Электроснабжение строительных площадей. Методические указания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Факультет инженерной экологии и городского хозяйства

Кафедра электроэнергетики и электротехники

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДЕЙ

Методические указания

Санкт-Петербург

2014

1

УДК658.382.3:621.31(2.5)

Рецензентканд.техн.наук,доцентВ.Я.Соколов(СПбГАСУ)

Электроснабжение строительных площадей: метод. указа-

ния / сост.: В. В. Резниченко, Б. Н. Воронков; СПбГАСУ. – СПб., 2014. – 35 с.

Предназначеныдлявыполнениякурсовойработыпоэлектроснабжению, цельюкоторойявляетсязакреплениезнанийпометодамрасчетасистемэлектроснабжениястроительныхплощадей.

Указаниявключаюткраткоеизложениевопросовтеории,порядокрасчета ипояснениекоформлениюработы.

Методическиеуказанияутвержденыназаседаниикафедры.

Табл. 2. Ил. 2. Библиогр.: 3 назв.

© Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2014

2

ВВЕДЕНИЕ

Энерговооруженность современного строительства неизменно растет. В настоящее время в ведении инженера-строителя находятся башенные краны, электросварочное оборудование, электрооборудование бетоносмесительных отделений, электроинструмент и т. д.

Становится очевидной необходимость для будущего инженерастроителя определенных знанийи навыков в электроснабжениистроительства.

Данная курсовая работа познакомит студентов с некоторыми наиболее важными задачами, связанными с вопросами электроснабжения строительных площадок, и научит их практически решать эти задачи на примерах расчета электроснабжения строительства конкретного объекта.

При этом основное внимание обращается на расчет потребляемой мощности строительной площадки с учетом особенностей установленных на ней электроприемников, выбор силовых трансформаторов и средств компенсации реактивной мощности, а также выбор сечения кабелей.

3

1.РАСЧЕТМОЩНОСТИ,ПОТРЕБЛЯЕМОЙСТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКОЙ

Расчетпроизводитсядля объективнойоценкиэлектрическойнагрузки строительной площадки. От правильной оценки зависят стоимостьсетейэлектроснабжениястроительнойплощадки,затратынаих сооружение,величинапотерьэлектроэнергиииэксплуатационныерасходы.

Еслидопущенаошибкавсторонууменьшениярасчетныхнагрузок, то это вызоветповышениепотерь электроэнергии всети, ускорит износэлектрооборудования.Призавышениирасчетныхэлектрических нагрузоквозрастуткапитальныезатратынасооружениесетейэлектроснабжения,небудутполностьюиспользоватьсяэлектрооборудованиеи линииэлектроснабжения.

Внастоящее времядля определениярасчетных (ожидаемых)нагрузок применяют следующие методы:

•методустановленноймощностиикоэффициентаспроса;

•упорядоченныхдиаграммнагрузок;

•удельногорасходаэлектроэнергиинаединицупродукцииидр. Однимизнаиболеепростыхидостаточнораспространенныхяв-

ляетсяметодустановленноймощностиикоэффициентаспроса.

ПодустановленноймощностьюэлектроприемникаPу,кВт,работающего в продолжительном режиме (ПВ = 1), понимают номинальную активную мощность Pн, указанную заводом-изготовителем в его паспорте:

Pу = Pн .

Если задана полная номинальная мощность, то номинальную активную мощность Pн можно рассчитать по формуле

Pн = Sн cos ϕн ,

где Sн – номинальная полная мощность электроприемника, кВА; cos ϕн – его номинальный коэффициент мощности.

Продолжительность включения (ПВ) – это отношение времени работы электроприемника tр к времени полного цикла tц:

ПВ = tp . tц

4

Дляопределенияустановленноймощностиэлектроприемника,ра- ботающеговповоротно-кратковременномрежиме(ПВ<1),егономи-

нальную мощность Pн′ приводят к номинальноймощностипродолжительногорежимаPн по формуле

Py = Pн′ = Pн ПВп,

где Pн – паспортная номинальная активная мощность электроприемника, кВт; ПВп – паспортная продолжительность включения.

В результате анализа работы различных потребителей электроэнергии на строительстве установлено:

•строительные машины и механизмы, а следовательно,

иэлектрооборудование, далеко не всегда загружаются в процессе работы до своей номинальной мощности;

•группы однородных механизмов (краны, сварочные аппараты, насосы, компрессоры и т. д.) работают таким образом, что максимальные их нагрузки не совпадают по времени. Так, например, в какой-томомент времениодиниз башенныхкранов стройплощадки поднимаетгрузмаксимальноймассы,адругойвэтовремяопускаетсвободный крюк и т. д.

Отсюда следует, что расчетная мощность Pр группы однородных потребителей электроэнергии, работающих с переменной нагрузкой, всегда меньше ее установленной мощности.

Поэтому для каждой группы однородных электроприемников выделяют определенное соотношение между величинами расчетной

Pр и установленной Pу мощностями, которое называют коэффициентом спроса Kс:

Kс = Pp . Py

Этот коэффициент является статистической характеристикой объекта и определяется по справочным таблицам (прил. 1).

Алгоритм расчета потребляемой стройплощадкой мощности по методу установленной мощности и коэффициента спроса следующий:

1.Всепотребителиэлектрическойэнергииразбиваютсянагруппы однородных по режиму работы приемников.

2.Определяется величина расчетной активной мощности для каждой из групп потребителей. Если электродвигатели строитель-

5

ных машин и механизмов работают в продолжительном режиме (ПВ=1),расчетведетсяпоформуле

где Pнk – установленная мощность отдельного электроприемника;

n – число электроприемников данной группы.

Если электрические двигатели строительных механизмов и машин работают в повторно-кратковременном режиме (ПВ < 1), то номинальная активная мощность каждого из них приводится к длительному режиму работы по формуле

гдеРн –номинальнаяактивнаямощностьэлектроприемника,указанная впаспорте,припаспортнойпродолжительностивключенияПВп.

Для сварочных машин и трансформаторов активная номинальная мощность рассчитывается по формуле

где Sн – номинальная полная мощность электроприемника, указанная в паспорте; cosϕн – его паспортный коэффициент мощности.

Алгоритм расчета мощности

1. Расчетная активная мощность всей стройплощадки определяется как сумма расчетных активных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле

где m – число приемников электрической энергии.

2. Вычисляются реактивные расчетные мощности для каждой из групп потребителей электроэнергии по формуле

где ϕ – угол фазового сдвига.

3. Определяется расчетная реактивная мощность всей строительной площадки как сумма расчетных реактивных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле

6

6. Расчетные мощности уточняются с учетом несовпадения во времени максимумов нагрузки отдельных групп потребителей. Это несовпадение оценивается коэффициентом участия в максимуме на-

Полученные значения используются при выборе трансформаторов понижающей трансформаторной подстанции, подающей электроэнергию на стройплощадку.

Пример 1. Определить расчетные активную, реактивную и полную мощности, потребляемые строительной площадкой, по данным, приведенным в табл. 1.

1. Определяем величины активных расчетных мощностей отдельных групп электроприемников по формулам (1)–(3):

• для башенного крана:

PнБК PнБК 550,25 27,5 кВт; PрБК = KсБК PнБК′ = 0,3 27,5=8,25 кВт;

• для вибраторов:

PнБВ PнВБ 8,2 0,25 4,1 кВт;

PрВБ = KсВБ PнВБ′ = 0,25 4,1 =1,025 кВт;

7

Таблица 1

Исходные данные для расчета мощностей

Примечание. БК – башенный кран; БСО – бетоносмесительное отделение; СК – строящийся корпус.

• для растворонасосов РН:

PрРН = KсРН PнРН = 0,7 6,2 = 4,3 кВт;

• для компрессоров:

PрК = KcK РнК = 0,8 40 = 32 кВт;

• для ручного электроинструмента:

PнРИ РнРИ 4,4 0,4 2,78 кВт;

РрРИ = KсРИ РнРИ′ = 0,25 2,78= 0,695 кВт;

• для сварочных трансформаторов:

РнСТ = SнСТ cosϕнСТ = 64 0,4 = 25,6 кВт;

РрСТ = KсСТ РнСТ = 0,3 25,6 = 7,68 кВт.

2. Определяем величину активной расчетной мощности всей строительной площадки по формуле (4):

Р= РрБК + РрВБ + РрРН + РрК + РрРИ + РрСТ =

=7,68+1,025+4,34 +8,25+0,695+32 =53,99 ≈54 кВт.

8

3. Определяем величины реактивных расчетных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле (5):

• для башенного крана:

QрБК РрБК tg БК 8,251,73 14,27 кВАр;

• для вибраторов:

QрВБ РрВБ tg ВБ 1,0251,73 1,773 кВАр;

• для растворонасосов:

QрРН РрРН tg РН 4,34 0,75 3,255 кВАр;

• для компрессоров:

QрК РрК tg к 32 0,75 24 кВАр;

• для ручного электроинструмента:

QрРИ РрРИ tg РИ 0,695 2,29 1,59 кВАр;

• для сварочных трансформаторов:

QрСТ РрСТ tg СТ 7,68 2,29 17,6 кВАр.

4. Определяем величину реактивной расчетной мощности всей строительной площадки по формуле (6):

Q QрБК QрВБ QрРН QрК QрРИ QрСТ

14,27 1,773 3,255 24 1,5917,6 62,488 62,5 кВАр.

5. Определяем расчетную полную мощность и cosϕ всей строительной площадки по формулам (7) и (8):

6. Уточняем величины расчетных мощностей с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки Kmax, который принимаем рав-

ным 0,85, по формулам (9)–(11):

Ррасч = Kmax Р = 54 0,85 = 45,9 кВт; Qрасч Kmax Q 0,8562,553,1 кВАр; Sрасч = Kmax S = 0,85 82,6 = 70,2 кВА,

9

или

Таким образом, полная расчетная мощность всей строительной площадкиSрасч =70,2 кВА; исходя из этого значения можно выбрать мощность трансформатора понижающей трансформаторной подстанции.

2. ВЫБОР КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СТРОЙПЛОЩАДКИ

Необходимость выбора соответствующих компенсирующих устройств связана с тем, что, согласно «Правилам устройства электроустановок (ПУЭ)», допустимая величина коэффициента мощностей потребителей электроэнергии стройплощадки должна быть в пределах 0,92–0,95, а по результатам расчета она оказывается практически всегда значительно меньше.

Коэффициентмощностиявляетсяоченьважнымэнергетическим фактором,чтоможнодоказатьследующимпримером.

Пример2.Еслиреактивнаямощность передаетсяприcos = 1, то ток в цепи

I = ν cosP ϕ = Pν .

Если же активная мощность передается при cosϕ = 0,5, то

I = 0,5P ν = 2 Рν ,

т. е. ток по сравнению с первым случаем увеличивается в два раза. Современные потребители переменного тока (электродвигатели, трансформаторы и т. п.) создают в электрических цепях сдвиг

тока по фазе относительно напряжения в сторону отставания на угол ϕ < 90°, т. е. создаются условия, когда:

0 < cos ϕ <1.

Это обстоятельство приводит к последствиям, имеющим большое народнохозяйственное значение.

1. Приведенный пример показывает, что при данной активной мощноститокбудеттембольше,чемменьшеcosϕ.

10