Электроснабжение строительных площадок. Учебно-методическое пособие для студентов технических высших учебных заведений

1.3.РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА СТРОИТЕЛЬНЫХ

ПЛОЩАДКАХ

После выявления всех электроприемников строительной площадки необходимо определить расчетную электрическую нагрузку, то есть величины необходимой для нее электрической мощности.

От величины расчетной электрической нагрузки зависит выбор источников электроснабжения строительной площадки и сечения всех линий электропередачи на строительной площадке.

Поэтому определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения.

В настоящее время существует ряд методов определения электрических нагрузок. К таковым можно отнести методы:

-по номинальной мощности и коэффициенту использования;

-по номинальной мощности и коэффициенту спроса;

-по средней мощности и расчетному коэффициенту;

-по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней;

-по удельной электрической мощности;

-упорядоченных диаграмм;

-по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов и наличием исходных данных.

Одним из наиболее применяемых методов определения расчетных

(ожидаемых) электрических нагрузок при проектировании электроснабжения,

является метод определения расчетных нагрузок по установленной мощности и коэффициенту спроса.

В этом методе все электроприемники разбиваются на однородные группы с близким режимом работы.

Расчетная активная мощность каждой группы определяется по формуле:

21

где N - количество электроприемников в группе, n- номер электроприемника группы, (pУ )n - установленная активная мощность n-электроприемника группы,

PУ - установленная мощность группы электроприемников, kС - коэффициент спроса.

Коэффициентом спроса называется отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой (в условиях эксплуатации) к установленной активной мощности группы приемников:

Значения коэффициента спроса для разных групп приемников в различных отраслях промышленности и различных производств и предприятий в целом определяются из опыта эксплуатации и принимаются при проектировании по справочным материалам.

Величина коэффициента спроса определяется неполной загрузкой электрического оборудования, неодновременностью работы электрооборудования, коэффициентами полезного действия электродвигателей на приводах строительных машин, потерями мощности в электрической сети от источника электропитания на строительной площадки до потребителя.

Для группы состоящей из трех и более электроприемников коэффициент спроса берется из справочных таблиц, когда электроприемников в группе меньше трех, коэффициент спроса принимается равным 0,7 ÷ 0,75.

Установленная мощность электроприемников определяется следующим образом:

22

где ПВ – относительная продолжительность рабочего периода, под которым понимается отношение этого периода к продолжительности рабочего цикла электроприемника в %, pН - номинальная паспортная активная мощность электроприемника.

Стандартные значения ПВ для крановых электродвигателей 15 %, 25 %, 40 %, 60 %; для машин точечной сварки 20 % - 32 %; для аппаратов стыковой сварки 20 % - 50 %; для сварочных трансформаторов 50 % - 65 %.

Для электроприемников длительного режима работы принимается ПВ = 100%.

Номинальная паспортная мощность приемника электроэнергии - это мощность, обозначенная на заводской табличке или паспорте двигателя, силового или специального трансформатора, в случае источника света на цоколе или колбе.

Под номинальной активной мощностью двигателя pН понимается мощность,

развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении.

Для крановых установок под номинальной паспортной мощностью понимают суммарную активную мощность электроприводов всех механизмов.

В случае трансформаторов на заводской табличке или в паспорте указывается номинальная полная мощность трансформатора sН.

Для сварочных трансформаторов активная установленная мощность определяется по формуле:

где sН - номинальная паспортная полная мощность трансформатора, cos -

коэффициент мощности трансформатора.

Реактивная мощность группы электроприемников находится по формуле:

23

Не все электрооборудование строительной площадки работает одновременно, поэтому для более корректного учета электрической нагрузки промышленного предприятия активную, реактивную и полную мощности всего электрооборудования необходимо рассчитывать по формулам:

где M - количество групп, kР.М. - коэффициент разновременности максимумов нагрузки отдельных групп приемников, принимаемый в пределах от 0,85 до 1,0 в

зависимости от места нахождения данного узла в системе электроснабжения предприятия. Коэффициент разновременности максимумов нагрузки характеризует смещение максимумов нагрузок отдельных групп приемников во времени, что вызывает снижение суммарного максимума нагрузок предприятия по сравнению с суммой максимумов отдельных групп.

24

1.4. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ

ПЛОЩАДКАХ

Источниками электроснабжения строительной площадки могут быть

приняты:

-трансформаторные подстанции и электрические сети, предусмотренные проектами постоянного электроснабжения строящихся объектов; они при этом должны быть возведены к началу строительных работ; этот вариант в большинстве случаев является самым экономичным;

-существующие источники и электрические сети, находящиеся в ведении энергосистемы, в этом случае от источника питания к строительной площадке подводится временная питающая линия;

-временные передвижные комплектные трансформаторные подстанции;

-временные (преимущественно передвижные) электростанции.

Вслучае использования на строительной площадке временной трансформаторной подстанции следует применять комплектные трансформаторные подстанции.

Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Служит КТП непосредственно для электроснабжения приемников электроэнергии. При применении комплектных устройств повышается качество электроустановки, надежность ее работы, удобство и безопасность обслуживания. Электромонтаж сводится лишь к установке различных комплектных электроустройств и присоединению их к электрическим сетям.

Комплектные трансформаторные подстанции 6 - 10/0,38 кВ выполняются однотрансформаторными и двухтрансформаторными.

КТП состоят из трех основных элементов: вводного устройства (на

6 -10 кВ), силового трансформатора и распределительного устройства (0,4 кВ).

Вводное устройство высокого напряжения представляет собой закрытый металлический шкаф с встроенным в него выключателем нагрузки типа ВНП-17 с

25

предохранителями типа ПК. Распределительное устройство низкого напряжения состоит из набора металлических шкафов с аппаратурой.

На стороне низкого напряжения электрическая энергия пониженного напряжения через сборные шины и автоматические выключатели поступает к потребителям.

Сборной шиной называется проводник с малым полным сопротивлением, к

которому могут быть присоединены несколько отдельных цепей.

Защита трансформаторов от перегрузки токами коротких замыканий обеспечена с первичной стороны плавкими предохранителями, а со вторичной стороны - воздушными автоматическими выключателями. Измерительные приборы, установленные со вторичной стороны, позволяют контролировать нагрузку на отдельных линиях, качество поступающей электроэнергии, а также вести учет активной и реактивной энергии по каждому трансформатору отдельно.

Силовые трансформаторы, являющиеся основным оборудованием трансформаторной подстанции, выпускаются номинальной мощностью, кратной мощности 10, 16, 25, 40, 63 кВ А, в трехфазном и однофазном исполнении. Для компенсации потерь напряжения в электрических сетях повышающие трансформаторы имеют на стороне высокого напряжения на 10 % выше номинального напряжения сети, а понижающие трансформаторы - низкое напряжение, на 5 - 10 % выше номинального напряжения сети. Каждый трансформатор характеризуется номинальными данными: мощностью, токами первичной и вторичной обмоток, потерями холостого хода, потерями короткого замыкания (или потерями в меди), напряжением короткого замыкания, током холостого хода и видом охлаждения.

Функции изоляции и охлаждающей среды в трансформаторах выполняет трансформаторное масло, заполняющее бак.

Силовые трансформаторы на напряжение ВН, равное 6 10 кВ трехфазного тока, изготовляют с тремя видами схем соединения обмоток звезда, треугольник и зигзаг. Для использования на строительных площадках вторичные обмотки соединяют звездой с глухозаземленной нейтролью. Такой способ соединения

26

на шинах низкого напряжения питающей подстанции, определяемая суммированием силовой и осветительной нагрузок рассматриваемого объекта.

Мощность силового трансформатора выбирают таким образом, чтобы он был загружен на 80 %.

27

1.5. СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

При распределении электроэнергии применяются следующие схемы распределения электроэнергии:

магистральная;

радиальная;

комбинированная схема (радиально-магистральная).

Радиальная схема - схема, при которой каждый потребитель или сосредоточенная группа потребителей питается отдельно линией от электростанции, трансформаторной подстанции (ТП) или распределительного пункта (РП). Радиальные сети просты в сооружении и эксплуатации, однако они требуют большого количества высоковольтной аппаратуры и значительных расходов на сооружение линий и распределительных устройств.

Рисунок 1.5.1. Однолинейная радиальная схема распределения электроэнергии

на строительной площадке.

На этом рисунке введены обозначения: ТП – трансформаторная подстанция,

ВРУ – вводно-распределительное устройство, СК – строительный кран, СА – сварочный аппарат, ЭВ – электровибратор, НО –прожекторное освещение территории строительной площадки, Гр1 ÷ Гр6 – линии электропередачи на строительной площадке.

Магистральная схема – схема, при которой несколько потребителей энергии питаются по одной общей линии. Магистральные линии обычно используются

28

для присоединения не особенно мощных потребителей, не требующих повышенной надежности электроснабжения.

Рисунок 1.5.2. Однолинейная магистральная схема распределения электроэнергии на строительной площадке.

Комбинированная схема – схема, при которой одни электроприемники питают по магистральной, а другие - по радиальной схеме.

Рисунок 1.5.3. Однолинейная комбинированная схема распределения электроэнергии на строительной площадке.

Более сложная схема распределения электроэнергии на строительной площадке показана на Рис.4. На этой схеме строительный кран получает электроэнергию от ВРУ по отдельной радиальной лини Гр2. Три распределительных пункта РП1, РП2 и РП3 получают электроэнергию также радиальными линиями Гр3, Гр4, Гр5, соответственно. К РП1 и РП2 подключены электроприемники используемые на стройплощадке. К РП3 подключены магистрали прожекторного освещения (Гр10, Гр17) и бытовые помещения БП

29

(Гр11 - Гр16). РП1 и РП2 могут быть стационарными или мобильными. РП3

закрепляется на одном из бытовых помещений.

Рисунок 1.5.4. Однолинейная схема распределения электроэнергии на строительной площадке.

На Рис.5 показан стройгенплан строительной площадки с нанесенными на него электроприемниками и электрическими сетями.

Рисунок 1.5.5. Стройгенплан строительной площадки с нанесенными на него электроприемниками и электрическими сетями.

30