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
6	50	45	35	35	35	35	35	70	5	7	6	5	4

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
	Рн, кВт	Uн, В	cosj	h	k= Imax/I	К3	Рн, кВт	Рн, кВт	Рн, кВт	kодн.
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

 

 

    

             А

                                           

                         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.

              3   

            

                                                                                                     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

 

 

                                                     0

                                                                            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 Ом мм²/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);