Расчёт электрооборудования жилого здания

Рис. 1. Пример схемы электроснабжения жилого здания 8 этажей, 4 секции

Примечание: жилые 5-этажные здания с газовыми плитами снабжаются электроэнергией по одному кабельному вводу.

Раздел 1. Расчет мощностей, потребляемых электрооборудованием жилого здания

1.1 Расчет мощностей, расходуемой электропотребителями квартир

Расчетная электрическая мощность на каждую квартиру привязана в инструкции РД 34.20.185-95[1] в виде так называемой удельной расчетной электрической нагрузки , величина которой зависит от площади квартиры, количество квартир в доме и других показателей.

Рассчитываем мощность, потребляемую квартирами 1-го стояка по формуле:

,(1)

где n-число квартир, подключаемых к первому стояку, т.е. первой вертикальной магистрали электроснабжения.

- удельная мощность каждой квартиры, кВт.

- определяем по таблице №1.

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий, кВт/квартира

Мощность, которая подводится по линии №1 к стоякам 1 и 2, а так же мощность линии №2 к стоякам 3 и 4, рассчитывается для суммарного количества квартир двух стояков:

кВт,(2)

где , -удельная мощность выбирается по табл. 1 для количества квартир .

Таблица1

*в заданиях по типовым проектам

**рекомендуемые значения

Примечания:

1. Удельные расчетные нагрузки для промежуточного числа квартир определяется интерполяцией.

2. Удельные расчетные нагрузки квартир включают в себя нагрузку освещения общедомовых помещений (лестничных клеток, подполий, технических этажей, чердаков и т.д.)

3. Удельные расчетные нагрузки приведены для квартир средней общей площадью 70 мІ (квартиры от 35 до 90мІ) в зданиях по типовым проектам и 150мІ (квартиры от 100 до 300мІ) в зданиях по индивидуальным проектам с квартирами повышенной комфортности.

4. Допускается определить расчетную электрическую нагрузку квартир повышенной комфортности по проекту внутреннего электрооборудования квартиры (здания) в зависимости от набора устанавливаемых приборов и режима их работы, характеризующегося средней вероятностью включения (коэффициентом спроса) и несовпадения хозяйственных работ в квартире.

5. Удельные расчетные нагрузки не учитывают покомнатное расселение семей в квартире.

6. Удельные расчетные нагрузки не учитывают общедомовую силовую нагрузку, осветительную и силовую нагрузки встроенных (пристроенных) помещений общественного назначения, нагрузку рекламы, а также применение в квартирах электрического отопления, электроводонагревателей и бытовых кондиционеров (для элитных квартир нагрузка кондиционеров учитывается).

Мощности остальных стояков определяем аналогично.

Распределяем нагрузку на питающие линии в следующем порядке:

- квартиры общедомовое рабочее освещение подключаем к 1-му вводу;

- лифты и аварийное освещение дома подключаем ко 2-му вводу.

Общая нагрузка на вводе №1 от квартир:

,(3)

где - общее количество квартир в доме

- удельная мощность для числа квартир кВт, находим по табл. 1.

1.2 Расчёт мощности общедомового рабочего освещения

Рабочее общедомовое освещение лестничных клеток, чердака и подвала условно принимаем по 4 люминесцентных ламп по 10 Вт на этаже в каждой паре секций.

Таким образом, мощность рабочего освещения одной пары секций дома:

,

где: - количество этажей,

- количество ламп на каждой паре секций одного этажа,

- 0,01 кВт: мощность 1-ой лампы.

Общая мощность рабочего освещения всего дома:

, (4)

где: - количество пар секций дома.

1.3 Расчёт мощности аварийного освещения

Мощность аварийного освещения принимаем в объёме 20% от рабочего:

,(5)

1.4 Расчёт мощности, потребляемой лифтами

Мощность лифтов с учётом коэффициента спроса определяем по формуле:

,(6)

где: - коэффициент спроса, который определяется по табл. 2,

- суммарная мощность электродвигателей лифтов.

Коэффициенты спроса для лифтов.

Таблица 2

1.5 Расчёт потребляемой мощности на вводе 1

,(7)

где: - общая нагрузка на вводе от квартир, - коэффициент спроса, =0,6, - мощность рабочего освещения.

1.6 Расчёт потребителей мощности на вводе 2

,(8)

где: - расчётная мощность лифтов, - мощность аварийного освещения.

1.7 Определение мощности на каждом вводе при аварии на одном из них

Для случая питания квартир и силовых потребителей от разных вводов расчёт мощности в аварийном режиме ведем по формуле:

. (9)

В том числе, если <, принимаем

.

Раздел 2. Выбор кабелей и сечений жил проводников

2.1 Выбор сечений жил по допустимому длительному току

Для квартирных стояков выбираем трехжильные кабели типа АВВГ с алюминиевыми жилами или ВВГ-с медными жилами. Согласно нормативной документации (например: ПУЭ[2]), электропроводка в зданиях должна иметь медные жилы при их сечениях до 16ммІ. Если сечение больше 16ммІ, то предпочтительны алюминиевые жилы по экономическим соображениям. Выбираем кабель АВВГ.

Сечение жилы трехжильных кабелей выбираем по величине расчетного тока из таблицы 3а и 3б для прокладки в воздухе (см. ПУЭ, п.1.3.10). При этом нагреванием нулевого N и защитных проводников в пятижильных кабелях пренебрегаем.

Кабели проложены в каналах строительных конструкции (в воздухе).

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Таблица 3

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по табл. 3а, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воздухе

Таблица 3

Примечания:

1.Буквой А обозначены кабели с алюминиевыми жилами, М - с медными.

2. Для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных (А), и для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных (М).

3. Кроме таблиц по выбору сечений жил из ПУЭ, рекомендуется пользоваться техническими условиями ВНИИ кабельной промышленности, рекомендациями заводов-изготовителей или Нормами кабельных сетей.

Расчётный ток жилы кабеля определяется по формуле:

,

где: - расчётная мощность питаемого электрооборудования в кВт,

- номинальное напряжение между фазными проводниками,

=0,96 - коэффициент мощности электрооборудования.

Примечание: КПД электрооборудования учтён в величине .

В данной курсовой работе необходимо рассчитать сечения жил следующих кабелей:

- стояков,

- линий №1 и 2,

- рабочего и аварийного освещения,

- питания лифтов (пассажирских и грузовых),

- вводов №1 и 2.

Примечание: Если величина расчётного тока превышает максимальное значение тока в таблицах 3а или 3б, следует использовать 2 или больше параллельных кабелей.

2.2 Выбор сечений жил по допустимой потере напряжения

Рассчитанные в разделе 2.1. сечения жил кабелей проверяются по потере напряжения на каждом из участков, начиная от главного распределительного щита (ГРЩ): на стояках, участках l₂ и l₃ линии №1, участках l₄ и l₅ линии № 2, линиях питания рабочего и аварийного освещения, линиях к электродвигателям лифтов. Максимально допустимая потеря напряжения задана в процентах в разделе «Исходные данные».

Следует иметь ввиду, что потери напряжения на каждом участке, включенном в общую последовательную цепь (например, участок l₃, участок l₂ и стояк 1), должны быть просуммированы, и эта сумма не должна превышать допустимую потерю напряжения. Если есть превышение, надо увеличить сечение жилы на одном или всех участках цепи.

Потеря напряжения в кабеле с алюминиевыми жилами рассчитывается по формуле:

,

а при медных жилах:

где: l - длина кабеля в м, - расчётная мощность питаемых электропотребителей в кВт, s - сечение жилы в мм².

Из значений сечений жил кабеля, рассчитанных по потере напряжения и по длительному допустимому току, выбирается большее.

2.3 Выбор аппаратов защиты электрических сетей от коротких замыканий и перегрузок

В качестве аппаратов защиты применим автоматические выключатели с комбинированными, т.е. тепловыми и электромагнитными расцепителями. Выбор уставок тока I_т.р. тепловых и I_э.р. электромагнитных расцепителей производим по табл.4. Уставки рассчитываем для всех автоматических выключателей QF, показанных на схеме электроснабжения жилого здания.

Расчетные формулы для выбора защитных аппаратов в осветительных и силовых сетях.

Таблица 4

В таблице 4 приняты следующие обозначения:

- номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;

- номинальный ток или установка номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой или регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой, А;

- ток уставкиэлектромагнитного расцепителя (отсечки), А;

- расчетный ток нагрузки, А;

- пусковой ток электроприемника, А;

- наибольший пусковой ток одного электроприемника в данной группе (при одновременном запуске группы электродвигателей - суммарный пусковой ток этой группы), А;

- суммарный расчетный номинальный ток остальных электроприемников группы, работающих в длительном режиме, А;

б - коэффициент, зависящий от условий и длительности пускового периода, равный 2,5 , за исключением линий к электродвигателям с длительностью пуска не более 2с (крупные вентиляторы с большими маховыми массами, лифты, краны, дробилки и т.п.). В этих случаях принимается d=1,6.

Примечания к табл. 4:

1. Поз.2, ст. 6,7 - при установке автоматических выключателей в шкафу повышающие коэффициенты для токов тепловых расцепителей не вводятся, так как формулы справедливы для температуры окружающей среды 40єС.

2. Поз.2, ст. 6,7 - при установке автоматических выключателей на линиях к силовым электроприемникам, не имеющим в своем составе электродвигатели, коэффициенты 1,25 и 1,1 для расчета тока уставки теплового расцепителя не вводятся.

Отметим также, что тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели, выбирают по формулам, приведенным в таблице 4, для расчета токов уставки тепловых расцепителей.

Автоматические выключатели и предохранители с плавкими ставками служат в основном для защиты электрических сетей. Защиту человека от электрического напряжения выполняет устройство защитного отключения.

По рассчитанным уставкам выбираем типы автоматических выключателей из табл. 5.

Автоматические выключатели

Таблица 5

В столбце 2 таблицы 5 указаны номинальные токи выключателей, на которые рассчитаны размыкающие контакты, винты для зажима жил кабелей и другие конструктивные элементы. Выбор тока уставки теплового расцепителя из столбца 3 производится по величине расчетного тока электроприемника с использованием формул таблицы 4. Номинальный ток и ток установки теплового расцепителя указываются в обозначении типа автоматического выключателя. Например, для расчетного тока нагрузки выбираем автоматический выключатель типа ВА-303-225/200 или .

Типы выключателей следует указать на схеме электроснабжения здания рядом с условным изображением этого аппарата.

Сводная таблица.

Таблица 6

Раздел 3. Выполнение и оформление курсовой работы

В курсовой работе следует привести исходные данные по своему варианту задания. Выполняемые расчеты должны сопровождаться пояснениями, приведенными в методических указаниях. Схема электроснабжения должна соответствовать зданию и виду электрооборудования для полученного варианта курсовой работы.

Результаты расчетов необходимо внести в сводную таблицу 6. На схеме электроснабжения для каждого участка следует указать расчетную мощность, расчетный ток, коэффициент мощности, потерю напряжения, марку и сечения проводников.

Работа выполняется на листах формата А4, которые надо скрепить вместе. Объем - около 10 страниц, включая титульный лист, оглавление, введение, расчеты, графический материал, пояснительный текст, выводы и список литературы.

В качестве вывода к работе можно указать, что расчет мощностей электрооборудования жилого здания, выбор сечений жил кабелей для электроснабжения оборудования, а также аппаратов защиты от коротких замыканий и перегрузок, произведен по действующим нормативным документам, что является основой работоспособности и надежной эксплуатацией электрической сети здания в течении гарантийного срока службы.

Литература

1. Инструкция по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94 (с изменениями от 1999г. №213). М. Энергоатом издат. 1995г.

2. Правила устройства электроустановок. 6-е и 7-е издания. М. 2014г.

3. Воронков Б.Н. Конспект лекций по дисциплине “Электрооборудование зданий”. 2015г.

Размещено на Allbest.ru