Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Электроснабжение строительной площадки

Задание

Спроектировать электроснабжение строительной площадки.

Необходимо:

- рассчитать и выбрать провода и элементы защиты для подключения потребителей, находящихся внутри помещения (объект А);

- рассчитать и выбрать провода воздушной линии электропередачи;

- рассчитать наружное освещение;

- выбрать трансформаторную подстанцию и опоры линии электропередачи;

- описать устройства электросети.

1. Исходные данные

Характеристика потребителей электроэнергии

Послед-няя

цифра шифра

Исходные данные

l₁, м

l₂, м

l₃, м

l₄, м

l₅, м

l₆, м

l₇, м

l₈, м

Б, кВт

В, кВт

Г, кВт

Д, кВт

Е, кВт

Примечание: мощность потребителей Б...Е указана с учетом затрат на наружное освещение по линии l₃ - l₇. Номинальное напряжение потребителей Б...Е - 220 В.

Характеристика приемников электроэнергии в сети потребителя “А”

Пред-послед-няя цифра шифра	Исходные данные
	1 – асинхронный двигатель с К.З.Р.						2	3	4
	Р_н, кВт	Uн, В	cosj	h	k= I_max/I	К₃	Р_н, кВт	Р_н, кВт	Р_н, кВт	k_одн.
1	10	380	0.88	0,88	5.0	0.9	2.2	1.98	2.2	0.9

ПРИМЕЧАНИЕ. Потребители: 2,3,4 характеризуются активной нагрузкой, напряжением 220 В.

Схема сети электроснабжения потребителей - А,Б,В,Г,Д,Е от трансформаторной подстанции - ТП

l₁ l₂ l₃ l₄ l₅ l₆ l₇

Б В Г Д Е

l ₈

ТП рис. 1

Схема сети потребителя А

Эл. щиток

рис.2

1 2 3 4

Однофазные

Трехфазный потребители электродвигатель

2. Расчетная часть

2.1. Расчет и выбор элементов для подключения к сети потребителей к электростанции.

Элементами подключения потребителей к сети являются провода и средства защиты цепей питания потребителей. Для защиты потребителей и проводов в сетях с напряжением до 1000 В применяют:

а) плавкие предохранители;

б) автоматические выключатели;

в) тепловые реле, встроенные в магнитные пускатели.

Защита цепи питания асинхронного электродвигателя от короткого замыкания, возникшего, как в электродвигателе, так и в других местах цепи, обычно осуществляется быстродействующим - плавким предохранителем, а от перегрева и перегрузки может быть обеспечена тепловым реле магнитного пускателя.

Для выбора проводов, а также предохранителя и магнитного пускателя в цепи питания электродвигателя, прежде всего, определяется расчетный ток двигателя по формуле:

где - коэффициент загрузки двигателя;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

- номинальное напряжение, кВ;

- КПД двигателя;

- коэффициент мощности электродвигателя.

В случае питания трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором максимальный или пусковой ток в цепи I _max рассчитывается по величине кратности пускового тока k (см. задание), приводимой в каталогах на двигатели,

I _max = k I_{p .}

Согласно исходным данным :

k₃=0.9; U_H=380В; cosφ=0.88; η=0.88; P_H=10кBт; k=5.0

Подставляем числовые значения:

В моем случае питание трехфазного электродвигателя с К.З.Р., максимальный пусковой ток в цепи I_max рассчитывается по величине кратности пускового тока k, приводимой в каталогах на двигатели:

Ток плавкой вставки I_в предохранителя обычного типа, защищающего асинхронный электродвигатель, определяют из условия:

I_в ³ I_max / a ,

где a =2,5 – коэффициент, учитывающий кратковременность перегрузки плавкой вставки.

По величине I_В выбираю плавкую вставку. Принимаю плавкую вставку типа НПН2-60 от 4 до 60 А.

Магнитный пускатель выбирают по рабочему току электродвигателя. По этому току подбирается соответствующий номер нагревательного элемента в пускателе.

Магнитный пускатель применяется в качестве коммутационного и защищающего линию от перегрузок аппарат. Принимаю П-322 М с встроенным в него тепловым реле (нагревательный элемент №33).

Устанавливаю ток срабатывания реле равным .

Для линии питания двигателя выбираю провод ПВ с медными жилами, допустимый ток провода определяется из условия:

Сечение провода выбираю согласно таблицы №2:

D=10мм², три одножильных провода ПВ, проложенные в одной трубе. С максимальной токовой нагрузкой 80А.

Нагрузку однофазных потребителей 2,3,4 в схеме потребителя А (см. задание) следует распределять по разным фазам, чтобы трехфазная сеть в целом была загружена равномерно. Провода, питающие этих потребителей, следует выбирать аналогично, по допустимому току I_доп ³ 1,25 I_п, при этом предохранители могут быть выбраны по величине расчетных токов в цепях потребителей, характеризующихся мощностями Рi, соответственно P₂, Р₃, Р₄ , в (кВт), при питающем напряжении 220 В (0,22 кВ). Величины расчетных токов при этом найдутся как:

Iі = Рi/ 0,22.

I₂=2.2/0.22=10А, I₃=1,98/0.22=9А, I₄=2.2/0.22=10А.

Выбираю предохранители НПП-2-60-10А.

Провод должен быть более защищен от перегрузок.

Для выбора провода питания потребителей I₂, I₃, I₄ рассчитываю I_доп.

I_доп=10*1,25=12,5А

По таблице 2 подбираю сечение. D=1.5мм². Марка ПВ, с медным проводом, допустимый ток которого I_доп=23А.

2.2. Расчет проводов воздушной линии электропередачи

Линию электропередачи внутри стройплощадки выполняю голым алюминиевым проводом, подвешенным на ж/б опоры. Для выбора сечения проводов составляю расчетную схему.

4 5 6 7 8

l₁=50м l₂ =45м l₃ =35м l₄ =35м l₅ =35м l₆ =35м l₇=35м

2 1

Б В Г Д Е

l ₈=70м Р=5кВт Р=7кВт Р=6кВт Р=5кВт Р=4кВт

ТП

Схема разделена на участки.

Участок 0-1 – трехфазный четырехпроводный.

Участок 1-2-3 трехфазный четырехпроводный.

Схема потребителя А

Эл. щиток

10кВт 1 2 3 4

2,2кВт 1,98кВт 2,2кВт

Однофазные

Трехфазный потребители электродвигатель

В случае, когда от одной линии питается группа параллельно включенных потребителей (потребитель А), допустимый ток проводов этой линии - I_д рассчитывают по формуле:

I_д.= I_д.max+ k_одн

I_д.n ,

где I_д.max - допустимый ток наиболее мощного потребителя;

k_одн - коэффициент одновременности работы потребителей;

I_д.n - допустимые токи остальных потребителей.

По таблице 3 подбираю провод для участка (1-3) – марка А-16, алюминиевый, с допустимой нагрузкой 105 А.

Расчет сетей по потере напряжения проводят исходя из нормированных значений отклонений напряжения на приемниках. Для сетей напряжением 380/220В на всем их протяжении от ТП до последнего приемника допустимая величина потерь напряжения принимается равной 5%.

В работе расчет по падениям напряжений в проводах воздушной линии достаточно провести на участке от трансформаторной подстанции (ТП) до потребителя Е. При этом следует руководствоваться ниже приведенным примером.

До того, как проводить расчеты по потере напряжения, следует распределить потребителей на участке l₃-l₇ (см. задание) по фазным проводам с целью равномерной загрузки трехфазной системы в целом. Для этого следует ориентироваться на то, чтобы мощность одного или нескольких потребителей, питающихся от одной фазы - Р_ср, в сумме была близка к величине, составляющей одну треть от всей нагрузки на линии l₃-l₇

Р_ср = (Р_б + Р_в + Р_г + Р_д + Р_е)/3 ,

Ф1

Ф2

Ф3

«0»

Б В Г Д Е

5кВт 7кВт 6кВт 5кВт 4кВт

Участок Б,В,Г – трехфазный четырехпроводный.

Участок Д – двухфазный треххпроводный.

Участок Е– однофазный двухпроводный.

У потребителей Б,В,Г,Д,Е – однофазное потребление.

Из схемы видно, что участок сети от источника (ТП) до потребителя Г будет трехфазным. При этом на участке по рисунку слева до потребителя Б будет передаваться суммарная мощность всех потребителей Б, В,Г,Д,Е, равная 27кВт. На участке от Б до В – 22кВт. На участке от В до Г – 15кВт. На участке от Г до Д – 9кВт, а от Д до Е – 4кВт.

К фазе 1 подключаю потребители Б и Д : Ф1=5+5=10 кВт.

К фазе 2 подключаю потребители В : Ф2=7кВт.

К фазе 3 подключаю потребители Г и Е : Ф3=6+4=10 кВт.

Провода на всех участках можно ориентировочно выбрать по нагреву (величине тока) в наиболее загруженной фазе (в нашем случае I=10кВт/0,22кВ=45А). По таблице 3 подбираю провод, А-16, алюминиевый, с допустимой нагрузкой 105А, для участка 1-8.

Провода на участке 0-1 также выбраю по нагреву (величине тока):

По таблице 3 подбираю провод, А-35, алюминиевый, с допустимой нагрузкой 170А, для участка 0-1.

Падение напряжения на трехфазных участках определяется по формуле:

;

на двухфазном участке по формуле:

DUф2

;

на однофазном ответвлении:

DUф1

где - удельное сопротивление алюминиевого провода (0,0288 Оммм²/м);

- мощность (кВт), передаваемая на участке сети длиной (м);

- площадь сечения провода сети (мм²) на участке;

- номинальное линейное напряжение (=0,38 кВ);

U_ф - фазное напряжение (В);

Полная потеря напряжения сети, имеющей трехфазный, двух- и однофазные участки, определится

DU_п = DU +

(DU_ф1 + DU_ф2)

или в процентах

DU + (DU_ф1 + DU_ф2)

DU_п = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

100 % .

380

На двухфазном участке:

На однофазном:

Тогда

Потери напряжения больше 5%, что не удовлетворяет условию. Выбираю провода большего сечения и повторяю проверочный расчет.

На участке l3-l7 выберу провод А-25. Пересчитаю потери на данном участке:

На участке l8 выберу провод А-50. Пересчитаю потери на данном участке:

На двухфазном участке:

На однофазном:

Тогда

Потери напряжения меньше 5%, что удовлетворяет условию. По механической прочности выбранные провода подходят согласно требованиям ПЭУ.

2.3. Расчет наружного освещения

В соответствии с заданием требуется выполнить наружное освещение участка дороги на протяжении l₃...l₇ (см. задание). Исходными данными для светотехнического расчета могут служить: значение минимальной или средней освещенности, задаваемое нормами, тип источника света и светильника, а также высота их установки. В результате расчета при заданном расстоянии между светильниками может быть определена требуемая мощность ламп.

В соответствии с нормами, освещенность автодорог должна быть не менее 3 лк. В качестве источника света могут быть выбраны лампы ДРЛ (срок их службы до 10000 ч), выпускаемые мощностью 125, 250, 400 Вт и выше,

характеризующиеся световыми потоками, соответственно: 5600, 11000, 19000 лм. Такие лампы обычно используются со светильниками типа РКУ 01-250, РКУ 01-400, СКЗР-125, СКЗР-250.

Высота установки светильников определяется высотой опор. В учебном проекте можно ориентироваться, например, на опоры типа ОУО-11 или ПН4-1б, имеющие высоту 6,5 м, при этом принять, что опоры расположены на расстоянии b₂=4 м от дороги, ширина которой составляет 6 м.

В основу расчета может быть положена формула для определения средней освещенности:

Е_ср =

где - световой поток лампы на опоре, лм;

- коэффициент использования установки;

- расстояние между опорами, м;

- ширина освещаемой дороги, м;

k - коэффициент запаса - при применении светильников с лампами накаливания принимается равным 1,3; а с газоразрядными лампами - 1,5.

В случае, когда светильники размещены вне освещаемой полосы, коэффициент использования рассчитывается :

= 1 - 2,

где 1 - находится из таблиц [3] по значению отношения b₁/Н;

2 - также находится из таблиц по отношению b₂/Н;

здесь расстояния:

b₁ - от светильника до дальнего края дороги,

b₂ - до ближнего края дороги, измеренных в плане;

H - высота установки светильников.

В частности, для значений b₁/Н=10/6,5=1,538 и типе светильника РКУ в таблицах [3] приводится значение 1=0,31, а для b₂/Н=4/6,5=0,615; 2=0,16.

Рассчитаем необходимый световой поток:

Принимаю лампу мощностью Рл=250Вт, номинальный световой поток которой Фл=11000лм.

Освещенность дороги при этом будет:

В результате расчета принимаю ДРЛ-250Вт – лампы, тип светильника РКУ01-250. Светильники устанавливаю на опорах с помощью кронштейнов на высоте Н=6,5м от поверхности автодорожного покрытия.

3. Выбор трансформаторной подстанции и опор воздушных линий.

Для выбора трансформаторной подстанции необходимо определить суммарную мощность всех потребителей, питающихся от ТП.

При известных электропотребителях выбор ТП будет заключаться в расчете суммарной полной мощности всех потребителей, питающихся от ТП, и принятию по ней соответствующей, т.е. не меньшей, чем расчетная, мощности ТП. При расчете суммарной мощности следует иметь в виду, что полная мощность S потребителей с реактивной нагрузкой определяется как:

S = P_н/cosj ,

где P_н -номинальная мощность электродвигателя; cosj - коэффициент мощности электродвигателя.

Для потребителей с осветительной нагрузкой можно принять S = Р.

Таким образом, суммарная мощность для выбора ТП с учетом падения напряжения в сети - Р_с может быть определена:

Р_с=1,05(Р_н/соsj + P₂ + Р₃ + P₄ + P_Б + …+Р_Е).

Во многих случаях целесообразным является применение комплектных трансформаторных подстанций (КТП), целиком изготовленных на заводах и доставляемых на место установки в полностью собранном виде.

Промышленностью выпускаются КТП мощностью 25, 40, 63, 100, 160, 250 кВ^.А и выше. Подстанция мощностью, например, 160 кВ^.А, обозначается: КТП 160-6(10)/0,4.

Выбираю комплектную трансформаторную подстанцию КТП 63-6(10)/0,4.

l₁=50м l₂ =45м l₃ =35м l₄ =35м l₅ =35м l₆ =35м l₇=35м

Б В Г Д Е

l ₈=70м Р=5кВт Р=7кВт Р=6кВт Р=5кВт Р=4кВт

ТП

Для воздушной линии электропередач выбираю следующие ж/б опоры:

В токе (1) устанавливаю анкерную опору типа Ан4-1б

В токе (2) устанавливаю промежуточную опору типа Пн4-1б

В токе (3) устанавливаю анкерную опору типа ОАн4-1б

В токе (4) устанавливаю угловую анкерную опору типа УАн4-1б

В токе (5) устанавливаю анкерную опору типа Ан3-1б

В токе (6) устанавливаю анкерную опору типа Ан2-1б

Список использованной литературы:

1) Электротехника и электроника: Учебно-методическое пособие к РГР. И.А.Заселяев - В.Новгород; НовГУ, 2012г.

2) Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоиздат, 1985.- 640 с.

3) Боровиков В.А. и др. Электрические сети энергетических систем. -Л., Энергия, 1977.

4) Освещение открытых пространств /Н.В. Волоцкой и др. - Л.: Энергоиздат. 1981. - 232 с.