Тема: Расчет полной мощности электрооборудования и средств механизации стройплощадки. Выбор источника электроснабжения

Цель: Научиться определять полную электрическую мощность строительной площадки и выбирать источник ее электроснабжения.

В результате выполнения практического занятия у студента формируются компетенции ПК-9 (умение работать с нормативной базой в области инженерных изысканий, проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест), ПК-11 (умение проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных расчетов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации зданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам), ПК-19 (способность составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследований и практических разработок), ПК-20 (умение применять правила и технологии монтажа, наладки, испытания и сдачи в эксплуатацию конструкций, инженерных систем и оборудования строительных объектов, образцов продукции, выпускаемой предприятием), ПК-22 (умение проводить оценку технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов).

Актуальность темы практического занятиязаключается в необходимости определять источник электроснабжения строительной площадки.

Теоретическая часть.

Рассмотрим расчет полной мощности электрооборудования и средств механизации стройплощадки, а также выбор источника электроснабжения на примере.

На рисунке 9.1 представлен пример план-схемы строительной площадки, предназначенной для постройки жилого 12 этажного дома из монолитного железобетона, на которой указаны места расположения используемого при строительстве электрооборудования и средств механизации (таблица 9.1).

Рисунок 9.1 – План-схема строительной площадки жилого дома

Таблица 9.1 – Перечень электрооборудования строительной площадки

№ на плане	Наименование	, кВт	Примечание
1,2	Сварочные трансформаторы (ТД-300)		ПВ=25%
	Токарно-винторезный станок (16Р20Н)
	Трубогибочный станок	2,2
	Ножницы механические	3,2
6,11	Транспортер грузовой
7,27	Кран-погрузчик (РБК-3.40)	18,5	ПВ=50%
	Башенный кран (КБ-100.3 А-1)	41,5	ПВ=60%
9,10,19,20,22	Насосы раствора (С-317 А)
12,13,14	Малярная станция (СО-115)
15,16	Трансформаторы термообработки (ТСДЗ-63)	50,4	ПВ=40%
17,18	Насос водно поршневой (А50НС6,3-7,5)	7,5
21,23	Подъемник мачтовый грузовой (ПМГ-1000)		ПВ=60%
	Станок-резак по металлу
	Станок наждачный	1,5	1 фазный
	Вертикально-сверлильный станок	1,2	1 фазный

В таблице указана номинальная (активная) мощность , потребляемая электрооборудованием. В примечании сокращение ПВ – означает продолжительность включения. Мощность трёхфазного оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, приводим к длительному режиму:

,

где − приведенная к длительному режиму мощность, кВт; − паспортная активная мощность, кВт; ПВ берется в о.е. Так, согласно таблице 9.1 для сварочных трансформаторов, кранов, подъёмников и трансформаторов термообработки бетона имеем:

кВт; кВт; кВт; кВт; кВт.

Имеющуюся на стройплощадке однофазную нагрузку (наждачный и вертикально-сверлильный станок) необходимо привести к условной трёхфазной мощности. Принимаем, что однофазные приёмники включаются на фазное напряжение, тогда:

,

где − условная трёхфазная мощность; − мощность наиболее загруженной фазы. Тогда

кВт; кВт.

Примем, без расчета, что для нашей строительной площадке требуется

кВт; кВт; кВт.

Приведем мощность освещения к условной трёхфазной мощности:

кВт; кВт;

кВт.

Очевидно, что в течении строительства объекта общая потребляемая мощность на строительной площадке постоянно изменяется, этот процесс принято характеризовать графиком нагрузки электрооборудования строительной площадки (таблица 9.2).

Таблица 9.2 – График работы потребителей электроэнергии на стройплощадке (из календарного плана строительства)

Потребители	Кварталы строительства
I	II	III	IV
1,2 Сварочные трансформаторы (ТД-300)
3 Токарно-винторезный станок (16Р20Н)
4 Трубогибочный станок
5 Ножницы механические
6, 11 Транспортер грузовой
7, 27 Кран-погрузчик (РБК-3.40)
8 Башенный кран (КБ-100.3 А-1)
9,10,19,20,22 Насосы раствора (С-317 А)
12,13,14 Малярная станция (СО-115)
15,16 Трансформаторы термообработки (ТСДЗ-63)
17,18 Насос водяно поршневой (А50НС6,3-7,5)
21,23 Подъемник мачтовый грузовой (ПМГ-1000)
24 Станок-резак по металлу
25 Станок наждачный
26 Вертикально-сверлильный станок
общее равномерное освещение
локализованное освещение
внутреннее освещение

Расчет полной мощности стройплощадки. Выбор источника электроснабжения.

Существуют различные методы определения расчетных нагрузок (полной мощности стройплощадки): метод коэффициента спроса и коэффициента максимума; метод коэффициента спроса и установленной мощности; метод удельной плотности нагрузок и др.

Рассмотрим методкоэффициента спроса и коэффициента максимума. Строительные машины и механизмы, используемые на строительной площадке, характеризуются номинальной потребляемой (активной) мощностью, она приводится в паспортных данных на соответствующее электрооборудование, также в паспорте должны быть сведения о величине напряжении питания. В таблице 9.1 – паспортная мощность соответствующего электрооборудования.

Для работы электрооборудования помимо активной мощности необходима реактивная, которая определяет полную мощность, получаемую от трансформаторной подстанции. Для ее определения используется коэффициент мощности электрооборудования соsφ. Общепринятые средние значения соsφ для различных механизмов строительных объектов (таблица 9.2).

Таблица 9.2 – Средние значения и соsφ для механизмов строительных объектов

Характеристика нагрузок		cos φ
Экскаваторы с электроприводом	0,4 – 0,6	0,5 – 0,6
Краны башенные и козловые	0,2	0,5
Механизмы непрерывного транспорта (транспортеры, шнеки)	0,6 – 0,65	0,6 – 0,75
Электросварочные агрегаты:
сварочные трансформаторы	0,35	0,4
однопостовые двигатель-генераторы	0,35	0.6
точечные, шовные и стыковые машины	0,35	0,65
Насосы, вентиляторы, компрессоры	0,7	0,8
Растворные узлы	0,2	0,65
Бетономешалки	0,4	0.7
Цехи холодной обработки металлов	0,2	0,65
Цехи горячей обработки металлов	0,3	0.65
Пилорамы	0,65	0,75
Переносные механизмы	0,1	0,45
Электрическое освещение	0.9	1,0

Для осветительной нагрузки соsφ принимают равным единице. В таблице 9.2 приведен параметр – коэффициент спроса характерной группы приемников, значение которого можно найти в справочной литературе. Коэффициент спроса учитывает одновременность работы электроприемников в группе и коэффициент их загрузки.

Используя данные о потребляемых активных мощностях на строительной площадке и данные таблицы 9.2, определим полную мощность, получаемую от трансформаторной подстанции каждым потребителем:

.

Таким образом,

кВА; кВА; кВА;

кВА; кВА; кВА;

кВА; кВА;

кВА; кВА;

кВА; кВА; кВА;

кВА; кВА;

кВА.

Расчет полной мощности стройплощадки. На основе календарного графика работы потребителей электроэнергии на стройплощадке найдем потребляемые мощности строительной площадкой для каждого периода (этапа) строительства (рисунок 9.2):

; ; .

Рисунок 9.2 – График электрической нагрузки стройплощадки

В соответствии с графиком электрической нагрузки (рисунок 9.2) максимальная электронагрузка стройплощадки приходится на 4 квартал строительства. В связи с этим суммарная электронагрузка строительной площадки определяется для 4 квартала с учетом коэффициента спроса потребителей и потребляемой мощности каждого из потребителей, использующихся в этот период строительства:

,

где – коэффициент максимумов (совпадения максимумов нагрузок), принимается в диапазоне 0,75…0,85. Примем .

Таким образом,

Выбор источника электроснабжения. На основании полученной мощности выбирается трансформаторная подстанция. Шкала мощностей трансформаторов стандартная и выбирается из ряда: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА и 10 – кратная этим мощностям до 80000 кВА включительно. Выбираем комплектную трансформаторную подстанцию наружной установки марки КТПН-160/6(10)/0.4, мощностью 160 кВА, напряжением 10 кВ на стороне ВН (высокого напряжения), напряжением 0,4 кВ на стороне НН (низкого напряжения), габаритными размерами 2000×2540×3400 мм.

Задания

1. Определить полную мощность стройплощадки. Если для работы на ней используется электрооборудование согласно таблицы 9.3.

Таблица 9.3 – Перечень электрооборудования строительной площадки

№	Наименование	, кВт	Примечание
	Сварочный трансформатор (ТД-300)		Пв=25%
	Транспортер грузовой
	Башенный кран (КБ-100.3 А-1)	41,5	Пв=60%
	Насос раствора (С-317 А)
	Малярная станция (СО-115)
	Трансформатор термообработки (ТСДЗ-63)	50,4	Пв=40%

Для всех видов освещения, строительной площадке требуется: кВт; кВт; кВт. График нагрузки потребителей электроэнергии на стройплощадке известен из календарного плана строительства (рисунок 9.4)

Таблица 9.4 – График работы потребителей электроэнергии на стройплощадке (из календарного плана строительства)

Потребители	Кварталы строительства
I	II	III	IV
Сварочный трансформаторы (ТД-300)
Транспортер грузовой
Башенный кран (КБ-100.3 А-1)
Насос раствора (С-317 А)
Малярная станция (СО-115)
Трансформатор термообработки (ТСДЗ-63)
общее равномерное освещение
локализованное освещение
внутреннее освещение

2. Для исходных данных задачи 1 произвести выбор источника электроснабжения из стандартного ряда мощностей трансформаторов: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА и 10 – кратная этим мощностям до 80000 кВА включительно. При этом необходимо выбирать комплектные трансформаторные подстанций (КТП), которые допускают перемещение с одного места на другое в связи с ходом строительства и перемещением строительных работ на другие объекты.

Контрольные вопросы

1. Назовите электрооборудование используемое на строительной площадке?

2. Как мощность трёхфазного оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, приводят к длительному режиму?

3 Как однофазную нагрузку привести к условной трёхфазной мощности?

4 Что показывает график нагрузкиэлектрооборудования?

5 Поясните суть расчета полной мощности стройплощадки?

6 Что показывает коэффициент мощности электрооборудования?

7 Как рассчитать полную мощности стройплощадки методом коэффициента использования и коэффициента максимума?

8 Как выбирается источник электроснабжения строительной площадки?

9 Какие существуют схемы систем электроснабжения строительной площадки?

10 Как определяют схему системы электроснабжения?

Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме

Основная литература

1. Щербаков, Е. Ф. Электроснабжение объектов строительства: учебное пособие / Е. Ф. Щербаков, Д. С. Александров, А. Л. Дубов. – Ульяновск : УлГТУ, 2011. – 404 с. – ISBN 978-5-9795-0897-9.

Дополнительная литература

2. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. – М.: Высшая школа, 1988. – 319 с.

Практическое занятие 10