Курсовая работа: Проектирование электрического освещения коровника на 400 голов

2.1 Выбор сечения проводов и кабелей

Питание осветительной сети осуществляется от трансформаторов. При напряжении силовых приёмников 380В питание установок осуществляется, как правило, от трансформаторов 380/220В, общих для силовой и осветительной нагрузки. Более того, осветительные щиты запитываются через силовой распределительный щит (пункт). На каждый осветительный щит в силовом распределительном пункте предусматривается отдельная группа.

На рис.2.1 изображена расчётная схема осветительной сети.

Таблица 2.1Мощность нагрузки и длины участков.

Сечение жил проводов можно рассчитать по потере напряжения и на минимум проводникового материала.

Расчёт сечения проводов по потере напряжения производят по формуле:

С - коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала токоведущей жилы, числа проводов в группе [1] ;

Mi - электрический момент i-го участка, приёмника (светильника), кВт*м;

∆U - располагаемая потеря напряжения, %.

Электрический момент определяют как произведение мощности i-го светильника на расстояние от щита (или точки разветвления) до этого светильника

Расчёт сечения проводов производится из условия, что суммарная потеря напряжения, начиная от ввода до самой дальней лампы, не должно превышать 4% [5]. Для этого произвольно выбирают потери на отдельных участках и рассчитывают электрические моменты и сечения этих участков.

Расчёт участка С - О

Общая мощность люминесцентных ламп (включая потери ПРА) PLL=6,588 кВт

Общая мощность ламп накаливания РLN=3,14 кВт

Суммарная мощность (включая розетки) РО=11,228 кВт

Расчёт группы II

Рассчитаем для примера наиболее протяжённый участок в этой группе.

Общая мощность люминесцентных ламп (включая потери ПРА) в точке ВPBLL=0,636 кВт

Общая мощность ламп накаливания в точке ВРBLN=3,14 кВт

Суммарная мощность (включая розетки) в точке ВРB=5,276 кВт

Суммарная мощность в точке CРС=4,445 кВт

Суммарная мощность в точке DРD=3,687 кВт

Суммарная мощность в точке GРG=0,976 кВт

Суммарная мощность в точке dРd=0,536 кВт

Суммарная мощность в точке eРe=0,44 кВт

Суммарная мощность в точке fРf=0,2 кВт

Рассчитаем участок С-O-B-C-D-G-d-e-f-g по потере напряжения.

Зададимся потерями напряжения (распределим 4%) на участках:

ΔUCO=0,2%, ΔUOB=0,1%, ΔUBC=0,2%, ΔUCD=1,5%, ΔUDG=1,6%, ΔUGd=0,1%, ΔUde=0,1%, ΔUef=0,1%, ΔUfg=0,1%,

В качестве проводящего материала выбираем алюминий, т.к нагрузка осветительной сети невелика. На расчётной схеме указаны штрихами количество проводов участка.

Для удобства расчёта обозначим коэфф. С следующим образом:

С1 - трёхфазная с нулём, С1=44

С2 - двухфазная с нулём, С2=19,5

С3 - однофазная, С3=7,4

Расчет сечения участков сети:

принимаем 2,5мм2

принимаем 2,5мм2

принимаем 2,5мм2

принимаем 2,5мм2

принимаем 2,5мм2

 принимаем 2,5мм2

 принимаем 2,5мм2

 принимаем 2,5мм2

 принимаем 2,5мм2

Согласно [6] сечение жил алюминиевых проводов должно быть не менее 2,5мм2

Проверяем выбранные сечения по потери напряжения

Суммарные потери напряжения:

Рассчитаем токи участков защищаемых плавкими предохранителями или автоматическими выключателями по формуле:

Рi - расчётная нагрузка (включая потери ПРА), кВт; UФ - фазное напряжение сети, кВ (UФ=220В); cosφ - коэффициент мощности нагрузки, для ламп накаливания cosφLN=1, для люминесцентных cosφLL=0,95; m - количество фаз сети.

Так как на участке С-О в качестве потребителей находятся как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы то необходимо рассчитать средневзвешенный cosφ.

Принимаем провод АППВ сечением 2х2,5мм2 [6] с допустимым током Iд=24А > 17,608А условие выполняется. На участке O-A в качестве потребителей только люминесцентные лампы, поэтому вычисление средневзвешенного cosφ не требуется.

Принимаем кабель АВВГ сечением 1х2,5мм2 [6] с допустимым током Iд=17А > 14,239А условие выполняется.

На участке О-В в качестве потребителей находятся как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы то необходимо рассчитать средневзвешенный cosφ.

Принимаем провод АППВ сечением 2х2,5мм2 [6] с допустимым током Iд=24А > 8,062А условие выполняется.

Таблица 2.2Выбор сечения проводов.

2.2 Выбор силового и осветительного щитов. Выбор защитной аппаратуры

Все осветительные сети подлежат защите от токов короткого замыкания. Так же требуется защита от перегрузок. Для приема и распределения электроэнергии и защиты отходящих линий в осветительных сетях применяются вводные щиты.

Щит выбирается в зависимости от окружающей среды, назначения и количества групп. Аппараты защиты устанавливаются на линиях, отходящих от щита управления. Для защиты отходящих линий устанавливаем автоматические выключатели.

Сначала выбираем силовой щит. Принимаем щит СП-62, с защитой групп предохранителями. Определяем ток плавкой вставки предохранителя:

IВ³K*IР

где K - коэффициент, учитывающий пусковые токи (для газоразрядных ламп низкого давления и ламп накаливания мощностью до 300 Вт, K=1, для других ламп K=1,2 [1]); IР - расчетный ток группы, А.

K*IP=1*17,61=17,61 A

Принимаем к установке предохранитель ПР-2-60 с током плавкой вставки IПВ=20 А, проверяем сечение проводов из условия защиты сети от перегрузки и короткого замыкания:

IД³1,25*IПВ1,25*20=25А ≤ 24А

Так как сечение провода не проходит по условию защиты, то меняем сечение провода (участок СО) АППВ на 4мм2 с допустимым током 32А.

Ток вставки комбинированного и теплового расцепителей для защиты осветительных групп определяем по формуле: [1]

IК=IТ=К′*IР

Для автомата на вводе: IК=IТ=1*17,61=17,61 А

Для автомата первой группы: IК1=IТ1=1*14,24=14,24 А

Для автомата второй группы: IК2=IТ2=1*8,1=8,1 А

Для приема, распределения электроэнергии и защиты отходящих линий выбираем вводно-распределительное устройство: щит СУ 9442-16, степень защиты IP20 [1]. Автоматический выключатель на вводе в щит типа: АЕ 2036 с комбинированным расцепителем, ток номинальный выключателя 25 А. [1], принимаем ток расцепителя равным 25 А.

Проверяем сечение проводов на соответствие расчетному току вставки защитного аппарата: [1]

IД³1,25*IК

где IК - ток комбинированного расцепителя автомата, А.

1,25*25=31,25 ≤ 32 А

Условие защиты от перегрузки и КЗ выполняется, следовательно провод выбран верно.

Проверяем сечение проводов в группе II.

1,25*IК=1,25*10=12,5 А

Так как в группе имеются розетки, то защищаем ее и от перегрузок, должно выполняться условие:

IД³0,66*IК24>6,6

Условие соблюдается, следовательно автомат выбран верно.

Выбор автоматических выключателей для защиты остальных групп производим аналогично и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 2.3Аппараты защиты.

Таблица 2.4Сечения проводов из условий защиты

3. Расчёт технико-экономических показателей осветительной установки

Экономическую эффективность осветительной установки оценивают приведенными затратами: З=ЕН×К+Э

где, З - приведенные затраты по рассматриваемому варианту, руб.;

ЕН=0,15 - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

К - капитальные вложения на сооружение осветительной установки, руб;

Э - годовые эксплуатационные расходы на систему искусственного освещения, руб.

Капитальные затраты на изготовление осветительной установки рассчитываются по формуле: К=N× (КЛ×n+КС+КМ+a×РЛ×КМЭ×n×10-3)

где,N - общее число светильников одного типа в осветительной установке, шт;

КЛ - цена одной лампы, руб;

n - число ламп в одном светильнике;

КС - цена одного светильника, руб.;

КМ - стоимость монтажа одного светильника, руб.;

a - коэффициент, учитывающий потери энергии в ПРА, принимается 1,2 при люминесцентных лампах и 1,1 при лампах ДРЛ и ДРИ;

РЛ - мощность одной лампы, Вт;

КМЭ - стоимость монтажа электротехнической части осветительной установки (щитки, сеть и др.) на 1 кВт установленной мощности ламп с учетом потерь в ПРА, ориентировочно принимаем 600 руб/кВт.

Стоимость монтажа светильника принимаем равной 25% от стоимости светильника.

Годовые эксплуатационные расходы по содержанию искусственного освещения определяются по формуле: Э=ЭА+ЭО+ЭЭ

где, ЭА - годовые затраты на амортизацию системы освещения, руб.;

ЭО - годовые расходы на обслуживание и текущий ремонт осветительной установки, руб.;

ЭЭ - стоимость израсходованной за год электрической энергии с учетом потерь в ПРА и сетях, руб.

Амортизационные отчисления в размере 10% капитальных затрат, соответствующие 10-летнему сроку службы светильников, проводок и электрооборудования, рассчитываются по формуле:

ЭА=0,1×N× (КС+КМ+a×РЛ×n×10-3)

Годовые расходы на обслуживание и текущий ремонт осветительной установки складываются в основном из стоимости ламп и расходов на чистку светильников:

ЭО=ЭЛ+ЭЧ=

где, ЭЛ - стоимость сменяемых в течении года ламп, руб.; ЭЧ - расходы на чистку светильников за год, руб.; ТР - продолжительность работы осветительной установки в год, ч; ТЛ - номинальный срок службы лампы, принимается для ламп накаливания общего назначения 1000 ч, для люминесцентных ламп 12000ч; СЗ - стоимость работ по замене одной лампы, руб.; n - количество чисток светильников в год [2] ; С1 - стоимость одной чистки одного светильника, руб. Принимаем стоимость замены одной лампы 0,7С1. Стоимость электрической энергии израсходованной за год определяется по формуле:

ЭЭ=a×b×РЛ×n×ТР×ЦЭ×10-3

где,

b=0,1×DU - коэффициент, учитывающий потери электрической энергии в осветительных сетях; DU - потери напряжения в осветительной сети до средних ламп,%; ЦЭ - стоимость электрической энергии, руб. / (кВт×ч)

Так как отсутствуют данные потери напряжения, коэффициент принимаем равным 1,03 при лампах накаливания, 1,037 - при люминесцентных лампах. Пример расчета покажем на светильнике НПП21

Капитальные затраты:

К=16× (4×1+120+32,5+1×60×600×1×10-3) =3080 руб.

Амортизационные отчисления:

ЭА=0,1×16× (120+32,5+1×60×600×1×10-3) =301,6 руб.

Расходы на обслуживание и текущий ремонт:

ЭО=руб.

Стоимость электрической энергии, израсходованной за год:

ЭЭ=1×1,03×60×1×16×4380×1×10-3=433,1 руб

Годовые эксплуатационные расходы:

Э=301,6+944,64+433,1=1679,3 руб

Экономическая эффективность осветительной установки:

З=0,15×3080+1679,3=2141,3 руб

Остальные светильники считаем аналогично, данные сводим в таблицу

Таблица 3.1Технико-экономические показатели осветительной установки.

Рисунок 2.1Расчётная схема осветительной сети.

Используемые литературные источники

1. Проектирование электрического освещения: Учебное пособие / Н.А. Фалилеев, В.Г. Ляпин; Всесоюзн. с.-х. ин-т заоч. образования. М., 1989.97 с.

2. Справочная книга по светотехнике / Под ред. С 74 Ю.Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 472 с., ил.

3. Справочная книга для проектирования электрического освещения. /Под ред. Г.М. Кнорринга. Л., “Энергия", 1976, 384с.

4. Баев И.В. Практикум по электрическому освещению и облучению. - М.: Агропромиздат, 1991. - 175 с., ил. - (Учебники и учебн. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

5. Нормы технологического проектирования электрических сетей сельскохозяйственного назначения НТСП - 88 М.: АО РОСЭП №07.04.97

6. Правила устройства электроустановок/ Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.: ил.

Доклад на защиту курсовой работы

Было задание спроектировать электрическое освещение коровника на 400 голов. Проектирование начиналось с характеристики среды помещений и выбора нормированной освещённости.

Помещение для содержания коров особо сырое с химически активной средой, что требует степени защиты не ниже IP53. Тамбур - помещение влажное, остальные помещения с сухой средой. Нормированная освещённость выбиралась согласно СНИП и "отраслевых норм освещения сельскохозяйственных зданий, предприятий и сооружений". В качестве источника света для содержания коров выбраны люминесцентные лампы. В помещениях электрощитовой и венткамеры выбраны люминесцентные лампы как для помещений с высокой освещённостью. В остальных помещениях выбраны лампы накаливания как для второстепенных помещений и помещений с низкой освещённостью.

Во всех помещениях выбраны светильники с косинусным светораспределением, в соответствии с назначением помещений, условий окружающей среды и наибольшим КПД. В помещении для содержания коров выбрано рабочее освещение, в остальных помещениях - дежурное.

Размещение светильников производилось с учётом наивыгоднейших относительных светотехнических и энергетических расстояний. Светильники размещались по вершинам прямоугольников.

Расчёт мощности осветительной установки в помещении электрощитовой и наружное производилось точечным методом, где нормируется вертикальная освещённость и как открытое пространство. Помещение для содержания коров и основной тамбур рассчитывались также точечным методом. Расчёт освещения венткамеры производился методом коэффициента использования светового потока как закрытого помещения, где нормируется горизонтальная освещённость, отсутствуют большие затеняющие предметы и имеются светлые заграждающие конструкции. Расчет остальных помещений производился по методу удельной мощности как второстепенных помещений, к освещению которых не предъявляются особые требования. По результатам расчёта производился выбор ламп и проверялось отклонение светового потока от допустимого на величину - 10, +20%.

Компоновка осветительной сети производилась с учётом длины группы и допустимого количества ламп на фазу. Так как длина здания 120м, а помещения одинаковы и расположены симметрично по сторонам здания, то наибольшая длина группы, с учётом изгибов сети, будет около 85м. Всего в помещении 176 ламп, что требует двух групп освещения. В первую группу, выполненную трёхпроводной, включим светильники рабочего освещения помещения для содержания коров, во вторую дежурную группу, выполненную четырёхпроводной, включим светильники остальных помещений и наружное освещение.

Расчёт сечения проводов производился по потере напряжения. Для этого произвольно принимались потери напряжения на отдельных участках групп и по рассчитанным значениям электрических моментов этих участков производился расчёт их сечений. Выбранные сечения проводов проверялись на механическую прочность и по допустимому току. В помещении для содержания коров была выбрана тросовая проводка кабелем АВВГ, а в остальных помещениях проводом АППВ открыто по стенам и в стальных трубах, в зависимости от категории. Расчётный ток в группах определялся с учётом количества фаз, мощности и средневзвешенного косинуса фи.

Для управления осветительной установкой был выбран осветительный щиток СУ 9442-16 с однополюсными автоматическими выключателями А3161, которые были заменены на автоматические выключатели АЕ2036. Уставка автомата выбиралась с учётом расчётных и пусковых токов. Так как ни в одной группе нет ламп накаливания мощностью свыше 300Вт и ламп высокого давления, коэффициент, учитывающий пусковые токи был принят равным единице. Вся сеть защищалась предохранителями ПР-2-60 установленными в силовом щитке СП-62. Значения установок автоматов принимались стандартными, ближайшими к расчётным и согласовывались с допустимыми токами проводов, проверялись на короткое замыкание, а во второй группе и на перегрузку, так как там имеются розетки.

Затраты на устройство осветительной установки составляют 35584 руб.

Прожекторная установка для выгула коров была принята стационарной с прожектором ПЗС-45 Г220-1000 с наименьшей высотой установки 21м.

Доклад окончен. Спасибо за внимание.