Електропостачання підприємства з виробництва мобільних електростанцій на базі двигунів внутрішнього згорання

КОПЕЦЬКИЙ, Андрій Іванович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10084

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Семко, Інга Борисівна	-
dc.contributor.author	КОПЕЦЬКИЙ, Андрій Іванович	-
dc.date.accessioned	2026-10-22T14:25:28Z	-
dc.date.available	2026-10-22T14:25:28Z	-
dc.date.issued	2026-06	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10084	-
dc.description.abstract	В даній випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання підприємства з виробництва мобільних електростанцій на базі двигунів внутрішнього згорання. Було проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху. В індивідуальному завданні розглянуто – впровадження енергозберігаючих технологій в процес шліфування металевих виробів. В економічному розділі пояснювальної записки розглянуто аналіз додаткових втрат в СЕП при зниженні якості електроенергії. В розділі з охорони праці проведено модернізацію системи водяного опалення лабораторії.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	мобільні електростанції	uk_UA
dc.subject	компенсація реактивної потужності	uk_UA
dc.title	Електропостачання підприємства з виробництва мобільних електростанцій на базі двигунів внутрішнього згорання	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Копецький.pdf Restricted Access		4.27 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(назва факультету)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва кафедри)

«До захисту допущено»
Завідувач кафедри ЕТС
Валентин ТКАЧЕНКО
______________________
“_____” __________2026 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до кваліфікаційної роботи

б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)

ЧДТУ А1 22318 94/03-03

на тему:
«Електропостачання підприємства з виробництва мобільних
електростанцій на базі двигунів внутрішнього згорання»
(назва теми згідно з наказом)

Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЕСЕ – 22
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва спеціальності)

КОПЕЦЬКИЙ Андрій Іванович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)

Керівник _____________ Інга СЕМКО
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент ____________ _____________________
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)

Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань
Здобувач вищої освіти ______________
(підпис)

Черкаси 2026 року
Черкаський державний технологічний університет

Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва)
Спеціальність: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка»

ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ЕТС
Валентин ТКАЧЕНКО
______________________
“_____” __________2026 р.

З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ

КОПЕЦЬКОГО Андрія Івановича
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання підприємства з виробництва мобільних електростанцій на
базі двигунів внутрішнього згорання»

Керівник кваліфікаційної роботи СЕМКО Інга Борисівна, к.т.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
« 13 » квітня 2026 року № 94/03-03

2. Строк подання кваліфікаційної роботи здобувачем вищої освіти ____________________

3. Вихідні дані до кваліфікаційної роботи: 1. Тип системи електропостачання –
централізована; 2. Клас напруги ГПП – 110/10 кВ; 3. Встановлена потужність підприємства –
645,2 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 1600 МВА; 5. Розміри цеху –
74х64х10 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 40 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 574,3 кВт; 8. Індивідуальне завдання – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес шліфування металевих виробів; 9. Техніко-
економічні розрахунки – Аналіз додаткових втрат в СЕП при зниженні якості електроенергії;
10. Охорона праці – Модернізація системи водяного опалення лабораторії

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)
1 Умови проектування
2 Розрахунок електричних навантажень
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства. Розрахунок живлячої мережі
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності
5 Вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання напругою 10 кВ
6 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В
7 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП. Вибір високовольтної апаратури.
Перевірка кабельних ліній
8 Розрахунок системи електропостачання цеху
9 Індивідуальне завдання – впровадження енергозберігаючих технологій в процес
шліфування металевих виробів
10 Техніко-економічні розрахунки – Аналіз додаткових втрат в СЕП при зниженні якості
електроенергії
11 Охорона праці.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень,
плакатів)
1 Генеральний план підприємства
2 Однолінійна схема ГПП 110/10 кВ
3 План ГПП 110/10 кВ
4 Однолінійна схема електропостачання цеху
5 План живлячих та розподільчих мереж цеху
6 Однолінійна схема КТП
7 Вид та план КТП 10/0,4 кВ
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Охорона праці ст. викл. Олексій КОЖЕМ´ЯКІН

7. Дата видачі завдання до кваліфікаційної роботи 15 квітня 2026 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Строк виконання
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи
етапів кваліфікаційної Примітка
з/п
роботи
1 Умови проектування 15.04.26 – 16.04.26
2 Розрахунок електричних навантажень 17.04.26 – 25.04.28
Вибір і обґрунтування схеми живлення
3 26.04.26 – 29.05.26
підприємства. Розрахунок живлячої мережі
Вибір трансформаторів і засобів компенсації
4 30.04.26 – 01.05.26
реактивної потужності
Вибір схеми внутрішньозаводського
5 02.05.26 – 03.05.26
електропостачання напругою 10 (6) кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в
6 04.05.26 –06.05.26
мережах вище 1000 В
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 07.05.26 – 09.05.26
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 10.05.26 – 18.05.26
9 Індивідуальне завдання 19.05.26 – 21.05.26
Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
10 22.05.26– 23.05.26
промислового підприємства
11 Охорона праці 24.05.26– 26.05.26
12 Виконання креслень графічної частини роботи 26.05.26 – 31.05.26
Підготовка доповіді та супровідних документів, 01.06.26 – 04.06.26
13
збір необхідних підписів

Здобувач вищої освіти-дипломник ________________ Андрій КОПЕЦЬКИЙ
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Інга СЕМКО.
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)

ЗМІСТ

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ……………………………………… 6
1.1 Характеристика об’єкта проєктування……………………. 6
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії ремонтного

цеху …….. ....…………………………….……. 6
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх

електропостачання ………………………….…………..…... 7
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ…………… 8
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових

електроприймачів………….……………………………….. 8
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних

навантажень від однофазних електроприймачів ................ 13
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від

освітлювальних систем…………………………………….. 15
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ

цехової підстанції……………………………….................. 15
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях

системи електропостачання……………………………….. 17
2.6 Картограма та положення центру електричних
навантажень цеху та підприємства. Вибір місця
розташування трансформаторних підстанцій……………. 17
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і
цеху…………………………………………………... 17
2.6.2 Картограма електричних навантажень
підприємства…………………………………..…….. 21
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП
22
(КТП)………..
ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
3
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ……. 23
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення

підприємства……………………………………….............. 23
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі……………………. 25
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ………… 26

ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ
Змн. Арк. № докум Підпись Дата
.
Розроб. Копецький А.І. Літ. Арк. Аркушів
Перевір. Семко І.Б. Електропостачання підприємства з 3 71
виробництва мобільних електростанцій
Н. Контр. Ключка К.М. на базі двигунів внутрішнього згорання ФЕТАМ, гр. ЕСЕ-22
Затверд. Ткаченко В.Ф.

4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ…………………………………... 28
4.1 Вибір трансформаторів ГПП …………………………… 28
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності…….. 30
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві…. 32
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ……………...…. 34
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі………………………...…. 34
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж……………… 34
6 6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В……………………………………... 37
6.1 Вихідні дані для розрахунків…………………………… 37
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ
ГПП. ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ ПЕРЕВІРКА
КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ…………………………………………..….. 38
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП……. 38
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН……………..….. 38
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН………… 39
7.4 Вибір трансформаторів струму………………………… 40
7.5 Вибір трансформаторів напруги……………………….. 40
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
ЦЕХУ……………………………………………………………… 41
8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання
цеху………………………………………………………. 40
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних
систем…………………………………………………….. 41
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам
нагріву…………………………………………………… 43
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до
1000 В……………………………………………………... 46
8.5 Захист цехових електричних мереж……………………. 48
8.5.1 Перевірка мережі на захищеність………………. 49
8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки
трансформаторної підстанції…………………………… 127
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес шліфування металевих
виробів…….. …………………………………….…………….. 51
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА………………………….. 56
11 ОХОРОНА ПРАЦІ……………………………………………….. 62
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………….. 70

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Характеристика об’єкта проектування

Структура підприємства заводу з виготовлення сантехнічних труб та
запірної арматури приведена на генплану (лист №1).

1.2 Характеристика споживачів електричної енергії ремонтного
цеху

Відомості про електричні навантаження цеху приведены у табл. 1.1
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху

Розміри цеху ABH = 746410 2
, площа відповідно 4736 м .

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
електропостачання

План цеху та розташування обладнання представлено на рис. 1.1.

Рисунок 1.2 – План цеху та розташування обладнання

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Знання електричних навантажень необхідне для вибору і перевірки
провідників і трансформаторів по пропускній спроможності, а також для
розрахунку втрат і відхилення напруги, вибору апаратів захисту та засобів
компенсації реактивної потужності [6, 7].
Поняття «розрахункове навантаження» витікає з визначення
розрахункового струму Іроз , за величиною якого вибирають всі елементи
мережі і електрообладнання системи електропостачання [6, 7].
В найпростішому випадку, коли навантаження постійне в часу [6, 7]

І = const = Іроз .

З приведеного вище співвідношення вводять поняття
«розрахунковий струм» Іроз – це такий струм, що приводе до такого ж
максимального нагріву провідника або визиває такий же тепловий знос, що
й початкове змінне навантаження I(t) .
Значення Іроз звичайно визначають з виразу

Ppоз = 3 Uном  Ipоз cos . (2.1)

В якості розрахункового навантаження приймають середнє
навантаження P по активної потужності за час 

t+
1
P =  P(t)dt .

t

2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових
електроприймачів

Розрахунок цехових навантажень проводимо за наступними
формулами [6,7]:
Ppоз = 3 Uном  Ipоз cos . (2.1)

n
Рном =рном , (2.2)
1

n n
Qном =qном =рном  tg, (2.3)
1 1

Рроз = Кp Кв Рном , (2.4)
2pном
nе = . (2.5)
pном max

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

n
кв і рном і
Кв =
1 . (2.6)
n
рном і
1

Таблиця 2.1 – Коефіцієнт розрахункового навантаження Кр .

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 2.2 – Коефіцієнт навантаження Кр для різних Кв

п
Кв, і Рном і
Кв, цеху = 1 . (2.7)
п
Рном і
1

п
Рроз цеху = Кр  Кв, цеху Рном = Кр Кв, i Рном і . (2.8)
1

Qроз цеху =Кр Кв,і Рном,і  tgі . (2.9)
і

2 2
Sроз цеху = (Рроз цеху ) + (Qроз цеху ) . (2.10)

Результати розрахунків заносимо у відповідні графи таблиці 2.3.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів

Однофазні ЕП, що включені на фазні і лінійні напруги визначаються:
при двох або трьох електроприймачах:

Рном, у =3Рном.max ф . (2.11)

Середні однофазні навантаження:

Р = 3 Р(с) і Q = 3 Q(c) .

Таблиця 2.4 – Коефіцієнти зведення навантажень

Однофазними електроприймачами в цеху є наступні установки:
- автомат зварювальний TiSS-1;
- автомат зварювальний TiSS -2;
- автомат зварювальний TiSS -3;
- автомат зварювальний TiSS -4;
- термопіч OSS -1;
- термопіч OSS -2;
- термопіч OSS -3.

Розрахуємо умовну трифазну номінальну потужність Pу для групи
приймачів та визначимо навантаження фаз, використовуючи відповідні
коефіцієнти зведення навантажень з таблиці 2.4
Середнє реактивне навантаження, віднесене до фаз А, В, С дорівнює
відповідно:

Q(a) =11,62 квар

Q(b) =17,2 квар .

Q(с) =11,2 квар .
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

11,4 − 9,8
p = 100% = 25,3% .
9,8

Середньовиважене значення коефіцієнту навантаження Кв(b) для
найбільш навантаженої фази

Р(b)
Кв(а) = ,
Р1.ab + P2.ab + Рbc + Рb,0
2

11,4
Кв(b) = = 0,376 .
10+8+ 22
+12
2

Ру = 3 P(b) ; Ру = 3 11,4 = 34,2 кВт .

Qу = Pу  tg(b) ; .

Qроз у =1,11,98 0,39 37,2 1,45= 45,8 квар .

Повна умовна розрахункова потужність Sроз у силових однофазних
електроприймачів напругої до 1 кВ визначається формулою (2.10):

2 2
S 3 3
роз у = (28,7 10 ) + (45,8 10 ) = 54,4 кВ А .

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем

Потужність освітлювальних систем цеху [6, 7]:

Pmax оc =S, (2.14)

Pmax оc = 26,5 4736 =125496Вт,

2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ
цехової підстанції

Сумарні активна та реактивна розрахункові потужності на шинах
0,4 кВ визначаються за виразами [6, 7]

Р0,4 цеху = Рроз, цеху + Рроз, ос, цеху +Рроз у

Р0,4 цеху = 500+112+ 28,7 = 640,7 кВт ,

Q0,4 цеху = Qроз, цеху + Qроз, ос, цеху +Qроз у ,

Q0,4 цеху = 282,7+ 22,4+ 45,8=350,9 квар .

Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанції за виразом [6, 7]

2 2
S ТП = (Р0,4 цеху ) + (Q0,4 цеху ) , (2.16)

2 2
SТП = (640,6) + (351) = 684 кВ А .

Дані розрахунків навантаження цехової підстанції SТП за формулою
(2.16) по усім цехам заносимо у таблицю 2.5.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання

Потужність Sпр заводу (для нашого випадку вона дорівнює
потужності на шина низької напруги SНН ГПП ) визначаємо за формулою

2 2
 N   N 
SНН ГПП =Ко  P
 0,4 цеху і  + Q0,4 цеху і  , (2.17)
  
 i   i 

2 2
SНН ГПП = 0,9  (6960,1) + (4342,1) = 7401кВ А .

Таким чином, нами з використанням нормативної методики,
виконано розрахунок електричних навантажень по заводу, , а також
приблизну розрахункова потужність (таблиця 2.5).

2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень
цеху та підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних
підстанцій

2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху

Центр електричних навантажень підприємства:
n
 Р0,4 цеху  xi
ХЦЕН підпр = i = 1 , (2.18)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

n
 Р0,4 цеху  yi
Y i = 1
ЦЕН підпр = . (2.19)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

Дані, необхідні для розрахунку ЦЕН у таблицю 2.6.
Однофазні навантаження, в силу їх незначною реальної величини, не
враховуємо [6, 7].
Визначаємо координати ЦЕН по формулам (2.18 – 2.19):

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

1468175,5
ХЦЕН підпр = = 210,9 м ,
6960,1

1382943
YЦЕН підпр = = 198,7 м .
6960,1
таблиця2.6
Центр електричних навантажень цеху.
– для активної потужності:

п
Рроз  х
i i
Х i=1
ЦЕН цеху(Р) = , (2.20)
п
Рроз i
i=1

п
Рроз  у
i i
У i=1
ЦЕН цеху(Р) = ; (2.21)
п
Рроз i
i=1

– для реактивної потужності:

п
Qроз  х
i i
Х i=1
ЦЕН цеху(Q) = ,
п
Qроз i
i=1

п
Qроз  у
i i
У i=1
ЦЕН цеху(Q) = ,
п
Qроз i
i=1

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 2.7 – Розрахунок центру електричних навантажень цеху
Pi, Xi, Yi,
Найменування Pi∙Xi Pi∙Yi Хцен Yцен
кВт мм мм
Молот кувальний 62 86 5332 140 8680
Прес листогибочний 18,4 18 331,2 20 368
Трубовідрізний верстат 32 15 480 79 2528
Тельфер 11,8 90 1062 80 944
Тельфер 11,8 90 1062 80 944
Верстат трубозгинальний 24 45 1080 86 2064
Прес конфузора 33,2 15 498 150 4980
Прес конфузора 33,2 15 498 135 4482
Прес конфузора 33,2 15 498 120 3984
Прес конфузора 33,2 15 498 105 3486
Поперечно–стругальний
6,2 47 291,4 150 930
верстат
Поперечно–стругальний
6,2 47 291,4 135 837
верстат
Поперечно–стругальний
6,2 47 291,4 120 744
верстат
Поперечно–стругальний
6,2 47 291,4 105 651
верстат
Прес гідравличний 8,6 98 842,8 89 765,4
Прес гідравличний 8,6 133 1143,8 89 765,4
Прес гідравличний 8,6 168 1444,8 89 765,4
Прес крила 18,4 98 1803,2 49 901,6
Прес крила 18,4 133 2447,2 49 901,6
Прес крила 18,4 168 3091,2 49 901,6
Прес дефлектора 9,2 98 901,6 66 607,2
Прес дефлектора 9,2 133 1223,6 66 607,2
Прес дефлектора 9,2 168 1545,6 66 607,2
Складальний обертовий
1,2 98 117,6 111 133,2
стіл
Складальний обертовий
1,2 133 159,6 111 133,2
стіл
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Складальний обертовий
1,2 168 201,6 111 133,2
стіл
Прес стійки 68,4 150 10260 146 9986,4
Зубофрезерний верстат 12,8 16 204,8 35 448
Зубофрезерний верстат 12,8 42 537,6 35 448
Токарно–гвинторізний
6,2 14 86,8 5 31
верстат
Універсальний
18,2 22 400,4 61 1110,2
фрезерний верстат
Універсальний
18,2 52 946,4 61 1110,2
фрезерний верстат
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 23 165,6
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 20 144
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 17 122,4
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 14 100,8
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 11 79,2
Вентилятор витяжний 7,2 52 374,4 8 57,6
Вентилятор приточний 17,8 63 1121,4 7 124,6
Вентилятор приточний 17,8 68 1210,4 7 124,6
645,2 44441,6 56896,8 68,88 88,18

2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства

Початкове уявлення про особливості розподілу електричних
навантажень на території об’єкта отримують за допомогою картограми
навантажень [6, 7, 8]. Її будують як на планах розміщення
електроприймачів у межах цехів, так і на генеральному плані підприємства
загалом. У другому випадку роль електроприймачів виконують окремі
цехи.
Для графічного відображення середньої інтенсивності розподілу
навантажень на картограмі застосовують різні методи [6, 7, 8].
Найпростішим із них є спосіб подання інтенсивності навантажень за
допомогою кіл. Суть методу полягає в тому, що центр кола суміщають із
центром електричного навантаження електроприймача, а величину радіуса
пов’язують із його розрахунковою потужністю. Радіус визначають із
умови, за якої площа кола у певному масштабі відповідає розрахунковій
потужності [6, 7, 8]:
Pроз і =  r
2 m ,
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Кожне з кіл може бути поділене на окремі сектори, площа яких
відповідає величині силового та освітлювального навантаження. Такий
спосіб побудови картограми дозволяє оцінити не лише величину
навантажень, а й їх структурний склад [6, 7, 8].

Ppоз 0,4 цеху i
ri = . (2.24)
π m
Для прикладу:
813,9
r3 = = 50,9 мм .
3,14 0,1

Значення заносимо в таблицю 2.8

2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)

Координати розташування ГПП вказано на графічній частині роботи.
При виборі місця розташування ГПП враховують характер розподілу
навантаження по території об’єкту, умови оточуючого середовища,
наявність зон з підвищеним забрудненням, а також архітектурно-
будівельні обмеження [3, 9].
З урахуванням приведених вище вимог, наявності транспортного
проїзду поблизу розрахованого ЦЕН, а також необхідність зміщення ТП в
бік найбільш потужних електроприймачів, обираємо місця встановлення
КТП поблизу до розрахованого ЦЕН та найбільш потужних споживачів
(лист 5 графічної частини).
Обираємо місце розташування відкритої підстанції і трас ПЛ з
урахуванням рози вітрів і переважного їх напрямку (лист 1 графічної
частини).

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ

Електричні схеми типових розподільчих установок наведена на
рисунках 3.1 - 3.3 [5, 6, 7]:

3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства

Рисунок 3.1 – Схема РУ ВН
“місток з вимикачами в колах ліній”

Рисунок 3.2 – Схема РУВН “місток з вимикачами в колах
трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів”
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 3.3 – Схема РУ НН 6 (10) кВ:
а) – з однією секціонованою системою шин;
б) – з двома секціонованованими система шин

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі

Потужність SВН ГПП визначається за формулою (2.17) , у якої
враховано втрати потужності у силових трансформаторах ГПП:

2 2
 n   n 
Snp(6 ст.) =КО  P + PТ  + Q+ QТ  =SВН ГПП , (3.1)
   
 i=1   i=1 

де PT іQT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно
виразу [1,7]
SВН ГПП
ІрозПЛ= Кзав.Л , (3.2)
3  Uном

ІрозПЛ  к  Ідоп ,

Активна і реактивна складова втрат в трансформаторі визначаються
за виразом [7, 9]
PT = 0,02 SНН ГПП ,

QT = 0,1SНН ГПП ,

Таким чином

ΔРТ = 0,02  Sпр = 0,02 7379,1 = 147 кВт ;

Загальне навантаження об’єкта становить

2 2
SВН ГПП = Snp(6 ст.) = 0,9 (6960,1+148) + (4335,8+ 738) =

= 0,9 8733 = 7861.

У нашому випадку
7861
ІрозПЛ = = 21А .
2 1,732 110

20,6
Fек = =14,7 мм2.
1,4

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

20,6 А  1260 А ;

2 20,6 А = 41,2 А  0,9 1,25 260 = 292,5 А ;

Обираємо для повітряної лінії провід АС-70 [1, 6].

3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП

Схеми заміщення (рисунок 3.4) 7:

Рисунок 3.4 – Схема заміщення фази ділянки мережі

Векторна діаграма напруги та струму: [7, 9]:

Рисунок 3.5 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки
електричної мережі
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Проектна потужність підприємства:

Pi = 4915,9 кВт; Qі = 3490,1 квар.

Тоді для ділянки мережі:

R =R0 L , R = 0,342 40=14 Ом,

X =X0 L , X = 0,318 40=13 Ом.

Активну і реактивну складові струму обчислимо за формулами (3.8):

4915,9 103
Ia = = 25,9 A ;
3 110 103

3490 103
Ip = =18,3 A .
3 110 103

Втрата напруги

U =110,82 103
ф −110,0 103 = 0,82 103 В.

Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при
проектної потужності Pі = 4915,9 кВт; Qі = 3490,1 квар складає

Uф
U(%) = %.
Uном

0,82 103
U(%) = 100 = 0,74% .
110 103

Отже, вибрані параметри ПЛ здатні майже без втрат напруги
передавати потужність.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

4.1 Вибір трансформаторів ГПП

Загальне навантаження об’єкта визначається виразом (2.17), у якому
враховано втрати потужності в трансформаторах [3, 9]:

2 2
 n   n 
Snp(6 ст.) =КО  P + P + Q+ Q =S
 Т   Т  ВН ГПП .
 i=1   i=1 

Для кожного з двох трансформаторів ГПП потужність буде [3, 9]

Snp(6 ст.)
SТ пр = . (4.1)
2 0,7

Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора рахується за
формулою [3, 9]

n
(S2
i  ti )
1
К = i=1
1 ,
S n
ном Т ti
i=1

Коефіцієнт перевантаження трансформатора K2 визначається за
/ / /
більшим значенням із двох величин K2 та K2 .
/
Величина K
2 обчислюється за формулою [3, 9]

m
(S2
i  ti )
1
К/
2 =
i=1 ,
S m
ном Т ti
i=1

де m – число ступенів потужності графіка навантаження, за яких його
навантаження більше від номінальної потужності трансформатора.
/ /
Величина K2 визначається за виразом [3, 9]

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

0,9 Snp(6 ст.)
К/ /
2 = .
Sном Т

Згідно даного типу трансформатора при відомій температурі
охолоджувального середовища та коефіцієнту початкового навантаження
К1 за допомогою таблиць визначається допустиме систематичне
перевантаження К2 доп . Робота трансформатора допускається із
систематичним перевантаженням, коли виконується умова К2 доп К2 .
На основі розрахунків приймається номінальна потужність
трансформатора і вказуються його параметри [3, 9].
У післяаварійному режимі (при вимиканні одного з двох
трансформаторів) для надійного електропостачання усіх або значної
частини споживачів ПС передбачається живлення від трансформатора,
який залишився у роботі, в межах допустимого перевантаження.
Таким чином, якщо на ГПП два трансформатора, то номінальна
потужність Sном.т кожного з них має відповідати двом умовам [3, 9].
По-перше, номінальна потужність одного з них не повинна бути
менше половини розрахункового повного навантаження Snp(6 ст.) тому що
в разі аварійного вимикання одного з трансформаторів і автоматичним
вмиканням секційного вимикача РУ НН, інший трансформатор бере на
себе все навантаження підстанції. Цю умову можна записати так [3, 9]:

Snp(6 ст.)
SномТ  .
2

Отже
7860
SТ пр = = 5613 кВ А .
2 0,7

Попередньо вибираємо трансформатор ТМН–6300/110 із
номінальними параметрами:
Sном Т=6,3 МВ А , Uном В=115 кВ, Uном Н=11кВ, UКЗ=10,5%,
ΔРХХ= 10 кВт, ΔРКЗ= 44 кВт .

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності

Потужність трансформатору

SТП 683
Sприб T = = = 486,1 кВ∙А.
2 0,7 1,4
Таким чином, номінальна потужність обраного трансформатору
складає

Sном T =400 кВ∙А.

Визначається додаткова потужність НБК QHK2 з метою
оптимального зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі
напругою 10 (6) кВ.
P
N = max
min + N,
кзаван Sном T

де Pmax – максимальне активне навантаження даної групи
трансформаторів, кВт (для нашого випадку Pmax = Ppоз 0,4 цеху ) ;
кзаван – коефіцієнт завантаження трансформатора, для
двотрансформаторних підстанцій приймається 0,7 – 0,75, для
однотрансформаторних – 0,95;
Sном T – номінальна потужність трансформатора, кВА;
N – дробовий доданок до найближчого цілого числа.

640,6
Nmin = + 0 = 2 .
0,75 400

Економічна кількість трансформаторів Nе знаходиться за виразом

Nе = Nmin +m ,

де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [3, 6]
у функції Nmin і N .
Nе = 2 + 0 = 2 ,

За рахунок N та m з`являється некомпенсована потужність
Qmax T , яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4 кВ,
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

визначається вона за формулою [3, 6, 9]

2
Q 2
max T = (Nе кзаван.ф Sном T ) − Рmax .

S
де кзаван.ф – фактичний коефіцієнт завантаження, кзаван.ф = ТП .
Ne Sном T

683,7
кзаван.ф = = 0,848 .
2 400

У такому разі

2 2
Qmax.T = (2  0,854  400) - (640,6) =307,2 квар .

Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних
конденсаторів QHK1 складе:

QHK1 =Qmax −Q ,
0,4 max T

де Qmax – сумарна реактивна потужність напругою 0,4 кВ за найбільш
0,4
завантажену зміну, квар.

QHK1 =305,1-304 =1,1квар .

При QHK1  0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку
не потрібно. У нашому випадку QHK1  0 квар, тобто встановлювати
батареї не потрібно.
Додаткова потужність статичних конденсаторів QHK2 з врахуванням
оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою [6]

QHK2 =Qmax −Q −  N S
0,4 HK1 е ном Т ,

де  – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників
K1, K2 , схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі.
Показник К1 характеризує відношення питомих витрат на низько- та
високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної
системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при двозмінній
роботі – 12, однозмінній – 24.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність
трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з даними [6].

QHK2 =305,1−1,1−0,18 2 400 =160 квар .

Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2  0 , тоді додатково
встановлювати конденсаторні батареї не потрібно.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів згідно
формули (4.2) складає

QHK =1,1 + 160 = 161,1 квар .
сум

Вибираємо дві комплектні КУ УК3 –0,38 -90/4-10-21У3 [9]
потужністю 90 квар.

4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві

Максимальна реактивна потужність Qвк на шинах розподільчої
установки 10 кВ підстанції, яка повинна бути скомпенсована
високовольтними батареями статичних конденсаторів, визначається за
виразом [8]

Qвк = кнс  Qmax + Qт - Qек - Qнк.ф ,

З енергосистемою узгоджено Qек= 1550квар.

Qвк = 0,9 4335,8+738−1550−2140=850 квар .

Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення
високовольтні конденсаторні установки з потужністю, що дорівнює
розрахунковому значенню, поділеному на кількість секцій підстанції, а
саме:

Вибираємо дві КУ УКЛ(П)56 –10,5 –450 УЗ_М [8].

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ

5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі

Обираємо радіальну схему, приклад якої наведено на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Одноступенева радіальна схема розподілення
електроенергії

5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж

Максимальна потужність [1, 9]

Рmax10= Рроз 0,4+ РТ= Рроз 0,4+ 0,02  Sном Т ; (5.1)

Qmax10= Qроз 0,4+ QТ = Qроз 0,4+ 0,1Sном Т , (5.2)

Потужність лінії [1, 7, 9]

2 2
S Л = (Рmax 10 і ) +
i (Qmax 10 і ) ,

Розраховані дані заносимо у таблицю 5.1.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП

Розрахунковий струм у кабельної лінії [7]

SЛ
I і
роз, Л = .
і 3 Uном

978,4
Iроз Л (ГПП - ТП 3 ) = = 57,4 А .
3 10

Розраховані значення струму заносимо у табл. 5.2
Згідно економічної густини струму j ек визначаємо стандартний
переріз Fек кабельної лінії, по якому визначається тривалий допустимий
струм Ідоп , значення якого заносимо у графу 6 таблиці 5.2.

Iроз, Лі 56,2
Fек = = = 40,1мм2 .
j ек 1,4

Обираємо переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП4) 50 мм2.
Обираємо згідно каталогу [14] трижильний алюмінієвий кабель в
свинцевій оболонці типу АСБГ (3 × 16), Іном каб = 140 А .

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В

6.1 Вихідні дані для розрахунків

Розрахункова схеми та схема заміщення приведено на рис. 6.1 та 6.2.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема розрахунку КЗ

Рисунок 6.2 – Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ

Розрахунки проводимо за допомогою Microsoft Excel, результати
розрахунків переносимо у таб.6.1.
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП.
ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ.
ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП

Тип трансформаторної підстанції ГПП представлено у графічній
частині роботи.

7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН

Обладнання, що використовується в електроустановках, має
відповідати вимогам тривалої роботи в номінальному режимі, витримувати
перевантаження (форсований режим), а також забезпечувати надійну роботу
при можливих коротких замиканнях [1, 14].
До силового обладнання мереж електропостачання належать
комутаційні апарати РУВН — вимикачі, роз’єднувачі та інші пристрої [14]. Їх
підбір здійснюють за значеннями номінальної напруги та максимального
струму, після чого перевіряють на термічну й електродинамічну стійкість до
дії струмів короткого замикання. Отримані результати вибору наведені в
таблиці 7.1.
Характеристики та параметри для вибору високовольтних апаратів
РУВН зведені у відповідні таблиці 7.1 – 7.6
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача

7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН

Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ

Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7.4 Вибір трансформаторів струму

Таблиця 7.5 – Вибір трансформаторів струму напругою 10 кВ ТШЛП–10К

7.5 Вибір трансформаторів напруги

Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ

8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання цеху

Для цеху обираємо схему (рис. 8.1) [8].

Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі

8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем

Розраховуємо освітлення цеху

к Е S  z
Ф = 3 min , (8.1)
N  
Після прийняття схеми розміщення світильників:

n
Фсв  ei
Е = i=1 ,
1000 к3

Приймаємо е = Lв / h =1, тоді отримаємо відстань між світильниками

Lв =е h.

Розраховуємо кількість світильників в ряду і кількість рядів, приклад
розміщення світильників приведений на рисунку 8.2.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 8.2 –– Розміщення світильників цеху

Намітимо розміщення в світильників цеху, в першу чергу висоту
підвісу h .

h = 8 м .

Для прийнятого світильника, що має глибоку криву сили світла (буква
Г в позначенні світильника), знаходимо значення λ – λ=1.
Відстань між світильниками

La = λ h = 18 = 8 м .

При La = 8 м в ряду можна розмістити 9 світильників, тоді

2  l = 74 −8 8 =10 м,
де l = 5 м.

Приймаємо число рядів світильників рівним 8, тоді Lb = 6 м , а
величина
La 8
= = 1,33  1,5 .
Lb 6

Отримаємо кількість світильників в цеху N = 90.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

200 1,5 4736 1,15
Фсв = = 26314 лм.
90 0,69

Обираємо лампу ДРЛ 400 що має світловий потік Fном = 24000 лм [15].
Відхилення світлового потоку [15]:

26311− 24000
Δ(%) = 100 % = 8,7 %
26311

Обрана лампа за світловим потоком відрізняється від розрахункового
на 8,7 % , що допустимо.
Активна потужність системи освітлення складає:

Рос  = PДРЛ N

Рос = 400 90 =36000 Вт.

Реактивна потужність системи освітлення дорівнює [15]:

Qmaxоc = Pmax оc  tg0

Qmaxоc =36 0,2= 7,2квар.

8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву

Проводимо розрахунок мережі живлення споживачів цеху, враховуючі
гл.1.3.3 ПУЕ.

І роз  Ку. п  Ітр. доп Л , (8.5)

І ном доп. Л  Іmах = 1,25  Іроз , (8.6)

P
Ipоз (однофаз) = ном , (8.7)
Uном cosφ

Результати розрахунків містяться у табл. 8.3.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 8.3 – Вибір перерізу живлячого кабелю

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 8.4 – Вибір перерізу ввідних кабелів

Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
На цьому етапі обираємо тип НКУ, а саме пункти розподільчі серії
ПР11 (рисунок 8.8).

Рисунок 8.8 – Пункт розподільчий ПР11

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В

трифазного КЗ

Схема для розрахунку коротких замикань представлена на рис. 8.9.

Рисунок 8.9 – Розрахункова схема короткого замикання

Рисунок 8.10 – Схема заміщення.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Розрахуємо послідовно необхідні опори елементів короткозамкненого
ланцюга.
Опір ХС [11]:
U2
ср НН
XC = ,
3  Iном відк Uср. ВН
де Iном відк – номінальний струм відключення вимикача, що встановлений на
стороні вищої напруги понижуючого трансформатора [11].

(400)2
XC = = 0,5 мОм.
3 20 103 10 103

Активний та індуктивний опір силових трансформаторів

P 2
к. ном UНН. ном
r 6
Т = 10
S2
Т.ном

2
2 100 P 2
x = U − к.ном  UНН.ном
T к    104
 SТ.ном  SТ.ном

де ST.ном – номінальна потужність трансформатора, кВ∙А;
7,6  (0,4)2
rT = 106 = 7,59 мОм.
(400)2

2
100 7,6 (0,4)2
 
xT = (5,5)2 −    104 = 20,64 мОм.
 400  400

Результати розрахунків переносимо у табл.8.5.
Таблиця 8.5 – Струми короткого замикання у розрахованих точках

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.5 Захист цехових електричних мереж

Захист електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно глави
3.1 ПУЕ [1].

Таблиця 8.6 – Вибір автоматичних вимикачів

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.5.1 Перевірка мережі на захищеність

Обрані лінії перевіряються на захищеність згідно умови [1, 8, 9]:

Ксх  Ідоп Кзах  Ізах ,

де Ксх – поправний коефіцієнт, що дорівнює одиниці для умов цеху;
Ідоп – тривалий допустимий струм провідника, А;
Кзах – коефіцієнт захисту, що дорівнює 1,0 для теплового та 0,22 для
електромагнітного розчиплювачів;
Ізах – струм спрацювання апарату захисту, А.

Для прикладу перевіримо лінію (молот кувальний), для якої
Іроз =117,9 А , Ітр.доп = 167 А, Ізах = 160 А.

1167 А  1160 А

8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної
підстанції

Системи електропостачання сучасних промислових підприємств
переважно будуються на основі застосування комплектного крупноблочного
обладнання: комплектних трансформаторних підстанцій, комплектних
розподільчих пристроїв різного призначення і класу напруги, комплектних
струмопроводів, щитів та іншого обладнання [3, 14].
Використання комплектних пристроїв сприяє підвищенню якості
систем електропостачання та надійності їх функціонування, покращує умови
безпечного й зручного обслуговування, а також забезпечує можливість
швидкого розширення і підвищує мобільність електрогосподарства
підприємства [3, 14].
Конструкція та компоновки трансформаторної підстанції приведені на
графічній частині роботи. Для прикладу на рисунку 8.11 приведено загальний
вид шафи вводу.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 8.11 – Загальний вид шафи вводу

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес шліфування металевих
виробів

Функціонування запропонованої системи базується на використанні
вихрових струмів, що виникають у металі при обробці. Саме вони
дозволяють автоматично визначати рівень шорсткості поверхні та
коригувати режими роботи крокового двигуна шліфувального верстата —
змінюючи кутову швидкість і силу притискання інструмента. Такий підхід
забезпечує енергозбереження та підвищує точність процесу.
Необхідність застосування шліфування металевих виробів обумовлена
вимогами до високої точності геометричних параметрів,
плоскопаралельності та якісного зовнішнього вигляду деталей. Це операція
високопрецизійної механічної обробки, яка виконується на завершальних
етапах виробництва.
Шліфування здійснюється за допомогою абразивних інструментів, у
складі яких використовуються дрібнодисперсні зерна надтвердих матеріалів.
Вони можуть бути включені як у шліфувальні круги, так і в абразивні пасти
для полірування. Сам процес передбачає видалення тонкого шару металу
(припуску), що дозволяє досягати точності до мікронів і формувати
поверхню з мінімальною шорсткістю.
Види шліфування залежать від форми деталі та характеру поверхні:
• Плоске шліфування — обробка плоских поверхонь торцем або
периферією круга.
• Кругле шліфування: зовнішнє (для валів і конічних поверхонь)
та внутрішнє (для отворів).
• Безцентрове шліфування — продуктивний метод для деталей
типу «вал» без закріплення у центрах.
• Профільне шліфування — формування складних профілів,
різьблення, зубців коліс.
• Стрічкове шліфування — використання нескінченної
абразивної стрічки.
Етапи процесу включають:
• Підготовку — закріплення деталі та вибір інструмента.
• Чорнове шліфування — швидке зняття припуску за допомогою
крупнозернистих кругів.
• Чистове шліфування — досягнення остаточних розмірів і
потрібної шорсткості.
• Правку круга — відновлення ріжучої здатності інструмента.
Ключові параметри процесу:
• Швидкість різання — високі обороти забезпечують
ефективність роботи абразиву.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

• Інструмент — керамічні та бакелітові круги, стрічки, пелюсткові
диски.
• Охолодження — застосування мастильно-охолоджувальних
рідин для запобігання перегріву та деформації.
Переваги методу очевидні: можливість обробки загартованих сталей,
висока точність геометрії та якість поверхні. У машинобудуванні шліфування
часто використовується після термообробки деталей.
Окремі різновиди процесу мають власні назви: кулешліфування
(сферичні поверхні), зубошліфування (зуби коліс), різьбошліфування
(профіль різьби), шліцешліфування (шліцьові поверхні).
Проектування пристрою керування процесом шліфуванн
Функціональна блок - схема автоматизованої системи керування
процесом шліфування пластин формування скла, наведена на рисунку 9.1

Рисунок 9.1 – Функціональна блок-схема пристрою керування процесом
шліфування

Автоматизований пристрій керування процесом шліфування
складається з ряду функціональних блоків. Блок живлення А5 виконує
перетворення змінної напруги мережі 220 В у стабільну постійну напругу +9
В, необхідну для роботи інших вузлів системи. Сигнал від індуктивного
датчика шорсткості (А1) надходить через генератор (А2) та вузол обробки
сигналів (А3) до блоку керуючого сигналу (А4).
Паралельно, керуючий мікроконтролер А7 отримує інформацію з
вимірювальної частини системи, а також живлення +5 В від стабілізатора
напруги А6. Мікроконтролер керує роботою фільтра низьких частот (А8) та
компаратора (А9), формуючи сигнал, який через силовий комутатор А10
подається на кроковий двигун. Це забезпечує виконання мікрокроків (0,25–
0,35 мкм), що підвищує точність притискання шліфувального інструмента до
деталі.
Вимірювальна частина системи включає генератор (VT1, VT3), вузол
обробки сигналу (VT2, DA1) та блок керуючого сигналу (VT4, VT5).
Основним елементом є інтегральний датчик шорсткості L1 типу ИДШ1, який
разом із конденсаторами С1 і С2 утворює коливальний контур. Транзистор
VT3 працює як джерело стабільного струму та навантаження для VT1, а
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

стабілізація амплітуди коливань здійснюється через інтегруючий ланцюг R7–
C8–R16.
У вузлі обробки сигналу використовується емітерний повторювач на
VT2, інтегруючі ланцюги з різними постійними часу та компаратор DA1. У
сталому режимі вихід компаратора дорівнює нулю, транзистори VT4 і VT5
залишаються закритими, і керуючий сигнал не формується. При зменшенні
шорсткості поверхні втрати в контурі зростають, амплітуда коливань падає,
що призводить до зміни потенціалів на входах DA1 і появи керуючого
сигналу.
Силова частина системи реалізована на мікроконтролері DD1
(AT90S2313, Atmel), який керує уніполярним кроковим двигуном типу ШД-
4М-УЗ. Для комутації обмоток застосовуються польові транзистори КП505А
(VT6–VT9), з’єднані паралельно. Стабілізація струму здійснюється
програмною ШІМ із використанням датчика струму R31 та фільтра низьких
частот R30–C23. Опорна напруга формується мікроконтролером через
таймер у режимі 8-бітової ШІМ, а її фільтрація забезпечується двозвінним
ФНЧ.
Для керування двигуном передбачені логічні входи FWD (вперед) та
REW (назад). При подачі сигналу двигун поступово розганяється до робочої
швидкості, а при зміні напряму — гальмує, реверсує та знову набирає
швидкість. Захист від перенапруги реалізовано через стабілітрони VD5, VD6
у комбінації з резисторами.
Живлення мікроконтролера формується стабілізатором DA2, який
виконує також функцію монітора живлення. При падінні напруги нижче
порогового значення він генерує сигнал «скидання». Для зменшення
пульсацій застосовується діод VD7 та конденсатор С20.
У вимірювальній частині можуть використовуватися стандартні
елементи: операційний підсилювач К553УД1А, транзистори серій КТ315,
КТ349, КТ608А та діоди Д220, Д223.
Розрахунок резонансної частоти крокового двигуна
Під час розгону або гальмування крокового двигуна ключовим
фактором є правильний вибір закону зміни швидкості та величини
прискорення. Чим більша інерційність навантаження, тим меншим має бути
допустиме прискорення. Основним критерієм оптимального режиму розгону
вважається досягнення необхідної робочої швидкості за мінімально
можливий час для конкретного типу навантаження. На практиці найчастіше
застосовується режим із постійним прискоренням, оскільки він забезпечує
стабільність та передбачуваність роботи приводу.
При такому режимі частота повторення кроків змінюється лінійно, а
відповідні значення періоду, що завантажуються у таймер, повинні
підпорядковуватися гіперболічному закону. Це дозволяє узгодити тривалість
кожного кроку з поточною швидкістю двигуна. Для загального випадку
необхідно враховувати залежність між часом виконання кроку та швидкістю
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

обертання. Кількість кроків, які здійснює двигун за час t, визначається через
співвідношення між прискоренням, швидкістю та тривалістю руху.

N = 0,5 a  t2 + V  t ,

де N –число кроків;
t = 0,25 c – час переміщення;
V = 25 кроків/с - швидкість, виражена в кроках в одиницю часу;
а = 100 кроків/с2 - прискорення, виражене в кроках.

N = 0,5 100  (0,15)2 + 25 0,15 = 4,9  5 кроків .

Таким чином, тривалість переміщення

- V + V2 + 2 a
t1= T=
a

- 25 + 252 + 2 100
t1= T= = 0,037 .
100

Для крокових двигунів типовим явищем є ефект резонансу, який
проявляється у вигляді різкого зниження крутного моменту на певних
швидкостях. Це може спричинити пропуск окремих кроків та втрату
синхронізації роботи приводу. Подібна ситуація виникає тоді, коли частота
кроків збігається з власною резонансною частотою ротора.
При виконанні кроку ротор двигуна не займає миттєво нову позицію, а
здійснює затухаючі коливання. Через складну конфігурацію магнітного поля
резонансна частота залежить від амплітуди цих коливань. Зі зменшенням
амплітуди частота поступово зростає, наближаючись до малоамплітудного
значення, яке можна визначити кількісно.
Важливим фактором є співвідношення між кутом кроку, моментом
утримання та моментом інерції ротора. Чим більший момент утримання і
менший момент інерції, тим вище резонансна частота. Це означає, що
конструктивні параметри двигуна безпосередньо впливають на його
динамічні характеристики та стійкість роботи.
Резонансна частот а обчислюється за формулою:

1 N T
F =  H
0 ,
4 p JR + JL

де F0 - резонансна частота;
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

N = 100 – число повних кроків на оберт;
Т = 18 Н·м – момент утримання для використовуваного способу
Н
управління і струму фаз;
J = 0,08 кгм2 – момент інерції ротора;
R
J = 0,12 кгм2 – момент інерції навантаження;
L
р = 0,0013 – динамічний коефіцієнт для даного типу двигуна

1 110 18
F0 =  =19134 Гц.
4 0,0013 0,08 + 0,12

Варто підкреслити, що резонансна частота визначається сумарним
моментом інерції ротора двигуна та навантаження, яке приєднане до його
вала. Тому параметр резонансної частоти для ненавантаженого двигуна, який
іноді наводиться у довідкових даних, має обмежене практичне значення,
адже будь-яке додаткове навантаження змінює цю характеристику.
У результаті проведених розрахунків були визначені основні динамічні
параметри крокового двигуна типу ЩД-4М-УЗ. На практиці ефект резонансу
створює труднощі при роботі на частотах, близьких до власної резонансної
частоти ротора. Це явище може суттєво погіршувати точність
позиціонування та стабільність роботи приводу.
У системах із низьким рівнем демпфування існує ризик втрати кроків
або підвищення шуму при роботі поблизу резонансної частоти. Крім того,
проблеми можуть виникати і на гармоніках основного резонансу. Під час
здійснення кроку ротор отримує імпульс енергії, який збуджує коливання, що
й призводить до небажаних ефектів.
Для зменшення впливу резонансних явищ застосовуються різні методи.
Одним із них є використання еластичних матеріалів у муфтах, що
з’єднують двигун із навантаженням. Такі матеріали поглинають частину
енергії коливань, сприяючи їх загасанню. Іншим ефективним способом є
застосування в’язкого тертя. У даному випадку пропонується використати
спеціальні демпфери: всередині порожнистого циліндра, заповненого
кремнійорганічною рідиною, розташовується металевий диск. При обертанні
з прискоренням він зазнає дії в’язкого тертя, що забезпечує ефективне
демпфування системи.
Таким чином, для впровадження сучасних енергозберігаючих
технологій у процес шліфування металевих виробів запропоновано
застосування автоматизованої системи керування. Це рішення дозволяє не
лише підвищити якість обробки, але й оптимізувати енергоспоживання
виробничого обладнання.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

Раціоналізація систем промислового електропостачання завжди
потребує ретельного аналізу та зіставлення різних можливих рішень. Кожна
схема має власні особливості: від вибору рівня напруги у живильних і
розподільних мережах до кількості трансформаторів, їхньої потужності та
конструктивних характеристик ліній. Тому прийняття оптимального рішення
можливе лише після проведення комплексних техніко-економічних
розрахунків, які враховують як початкові капітальні інвестиції, так і
подальші експлуатаційні витрати.
Використання статистичних даних щодо аварійності обладнання,
тривалості ремонтів та їх вартості дозволяє включати до розрахунків
показники надійності у грошовому вимірі. Це дає змогу оцінити не тільки
прямі витрати, але й потенційні ризики, пов’язані з можливими перервами у
виробничому процесі.
Особливу роль відіграє якість електроенергії. Її погіршення спричиняє
зміну робочих режимів обладнання, зниження продуктивності та навіть
появу браку продукції. Такі відхилення супроводжуються додатковими
втратами активної потужності й енергії, що обов’язково слід враховувати при
проектуванні та експлуатації систем електропостачання.
Сучасні економічні трансформації в Україні та функціонування
енергетики в умовах ринкових відносин зумовлюють потребу у нових
підходах до техніко-економічних розрахунків. Вони повинні враховувати
інвестиції у технічні рішення, річні експлуатаційні витрати та очікуваний
економічний ефект від їх впровадження.
Такі розрахунки застосовуються на різних етапах: від проектування та
введення систем у експлуатацію до складання перспективних планів
розвитку мережі чи обґрунтування реконструкції окремих об’єктів. Вони
необхідні також при реалізації енергозберігаючих заходів, що дозволяють
зменшити витрати підприємства та підвищити його
конкурентоспроможність.
Техніко-економічні розрахунки виконуються для визначення:
• раціональної схеми електропостачання цехів та підприємства;
• оптимальної кількості трансформаторів головної та цехових
підстанцій;
• економічно виправданих рівнів напруги у зовнішніх і
внутрішніх мережах;
• засобів компенсації реактивної потужності та місця їх
встановлення;
• електричних апаратів та ізоляторів;
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

• перерізу проводів і кабелів з урахуванням технічних та
економічних чинників;
• доцільної потужності власних електростанцій.
Головна мета таких розрахунків полягає у визначенні оптимального
варіанту схеми та параметрів мережі. Критерієм оптимальності виступає
рівень приведених річних витрат.
При порівнянні варіантів необхідно дотримуватися двох умов:
1. Технічних — порівнюються лише взаємозамінні варіанти при
оптимальних режимах роботи.
2. Економічних — розрахунки ведуться з урахуванням єдиного
рівня цін.
Кожен варіант має відповідати вимогам до систем електропостачання.
При проектуванні обирають найбільш доцільне рішення на основі
комплексного аналізу технічних та економічних показників.
До технічних показників належать: надійність, простота експлуатації,
тривалість будівництва, обсяг ремонтних робіт, рівень автоматизації. До
економічних — капітальні вкладення та щорічні експлуатаційні витрати.
У більшості випадків саме економічні показники є визначальними.
Проте якщо варіанти рівнозначні за вартістю, перевагу віддають тому, що
має кращі технічні характеристики.
Додатково слід зазначити, що сучасні методи оптимізації включають
моделювання режимів роботи мережі, використання програмних комплексів
для аналізу надійності та прогнозування витрат. Це дозволяє враховувати не
лише поточні параметри, але й перспективні зміни навантажень, розвиток
виробництва та можливі коливання тарифів на електроенергію. Таким чином,
техніко-економічні розрахунки стають інструментом стратегічного
планування, що забезпечує стабільність і ефективність роботи підприємства
у довгостроковій перспективі.
Тема: «Аналіз додаткових втрат в СЕП при зниженні якості
електроенергії».
Вихідні дані. Від шин 10 кВ підприємства живляться високовольтні
асинхронні двигуни загальною потужністю 2000 кВт, низьковольтні – 5000
кВт, синхронні двигуни – 2500 кВт, трансформатори цехові 10/0,4 кВ –
загальною потужністю 17500 кВА, пічні трансформатори 11000 кВА,
конденсатори силові – 5500 квар; на ГПП встановлено два трансформатори
110/10 кВ потужністю 25 МВА кожен (рисунок 10.1).
Коефіцієнт несиметрії на шинах 10 кВ при роботі несиметричних
навантажень – 6 %, гармонічні складові напруги: U3 =8 %, U = 3,5 %,
5
U = 4 %,
7 U %.
11 =3
Визначити додаткові втрати активної потужності в елементах системи
електропостачання.
Погіршення параметрів якості електроенергії призводить до зростання
активного опору для струмів вищих гармонік, що збільшує втрати у системі.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Додатково виникають струми зворотної послідовності, які негативно
впливають на роботу обладнання, знижують його ефективність та
скорочують ресурс.
Такі явища особливо помітні в асинхронних двигунах, де додаткові
втрати активної потужності визначаються через коефіцієнт несиметрії
напруги та гармонічні складові. Навіть невелике відхилення від нормативних
значень може суттєво збільшити енергетичні витрати підприємства.
Для зменшення втрат застосовують симетрування навантажень,
фільтрацію гармонік та компенсацію реактивної потужності, що дозволяє
підтримувати стабільність роботи обладнання й економити електроенергію.
Для асинхронних двигунів додаткові втрати активної потужності
визначають виразом

  U 2 
Pа.д = к 2 
ад  2,41U + 2  Pном , (10.1)
  =2   

де  – коефіцієнт несиметрії напруг, що дорівнює відношенню напруги
U
зворотної послідовності до номінальної;
 – номер вищої гармоніки;
U – відношення напруги  –ї гармоніки до номінальної;
P – номінальна активна потужність двигуна;
ном
к – коефіцієнт додаткових втрат при несиметричній і несинусоїдній
ад
напрузі.
Значення коефіцієнта к визначається залежно від потужності
ад
двигуна: до 5 кВт – від 4,0 до 3,0; від 5 до 100 кВт – від 3,0 до 1,0; більше 100
кВт – від 1,0 до 0,4.
Для кожного діапазону визначають сумарну потужність двигунів і
середнє значення к , а потім к для сумарної номінальної потужності всіх
ад ад
асинхронних двигунів

Р
к = к н1 Рн2 Рн3 .
ад ад1 + кад2 + кад3
Рн Рн Рн

Додаткові втрати від несиметрії напруг для синхронних машин
визначають виразом
Р 
с.м. = кс.м. 
2
U Рном , (10.2)

де к – коефіцієнт додаткових втрат (для двигунів і генераторів з
с.м.
заспокійливою обмоткою кс.м. = 0,681 і без заспокійливої обмотки – 0,273; для
генераторів і синхронних компенсаторів кс.м. =1,856 і 1,31 відповідно).
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Додаткові втрати в синхронних машинах від несинусоїдності напруги
мають вираз
 U 2
Рс.м. = кс.м. Рном   , (10.3)
 =2  

де к дорівнює для явнополюсних двигунів і генераторів з заспокійливою
с.м.
обмоткою 1,121 і без заспокійливої обмотки – 0,403; для генераторів і
синхронних компенсаторів – 1,767 і 1,947 відповідно.
Додаткові втрати від несиметрії і несинусоїдності напруг в силових
конденсаторах визначають виразом

  
Рдод =Qном  tg  2
 U + U 2
  , (10.4)
  =2 

де Q – номінальна реактивна потужність конденсаторної установки;
ном
tg – тангенс кута втрат на основній частоті.
Додаткові втрати в трансформаторах, у разі несиметрії напруг і
обумовлені вищими гармоніками, визначають відповідно виразами

2  Р 
Ртр = 
м
U Р0 + 2  , (10.5)
 Uкз 


2 Р  1+ 0,05 2
Ртр = Р0 U + 0,607  м 
2  U 2
 , (10.6)
 =2 Uкз  =2  

де Р , Р – втрати холостого ходу і під навантаженням в симетричному
0 м
номінальному режимі;
U – напруга к.з., відн. од.
кз
Відхилення параметрів якості електроенергії від нормативних значень
спричиняє додаткові втрати у лініях електропередачі. Оскільки втрати
потужності прямо пропорційні квадрату струму та обернено пропорційні
квадрату напруги, навіть невелике її зниження може суттєво збільшити
енергетичні витрати. Загальний рівень втрат у таких випадках визначається
спеціальними розрахунковими виразами, що враховують різницю між
фактичним і номінальним значенням напруги.
2
 100 
P = Pном    ,
100+V 

де P – втрата потужності при номінальній напрузі, кВт;
ном
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

V – відхилення напруги від номінального значення, %.
Щоб зменшити втрати у лініях електропередачі, доцільно підвищувати
робочу напругу — це дозволяє знизити струм при незмінній потужності.
Коливання напруги чи частоти зазвичай спричиняють лише незначне
збільшення втрат, яке можна не враховувати у практичних розрахунках.
Додаткові втрати, що виникають через несиметрію та несинусоїдність
струмів у лініях, визначаються спеціальними виразами. Вони враховують
діюче значення струмів прямої та зворотної послідовності, а також
гармонічні складові, які впливають на ефективність роботи мережі.

 
Pл дод = 3  І
2 + 3  І 2
1 2 +1,41(   І 2
 ) R 10−3 − Pл ,
  =2 

де I , I – діюче значення струмів прямої і зворотної послідовності;
1 2
I – діюче значення струму v–ї гармоніки;
R – опір фази лінії;
P – втрати потужності в лінії при проходженні симетричних
л
синусоїдних струмів, кВт.
Можна прийняти P 2 −3
л = 3  I1 R 10 , тоді вищенаведений вираз набере
вигляду

  
Pл дод = 3  І
2
2 +1,41(   І 2 ) R 10−3
  .
  =2 

Заходи щодо підвищення якості електричної енергії приводять до
зниження втрат потужності в лініях:
– шляхом симетрування струмів навантажень фаз:


P = R 10−3
л.c (I 2
in − I 2
ik ) ,
 =2

де I , I – струмові навантаження фаз до і після симетрування;
in ik
– шляхом зниження струмів зворотної послідовності I
2n , I2k

P −3 2 2
л.o = 3 R 10  ( I2n − I2k ) ;

– шляхом зниження струмів і напруги вищих гармонік


P −3
л.г = R 10   ( I 2
 n − I 2
k ) ,
 =2
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

де  – коефіцієнт.

Вводячи допущення, що струми зворотної і нульової послідовності
пропорційні відповідним напругам, можна записати

I2 =  I ;
u I =U  I ,

U
де  = 2 – коефіцієнт несиметрії напруги;
u
Uном
U – напруга зворотної послідовності;
2
U – відносне значення модуля напруги v–ї гармоніки на затискачах
споживача.
Тоді вираз додаткових втрат потужності в лінії набере вигляду

  
P = 3  2 +1,41(  U 2 )  I 2
л дод  u   R 10−3.
  =2 

Висновок. Аналіз додаткових втрат у системах електропостачання
показує, що якість електричної енергії є ключовим чинником ефективності
роботи промислових підприємств. Відхилення параметрів від нормативних
значень призводять до зростання втрат у асинхронних двигунах,
синхронних машинах, трансформаторах, конденсаторних установках та
лініях електропередачі. Це не лише збільшує енергетичні витрати, але й
скорочує ресурс обладнання, знижує продуктивність виробництва та може
спричиняти брак продукції.
Для мінімізації втрат необхідно застосовувати комплексні заходи:
симетрування навантажень, компенсацію реактивної потужності,
фільтрацію гармонік та впровадження систем автоматичного контролю
якості електроенергії. Використання таких рішень дозволяє знизити
додаткові втрати до нормативного рівня, підвищити надійність роботи
обладнання та забезпечити економію електроенергії на рівні 10–15 %.
Отже, підтримання високої якості електричної енергії є стратегічним
завданням для сучасних промислових підприємств, адже воно безпосередньо
впливає на економічні показники, конкурентоспроможність продукції та
довгострокову стабільність роботи енергетичної системи.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

11 ОХОРОНА ПРАЦІ

11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на
дослідника при роботі в технічній лабораторії

Усі роботи, щодо виконання даної бакалаврської роботи проводяться в
приміщенні дослідницької технічної лабораторії, де проводиться розробка
проекту системи електропостачання підприємства з виробництва мобільних
електростанцій.
Проведення досліджень неможливе без використання комп’ютерної
техніки для відповідних розрахунків та побудови планів, схем, графіків. Тому
для більш продуктивної та безпечної праці співробітника лабораторії
необхідно створити раціональні та безпечні умови праці під час роботи з в
приміщенні лабораторії.
Дослідження проводяться в приміщенні, яке має наступні геометричні
розміри: довжина – 12 м, ширина – 5,5 м, висота стелі – 3,5 м. Відповідно
площа всього приміщення складає 66 м2, а об’єм становить 231 м3. Тому на
одного працюючого припадає 13,2 м2, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-
2010, відповідно до яких площа, яка припадає на одне робоче місце, яке
обладнане ПК, повинна складати не менше 6 м2, а об’єм - не меншим ніж 20
м3.
Серед багатьох чинників зовнішнього середовища, що впливають на
організм людини під час праці, світло займає одне з перших місць. Світло
має властивість впливати не лише на органи зору, а й на діяльність організму
в цілому, тому при діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від
напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття. При поганому
освітленні у людини перенапружуються органи зору, що призводить до
швидкого втомлення. А це в свою чергу може призвести до помилкових дій
під час роботи і навіть до нещасного випадку.
Робоче приміщення згідно з нормами проектування ДБН В.2.5-28-2018
«Природне та штучне освітлення» має природне та штучне освітлення.
Природне освітлення приміщення здійснюється через п’ять вікон, які
зорієнтовані на захід. Розміри кожного вікна складають 1,23 м. Робоче місце
розташоване таким чином, що усі вікна знаходяться перед робочим місцем
працюючого. За рахунок цього забезпечене мінімальне потрапляння прямих
сонячних промінів на екран монітора, які б спричиняли би відбиття світла від
екрану. При цьому у полі зору працюючого забезпечується оптимальне
співвідношення яскравості робочих та навколишніх поверхонь.
Під час роботи працівник в більшості випадків працює з даними, які
виводяться програмним забезпеченням (з розрахунками на екрані монітора).
Тобто найменшим об’єктом розрізнення виступає «крапка» на екрані
монітора (в текстових редакторах та математичних прикладних програмах це
текст чорного кольору на білому фоні). Найменший об’єкт розрізнення – 0,25
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

мм, що відповідає дуже високому ступеню точності зорової праці. Розряд
зорової праці – II, підрозряд – Г. Контраст об’єкту розрізнення з фоном -
великий. Для даного типу зорової праці нормативне значення КПО згідно
норм освітлення ДБН В.2.5-28-2018 дорівнює 1,8%. Робоче місце
розташовано на відстані 1,5 м від вікна і в цій точці значення КПО складає
20-25%, що задовольняє нормам. Тому рівень природного освітлення можна
вважати достатнім.
Для темного часу доби в приміщенні передбачене штучне освітлення.
Штучне освітлення також передбачається у всіх виробничих та побутових
приміщеннях, якщо недостатньо природного світла. При організації
штучного освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для
зорової роботи і одночасно враховувати економічні показники. При
штучному освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка
вибирається в залежності від характеристик зорової праці з урахуванням
найменшого розміру об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта
розрізнення з фоном.
Приміщення обладнане дванадцятьма світильниками денного світла
типу ЛСП02-2х58-001, які розташовані симетрично та рівновіддалено від
стін. Відповідно до ДБН В.2.5-28-2018 для даного типу зорової праці
необхідна величина штучного загального освітлення складає 400 лк.
Фактичне значення даного параметра складає 400-420 Лк. Отже, рівень
штучного освітлення на робочому місці є достатнім.
Важливе значення має мікроклімат робочого приміщення, так як він
безпосередньо впливає на здоров’я та самопочуття працівника. До важливих
мікрокліматичних умов можна віднести такі параметри, як температура,
відносна вологість, швидкість руху повітря в робочій зоні. Згідно з ДСН
3.3.6.042-99 «Повітря робочої зони», що регламентує параметри мікроклімату
виробничих приміщень, нормативні значення основних факторів
мікроклімату наступні:
1. Температура повітря: в холодний період року – 22 - 24 °С (допустима
– 21 - 25 °С); в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 22 - 28 °С).
2. Вологість повітря: в холодний період року – 40 - 60 %; в теплий
період року – 40 -60 %.
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,1 м/с
(допустима – не більша ніж 0,1 м/с); в теплий період року – 0,1 м/с
(допустима – 0,1...0,2 м/с).
Фактичні значення параметрів мікроклімату становлять:
1. Температура повітря: в холодний період року – 16-17 °С; в теплий
період року – 23-25 °С.
2. Вологість повітря: в холодний період року – 42-45 %; в теплий
період року – 46-50 %.
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,06-0,2 м/с; в
теплий період року – 0,1-0,17 м/с.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

З наведених даних видно, що фактичне значення вологості повітря та
швидкості руху повітря відповідають нормативним значенням параметрів.
Значення температури повітря в холодний період року є нижчим за
нормативне значення, отже, необхідно провести модернізацію системи
опалення у даному приміщенні.
Шум також являється одним з важливих факторів виробничого
середовища, який може негативно впливати на працівника. Шум може
послаблювати увагу, посилювати розвиток втоми, сповільнює реакцію
людини на небезпеку. Внаслідок цього знижується працездатність та
підвищується ймовірність нещасних випадків.
В даному приміщенні головним джерелом шуму є вентилятор
охолодження джерела живлення системного блоку. Шум, який видає
системний блок не перевищує нормативне значення еквівалентного рівня
шуму, яке згідно вимог ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на
робочих місцях» становить 50дБА.
Головним джерелом електромагнітного випромінювання в приміщенні
є монітор та системний блок. Рівні електромагнітного випромінювання на
робочому місці повністю відповідають вимогам ДСН 3.3.6.096-2002.
В даному приміщенні використовується електромережа змінного
струму з електропроводкою прихованого типу, яка виконана мідним дротом
ВВГнг 3*2.5. Таке виконання проводки запобігає виникненню та поширенню
пожежі внаслідок можливого короткого замкнення в проводці, та можливому
враженню працівника струмом. Обладнання, а саме системні блоки та
монітори, встановлене в кабінеті, живиться напругою 230 В і споживає
потужність менше ніж 3 кВт. Оскільки ПК та має металевий корпус, то
згідно з ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в приміщенні передбачена магістраль
захисного заземлення, яка забезпечує захист людини від ураження
електричним струмом.
За категорією пожежонебезпеки згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016, дане
приміщення відноситься до типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді
горючі та важкогорючі речовини і матеріали, речовини та матеріали, здатні
при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним лише горіти, за
умови, що приміщення, в яких вони знаходяться не належать до категорій А
чи Б). Стіни приміщення виготовлені з цегли, оштукатурені та пофарбовані
водоемульсійною фарбою. Стеля виготовлена методом перекриття
приміщення залізобетонними плитами, а підлога з кахельної плитки. Всі
матеріали застосовані для будівництва приміщення повністю дозволені для
оздоблення приміщень органами державного санітарно-епідеміологічного
нагляду.
Приміщення оснащене системою автоматичної пожежної сигналізації
відповідно до вимог ДБН В.2.5-56-2014. Також в приміщенні знаходиться три
переносних вуглекислотних вогнегасника ВВК-5, які використовуються для
гасіння легкозаймистих та горючих рідин, твердих горючих речовин та
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

матеріалів, електропроводок, що знаходяться під напругою до 1000 В, що
відповідає Правилам експлуатації та типовим нормам належності
вогнегасників.
Для забезпечення проведення швидкої та організованої евакуації
персоналу на випадок виникнення пожежі в будівлі передбачений план
евакуації, розміщений на стіні з вільним доступом до нього.
На працездатність дослідника окрім зовнішніх факторів виробничого
середовища також впливає безпосередня організація робочого місця. Отже
робочий стіл має такі розміри: висота – 710 мм, ширина – 510 мм, довжина –
1100 мм. Відповідно стілець має такі розміри: висота – 400 мм, ширина – 400
мм. Відстань від екрана до ока складає 700 мм при розмірі екрану по
діагоналі 22", а клавіатура розміщена на поверхні столу на відстані 200 мм
від працюючого. Кут огляду 30о. Конструкція робочого місця робітника
забезпечує підтримання оптимальної робочої пози з такими ергономічними
характеристиками: ступні ніг - на підлозі; стегна - в горизонтальній площині;
передпліччя - вертикально; лікті - під кутом 70 – 90 град. до вертикальної
площини; зап'ястя зігнуті під кутом не більше 20 град. відносно
горизонтальної площини та нахил голови -15 - 20 град. відносно вертикальної
площини.
Отже, організація робочого місця повністю задовольняє ергономічним
вимогам ДСТУ 8604:2015 «Дизайн і ергономіка. Робоче місце для виконання
робіт у положенні сидячи. Загальні ергономічні вимоги».
Також проведений вступний та первинний інструктаж з питань
охорони праці та інструктаж з техніки електробезпеки складений враховуючи
ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Важливим фактором для підвищення продуктивності праці та
запобіганню виснаження організму являється правильна організація її
режиму. Отже, при організації праці, яка пов’язана з роботою за
комп’ютером та іншими приладами, для збереження здоров’я працюючого,
запобігання виникненню професійних захворювань та підтримки
працездатності на належному рівні повинні бути передбаченні перерви для
відпочинку.
Після проведення детального аналізу приміщення та безпосередньо
робочого місця можна зробити висновок, що всі фактори виробничого
середовища, окрім температури приміщення в холодний період року,
відповідають своїм нормативним значенням. Тому необхідно провести
модернізацію системи централізованого водяного опалення, щоб забезпечити
відповідність значення температури повітря в холодний період року
нормативному значенням цього параметра, а саме на рівні 20-22 °С.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

11.2 Модернізація системи водяного опалення лабораторії

Системи опалення є ключовим елементом інженерної інфраструктури
житлових будинків, що забезпечують комфортні умови проживання та
енергоефективність. У сучасних умовах, коли питання енергозбереження та
екологічної безпеки набувають особливої актуальності, розвиток технологій
опалення спрямований на оптимізацію витрат енергії, використання
відновлюваних джерел та інтеграцію інтелектуальних систем керування.
Сучасні системи опалення можливо поділити на традиційні,
альтернативні та інтелектуальні системи. До традиційних систем відносять:
- газові котли: найбільш поширене рішення в Україні. Використовують
природний газ як паливо, забезпечують високий коефіцієнт корисної дії
(ККД) до 95%;
- електричні котли: простота монтажу та відсутність потреби у
димоході. Недоліком є висока вартість електроенергії;
- твердопаливні котли: використовують деревину, вугілля, пелети.
Економічно вигідні у регіонах із доступними ресурсами, але потребують
регулярного обслуговування.
Альтернативні системи опалення це:
- теплові насоси: використовують енергію ґрунту, води або повітря.
ККД може перевищувати 300%, оскільки вони переносять тепло, а не
генерують його;
- сонячні колектори: забезпечують підігрів води та підтримку системи
опалення. Ефективні у поєднанні з іншими джерелами;
- інфрачервоні системи: нагрівають поверхні та предмети, а не повітря.
Використовуються для локального обігріву.
До інтелектуальні системи керування відносяться: автоматизовані
системи, що використовують програмовані термостати, датчики руху та
температури; системи, що інтегруються з «розумним будинком», що надає
можливість дистанційного керування системою опалення через мобільні
додатки та адаптивні алгоритми – системи, що враховують погодні умови та
індивідуальні звички мешканців.
Зазвичай такі системи поєднуються між собою, що надає можливість
для більш ефективного та енергозберігаючого підходу до опалення
приміщень. Усі переваги та недоліки вищенаведених систем наведено в
таблиці 11.1

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 11.1 – Переваги та недоліки сучасних систем опалення
Тип системи Переваги Недоліки
Високий ККД, Залежність від цін на газ,
Газові котли
доступність газу екологічні ризики
Простота монтажу, Висока вартість
Електричні котли
екологічність електроенергії
Твердопаливні Доступність палива, Потреба у ручному
котли автономність обслуговуванні
Висока ефективність,
Теплові насоси Висока початкова вартість
екологічність
Сонячні Використання Залежність від сонячної
колектори відновлюваної енергії активності
Інфрачервоні Локальний обігрів,
Обмежена площа дії
системи швидкий ефект

Основні тенденції розвитку систем опалення можливо
охарактеризувати наступним чином:
- енергоефективність: використання матеріалів з високою
теплоізоляцією та систем рекуперації тепла;
- екологічність: перехід на відновлювані джерела енергії, зменшення
викидів CO2;
- інтелектуалізація: розвиток систем штучного інтелекту для
оптимізації роботи системи опалення;
- гібридні системи: поєднання різних джерел тепла для забезпечення
стабільності та економії.
Сучасні системи опалення будинків характеризуються різноманіттям
технологічних рішень, що дозволяють адаптувати їх до конкретних умов та
потреб користувачів. Основними напрямами розвитку є підвищення
енергоефективності, використання відновлюваних джерел енергії та
інтеграція інтелектуальних систем керування. Вибір оптимальної системи
залежить від економічних, екологічних та технічних факторів, а також від
регіональних особливостей.
В приміщенні лабораторії застосовується схема периметральної
двотрубної тупикової вітки системи опалення з рухом теплоносія в середині
системи за схемою «зверху-донизу». Кількість тепла, що втрачається
будівельною конструкцією QK залежить від різниці температур, величини їх
значень, площі та виду матеріалу та може бути підрахована для плоских
поверхонь за формулою:
Q = k  F (t − t )
K k вн зовн (11.1)
де: k=0,97ккал/год – коефіцієнт теплопередачі конструкції
огорожі (стін);
Fк =42 м2 – поверхня огороджувальної конструкції;
tвн – розрахункова температура повітря в приміщенні, t = 22 °C;
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

tзовн – розрахункова температура зовнішнього повітря (приймається
за кліматичними даними для даного міста), t = -20 °C.
QK = k Fk (tвн − t зовн) = 0,97 42  (22 − (−20)) =1711
ккал / год.
Відносні витрати води розраховуються за формулою:
7,98  (t −10)
q =
T  L
прил (11.2)
де: t – різниця температур між середньою температурою теплоносія в
нагрівальному приладі та температурою в приміщенні, °С;
Tприл – перепад температур теплоносія в нагрівальному приладі, °С;
L – кількість води, що подається зверху донизу, L = 21,3кг / м2  год.
Температурний перепад в даній системі складає 85 – 50 °C.
85+ 50
7,98  (( − 22) −10)
7,98  (t −10) 2 291,27
q = = = = 0,39
Tприл  L (85− 50)  21,3 746,8
ккал/год
Значення е. к. м. можна порахувати за формулою:
qе.к.м. = 7,98  (t −10)  ,
(11.3)
де:  – поправочний коефіцієнт, що залежить від відносної витрати
води, який дорівнює  = 0,89.
85 + 50
qе.к.м. = 7,98  (t −10)  = 7,98  (( − 22) −10) 0,89 = 252
2 ккал/год
Необхідну поверхню приладів е. к. м. Fпр можна визначити за
формулою:
Q
F к 1711
прил. = = = 6,8м2 .
q 252
е.к.м. (11.4)
Необхідна кількість секцій радіаторів визначається за формулою:
Fприл
n = ,
f
е.к.м. (9.5)
де fе.к.м. - площа однієї секції даного типа радіаторів.
Вибираємо біметалевий радіатор Tianrun GOLF BM 500. Площа
поверхні однієї секції цього радіатора становить 0,25 м2.
f 2
е.к.м. = 0,25м .

Fприл 6,8
n = = = 27,2
fе.к.м. 0,25

Отже, в даному приміщенні необхідно встановити 3 радіатори, які
складаються з 10-ти секцій кожен.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Біметалічний радіатор Tianrun GOLF BM 500 при своїх компактних
габаритах має чудову тепловіддачу, яка досягається за рахунок
оптимального перетину вертикального каналу, для проходу теплоносія,
залитого під високим тиском алюмінієвим сплавом. Дана технологія литва
виключає утворення повітряних порожнин між сталлю і алюмінієм в процесі
виробництва і експлуатації і, як наслідок, відбувається відмінний теплообмін
між теплоносієм і зовнішнім середовищем опалювальних приміщень.

Рисунок 11.1 – Зовнішній вигляд біметалевого радіатора
Tianrun GOLF BM 500

Характеристики радіатора біметалевого Tianrun GOLF BM 500:

Максимальна температура теплоносія - 130°C;
Робочий тиск - 25 бар;
Тиск опресування - 38 атм;
Тиск руйнування - 60 атм;
Глибина - 80 мм;
Висота - 565 мм;
Відстань між центрами - 500 мм;
Ширина - 80 мм;
Маса - 1,38 кг;
Ємність секції - 0,17 л;
Номінальний тепловий потік для dT = 64 °С - 168Вт.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. ПРАВИЛА УЛАШТУВАННЯ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК.
Міненерговугілля УКРАЇНИ. Видання офіційне. Київ 2017. 617 с. Режим
доступу до ресурсу: https://art-energetyka.com.ua.
2. ДСТУ EN 50160:2014 (ЕN 50160:2010, IDТ) Національний
стандарт України. Характеристики напруги електропостачання в
електричних мережах загальної призначеності.
3. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015. Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств. Київ. Мінрегіон. 2016.
4. СОУ-Н ЕЕ 20.178:2008. Схеми принципові електричні
розподільчих установок напругою від 6 кВ до 750 кВ електричних
підстанцій. Настанова.
5. СОУ-Н ЕЕ 40.1-00100227-101:2014 Норми технологічного
проектування енергетичних систем і електричних мереж 35 кВ і вище.
6. Методичні рекомендації до підготовки випускної роботи
бакалавра для здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм навчання
[Електронний ресурс] / [Упоряд. : Ситник О.О., Яценко І.В., Ключка К. М.,
Самойлик О.В.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. –
Черкаси : ЧДТУ, 2022. – 98 с. – Назва з титульного екрана.
7. «Системи електропостачання промислового підприємства
(елементи дипломного проєктування);: навч.посіб. / [Ситник О.О., Самойлик
О.В., Семко І.Б., Ткаченко В.Ф. ]. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 180 с.
8. Шестеренко В.С. Системи електроспоживання та
електропостачання промислових підприємств. Підручник. – Вінниця: Нова
Книга, 2004. – 656 с.
9. Бурбело, М. Й. Системи електропостачання. Елементи теорії та
приклади розрахунків : навчальний посібник / М. Й. Бурбело, О. О. Бірюков,
Л. М. Мельничук – Вінниця : ВНТУ, 2011. – 204 с.
10. ДСТУ IEC 60909-0:2007 Струми короткого замикання у
трифазних системах змінного струму. Частина 0. Обчислення сили струму
(IEC 60909-0:2001, ITD).
11. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для
вузів. / Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рибалко, Л.І. Несен. –
Дніпропетровськ, 2002. – 597 с.
Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

12. Маліновський А.А., Хохулін Б.К. Основи електроенергетики та
електропостачання: підручник. Львів: В-во національного університету
«Львівська політехніка», 2009. 436 с.
13. Шкрабець Ф.П. Електропостачання: навч. посіб. М-во освіти і
науки України, Нац. Гірн. ун-т. Дніпропетровськ: НГУ, 2015. 540 с.
14. Електрообладнання енергетичних установок.[Електронний ресурс]:
навіч. Посібник/ М.І. Погожих, А.О. Пак, О.Г. Дьяков, М.А. Чеканов. –
Електрон. Дані. – ХДУХТ, 2019. Режим доступу:
https://elib.hduht.edu.ua/bitstream/123456789/4500/1/2019.1_%D0%BF%D0%BE
%D0%B7.85.pdf.
15. Посібник з дисципліни «Споживачі електричної енергії» частина
1 «Електричне освітлення». Черкаський державний технологічний
університет. – Черкаси: ЧДТУ, 2014. Соловей О.І., Ситник О.О., Самойлик
О.В., Семко І.Б., Курбака Г.В., Борисова Н.І.

Арк.
ЧДТУ А1 22318 94/03-03 ПЗ 3
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets