Разработка системы электроснабжения строительной площадки. Определение расчётных нагрузок и выбор силовых трансформаторов для комплектной трансформаторной подстанции. Разработка схемы электрической сети, расчет токов. Экономическая оценка проекта.
При низкой оригинальности работы "Проектирование системы электроснабжения строительной площадки жилого дома", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Данная величина очень хорошо согласуется с предварительно принятым числом (11) прожекторов ПЗС-35 с лампами Г220-500, установленных по периметру площадки: Рпрож/Рл=5625/500=11,25, ЗДЕСЬРЛ=500 Вт - мощность одной лампы Г220-500. Размещение светильников определяется условием экономичности, поэтому важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте ?=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 определения мощности ламп методом коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый для получения нормы освещенности: Ф= ,(2.4) Аналогичным образом выполнен расчет для остальных помещений, результаты показаны в таблице 2.1. номинальный ток расцепителя должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаемому элементу: Іном.рас >Ір.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: Іном.рас >(1,1?1,3)•Ір.max;(5.4) при допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать, это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию: Іном.рас.э>(1,25?1,35)•іпик;(5.5) гдеіпик - пиковый ток для группы электродвигателей или пусковой ток для одного двигателя.В данном курсовом проекте разработана система электроснабжения строительной площадки двенадцатиэтажного дома.
Введение
Для создания надежных и экономичных систем электроснабжения различных предприятий и производств при проектировании необходимо руководствоваться современными методиками электрических расчетов, нормативными указаниями и руководящими документами, такими как: руководящие указания по расчету нагрузок, руководящие указания по расчету 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 надежности 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 расчеты, необходимые для выполнения поставленной задачи: расчеты электрических нагрузок с учетом компенсации реактивной мощности и расчет токов короткого замыкания. Выбору подлежат силовые трансформаторы КТП, основные проводники и коммутационная аппаратура.
1. Расчет силовой нагрузки методом упорядоченных диаграмм
Расчет 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 электроприемников для выбора низковольтного электрооборудования. Выполнение второго этапа расчетов возможно только после разработки схемы низковольтного стройплощадки, поэтому в данной главе рассчитывается только суммарная нагрузка стройплощадки.
Исходными данными к расчету являются номинальные мощности электрооборудования, перечень которого дан в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Перечень электрооборудования
Наименование электрооборудования № на плане Рэп, КВТ
Мощности трехфазного оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, приводим к длительному режиму: Рн=Sп•cos?• ,(1.1)
Рн=Рп• ,(1.2)
Здесь Рн ? приведенная к длительному режиму мощность;
Рп ? паспортная активная мощность, КВТ;
Sп ? полная паспортная мощность, КВА;
cos? ? коэффициент мощности приемника [1, с. 24?25];
ПВ ? продолжительность включения, о.е..
Для сварочных трансформаторов, кранов, подъемников и трансформаторов термообработки бетона имеем: Р1,2=20•0,35• =3,5 КВТ;
Р7,27=18,2• =12,9 КВТ;
Р8=41,5• =32,1 КВТ;
Р15,16=50•0,95• =30,0 КВТ;
Р21,23=12• =9,3 КВТ.
Имеющуюся на стройплощадке однофазную нагрузку (наждачный и вертикально-сверлильный станок) необходимо привести к условной трехфазной мощности. Принимаем, что однофазные приемники включаются на фазное напряжение, тогда: Ру(3)=3•Рм.ф(1),(1.3)
Расчет суммарной нагрузки стройплощадки выполнен в таблице 1.2 в следующем порядке.
Для каждой группы одинаковых электроприемников определены значения коэффициента использования Ки i и коэффициента мощности tg?i по [1, табл. 1.5.1; 2, табл. 2.2].
Средние активные Рсрі и реактивные мощности Qcpi каждой группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам: Рср i=SРНОМ i·Ки i;(1.4)
Qcp i=Рср i·tg ?i ,(1.5)
Где Рном i - номинальная мощность одного электроприемника в i-ой группе, КВТ.
Средневзвешенные коэффициенты Киср и tg?ср для стройплощадки в целом определялись по формулам: Ки ср=SPCP i /Рном?,(1.6) tg?ср=SQCP i / SPCP i,(1.7) здесь Рном? - суммарная номинальная мощность всех электроприемников, КВТ.
Эффективное число электроприемников находится по формуле: nэ=2·Рном? / Рном.max.(1.8)
ГДЕРНОМ.max - наибольшая номинальная мощность одного электроприемника.
Коэффициент расчетной нагрузки Кр определяется по [3, табл. 2] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников Кр=f(Ки.ср, nэ).
Расчетная активная и реактивная силовая нагрузка стройплощадки [3]: Рр=Кр·SPCP i ;(1.9)
Qp=Кр·SQCP i .(1.10)
В результате проведенных расчетов получено: Рр=105,9 КВТ, Qp=76,8 КВАР.
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]: Рпрож..?Ен•Кз•m•S,(2.1)
ЗДЕСЬЕН=10 лк ? нормированная освещенность территории стройплощадки [4, табл. 4-6];
Кз ? 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];
Sз ? освещаемая площадь.
Руст.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: Рпрож/Рл=5625/500=11,25, ЗДЕСЬРЛ=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: Нв=3,2 м, Нзд=3,6 м - заданными высотами вспомогательных помещений и строительного модуля здания;
hc=0,2 м - расстоянием светильника от перекрытия;
hп=H-hc - высотой светильника над полом;
hp=1 м - высотой расчетной поверхности над полом;
h=hп-hp - 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 ?=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 ?=2.
Находим значения расчетной высоты h для вспомогательных помещений и строительного модуля здания по формуле: h=Н-hp-hc,(2.2) hв=3,2-1?0,2=2 м, hзд=3,6-1-0,2=2,4 м.
Следовательно, расстояние между светильниками во вспомогательных помещениях и в строительном модуле здания: L=?·h,(2.3)
Lв=2·2=4 м;
Lзд=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 освещенности: Ф= ,(2.4)
Где Ф ? световой поток одного светильников, лм;
Ен ? нормированная минимальная освещенность, лк;
Кзап=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;
? ? коэффициент использования светового потока, о.е.;
N ? число светильников.
Норма освещенности для помещения КТП ? Ен=30 лк [4, с. 95].
Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения i: i= ,(2.5)
ЗДЕСЬА ? 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 расчетной поверхности: rп=30%, rc=10%, rp=10% [4, табл. 5-1].
По [4, табл. 5-5] определили коэффициент использования светового потока для КТП ? ?=24%.
Определяем требуемый световой поток от светильника: Ф= =4672 лм.
Данный световой поток практически в два раза превышает световой поток Фном=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 расчет для остальных помещений, результаты показаны в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Световой расчет
Помещение Ен, лк h, м А, м В, м i ?, 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
Расчетная величина осветительной нагрузки определяется по формуле [5, с. 271]: Рро=Руст·Кс·КПРА,(2.6)
ГДЕРУСТ - установленная мощность ламп;
Кс - коэффициент спроса;
КПРА - коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.
Установленная мощность ламп зависит от их числа и номинальной мощности одной лампы: Руст=SNI·Рномі,(2.7)
Суммарные установленные мощности ламп накаливания и ламп ДРЛ: Руст.нак.=11•500 25•500 5•200 42=19042 Вт;
Руст.ДРЛ.=6•490=2940 Вт.
По [5, с. 271] определили значения коэффициентов спроса и учета потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре для ламп ДРЛ: Кс=0,8; КПРА=1,1. Следовательно, осветительная нагрузка стройплощадки: Рро=19,042·0,8 2,94•0,8•1,1=17,8 КВТ, Qpo=Ppo·tg?о=17,8•0,33=5,9 КВАР.
3. Выбор трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности
Так как по заданию все электроприемники имеют 2 категорию по надежности электроснабжения, то для обеспечения их надежного электроснабжения принимаем к установке на КТП два трансформатора.
Расчетную мощность трансформатора определяем по формуле: Sрасч.тр= ,(3.3)
Здесь Кз=0,7 ? рекомендуемый коэффициент загрузки для двухтрансформаторной ТП [5, с. 103];
N=2 ? число трансформаторов.
Sрасч.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]: Qt= ;(3.4)
Qt= =65,6 КВАР.
Находим мощность низковольтных компенсирующих установок (НКУ) [3, с. 106]: QHKY1=Q? - Qt,(3.5)
QHKY1=82,7-65,6=17,1 КВАР.
Мощность НКУ, необходимых для сведения потерь электроэнергии в распределительной сети к минимуму: QHKY2=Q? - QHKY1 -g?N•St.ном.(3.6)
Расчетный коэффициент g зависит от схемы питания КТП и расчетных параметров Кр1 и Кр2, которые определяются по [4, с. 108-109, таблицы 4.6 и 4.7]: Кр1=9, Кр2=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: QHKY2=82,7-17,1-0,42•2?100= ?18,4 КВАР.
Так как значение Qнк2<0, то принимается Qнк2=0.
Суммарная мощность НБК: Qнк=Qнк1 Qнк2,(3.7)
Qнк=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: Qнеск=Qp-QKKY,(3.8)
Qнеск=82,7-18=64,7 КВАР.
4. Разработка системы электроснабжения
4.1 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 электроприемников. 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
4.2 Расчет электрических нагрузок для выбора питающих кабелей и выключателей
Расчет выполняется по алгоритму, показанному в главе 1 данного проекта. При этом электроприемники распределяются по распределительным пунктам, к которым они подключены. Для каждого из РП расчетная активная нагрузка определяется по отдельности по коэффициентам расчетной нагрузки [3, табл. 1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников для данного РП Кр=f(Ки.ср, nэ).
Расчетная реактивная нагрузка для каждого из РП рассчитывается по формулам в зависимости от эффективного числа электроприемников nэ: Qp=1,1·SQCP i , при nэ?10;(4.1)
Qp=SQCP i , при nэ>10.(4.2)
Расчет выполнен в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Расчет электрических нагрузок низковольтной сети для выбора питающих кабелей
Наименование электроприемника Колво ЭП nф Номинальная мощность, КВТ Ки tg? Pcp, КВТ Qcp, КВАР nэ Кр Рр, КВТ Qp, КВАР одного ЭП общая
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.
5.1 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 Іном.а называют наибольший ток, при протекании которого выключатель может длительно работать без повреждений. Номинальным напряжением автоматического выключателя Uном.а называют указанное в паспорте напряжение, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот выключатель предназначен. Номинальным током расцепителя Іном.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: Uном > Uc;(5.1) отключающая способность должна быть рассчитана на максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемому элементу;
Іоткл > I(3)п0,(5.2)
ЗДЕСЬІОТКЛ ? 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: Іном.рас >Ір.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: Іном.рас >(1,1?1,3)•Ір.max;(5.4) при допустимых кратковременных перегрузках защищаемого элемента автоматический выключатель не должен срабатывать, это достигается выбором уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя по условию: Іном.рас.э>(1,25?1,35)•іпик;(5.5) гдеіпик - пиковый ток для группы электродвигателей или пусковой ток для одного двигателя.
Пиковый ток рассчитывается по формуле: іпик=іп.max (Ip?ки•іном.max),(5.6) здесьіп.max ? наибольший из пусковых токов двигателей группы приемников;
іном.max ? номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.
Расчетные токи в кабелях, питающих РП, и отдельные электроприемники, определяются по формулам:
,(5.7)
Ір= ,(5.8)
ГДЕРР, Qp ? расчетные значения активной и реактивной мощностей, текущих по проводнику, значения даны в таблице 4.1;
Рном - номинальная активная мощность одного электроприемника, КВТ;
Uном - номинальное линейное напряжение сети, КВ;
cos? - номинальный коэффициент мощности нагрузки;
h - номинальный КПД электроприемника.
Расчетные токи в кабеле к РП1 и в цепи башенного крана: ІРП1 р= =42,7 А, ІЭП8 р= =102,9 А.
Рассчитываем необходимые значения для выбора автоматических выключателей, защищающих КЛ к РП1 и ЭП8: іпик=5•102,9 (42,7?0,1•102,9)=546,9 А, 1,1•ІРП1 р=1,1·42,7=47 А, 1,25·іпик=1,25·546,9=684 А, 1,1•ІЭП8 р=1,1·102,9=113 А, 1,25·іп=1,25·5•102,9=643 А.
Для защиты кабельной линии к РП1 выбираем автоматический выключатель ВА 53?37 [7, табл. 2.1.1]: Іном.а=160 А,Uном.а=0,4 КВ,Іном.рас=100 А,Ірас.ном э=700 А.
Для защиты присоединения башенного крана, отходящего от РП1, также выбираем автоматический выключатель ВА 53?37 [7, табл. 2.1.1]: Іном.а=160 А,Uном.а=0,4 КВ,Іном.рас=125 А,Ірас.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)
ІМАХТП= =202 А, ІПИКТП=5•102,9 (202?0,1•102,9)=706 А, 1,1•ІМАХТП=1,1·202=222 А, 1,25·іпик=1,25·706=883 А.
Выбираем автоматические выключатели ВА 55?37 [7, табл. 2.1.1]: Іном.а=250 А,Uном.а=0,4 КВ,Іном.рас=250 А,Ірас.ном э=1250 А.
Таблица 5.1. Выбор автоматических выключателей для КЛ к РП
КЛ к… Ір, А 1,1•Ір, А іпик, А 1,25•іпик, А Выключатель Іном, А Ірас.ном, А Ірас.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 Ір, А 1,1•Ір, А іп, А 1,25•іп, А Выключатель Іном, А Ірас.ном, А Ірас.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
5.2 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 ? Іном=250 А, что больше расчетного тока для РП1 ? ІРП1 р=42,7 А.
Сечений жил кабелей выбирают по нагреву длительным расчетным током и по условию соответствия выбранному защитному устройству (в нашем случае ? автоматическому выключателю): Ір ? Ідоп,(6.1)
Ідоп ? кзащ•Із,(6.2)
ЗДЕСЬІДОП ? длительно допустимый ток для кабеля [6, с. 402];
Із - параметр защитного устройства, т.е. ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя;
кзащ=1 - коэффициент защиты [5, табл. 7.6]
Ток в кабеле к РП1 (табл. 5.1) и условие (6.2) для этой КЛ: ІРП1 р=42,7 А, кзащ•Ірас.ном=1•100=100 А.
Выбираем кабель АВББШВ?3?70 с длительно-допустимым током Ідл.доп=140 А [6, с. 402].
Аналогичным образом выбираются сечения всех остальных кабелей, результаты расчетов сведены в таблицы 6.1 и 6.2.
Таблица 6.1. Выбор сечений кабелей к РП
Питаемый РП Ір, А Ірас.ном, А Кабель Ідл,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 Ір, А Ірас.ном, А Кабель Ідл,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
6.2 Проверка выбранных сечений кабелей по потере напряжения
Потери напряжения рассчитываются по формуле: /1000,(6.3)
ГДЕІР - расчетный ток в кабеле, А;
rуд, худ - удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля [1, табл. 1.9.5];
L - длина КЛ, м.
Определим потерю напряжения в кабеле к ЭП1: ?UЭП1= ·16·(3,12·0,351 0,099·0,936)·20/1000=0,7 В.
Потеря напряжения в питающем РП1 кабеле: ?UРП1= ·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 Ір, А rуд, Ом/км худ, Ом/км L, м Ідл,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. Расчет 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 проведем по формуле: s= ,(7.1) здесьs ? сечение данного участка сети;
SM ? сумма моментов нагрузки данного участка и последующих участков;
S?m ? сумма моментов всех ответвлений;
Кс ? коэффициент, зависящий от схемы питания и материала проводника;
DUPS=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: Кс=7,4.
Определяем моменты нагрузки участков осветительной сети, например, для фазы С, получающей питание от РП2 (рис. 7.1): М=(3РП 2РС)•10 (2РП 2РС)•10 (2РП РС)•5 (РП РС)•15 РС•5,(7.2) m=РП(С)•10,(7.3)
ЗДЕСЬРП=0,5 КВТ ? мощность прожектора ПЗС?35 с лампами Г220?500, равная мощности лампы с учетом потерь в ПРА;
РС=0,54 КВТ ? мощность светильника РКУ с лампами ДРЛ?4900, равная мощности лампы с учетом потерь в ПРА.
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 Ідоп равен 29 А, следовательно, кабель прошел проверку по нагреву. Действительные потери напряжения в кабеле АВВГ?2х4: Du4= ,(7.4)
Du4= =3,3%.
Допустимые расчетные потери для провода, идущего к отдельным светильникам: Dup =DUPS?Du4,(7.5)
Dup =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. Расчет токов короткого замыкания
Для проверки выбранного электрооборудования необходимо провести расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания (КЗ).
8.1 Расчет токов трехфазного КЗ
Для расчета токов КЗ составляем схемы замещения для типовых расчетных точек КЗ ? шины КТП, ввод распределительного пункта и наиболее удаленный ЭП. Составленные схемы даны на рисунке 8.1.
Рис 8.1. Схемы для расчета токов КЗ в типовых точках
Сопротивление системы, приведенное к напряжению 0,4 КВ: ХС= · ,(8.1)
Здесь Іоткл=20 КА - ток отключения выключателя, стоящего на стороне ВН.
ХС= · ·1000=0,44 МОМ.
Сопротивление трансформатора ТМН-100/10 [1, табл. 1.9.1], приведенное к стороне 0,4 КВ: Ztp=31,5 j64,7 МОМ.
Сопротивления кабельных линий определяются по удельным сопротивлениям [1, табл. 1.9.5, 1.9.7] и их длине: Z=zуд·L.(8.2)
Сопротивления кабеля, питающего РП3, и кабеля к наиболее удаленному электроприемнику ЭП23: ZКЛРП3=(1,95 j0,095)·55=107,25 j5,23 МОМ, ZКЛЭП23=(1,95 j0,095)·8=15,6 j0,76 МОМ.
Сопротивления автоматических выключателей найдены по [1, табл. 1.9.3] по их номинальным токам: ZKB1=0,4 j0,5 МОМ;
ZKB2=ZKB3=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]:
RПЕРТП=15 МОМ;
Rпер.расп=20 МОМ;
RПЕРЭП=30 МОМ.
Результирующее сопротивление при КЗ на шинах ТП: Z?ТП=JXC Ztp ZKB1 RПЕРТП,(8.3)
Аналогичным образом найдены токи трехфазного КЗ для остальных типовых точек КЗ, результаты показаны в таблице 8.1.
Таблица 8.1. Расчет токов трехфазного КЗ
Точка КЗ Z?, МОМ Іп0, КА іуд, КАШИНЫ 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
8.2 Расчет токов однофазного КЗ
Начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле: I(1)п0= ,(8.8) гдеz0 - суммарное сопротивление схемы замещения нулевой последовательности относительно точки КЗ.
Сопротивления нулевой последовательности шин зависят от многих факторов: расположения и выполнения заземляющих проводников, близости проводящих металлоконструкций и др. В практических расчетах активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности шин принимают в диапазоне соответственно: r0ш=(5...14,7)r1ш; х0ш=(7,5...9,4)x1ш. В большинстве случаев допустимо считать r0ш=10r1ш; х0ш=8,5х1Ш. При отсутствии заводских данных можно принимать: для шинопроводов r0ш=10r1ш и х0ш=10х1ш; для трехжильных кабелей r0к=10r1к; х0к=4х1к.
В таблице 8.2 показаны суммарные сопротивления схем замещения прямой и нулевой последовательностей относительно расчетных точек однофазного КЗ, там же приведены значения периодической составляющей тока однофазного КЗ.
ЭП23 187,35 j74,03 1293 j91,98 0,41 электроснабжение трансформатор сеть ток экономический
9. Проверка коммутационно-защитной аппаратуры
Выбранные выключатели должны удовлетворять требованиям чувствительности: минимальный ток КЗ в самой удаленной точке защищаемой линии должен быть больше номинального тока расцепителя замедленного срабатывания не менее чем в 3 раза [5, с. 291]: I(1)п0 > 3•Ірас.ном.(9.1)
У автоматического выключателя, стоящего в цепи башенного крана (ЭП8), самый большой ток расцепителя из всех выбранных выключателей: Ірас.ном.ЭП8=125 А.
Для данного автоматического выключателя условие (9.1) соблюдается: I(1)п0 min=0,41 КА=410 А > 3•Ірас.ном.ЭП8=3•125=375 А.
Следовательно, условие (9.1) соблюдается и для всех остальных автоматических выключателей.
Автоматические выключатели также проверяются по отключающей способности: Іоткл > I(3)п0.(9.2)
Наименьший ток отключения у выключателя в цепи ЭП4: Іоткл ЭП4=2 КА.
Для данного выключателя условие (9.2) соблюдается: Іоткл min=Іоткл ЭП4=2 КА > I(3)п0=1,31 КА.
Следовательно, условие (9.3) соблюдается и для всех остальных автоматических выключателей.
10. Технико-экономическое обоснование
Для характеристики разработанной системы электроснабжения стройплощадки оценим необходимые для реализации проекта капитальные вложения по формуле: К=ККЛ КРП КТП,(10.1)
ГДЕККЛ, КРП, КТП- стоимости КЛ, распределительных шкафов и ТП [5, с. 120, 374, 533, 551-553].
Расчет капиталовложений выполнен в таблицах 10.1 и 10.2.
РП Тип РП Выключатель nвыкл, шт Квыкл, руб./шт KS, руб.
РП1 ПР85?3 028?54?У1 ВА 51?31?1 6 17 102
ВА 51?31 7 43 301
ВА 53?37 1 51 51
РП2 ПР85?3 022?54?У1 ВА 51?31?1 6 17 102
ВА 51?31 6 43 258
РП3 ПР85?3 010?54?У1 ВА 51?31?1 6 17 102
ВА 51?31 4 43 172
РП4 ПР85?3 022?54?У1 ВА 51?31?1 6 17 102
ВА 51?31 6 43 258
РП5 ПР85?3 022?54?У1 ВА 51?31?1 6 17 102
ВА 51?31 6 43 258
ТП ВА 55?37 3 61 183
ВА 53?37 1 51 51
ВА 51?31 4 43 172
Итого 2214
Таблица 10.2. Стоимости КЛ
Номер ЭП на плане Кабель Куд, руб./м L, м KS, руб
1 АВББШВ?3?10 1,24 20 24,8
2 АВББШВ?3?10 1,24 19 23,56
3 АВББШВ?3?10 1,24 14 17,36
4 АВББШВ?3?10 1,24 11 13,64
5 АВББШВ?3?10 1,24 6 7,44
6 АВББШВ?3?10 1,24 2 2,48
7 АВББШВ?3?16 1,34 2 2,68
8 АВББШВ?3?70 2,35 4 9,4
9 АВББШВ?3?10 1,24 7 8,68
10 АВББШВ?3?10 1,24 7 8,68
11 АВББШВ?3?10 1,24 3 3,72
12 АВББШВ?3?10 1,24 3 3,72
13 АВББШВ?3?10 1,24 4 4,96
14 АВББШВ?3?10 1,24 3 3,72
15 АВББШВ?3?25 1,44 4 5,76
16 АВББШВ?3?25 1,44 3 4,32
17 АВББШВ?3?10 1,24 3 3,72
18 АВББШВ?3?10 1,24 3 3,72
19 АВББШВ?3?10 1,24 4 4,96
20 АВББШВ?3?10 1,24 4 4,96
21 АВББШВ?3?16 1,34 6 8,04
22 АВББШВ?3?10 1,24 8 9,92
23 АВББШВ?3?16 1,34 8 10,72
24 АВББШВ?3?10 1,24 11 13,64
25 АВББШВ?3?10 1,24 14 17,36
РП1 АВББШВ?3?70 2,35 10 23,5
РП2 АВББШВ?3?50 1,94 13 25,22
РП3 АВББШВ?3?16 1,34 55 73,7
РП4 АВББШВ?3?50 1,94 52 100,88
РП5 АВББШВ?3?50 1,94 75 145,5
Итого 591
Рассчитываем суммарные капиталовложения в систему электроснабжения, приводя стоимости оборудования к текущим расценкам с помощью коэффициента инфляции, равного 55: KS=(2214 591 3400)•55=15,5•28,6 2,1•11=341275 руб.
Вывод
В данном курсовом проекте разработана система электроснабжения строительной площадки двенадцатиэтажного дома. В начале проектирования были определены расчетные нагрузки, по которым выбраны силовые трансформаторы ТМ?100/10/0,4 для комплектной трансформаторной подстанции. На основе плана расположения электрооборудования была разработана схема электрической сети, для которой были выбраны автоматические выключатели и все кабельные линии. Экономическая оценка предлагаемого проекта показала, что для его реализации ориентировочно потребуется 340 тысяч рублей.
Список литературы
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. ? М.: ФОРУМ: ИНФРА?М, 2005.
Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.
Указания по расчету электрических нагрузок. Технический циркуляр ВНИПИ Тяжпромэлектропроект №358-90 от 1 августа 1990 г.
Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Г.М. Кнорринга. Л.: «Энергия», 1976.
Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М: Энергоатомиздат,1989. - 608 с.
Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. ? М.: ФОРУМ: ИНФРА?М, 2006. ? 136 с.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы