Курсовая работа (т): Система электроснабжения строительной площадки жилого дома

Система электроснабжения строительной площадки жилого дома

Введение

Для создания надежных и экономичных систем электроснабжения различных предприятий и производств при проектировании необходимо руководствоваться современными методиками электрических расчётов, нормативными указаниями и руководящими документами, такими как: руководящие указания по расчёту нагрузок, руководящие указания по расчёту 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 надёжности 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 расчёты, необходимые для выполнения поставленной задачи: расчёты электрических нагрузок с учётом компенсации реактивной мощности и расчёт токов короткого замыкания. Выбору подлежат силовые трансформаторы КТП, основные проводники и коммутационная аппаратура.

1. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Расчет электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором про проектированию и эксплуатации электрических сетей.

Существует три метода расчета электрических нагрузок:

метод коэффициента спроса;

метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

метод удельного потребления электрической энергии на единицу выпускаемой продукции.

Расчет электрических нагрузок ведем методом упорядоченных диаграмм, так как для определения электрических сетей и установок необходимо знать кроме средних нагрузок также максимальные нагрузки для выбора электросетей, электрооборудования и защиты. Так же на объекте установлены разные по режиму работы и по мощности электрические потребители и влияние отдельного потребителя на общую нагрузку пренебречь нельзя.

Коэффициент максимума Kмакс служит для перехода от средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

Для удобства расчета составляем таблицу 2 в которую вносим электрические потребители по распределенным пунктам, рассчитав отдельно активную, реактивную и полную мощности, а также максимальный ток. Расчет произведем по РП-1, а остальные РП рассчитываются аналогично.

Исходными данными к расчёту являются номинальные мощности электрооборудования, перечень которых дан в таблице 1

Таблица 1.

Перечень электрооборудования

Определяем среднюю активную мощность за наиболее загруженную смену:

Pср=Ки*SРном

где, Ки - коэффициент использования, который показывает, как используется активная мощность за смену и cosφ;

SРном- суммарная мощность, кВт.

Pср1. =0,25*20*2=10 кВт

Pср2=0,14*10, 5=1,47кВт

Pср3=0,15*2, 2=0,33 кВт

Pср4=0,15*3,2=0,48 кВт

Pср5=0,15*5=0,75 кВт

Pср6=0,1*18,2=1,82 кВт

Pср7=0,1*41,5=4,15 кВт

Определим среднюю реактивную мощность за наиболее загруженную смену:

Qср =Рср -tg φ

где, Рср - средняя активная мощность, кВт

Qср1.= 10*2.67=26,7кВАр

Qср2=1,47*1.73=2,54 кВАр

Qср3=0,33*1.33=0,43 кВАр

Qср4=0,48*1.33=0,63 кВАр

Qср5=0,75 *1.33=0,99 кВАр

Qср6=1.82*1.73=3,14 кВАр

Qср7=4,15*1.73=7,17 кВАр

Определяем сумму активной и реактивной мощности:

∑ Pср=10+1,47+0,33+0,48+0,75+1,82+4,15=19кВт

∑ Qср=26,7+2,54+0,43+0,63+0,99+3,14+7,17=41,6кВАр

Определяем среднее значение коэффициента использования:

КиРП1=∑ Pср/∑ Pном

где, ∑ Pср - сумма активной мощности, кВт

∑ Pном - общая мощность по РП-1,кВт равная 120,6кВт

КиРП1=19/120,6=0,157

Определяем модуль силового распределительного пункта m по формуле:

m=Pмакс/Pмин

где, Pмакс - номинальная мощность наибольшего электроприемника, кВт;

Рмин - номинальная мощность наименьшего электроприемника, кВт;

m=41.5/2.2=18.8

Определяем эффективное число электроприемников - это число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.

Эффективное число электроприемников находится по формуле:

nэ=2-Рном∑ / Рном.max.

где, Рном∑ - суммарная номинальная мощность всех электроприёмников, кВт.

Эффективное число электроприемников находится по формуле:

Рном.max - наибольшая номинальная мощность одного электроприемника.

nэ=2*120/41.5=5.7

Определяем коэффициент максимума активной мощности в зависимости от эффективного числа и общего коэффициента использования для РП-1

Кмакс = 2,87

Рмакс = Кмакс*∑Рср

где, Кмакс - коэффициент максимума;

∑Рср - сумма активной мощности, кВт

Рмакс =2,87*19=54,53кВт

Определяем максимальную реактивную мощность

В соответствии с практикой проектирования принимают:

макс=1,1*∑Qср, если nэ≤10макс=∑Qср, если nэ≥10

где, ∑Qср - сумма реактивной мощности, кВАрмакс=1,1*41,6=45,76 кВАр

Определяем полную максимальную мощность

Sмакс=

где, Qмакс - Максимальная реактивная мощность, кВАр;

Рмакс - максимальная мощность, кВт.

Sмакс==72,4 кВАр

Определим максимальный расчетный ток нагрузки:

где, Sмакс -полная максимальная мощность, кВА

Uном-номинальное напряжение, кВ

=110 А

Таблица 2

Сводная ведомость нагрузок по цеху

1.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю энергии.

Повышение коэффициента мощности электроустановок зависит от снижения потребления реактивной мощности.

Для улучшения коэффициента мощности ( повышения cosφ или уменьшения tgφ) существует два способа:

. Улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств (естественная компенсация):

упорядочение технологического процесса (не допущение простоя оборудования);

замена малонагруженных трансформаторов и двигателей на трансформаторы и двигатели меньшей мощности;

замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание и т.д.:

качественный ремонт двигателей;

отключение при малой нагрузке части силовых трансформаторов.

. Если не удается улучшить коэффициент мощности до необходимой нормы естественным образом, применяют компенсирующие устройства (искусственная компенсация)

Определим расчетную мощность компенсирующего устройства

Qку=Рмакс*(tgφ1- tgφ2)*α

Где Pмакс- максимальная активная мощность объекта:

Pмакс=∑ Pмакс+ Pосн=221,6+5,9=227,5 кВт

Где tgφ1 -коэффициент мощность до компенсации

tgφ1 -Qмакс/Pмакс

Qмакс=∑ Qмакс+ Qосв=17,5+89,2=106,7 кВАр

tgφ1=106,5/227,5=0,47

tgφ2 - коэффициент мощности, который должен быть получен после компенсации, tgφ2=0,3

α - коэффициент, учитывающий улучшение коэффициента мощности без применения компенсирующих устройств, α =0.9

Qку=227,5*(0,47- 0,3)*0,9=40 кВАр

По полученной реактивной мощности выбираем компенсирующее устройство: УКЗ - 0.415 - 60 со ступенчатым регулированием по 20кВАр.

Так как компенсирующее устройство являеться источником реактивной мощности, то Qмакс по цеху найдем из разности:

Qмакс= Qрасч- Qку=129,2-40=89,2кВАр

Определим полную мощность по объекту без учета потерь:

Sмакс=

Sмакс=кВА

Определим коэффициент мощности cosφ цеха с учетом компенсирующего устройство:

cosφ=Рмакс/Sмакс=227,5/253,6=0,89

соответственно tgφ=0.29

Определим реактивную мощность с учетом компенсирующего устройства:

Qмакс=Pрс*tgφ=164.9*0.29=47.8кВАр

1.3 Расчет количества и мощности трансформаторов

Так как потребители электромеханического цеха относятся ко 2 категории надежности электроснабжения, то для питания его электроэнергией выбираем один

трансформатор ТМ-100/10.

Определим потери в трансформаторе:

Активные потери, DР =2%

DР = 0,02 *Sтр

DР = 0,02 *400 = 8 кВт;

Активная мощность с учетом потерь:

Рмакс = Рмакс. р. + DР = 227,5+ 8 = 235,5 кВт;

Реактивные потери, DQ = 10%

DQ = 0,1* 400 = 40 кВАр

Реактивная мощность с учетом потерь

макс = Qмакс. р. + DQ = 89,2 + 40 = 129,2 КВАр;

Определим полную мощность цеха с учетом потерь:

Sмакс=

Sмакс=кВА

Определим коэффициент загрузки трансформатора:

Кзатр тр. = SИтог / Sном. Тр. = 280,4 / 400 = 0,7

1.4 Расчет электрических аппаратов и токоведущих частей с высокой стороны

Выбор оборудования с высокой стороны производиться по основным параметрам: напряжению в ВС 10кВ и номинальному току ВС равному:

Iв=Sном.тр./√3*Uном

Где Sном.тр номинальная мощность трансформатора кВт

Uном - номинальное напряжение с высокой сторон, кВ

Iв=400/√3*10=23А

.5 Расчет пусковых токов

Для удобства расчета составляем таблицу 3, в которую вносим значения пусковых токов.

Расчет ведем для башенного крана.

Определяем номинальный ток по формуле:

Iном=Pном./√3*Uном*cosφ

где Pном - номинальная мощность электроприемника, кВт;

Uном - напряжение сети 380 В

Iном=41,5./√3*0,38*0.6=102,9А

Определяем пусковой ток, для этого необходимо знать во сколько раз увеличивается ток при пуске двигателе, т.е. необходимо отношение пускового тока к номинальному току - кратность пускового тока, которая зависит от пуска двигателя : легкий, средний, тяжелый. То есть чем больше усилие тем больше кратность пускового тока.

Для башенного крана кратность пускового тока Iпуск/Iном = 5, тогда пусковой ток Iпуск башенного крана, равен:

Iпуск=Iном* 5=102,9*5=514А,

Определим пусковой ток для РП-1 как сумму номинальных токов потребителей РП-1 и пускового тока самого мощного потребителя:

Iпуск.РП-1=Iном.ост+Iпуск.наиб.=651,3А

Аналогично определяем токи для остальных потребителей.

.6 Выбор проводов кабелей и автоматических выключателей

Рассчитаем установки теплового и электромагнитного расцепителя для автоматических выключателей и результаты занесем в таблицу 3.

Iт.р.≥Iдл/0,85

Где Iдл - длительный ток электроприемника А

,85 - коэффициент, учитывающий взаимный нагрев автоматов в одном шкафу

Iрасч1=102,9/0,85=121,5А

Iрасч2=16/0,85=18,8А

Iрасч3=33,6/0,85=40А

Принимаем токи установок тепловых расцепителей и выбираем тип автоматических выключателей:

Iприн1=160А-ВА 51-33

Iприн2=20А-ВА 51-31

Iприн3=40А-ВА 51-31

Ток принятый электромагнитного расцепителя (мгновенный) должен быть в 10 раз больше принятого тока вставки теплового расцепителя.

Iприн.эл.расц.= Iприн.т.р.*10

Iприн.эл.расц 1=160*10=1600А

Iприн.эл.расц 2=20*10=200А

Iприн.эл.расц 3=40*10=400А

Расчетный ток длительно допустимый должен быть в 1.25 больше значения расчетного тока теплового расцепителя: