Выбор сечения токопроводящих жил кабелей проводов электрических сетей СП

Шкала скидок и надбавок к тарифу на электроэнергию

Определение величины расхода электроэнергии на стройплощадке и оплата за ее использование.

Строительные площадки с присоединенной мощностью электроустановок до 750 кВА оплачивают электроэнергию по одноставочному тарифу, согласно которому:

а) взимается плата за каждый кВт∙ч отпущенной энергосистемой активной энергии, учтенной счетчиком (W_a);

б) учитываются скидки или надбавки к тарифу за компенсацию реактивной мощности (величину коэффициента мощности) в установках потребителей.

Последние определяют отклонение COS стройплощадки от его значения, заданного энергосистемой. О таком отклонении судят по отличию номинальной реактивной мощности Q_н компенсирующей установки стройплощадки от мощности Q_э такой же установки, которая требуется для увеличения COS СП до значения заданного энергосистемой.

При этом находят коэффициент

и по таблице (см. табл.5) осуществляют размер скидок (“-“) или надбавок (“+”) к тарифу на электроэнергию.

Таблица 5

Коэффициент К, %	Скидка или надбавка, %
130 и более	+50
От 110 до 130	+10
От 90 до 110	-5
От 70 до 90
От 50 до 70	+10
От 30 до 50	+30
До 30	+50

Электрические сети напряжением до 1000 В, которые размещаются на территории предприятий, строительных площадок или внутри помещений, называются сетями внутреннего электроснабжения.

В таких сетях находят широкое применение изолированные провода,

подвешиваемые к изоляторам железобетонных (деревянных) опор (воздушная линия), а также прокладываемые в изоляционных или стальных трубах, металлических штангах. Используются также выполненные неизолированными проводами на фарфоровых изоляторах опор, на скобах под потолком, по стенам помещений на достаточной по условиям электробезопасности высоте. Отводы к электрооборудованию выполняются при этом изолированными проводами с соответствующей механической защитой.

Питание переносных приёмников электроэнергии от вводных устройств осуществляется с помощью гибких шланговых кабелей с дополнительным заземляющим проводом.

На территории строительства линии электроснабжения часто выполняются кабелями на тросах, либо кабелями, проложенными в траншеях.

Провода и токоведущие жилы кабелей изготавливаются в основном из алюминия (около 70% от выпускаемых электротехнической промышленностью), меди, а также алюминия и стали. Медные изолированные провода выпускаются с токоведущими жилами сечением от 4 до 400 (например, марки М-70, т. е. медные, сечением 70 ), алюминиевые – от 16 до 800 (например, А-16).

Для прокладки в земле применяются силовые бронированные кабели различных типов. Например, в свинцовой оболочке с бумажной пропитанной изоляцией с медными (марки СБ) или алюминиевыми (марки АСБ) жилами с такой же изоляцией в алюминиевой оболочке с алюминиевыми жилами; с пластмассовой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке с алюминиевыми (например, марки АВВБ) или медными (марки ВВБ) жилами и т. д.

Марка кабеля даёт представление о его конструкции. Например, ААБ - кабель с алюминиевой оболочкой (А) и алюминиевыми жилами (А), бронированный (Б), четырёхжильный с сечением трёх рабочих жил по 50 и четвёртой нулевой жилы - 25 .

Выбор сечения проводов воздушных линий электрических сетей, а также жил кабелей напряжением до 1000В, питающих электроэнергией потребителей строительных площадок, производится по:

а) величине длительно допустимого нагрева рабочим током;

б) допустимой потере напряжения.

При расчёте воздушных линий полученные сечения провода необходимо проверять на механическую прочность, т. к. они должны быть устойчивы к воздействию механической нагрузки (гололёда, ветра, а так же собственной массы).

В ряде случаев предусматривается проверка по условиям экономической плотности тока, термической и электродинамической стойкости при токах короткого замыкания, защиты от перегрузки.

Из всех полученных после расчётов сечений выбирается наибольшее.

Расчёт линии электроснабжения ведётся в определённой последовательности.

1. Определяют длину линии электроснабжения сети.

2. По паспортным данным находят установленную и расчётную мощности приёмников электроэнергии (см. раздел 1.1), а также средневзвешенный коэффициент мощности данной группы потребителей.

3. Выбирают вид линии и предполагаемый способ прокладки (кабельная в траншее, воздушная неизолированными проводами и др.), а также с учётом сделанных выше замечаний, материал токоведущих жил или провода, вид изоляции, брони, т. к. от этих характеристик зависит величина длительно допустимого тока.

4. Вычисляют расчётный электрический ток приёмников по формулам:

а) для однофазных сетей переменного тока

, (27)

где - активная расчётная мощность потребителей (кВт), подключённых в конце рассчитываемого участка сети;

- номинальное напряжение сети, (В);

б) для трёхфазных сетей переменного тока

, (28)

где - номинальное линейное напряжение линии, (В).

5. По величине расчётного тока определяется сечение проводов или жил кабеля по таблицам, приведённым в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ). В этих таблицах указываются для различных сечений длительно допустимые токи в зависимости от вида изоляции проводов, шнуров или кабелей, способа их прокладки, количества и материала, токоведущих жил.

Сечение провода или кабеля выбирается так, чтобы выполнялось условие

(29)

6. Проверяется правильность выбора сечения проводов по условию допускаемой потери напряжения , %. Согласно ГОСТу, на зажимах приборов рабочего освещения производственных помещений и общественных зданий, а также в прожекторных установках наружного освещения допускается отклонение напряжения в пределах от – 2,5 до +5% от номинального . Таким образом

(30)

Так как на зажимах электродвигателей допускается отклонение напряжения в пределах от -5 до +10% от , то в подводящих проводах или жилах кабелей допускается потеря напряжения

(31)

На зажимах остальных приёмников электроэнергии допускается отклонение напряжения в пределах 5% от номинального. Т. е. в линиях, питающих такие потребители, должно также соблюдаться условие (31).

Необходимо учитывать, что для покрытия потерь напряжения в сети и обеспечения у электроприёмников напряжения, близкого к номинальному, источники питания (генераторы, трансформаторы) изготавливают такими, чтобы на их зажимах напряжение было на 5% выше номинального (). Поэтому при питании осветительных установок максимально допустимая потеря напряжения от трансформатора до наиболее удалённой лампы должна быть с учётом (30)

а у остальных электроприёмников с учётом (31)

Для проверки правильности выбора сечения проводов по допускаемой потере напряжения необходимо:

а) определить действительную потерю напряжения U% в линии, сечение S которой выбрано по величине расчётного тока . В линиях однофазного переменного тока

(32)

где - расчётный ток нагрузки, А;

- длина линии, м;

- удельная проводимость материала проводов или жил кабеля линии (для меди =57, для алюминия =34 ·Ом).

В линиях трёхфазного переменного тока

(33)

где и - активное и индуктивное сопротивление одного линейного провода линии, Ом/км;

- длина линии, км.

Для линии с равномерно распределённой нагрузкой, потеря напряжения определяется как для линии с эквивалентной нагрузкой, сосредоточенной в центре линии;

б) проверить, выполняется ли соотношение (30), если рассматривается линия, питающая рабочее освещение, или (31), если к ней подключены другие потребители. В случае, если указанные соотношения не выполняются, то необходимо по таблице выбрать большее ближайшее сечение проводов или жил кабеля и повторить расчёт по формулам (32) или (33). Эти действия следует повторять до тех пор, пока не будут выполняться условия (30) или (31).

7. Необходимо проверить, чтобы полученные сечения кабелей и проводов не были меньше сечений, указанных в ПУЭ. Так, например, при выполнении внутренних электропроводок, а также кабельных линий жилых и общественных зданий их наименьшие допустимые сечения составляют 1 при медных жилах и 2,5 при жилах из алюминия. По условиям механической прочности на воздушных линиях следует применять провода, например, из алюминия сечением не менее 16 . Расчёт проводов на механическую прочность должен производиться для следующих условий: при наибольшей внешней нагрузке; при низшей температуре и отсутствии внешних нагрузок. Допускаемые механические напряжения в проводах указаны в ПУЭ.

8. Важной и обязательной для электрических сетей является проверка сечения проводов для кабелей по экономической плотности тока. Для этого служит соотношение

S = (34)

где I _р - расчетный ток линии, А;

j _э – нормативное значение экономической плотности тока, А/мм².

Однако ПУЭ отмечает, что проверке по экономической плотности тока не подлежат, например: сети временных сооружений (к которым относятся и сети строительных площадок), а также устройства со сроком службы 3 5 лет; ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети предприятий, жилых и общественных зданий и др.

9. Из полученных значений сечения выбирается наибольшее.

Задача №1

Определить величину электрической нагрузки строительной площадки 16-этажного жилого дома из монолитного железобетона, выбрать компенсирующее устройство (для повышения коэффициента мощности до значения 0,9) и трансформатор (трансформаторы) силовой трансформаторной подстанции, а также место ее расположения на стройплощадке. На рисунке показаны электрические распределительные сети при питании от существующей подстанции (СТП).

Рассчитать величину оплаты за использование электроэнергии в течение квартала, предполагая, что активная потребная энергия составляет W_a = 120 Р_общ. (кВт. ч). Считать, что в первом случае мощность компенсирующей установки стройплощадки соответствует требуемой энергосистемой (К=100%), а во втором случае – отличается от заданной (К=25%).

Исходные данные для требуемого варианта взять из табл. 6

Пример решения:

1. Заносим исходные данные в табл. 7 (К, Р_н или S_н).

2. Определяем или сдельных групп потребителей и заносим эти данные в табл. 7

3. По табл. 1, находим величины К_с , COS , ПВ для этих групп электроприемников.

4. Вычисляем значение tg , соответствующее COS потребителей.

5. Определяем расчетные мощности отдельных групп потребителей электроэнергии:

а) башенный кран №1

б) башенный кран №2

в) бетоносмесительное отделение

г) арматурное отделение

1 - станки для резки стальной арматуры

2 - сварочные трансформаторы

3 - итого по отделению

д) строящиеся здания

1 -установка электропрогрева бетона

2- сварочные трансформаторы

3 – вибраторы

4 – освещение лампами накаливания

5 – итого по строящемуся зданию

Таблица 6

Исходные данные для решения задачи №1

Варианты	Башенные краны (БК)	Строящиеся здания (СЗ)	Бетоносмесительное отделение (БО)	Арматурное отделение (АО)	Освещение стройплощадки	Бытовые помещения
Электродвигатели	Установки электропрогрева бе6тона	Сварочные трансформаторы	Вибраторы	Освещение подмостьев и рабочих полов (лампы накаливания)	Электродвигатели бетоносмесителей	Станки для резки стали	Сварочные трансформаторы	Рабочее освещение прожекторами	Охранное освещение (лампы ДРЛ)	Освещение (лампы накаливания)	Электросушилки (для спец. одежды)
	К, шт.	Рн, кВт	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Sн, кВА	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Рн,кВт	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Sн, кВА	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Рн, кВт	К, шт	Рн,кВт	К, шт	Рн, кВт
		65,3				32,0		0,8		0,1				7,0		32,0		1,0		0,4		0,06		3,0
		35,5				82,0		1,2		0,06				2,8		44,5		0,2		2,0		0,06		3,0
		34,0				33,0		0,6		0,06				5,5		33,0		0,5		0,125		0,06		3,0
		58,0				44,5		1,5		0,06		5,1		7,0		15,3		0,2		0,25		0,06		3,0
		39,0				44,5		0,8		0,1		9,1		5,5		32,0		0,1		0,4		0,06		3,0
		65,3				33,0		0,3		0,06		12,0		2,8		15,3		0,5		0,7		0,06		3,0
		58,0				88,0		1,2		0,06		40,0		7,0		44,5		1,0		0,4		0,06		3,0
		34,0				15,3		1,5		0,1		5,1		2,8		33,0		1,0		0,7		0,06		3,0
		35,5				32,0		0,8		0,06		9,1		5,5		32,0		0,5		2,0		0,06		3,0
		65,5				44,5		0,4		0,1		30,0		13,0		44,5		0,1		0,4		0,06		3,0

Таблица 7

Исходные данные и результаты расчета электрических нагрузок стройплощадок

№ п/п	Наименование объекта	Группа электроприемников	Задано в условии задачи	Определяется по справочникам	Вычисляется
К, шт.	Рн, кВт	Sн, кВА	Кс	Cos	ПВ	∑Рн, кВт	∑Sн, кВА	Ру, кВт	tg φ	Расчетная мощность	Всего по объекту, кВА
Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА
	Башенный кран № 1	Электродвигатели БК		34,0	-	0,35	0,5	0,25	34,0	-	17,0	1,73	5,95	10,29	11,88	11,88
	Башенный кран № 2	_”_”_”_”_”_”_”		65,3	-	0,35	0,5	0,25	65,3	-	32,7	1,73	11,42	19,75	22,81	22,81
	Бетоносмесительное отделение	Электродвигатели БС		13,0	-	0,6	0,7	1,0	39,0	-	39,0	1,02	23,4	23,86	33,41	33,41
	Арматурное отделение	Станки для резки стали		7,0	-	0,45	0,5	1,0	21,0	-	21,0	1,73	9,45	16,34	18,88	29,14
Сварочные трансформаторы		-	44,5	0,30	0,40	0,60	-	44,5	13,7	2,29	4,11	9,41	10,26
	Строящееся здание	Установки электропрогрева		60,0	-	0,70	0,85	1,0		-		0,62		182,28	345,92	412,80
Сварочные трансформаторы		-	32,0	0,30	0,40	0,60	-		89,2	2,29	26,76	61,28	66,38
Вибраторы		0,8	-	0,25	0,50	0,25	5,6	-	2,8	1,73	0,7	1,21	1,39	2,73
Освещение (лампы накаливания)		0,06	-	0,8	1,0	1,0	1,68	-	1,68		1,34		1,34
Окончание табл. 7
	Бытовые помещения	Освещение (лампы накаливания)		0,1	-	0,8	1,0	1,0	0,5	-	0,5		0,4		0,4	5,45
Электросушилки спецодежды		3,0	-	0,8	0,95	1,0		-		0,33	4,8	1,58	5,05
	Освещение стройплощадки	Рабочее освещение прожекторами		0,5	-	0,8	1,0	1,0		-	8,0	-	8,0	-	8,0	12,62
Охранное освещение (ДРЛ) с компен. ПРА		0,4	-	1,0	0,95	1,0	4,0	-	4,4	0,33	4,4	1,44	4,62
	Стройплощадка	Расчетные мощности P, S, Q	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	394,71	327,44	512,84	376,74
	_”_”_”	Расчетные мощности P’, S’, Q’ и cosφ с учетом Kн.	-	-	-	-	-	0,77^*	-	-	-	0,81^*	315,76	261,95	410,27
	_”_”_”	Расчетные мощности P”, Q”, S” и cos φ с учетом Qн.	-	-	-	-	-	0,9*			-	0,48^*	315,76	153,95	351,29
	_”_”_”	Общие расчетные мощности Pобщ.., Qобщ.. и cosφ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	315,76	209,95	376,74

Примечание. * - расчетные данные

е) бытовые помещения

1 – освещение лампами накаливания

2 – электросушилки для спецодежды

3 – итого по бытовым помещениям

ж) освещение стройплощадки

1 – рабочее освещение прожекторами с лампами накаливания

2 – охранное освещение дуговыми ртутными лампами

3 – итого по осветительным установкам

6. Находим расчётные мощности всей строительной площадки

7. Вычисляем расчётные мощности стройплощадки с учётом коэффициента участия в максимуме нагрузки , принятого равным 0,8

8. Средневзвешенный всей стройплощадки

при этом

9. Мощность компенсирующего устройства, необходимого для увеличения коэффициента мощности СП до 0,9 (), определяем из выражения

10. Выбираем компенсирующее устройство типа УК–0,38–110НУЗ номинальной мощностью Q_н=108квар (табл. 2).

11. Находим расчётные мощности стройплощадки, пересчитанные с учётом мощности компенсирующих конденсаторов

12. Находим величину коэффициента мощности стройплощадки после установки компенсирующих конденсаторов

13. По табл. 3 выбираем трансформатор, имеющий ближайшую мощность Sт=400кВА (первичное напряжение , а вторичное ).

14. Определяем величину потерь в трансформаторе

15. Находим общие расчётные мощности строительной площадки

т.к. Sт=400кВА, Sобщ=376,74кВА, то трансформатор может быть использован для электроснабжения рассматриваемой стройплощадки.

16. Для определения места расположения трансформаторной подстанции на строительной площадке выполняем следующее:

а) наносим на генплан оси координат и определяем значения x и y для каждого из объектов стройплощадки

При учёте работы осветительной сети, распределённую по опорам одинаковую по мощности нагрузку можно заменить сосредоточенной, место приложения которой выбирается посередине осветительной линии.

В рассматриваемом в нашем примере случае (рабочее и охранное освещение образуют две ветви), мощность осветительной нагрузки по сравнению с остальными электроприёмниками мала и, с некоторой погрешностью, можно принять точку приложения (ветвь с опорами 1 6) на опоре 3, а (ветвь с опорами 7 13) на опоре 10.

Т.е.

б) определяем координаты x и y теоретического центра электрических нагрузок стройплощадки для случаев работы перечисленного выше оборудования:

Эти координаты и определяют теоретическое место расположения трансформаторной подстанции.

Однако в нашем случае оно находится в строящемся здании, поэтому реальная ТП должна, как указывалось выше, быть смещена в сторону источника электроэнергии, т.е. существующей линии электропередачи 6 кВ, что и показано на рисунке.

17. По одноставочному тарифу вычисляем величину оплаты за использованную электроэнергию в течение квартала:

а) условно считаем, что потребленная стройплощадкой электроэнергия составляет

тогда величина оплаты за нее.при стоимости d₀ = с НДС (ОАО Ростовэнерго, 2004 г.), будет ;

б) по табл. 5 определяем скидку к тарифу при соответствии мощности компенсирующей установки требованиям энергосистемы при

Тогда фактическая оплата составит

;

в) при несоблюдении указанного в п. б) условия (К=25%) имеем , т.е.

Тогда

что составит 157,9% по отношению к оплате по п. б).

Задача №2.

1. По величине длительно допустимого нагрева рабочим током и допустимой потере напряжения: рассчитать сечение токопроводящих алюминиевых жил солового кабеля марки АВВГ, положенного между существующей трансформаторной подстанцией СТП стройплощадки (см. рисунок) бетоносмесительным отделением БСО если заданы: линейное напряжение питающей сети U_л1=380 В, длина линии электроснабжения l (см. табл. 9), расчетная мощность электроприемников бетоносмесительного отделения Р_р (взять из расчета предыдущей задачи), коэффициент мощности этих электроприемников COS , увеличенный за счет индивидуальной компенсации с помощью конденсаторов до значения, приведенного в табл. 9. При расчете принять U, % ≤ 5%.

2. Повторить расчет сечения для тех же условий, но при U_л2=660В.

3. Отметить, как изменилось сечение линий и ее расчетный ток.

4. Что еще может дать такое повышение напряжения?

Таблица 8

Дата добавления: 2017-01-13