вставок определяем по формулам:

Токовая нагрузка силового распределительного шкафа ШР3

№ на схеме	Наименование оборудования	Pн, кВт	IH, A	Iпуск, А	IBC, А
3	Лебедка	18,5	37	259	103,6
5	Бытовка	20	30,42	30,42	30,42
7	Сварочный агрегат	100	76,057	76,057	76,057
10	Растворный узел	11	22	154	61,6
12	Насос	18,5	37	259	103,6
13	Вентилятор	22	44	308	123,2
15	Наружное освещение	35	53,24	53,24	53,24

По условию технического решения подбираем силовой шкаф для ШР3 типа

ШР11-73707 с вводным рубильником Р18-373 на номинальный ток 400А, которые имеют по две отходящих лини с предохранителями ПН2 на ток 250А для параллельного подключения лебедки и вентилятора, насоса и сварочного агрегата, и три отходящих лини с предохранителями ПН2 на ток 100А для параллельного подключения наружного освещения и бытовки, растворного узла (1 в резерве).

.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, а для бытовок и наружного освещения кабели АВВГ.

Предварительно выбранное сечение жил проводов и кабелей строительной площадки

№ на схеме	Наименование оборудования	Pн, кВт	IH, A	IДЛ, A	Марка и сечения жил проводов и кабелей	Iдоп
1	Строительный кран	90	165,5	179,891304	КРПТ(3х70+1х25)	180
2,3	Лебедка	18,5	37	40,2173913	КРПТ(4х6)	42
4,5	Бытовка	20	30,42	33,0652174	АВВГ(3х10+1x6)	42
6, 7	Сварочный агрегат	100	76,057	82,6706522	КРПТ(3х25+1х16)	95
8, 9, 10	Растворный узел	11	22	23,9130435	КРПТ(4х2,5)	25
11	Компрессор	11	22	23,9130435	КРПТ(4х2,5)	25
12	Насос	18,5	37	40,2173913	КРПТ(4х6)	42
13	Вентилятор	22	44	47,826087	КРПТ(3х10+1x6)	55
14	Электроинструмент	1,5	3	3,26086957	КРПТ(4х1,5)	19
15	Наружное освещение	35	53,24	57,8695652	АВВГ(3х16+1x10)	60

.3.2 Проверка предварительно выбранных проводов и кабелей на потерю напряжения

Предварительно выбранное сечение проводов и кабелей проверяем на потерю напряжения, при этом допустимая потеря напряжения от КТП до ШР и от ШР до электроприемника не должна превышать 0,05.

Выбранное сечение жил кабелей и потеря напряжений в линии

Наименование оборудования	Pн, кВт	l, м	R, Ом	Марка и сечения жил проводов и кабелей
Строительный кран	90	120	0,02914286	КРПТ(3х70+1х25)	0,01816383
Лебедка	18,5	65	0,18416667	КРПТ(4х6)	0,02359476
Бытовка	20	55	0,1595	АВВГ(3х10+1x6)	0,02209141
Сварочный агрегат	100	145	0,0986	КРПТ(3х25+1х16)	0,06828255
			0,07042857	КРПТ(3х35+1х16)	0,04877325	КРПТ(3х50+1х25)	0,03414127
			0,03521429	КРПТ(3х70+1х25)	0,02438662
Растворный узел	11	45	0,306	КРПТ(4х2,5)	0,02331025
Компрессор	11	50	0,34	КРПТ(4х2,5)	0,02590028
Насос	18,5	35	0,09916667	КРПТ(4х6)	0,01270487
Вентилятор	22	20	0,034	КРПТ(3х10+1x6)	0,00518006
Электроинструмент	1,5	35	0,39666667	КРПТ(4х1,5)	0,0041205
Наружное освещение	35	70	0,126875	АВВГ(3х16+1x10)	0,03075225

При определении потери напряжения линии от распределительного щита ШР до КТП

принимается расчетная активная мощность нагрузки P_p для каждого распределительного шкафа.

I_дл=I_расч/0,92=254,74/0,92=276,89 А

Принимаем по табл. 13 (М) трёхжильный кабель с алюминиевыми жилами АВВГ2(4×70) с I_дл=140 А

Сопротивление линии на участке от КТП до ШР2 (длина 90м)

R=ρ×1/s=0,029×90/2×70=0,019 Ом

I_дл=I_расч/0,92=256,48/0,92=278,78А

Принимаем по табл. 13 (М) трёхжильный кабель с алюминиевыми жилами АВВГ2(4×70) с I_дл=140 А

Сопротивление линии на участке от КТП до ШРЗ (длина 90 м)

R=ρ×1/s=0,029×90/2×70=0,019 Ом

Потеря напряжения на участке от КТП до ШР2 (длина 90м) составила

∆U₂₂=P_p×R/(U_н²×1000)=158,11×0,019/(0,38²×1000)=0,02 ≤ 0,05

Потеря напряжения на участке от КТП до ШРЗ (длина 90 м)

∆U₂₃= P_p×R/(U_н²×1000)=163,85×0,019/(0,38²×1000)=0,022≤ 0,05

Сопротивление линии на участке от сварочного агрегата до ШР 3

R=ρ×1/s =0,017×145/25=0,0986 Ом

Потеря напряжения на участке от ШР3 до сварочного агрегата

∆U_л=P_н×R/(U_н²×1000)=100×0,0986/(0,38²×1000)=0,068

 

то увеличиваем сечение кабеля до 35 мм, при этом сопротивление уменьшилось до

R=p×l/s=0,017×145/35=0,07Ом

 

и потеря напряжения составила

U=Pн×R/( U_н²×1000)=100×0,07/(0,38²×1000)=0,049

 

то увеличиваем сечение кабеля до 50 мм, при этом сопротивление уменьшилось до

R=p×l/s=0,017×145/50=0,049Ом

 

и потеря напряжения составила

U=Pн×R/( U_н²×1000)=100×0,049/(0,38²×1000)=0,034

то увеличиваем сечение кабеля до 50 мм, при этом сопротивление уменьшилось до

R=p×l/s=0,017×145/70=0,035Ом и потеря напряжения составила

U=Pн×R/( U_н²×1000)=100×0,035/(0,38²×1000)=0,024

Суммарная потеря напряжения от КТП до ШР3 и от ШР3 до сварочного агрегата составила

∑∆U_*=∆U₁+∆U₂= 0,024+0,022 = 0,046 ≤ 0,05 ,

где ∆U₁ - потеря напряжения на участке от ШР3 до сварочного агрегата; ∆U₂- потеря напряжения на участке от ШР3 до КТП.

Так как выбранный кабель удовлетворяет условию (∆U_* ≤0,05), то на этом проверка заканчивается.

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-86).~М.: Энергоатомиздат, 1986.646с.

. Тюханов Ю.М., Усихин В.Н. Критериальный анализ задачи резервирования в системах электроснабжения // Электричество. 1987. №2. С. 49-51.

. Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. Ю.Г. Бары-бина.- М.: Энергоатомиздат, 1979. 492 с.

. Тюханов Ю.М., Усихин В.Н., Шарко Г.И. Совершенствование расчетов электрических нагрузок // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. 1982. №5. С.3-5.

. Указания по компенсации реактивных нагрузок в электрических сетях промышленных предприятий //Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. 1984. №1. С.6-20.

. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования/Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 1991. 346 с.

. Ангорова Т.В., Тюханов Ю.М., Усихин В.Н. Оценка значений промышленных электрических нагрузок// Электричество. 1990. №12. С. 9-14.