Электроснабжение строительной площадки

Федеральное государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования 

Сибирский Федеральный  Университет

Инженерно-строительный институт

 

Кафедра «Механизация и автоматизация строительства»

Дисциплина  «Электротехника»

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая  работа

 

Тема: «Электроснабжение  строительной площадки»

 

 

Вариант № 45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                     Проверил: Ереско А. С. 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012 г

 

Цель расчетно-графической  работы:

 

  - усвоение методов  оценки значений электрических  нагрузок;

  - закрепление знаний  правил выбора элементов электрических  сетей, силовых  распределительных   пунктов, комплектных  трансформаторных подстанций и пускозащитной аппаратуры;

  -изучение номенклатуры  электрооборудования и кабельной  продукции, применяемых для электроснабжения  строительных площадок.

 

Исходные данные

 

План подключения технологического оборудования стройплощадки

 

 

 

 

   ШР2        ШР3

 

№ на схеме	Наименование оборудования	Номинальная Мощность Рн, кВт	Среда установки	Напряжение  в сети, В	Сменность	Длина линии до ШР, м
1	Строительный кран	75	Нормальная	380	2	140
2	Лебедка	22	Нормальная	380	2	50
3,4	Бытовка	20	Нормальная	380	2	35
5,6,7	Сварочный агрегат	150	Нормальная	380	2	140
8,9,10,11	Растворный узел	15	Нормальная	380	2	55
12	Компрессор	7,5	Нормальная	380	2	15
13	Насос	7,5	Нормальная	380	2	20
14	Вентилятор	11	Нормальная	380	2	30
15	Электроинструмент	1,1	Нормальная	380	1	50
16	Наружное освещение	20	Нормальная	380	1	80

Длина линии от КТП до ШР2 и ШРЗ соответственно равна  150м.

         При выполнении РГР принимаем  такое техническое решение, при  котором электрооборудование строительного  крана присоединено непосредственно  к КТП, а остальные ЭП технического  процесса к КТП через силовые  шкафы. С целью получения навыков  выбора распределительных шкафов с автоматическими выключателями и с предохранителями считаем, что ШР2 выполнен с автоматами, а ШР3 выполнен с предохранителями.

 

1.Выбор комплектной  трансформаторной подстанции

 

  Для выбора 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. Расчет электрических  нагрузок

 

№ на схеме	Наименование оборудования	Номин-я мощностьPн, кВт	n	Kи	q	tgφ	Pc, кВт	Qc, кВАр
1	Строительный кран	75	1	0,1	1	1,73	7,5	12,9
2	Лебедка	22	1	0,1	1	1,73	2,2	3,8
3,4	Бытовка	20	2	0,95	0,95	0	36,1	0
5,6,7	Сварочный агрегат	150	3	0,25	0,8	1	90	90
8,9,10,11	Растворный узел	15	4	0,15	0,6	1,52	5,4	8,2
12	Компрессор	7,5	1	0,55	0,9	0,75	3,7	2,7
13	Насос	7,5	1	0,65	0,9	0,75	4,4	3,3
14	Вентилятор	11	1	0,65	0,9	0,75	6,5	4,8
15	Электроинструмент	1,1	1	0,15	0,6	1,52	0,01	0,01
16	Наружное освещение	20	1	1	1	1,73	20	34,6
Итого:							175,8	160,3

Формула для определения  средней активной мощности:

 

 

n- количество однотипного оборудования

P_H –номинальная мощность

К_И – коэффициент использования

q- коэффициент учитывающий неритмичность технологических процессов и наличие простоев оборудования в ремонтах.

 

Формула для определения  средней реактивной мощности:

 
       Q_c= P_c ∙ tgφ

 

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–0,38-75) так  как реактивная мощность Q_с=160,3 кВАр, то есть ближайший 150 кВАр.

Реактивная мощность нагрузки после компенсации 

 

 Средняя полная мощность нагрузки трансформатора

 

 

 

 

              1.3.Предварительный выбор мощности  трансформатора

 

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

Выбираем ближайший больший  трансформатор мощностью 250 кВА.

 

1.4. Проверка предварительно  выбираемого трансформатора

по условию допустимого  остаточного напряжения

при пуске двигателя  наибольшей мощности

 

Допустимое остаточное напряжение U _ост при пуске двигателя наибольшей мощности не должно быть менее 0,85. С наибольшей мощностью является двигатель 4АН280М4УЗ  с мощностью Р=160кВт, КПД  =93,5%, cos ₌ 0,9, кратность пускового тока i_П=6

Остаточное напряжение при  пуске двигателя наибольшей мощности определяется по формуле:

U_ост=

Индуктивное сопротивление  двигателя наибольшей мощности при  пуске:

Индуктивное сопротивление  трансформатора:

 

 

 

U_ост= 0,86 ≥ 085

 

Окончательно выбираем КТП-250/10/0,4 мощностью 250 кВА высшим напряжением 10 кВ и низшим напряжением 0,4кВ.

 

 

 

 

2.2 Выбор комплектного  оборудования

 

 

Для определения вводного автомата или рубильника силового распределительного шкафа ШР2 и ШР3 вычислим электрическую  нагрузку, подключаемую к каждому  шкафу.

 

Расчет электрической нагрузки ШР2

№ на схеме	Наименование оборудования	Номинальна мощность Pн, кВт	n	Kи	q	tgφ	Pc, кВт	Qc, кВАр	Дисп-ия мощ-сти D	Третий централ-ый момент μ3
2	Лебедка	22	1	0,1	1	1,73	2,2	3,8	33,88	447,21
5,7	Сварочный агрегат	150	2	0,25	0,8	1	60	60	5400	324000
8	Растворный узел	15	1	0,15	0,6	1,52	1,35	2	14,3	133
12	Компрессор	7,5	1	0,55	0,9	0,75	3,7	2,7	8,5	-12,11
13	Насос	7,5	1	0,65	0,9	0,75	4,4	3,3	7	-19,42
14	Вентилятор	11	1	0,65	0,9	0,75	6,5	4,8	15,2	132,59
15	Электроинструмент	1,1	1	0,15	0,6	1,52	0,01	0,01	0,07	-0,11
Итог:							78,16	76,61	5478,95	324681,16

 

 

Формула для вычисления дисперсии  мощности:

 

Формула вычисления третьего центрального момента:

 

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

 

Расчетная активная мощность ШР2:

 

Расчетная полная мощность:

Расчетный ток нагрузки ШР2:

Ток теплового расцепителя  вводного автомата:

По I_у=411,76 А выбираем ближайший больший вводный автомат ВА51-39 на ток 500А.

Аналогично выполним расчет для  ШР3

Расчет электрической  нагрузки ШР3

 

№ на схеме	Наименование оборудования	Номин-а мощ-ть Pн, кВт	n	Kи	q	tgφ	Pc, кВт	Qc, кВАр	D	μ3
2	Лебедка	22	1	0,1	1	1,73	2,2	3,8	33,88	447,21
3,4	Бытовка	20	2	0,95	0,95	0	36,1	0	0,00	0,00
6	Сварочный агрегат	150	1	0,25	0,8	1	30	30	2700	162000
9,10,11	Растворный узел	15	3	0,15	0,6	1,52	4,05	6,15	42,9	398,97
16	Наружное освещение	20	1	1	1	1,73	20	34,6	0,00	0,00
Итог:							92,35	74,55	2776,78	162846,18

 

Коэффициент вариации:

Коэффициент асимметрии:

Расчетная активная мощность ШР3:

Расчетная полная мощность:

Расчетный ток нагрузки ШР3:

По I_P=401,46 А выбираем ближайший больший вводный рубильник на ток 400А, ШР11-73709 Р18-373 (4Х63Х4Х100)

 

 

       Для  определения серииШР2 необходимо  иметь информацию о номинальных  токах 

установки тепловых расцепителей выключателей.

Номинальный ток двигателя  строительного крана:

     

 

 

 

 Номинальный ток сварочных  преобразователей:

 

Номинальный ток для наружного  освещения:

Номинальный ток для бытовок:

Формула для вычисления расчетных  токов электродвигателей лебедок, растворных узлов, компрессора, насоса, электроинструмента:

Формула для вычисления токов  уставок тепловых расцепителей линейных автоматов:

 

Технические данные линейных автоматов  ШР2

 

№ на схеме	Наименование оборудования	Номи-ая мощность РН, кВТ	Номинальный ток IH, A	Ток уставки Iу, A	Автомат
2	Лебедка	22	44	51,7	ВА51-31 на 60А
5,7	Сварочный агрегат	150	144,08	169,5	ВА51-35 на 200А
8	Растворный узел	15	30	35,3	ВА51-31 на 40А
12	Компрессор	7,5	15	17,6	ВА51-31 на 20А
13	Насос	7,5	15	17,6	ВА51-31 на 20А
14	Вентилятор	11	22	25,9	ВА51-31 на 31А
15	Электроинструмент	1,1	2,2	2,6	ВА51-31 на 16А