Расчет электроснабжения строительной площадки

При выполнении задачи примем такое техническое решение (рис.2.1): электрооборудование строительного крана присоединить непосредственно к КТП, а остальные ЭП технологического процесса присоединить к КТП через силовые распределительные шкафы, распределив нагрузки от них по возможности равномерно.
С целью получения навыков выбора силовых распределительных шкафов с автоматическими выключателями и с предохранителями считаем, что ШР2 выполнен с автоматами, ШРЗ – с предохранителями.
2.2.1. 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 строи- тельной 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.
Расчет электрических нагрузок
В графы таблицы 2.3 для расчета электрических нагрузок заносим:
1 – номер оборудования на схеме;
2 – наименование оборудования;
3 – номинальную мощность единицы оборудования;
4 – количество единиц данного вида технологического оборудования;
5, 6, 7 – соответственно коэффициенты Kи, q и tg φ, принимаемые по табл.2.9 для данного вида электрооборудования;
8 – результаты расчета средней активной мощности группы ЭП Pс по формуле (22);
9 – результаты расчета средней реактивной мощности группы ЭП Qс по формуле (2.23).
Затем определяем итоговые значения Pс и Qс отдельно как суммы соответствующих величин по графам 8, 9.
Результаты расчета электрических нагрузок строительной площадки вносим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Расчет электрических нагрузок электроприемников строительной площадки.
№ на схеме Наименование оборудования Номинальная мощность, Pн, кВт
n
Kи
q
tg φ
Pс,
кВт
Qс,
кВАр
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Строительный кран 175 1 0,1 1 1,73 17,5 30,275
2, 3 Лебедка 45 2 0,1 1 1,73 9 15,57
4, 5 Бытовка 65 2 0,95 0,95 0 117,325 0
6, 7 Сварочный агрегат 50 2 0,25 0,8 1 20 20
8, 9, 10 Растворный узел 30 3 0,15 0,6 1,52 8,1 12,312
11 Компрессор 60 1 0,55 0,9 0,75 29,700 22,275
12 Насос 60 1 0,55 0,9 0,75 29,700 22,275
13 Вентилятор 80 1 0,55 0,9 0,75 39,6 29,700
14 Электроинструмент 30 1 0,15 0,6 1,52 2,7 4,104
15 Наружное освещение 65 1 0,95 0,95 0 58,663 0
Итого: 332,288 156,511
Выбор комплектных компенсирующих устройств
В целях снижения потерь электроэнергии в питающих сетях и уменьшения значения устанавливаемой мощности КТП выбираем комплектную конденсаторную установку (ККУ) из таблицы 3.4, ближайшую к итоговой средней реактивной мощности Qс=156,511 кВАр, но не больше, то есть QККУ=150 кВАр.
Реактивная мощность нагрузки после компенсации по
Q=Qс-QККУ=156,511-150=6,511 кВАр. 2.1
где реактивная мощность комплектной конденсаторной установки QККУ=150 кВАр для ККУ-0,38-150 напряжением 0,38 кВ.
Средняя полная мощность нагрузки трансформатора по
Sнагр=Pс2+Qс2=332,2882+6,5112=332,351 кВ∙А. 2.2
Предварительный выбор мощности трансформатора
Так как для электроприемников третьей категории надежности электроснабжения необходима однотрансформаторная КТП, то мощность предварительно выбираемого трансформатора определим по формуле
Sт=Sнагр0,95=332,3510,95=349,843 кВ∙А. 2.3
Выбираем ближайший больший из таблицы 1 приложение 1 трансформатор мощностью 400 кВ∙А.
Проверка предварительно выбираемого трансформатора по условию допустимого остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности
Допустимое остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности должно быть по
Uост≥0,85. 2.4
Остаточное напряжение по (2.9) при пуске двигателя наибольшей мощности
Uост=1,05∙xдвxдв+xт . 2.5
Индуктивное сопротивление двигателя наибольшей мощности при пуске по (2.10)
xдв=Uн2∙ηн∙cosφPн∙iп≈0,0157Pн=0,0157200=0,079. 2.6
Индуктивное сопротивление трансформатора по (3.12)
xт=0,055∙Uнн2Sтн=0,055∙0,42400∙10-3=0,022 Ом. (2.7)
Uост=1,05∙0,0790,079+0,022=0,82<0,85.
Так как условие (2.13) не выполняется, то следует увеличить мощность трансформатора, т. е. выбрать следующий из табл.5 Sтн=530 кВ∙А, и повторить расчет.
xт=0,055∙Uнн2Sтн=0,055∙0,42530∙10-3=0,017 Ом. (2.8)
Остаточное напряжение при пуске двигателя наибольшей мощности при этом
Uост=1,05∙xдвxдв+xт=1,05∙0,0790,079+0,017=0,867>0,85. 2.9
Окончательно выбираем из таблицы 1 приложение 1 КТГР530/10/0,4-ЗУЗ мощностью 530 кВ∙А напряжением ВН 10 кВ и НН 0,4 кВ.
2.2.2. Выбор комплектного оборудования
Для определения вводного автомата или рубильника силового распределительного шкафа ШР2 и ШРЗ вычислим электрическую нагрузку, подключаемую к каждому шкафу.
В графы таблицы 2.5 для расчета электрических нагрузок ШР заносим:
1 – номер оборудования на схеме;
2 – наименование оборудования;
3 – номинальную мощность единицы оборудования;
4 – количество единиц данного вида технологического оборудования;
5, 6, 7 – соответственно коэффициенты Kи, q и tg φ, принимаемые по табл.2 для данного вида электрооборудования;
8 – результаты расчета средней активной мощности группы ЭП Pс по формуле (2.22);
9 – результаты расчета средней реактивной мощности группы ЭП Qc по формуле (2.23);
10 – результаты расчета дисперсии мощности D по формуле (2.24);
11 – результаты расчета третьего центрального момента μ3 по формуле (2.25).
Затем определяем итоговые значения Pс, Qc, D, μ3 отдельно как суммы соответствующих величин по графам 8, 9, 10 и 11.
Результаты расчета вносим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Расчет электрической нагрузки ШР2.
№ на схеме Наименование оборудования Номинальная мощность Pн, кВт
n
Kи
q
tgφ
Pс,
кВт
Qс,
кВАр
Дисперсия мощности D
Третий центральный момент,
μ3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2 Лебедка 45 1 0,1 1 1,73 4,500 7,785 141,750 3 827,250
4 Бытовка 65 1 0,95 0,95 0 58,663 0,000 -390,839 25 531,552
6 Сварочный агрегат 50 1 0,25 0,8 1 10,000 10,000 300,000 6 000,000
8,9 Растворный узел 30 2 0,15 0,6 1,52 5,400 8,208 115,020 2 139,372
11 Компрессор 60 1 0,55 0,9 0,75 29,700 22,275 543,510 -6 196,014
14 Электроинструмент 30 1 0,15 0,6 1,52 2,700 4,104 57,510 1 069,686
Итого 110,963 52,372 766,951 32 371,846
По итоговым величинам таблицы 2.10 вычислим по (2.26), (2.27), (2.28) соответственно коэффициент вариации, коэффициент асимметрии и расчетную активную мощность.
Коэффициент вариации по (2.26)
ν=DPс=766,951110,963=0,25. 2.10
Коэффициент асимметрии по (2.27)
γ=μ3D∙D=32371,846766,951∙766,951=1,524. (2.11)
Расчетная активная мощность по (3.28) ЭП ШР2
Pр=Pс∙1+1,65+0,3∙γ∙ν; 2.12
Pр=110,963∙1+1,65+0,3∙1,524∙0,25=169,32 кВт.
Расчетная полная мощность по (2.29) ЭП ШР2
Sр=Pр2+Qс2=169,322+52,3722=177,235 кВ∙А. 2.13
Расчетный ток нагрузки по (2.30) ШР 2
Iр=Sр3∙Uн=177,2353∙0,38=269,28 А. 2.14
Ток уставки теплового расцепителя вводного автомата по (2.32)
Iу=Iр0,85=269,280,85=316,8 А. 2.15
По Iу=316,8 А из таблицы 3 приложение 1 выбираем ближайший больший вводный автомат ВА51-39 на ток 400 А. Аналогично выполняем расчет для ШР 3.
Результаты расчета электрических нагрузок ШР3 сводим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Расчет электрической нагрузки ШР3.
№ на схеме Наименование оборудования Номинальная мощность Pн, кВт
n
Kи
q
tg φ
Pc,
кВт
Qс,
кВАр
Дисперсия мощности D
Третий центральный момент, μ3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2 Лебедка 45 1 0,1 1 1,73 4,500 7,785 141,750 3 827,250
4 Бытовка 65 1 0,95 0,95 0 58,663 0,000 -390,839 25 531,552
6 Сварочный агрегат 50 1 0,25 0,8 1 10,000 10,000 300,000 6 000,000
8, 9 Растворный узел 30 1 0,15 0,6 1,52 2,700 4,104 57,510 1 069,686
11 Насос 60 1 0,55 0,9 0,75 29,700 22,275 543,510 -6 196,014
13 Вентилятор 80 1 0,55 0,9 0,75 39,600 29,700 966,240 -14 686,848
15 Наружное освещение 65 1 0,95 0,95 0 58,663 0,000 -390,839 25 531,552
Итого 203,825 73,864 1 227,332 41 077,177
Коэффициент вариации по (2.26)
ν=DPс=1227,332203,825=0,172