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
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10086Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Кисельов, Владлен Борисович | - |
| dc.contributor.author | КУЛИК, Владислав Віталійович | - |
| dc.date.accessioned | 2026-10-22T14:32:43Z | - |
| dc.date.available | 2026-10-22T14:32:43Z | - |
| dc.date.issued | 2026-06 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10086 | - |
| dc.description.abstract | В даній випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання підприємства з виготовлення медичного діагностичного обладнання. 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 розглянуті питання впровадження енергозберігаючих технологій в процес виготовлення пластмасових деталей. В економічному розділі пояснювальної записки розглянуто питання вибору потужності цехових трансформаторів з урахуванням компенсації реактивної потужності. В розділі з охорони праці проведено модернізацію системи водяного опалення в приміщенні лабораторії | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.subject | електропостачання підприємства | uk_UA |
| dc.subject | головна понижувальна підстанція (ГПП) | uk_UA |
| dc.title | Електропостачання підприємства з виготовлення медичного діагностичного обладнання | 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 | |
|---|---|---|---|---|
| Кулик.pdf Restricted Access | 4.62 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
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 23486 94/03-03
на тему:
«Електропостачання підприємства з виготовлення медичного
діагностичного обладнання»
(назва теми згідно з наказом)
Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЗЕСЕ – 22 ск3
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва спеціальності)
КУЛИК Владислав Віталійович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
Керівник _____________ Владлен КИСЕЛЬОВ
(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
КУЛИК Владислав Віталійович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання підприємства з виготовлення
медичного діагностичного обладнання»
Керівник кваліфікаційної роботи КИСЕЛЬОВ Владлен Борисович, 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 –
784,8 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 1600 МВА; 5. Розміри цеху –
82х38х10 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 53 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 702,8 кВт; 8. Індивідуальне завдання – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес виготовлення пластмасових деталей; 9. Техніко-
економічні розрахунки – Вибір потужності цехових трансформаторів з урахуванням
компенсації реактивної потужності; 10. Охорона праці – Модернізація системи водяного
опалення в приміщенні 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
виготовлення пластмасових деталей
10 Техніко-економічні розрахунки – Вибір потужності цехових трансформаторів з
урахуванням компенсації реактивної потужності
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 ________________ Владислав КУЛИК
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Владлен КИСЕЛЬОВ.
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
ЗМІСТ
1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ……………………………………… 6
1.1 Характеристика об’єкта проектування……………………. 6
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху
лабораторного обладнання …………………….…..….…. 6
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
електропостачання ……………………………………..…... 6
1.4 Характеристика джерела живлення……………………….. 6
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ…………… 9
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових
електроприймачів………….……………………………….. 9
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів ................ 15
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем…………………………………….. 17
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ
цехової підстанції……………………………….................. 18
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання……………………………….. 19
2.6 Картограма та положення центру електричних
навантажень цеху та підприємства. Вибір місця
розташування трансформаторних підстанцій……………. 21
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і
цеху…………………………………………………... 21
2.6.2 Картограма електричних навантажень
підприємства…………………………………..…….. 24
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП
24
(КТП)………..
ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
3
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ……. 26
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення
підприємства……………………………………….............. 26
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі……………………. 29
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ………… 30
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ
Змн. Арк. № докум Підпись Дата
.
Розроб. Кулик В.В. Електропостачання Літ. Арк. Аркушів
Перевір. Кисельов В.Б. 3 98
підприємства з виготовлення
Н. Контр. Ключка К.М. медичного діагностичного ФЕТАМ, гр. ЗЕСЕ-22ск3
Затверд. Ткаченко В.Ф. обладнання
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ…………………………………... 34
4.1 Вибір трансформаторів ГПП …………………………… 34
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності…….. 35
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві…. 37
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ……………...…. 38
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі………………………...…. 38
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж……………… 38
6 6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В……………………………………... 42
6.1 Вихідні дані для розрахунків…………………………… 42
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання
в характерних точках…………………………………….. 47
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання
в мережі 110 кВ………………………………………….. 52
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ
ГПП. ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ ПЕРЕВІРКА
КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ…………………………………………..….. 52
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП……. 52
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН……………..….. 52
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН………… 53
7.4 Вибір трансформаторів струму………………………… 54
7.5 Вибір трансформаторів напруги……………………….. 56
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість……………….. 56
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
ЦЕХУ……………………………………………………………… 57
8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання
цеху………………………………………………………. 57
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних
систем…………………………………………………….. 57
8.2.1 Загальні відомості………………………………... 57
8.2.2 Розрахунок освітленості…………………………. 57
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок... 60
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам
нагріву……………………………………………………… 62
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних
мереж……………………………………………….. 62
8.3.2 Розрахунок електричної мережі за втратами
напруги ……………………………………………. 64
8.3.3 Вибір низьковольтних комплектних установок
НКУ…………………………………………………. 65
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до
1000 В……………………………………………………..... 65
8.4.1 Розрахунок начального значення періодичної
складової струму трифазного КЗ………………..... 65
8.5 Захист цехових електричних мереж……………………… 70
8.5.1 Вибір апаратів захисту……………………………. 70
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність………………… 71
8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки
трансформаторної підстанції …………………………….. 73
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес виготовлення
пластмасових деталей ………………………………..................... 74
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА………………………….. 82
11 ОХОРОНА ПРАЦІ……………………………………………….. 90
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………….. 97
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ
1.1 Характеристика об’єкта проектування
Проектування системи електропостачання промислових підприємств
з виготовлення медичного діагностичного обладнання проводимо згідно з [1-
5] та інших нормативних документів.
Основним високовольтним обладнанням заводу є цехові
трансформаторні підстанції.
Електроустановки підприємства, електропостачання якого ми
проектуємо, розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).
Також на підприємстві відсутні приміщення з хімічно активним або
органічним середовищем, в яких постійно або протягом тривалого часу
містяться агресивні пари, гази, рідини, утворюються відкладення або цвіль,
що руйнують ізоляцію і струмові дні частини електроустаткування.
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху
лабораторного обладнання
Встановлена потужність та інші характеристики приведено у
таблиці 1.1.
Розміри цеху лабораторного обладнання, електропостачання якого
розглядається окремо, складають ABH = 388210 .
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
електропостачання
Запилені приміщення, як зі струмопровідним пилом, так і приміщення з
неструмопровідним пилом, відсутні.
Також на підприємстві відсутні приміщення з хімічно активним або
органічним середовищем, в яких постійно або протягом тривалого часу
містяться агресивні пари, гази, рідини, утворюються відкладення або цвіль,
що руйнують ізоляцію і струмові дні частини електроустаткування.
1.4 Характеристика джерела живлення
Живлення даного підприємства може здійснюватися від районної
підстанції (РПС) енергосистеми 110 та 220 кВ).
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
– обрана номінальна напруга енергосистеми UC=110 кВ ;
– потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=1600 МВ А ;
– довжина повітряної лінії lПЛ= 45 км .
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
границі балансової приналежності Qек = 900 квар в часи її максимуму
навантаження.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110 кВ 5 %, що дає змогу нормально працювати електрообладнанню.
Оплата за спожиту активну електроенергію здійснюється згідно
договору про споживання електроенергії, який укладається з усіма
підприємствами промислового району і енергопостачальною організацією.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
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
Групова номінальна (встановлена) активна потужність – це алгебрична
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у
групу ЕП [6, 7]
n
Рном =рном , (2.2)
1
де n – кількість електроприймачів у групі.
Групова номінальна реактивна потужність – це алгебрична сума
номінальних реактивних потужностей електроприймачів, що входять у групу
n n
Qном =qном =рном tg, (2.3)
1 1
де tg – паспортне або довідкове значення коефіцієнта реактивної
потужності.
Розрахункова активна потужність вузла живлення визначається
розрахунковою величиною Кв Рном , що відповідає значенню Кр , за
співвідношенням [6, 7]:
Рроз = Кp Кв Рном , (2.4)
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
де Кр = f (Kв, nе, Ta ) – коефіцієнт розрахункової потужності, який залежить
від коефіцієнту використання Кв та ефективної кількості електроприймачів
nе та сталою часу нагріву мережі, для якої розраховують електричні
навантаження.
Реально для типових електроприймачів, що встановлено нашому цеху,
величину nе можна визначати з необхідною точністю за спрощеним
співвідношенням [6, 7]:
2pном
nе = . (2.5)
pном max
Коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними ne
знаходимо за формулою [6, 7]
n
кв і рном і
К = 1
в . (2.6)
n
рном і
1
Коефіцієнт використання по цеху дорівнює [6, 7]
п
Кв, і Рном і
Кв, цеху = 1 . (2.7)
п
Рном і
1
З урахуванням (2.7) співвідношення (2.3) для визначення розрахункової
активної потужності прийме вид [6, 7]
п
Рроз цеху = Кр Кв, цеху Рном = Кр Кв, i Рном і . (2.8)
1
Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП, розраховується за
співвідношенням [6, 7]
Qроз цеху =Кр Кв,і Рном,і tgі . (2.9)
і
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругої до 1 кВ повинні бути добавлено освітлювальне
навантаження Pроз. оc , Qроз. оc .
Потужність Sроз силових електроприймачів напругої до 1 кВ
визначається формулою [6, 7]
2 2
Sроз цеху = (Рроз цеху ) + (Qроз цеху ) . (2.10)
Використовуючи вихідні дані таблиці 2.3 [6, 7] , співвідношення (2.1) – (2.9)
та графік (рисунок 2.2), таблиці 2.1 і 2.2 [6, 7], розраховуємо величину
розрахункового активної та реактивної потужності цеха.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03-03 ПЗ 3
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Номінальна потужність першої групи єлектроприймачів (прес
гідравлічний) Рном,1[6, 7]:
n
Рном =pном .
1
Рном1= 2 7,0 = 14,0 кВт.
Визначаємо розрахункову величину Кв Рном,1 для цієї ж групи,
використовуючи значення Кв з таблиці 2.3 (стовпчик 5); значення додатку
Кв Рном,1 заносимо у стовпчик 8 таблиці 2.3 [6, 7]
Кв Рном,1= 0,75 14,0 = 10,5 кВт.
Кв Рном,1 tgφ = 10,5 0,57 = 6,0 квар.
Проводимо аналогічні розрахунки для інших сформованих груп
У графах 8 та 9 у підсумкової строки записуємо сумарні значення
величин Кв Рном, та Кв Рном, tgφ , а саме: Кв Рном та
Кв Рном tgφ .
Визначаємо величину ефективної кількості електроприймачів nе за
спрощеним співвідношенням (2.5):
2 784,8
nе = = 21,1 .
74,2
Для розрахунку групового середньовиваженого коефіцієнту
використання по цеху в цілому використовуємо формулу (2.7)
620,6
Кв, цеху = = 0,79 .
784,8
Коефіцієнт розрахункової потужності Кр, цеху який дорівнює
Кр, цеху = 1.
За співвідношенням (2.8) знаходимо розрахункову активну
потужність цеху
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рроз цеху =1,0 620,6 = 620,6 кВт.
Реактивна потужність силових електроприймачів:
Qроз цеху = 329,7квар.
Повну розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів
напругою до 1 кВ по цеху визначається формулою (2.10)
Sроз = (620,6)2 + (329,7)2 = 702,8 кВ∙А.
Таким чином, нами виконано розрахунок повної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ цеху.
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів
При кількості однофазних ЕП до трьох з достатньою для практичних цілей
точністю умовна трифазна номінальна потужність Рном у (кВт)
визначається наступним чином:
–при одному електроприймачу
Рном, у = 3 Рном. ;
• при двох або трьох електроприймачах
Рном, у =3Рном.max ф . (2.11)
Однофазними електроприймачами в цеху є наступні установки:
- автомат зварювальний -3 шт;
- машина зварювальна точкова – 3 шт.
Розрахуємо умовну трифазну номінальну потужність Pу для групи
однофазних електроприймачів, потужність яких приведена до ТВ =100%,
що підключені наступним чином:
- автомат зварювальний АЗ-А-тн: напруга фазна Uф = 220В;
рф,0 = 4,0 кВт ; cos = 0,7 ; Кв,a0 = 0,5 ;
- машина зварювальна точкова ТЗ : напруга лінійна UЛ =380В ;
рЛ =5,0 кВт ; cos = 0,6 ; Кв = 0,6 .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Визначаємо загальне середнє навантаження окремих фаз (А, В, С)
згідно співвідношень (2.9а), які записано для більш загального випадку:
Визначимо навантаження фаз, використовуючи відповідні
коефіцієнти зведення навантажень з таблиці 2.4.
Середнє реактивне навантаження, віднесене до фаз А,В,С дорівнює
відповідно:
Для найбільш навантаженої фази (В)
На прикладі фази (b)
Р(b)
Кв(b) = .
Рab + Рbc + Рb,0
2
Умовна трифазна номінальна потужність Рном у однофазного
навантаження складає
Ру = 3 P(ф) ; Ру = 3 6,45 =19,35 кВт .
Qу = Pу tg(b) ; Qу =19,35 0,89 =17,2 квар .
Ефективну кількість однофазних електроприймачів визначаємо по
співвідношенню:
2 P(o)
ne(o) = .
3 pmax.(o)
P(ф) = 3 6,45 кВт
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
2 3 6,45
ne(o) = = 2
3 6,45
За таблиці 2.1 при ne(o) = 2 та Кв(ф) = 0,72 отримаємо Кр =1,14 .
Рроз у = Кр Кв(ф) Ру
Рроз у =1,14 0,72 19,35=15,9 кВт .
Розрахункова реактивна потужність:
Qроз у =1,10,72 19,35 0,89 =13,6 квар .
і
Повна умовна розрахункова потужність Sроз у силових однофазних
електроприймачів напругої до 1 кВ визначається формулою [6, 7]
S 2 2
роз у = Pроз у +Qроз у .
2 2
Sроз у = (19,35 103 ) + (13,6 103 ) = 23,6 кВ А .
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем
Для визначення ЕН освітлювальних установок використовується
метод питомої потужності [6, 7].
На етапі визначення величини загальної розрахункової потужності
цеху активну потужність освітлювальних установок Pmax оc . з достатньою
точністю визначається співвідношенням [6, 7]:
Pmax оc =S, (2.14)
де S , – площа приміщення, м2 ;
2
– питома потужність освітлювальних установок, Вт / м .
Максимальна реактивна потужність для газорозрядних ламп
визначається співвідношенням [6, 7]:
Qmaxоc = Pmax оc tg0 , (2.15)
де tg0 – відповідно cos0 для кожного типу ламп.
Використовуючи співвідношення (2.14 і 2.15), а також довідкові
дані з [6, 7], визначимо активну та реактивну потужності освітлювальних
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
установок
Pmax оc =12,8 3116 =39884Вт,
Рроз, ос = 39884 0,9 =35896Вт,
Qроз, ос = Рроз, ос tgφ = 36 0,2 = 7,2 квар.
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
Р0,4 цеху = 620,6+36+19,35= 675,9 кВт ,
Q0,4 цеху = Qроз, цеху + Qроз, ос, цеху +Qроз у ,
Q0,4 цеху = 329,7+7,2+13,6 =350,5 квар .
Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанції за виразом
2 2
S ТП = (Р0,4 цеху ) + (Q0,4 цеху ) , (2.16)
2 2
SТП = (675,9) + (350,5) = 738 кВ А .
Дані розрахунків навантаження цехової підстанції SТП за формулою
(2.16) по усім цехам заносимо у таблицю 2.5.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання
Приблизну потужність Sпр заводу (для нашого випадку вона
дорівнює потужності на шина низької напруги SНН ГПП ) визначаємо за
формулою [6, 7]
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 (4815,7) +(2789,1) = 5008,6 кВ А .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
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
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як
точку з координатами
n
Р0,4 цеху xi
Х i = 1
ЦЕН підпр = , (2.18)
n
Р0,4 цеху
i = 1
n
Р0,4 цеху yi
YЦЕН підпр = i = 1 . (2.19)
n
Р0,4 цеху
i = 1
Визначаємо координати ЦЕН по формулам (2.18 – 2.19):
1000486,6
ХЦЕН підпр = = 207,8 м ,
4815,6
930727
YЦЕН підпр = = 193,3 м .
4815,7
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Враховуючи наявність впливу декілька факторів на вибір місця
розташування ТП, доцільно використовувати достатньо точний метод
(погрішність 5–10 %), суть якого полягає в наступному. Координати
обчислюють ЦЕН по формулах [6, 7]:
– 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
де Pроз і Qроз – номінальна активна і реактивна потужності
і і
електроприймачів,
xi, yi – координати відповідного споживача.
Потужність, що передається від ТП до РП в десятки разів перевищує
потужність, що передається від РП до окремого споживача. Крім того,
формули (3.7) та (3.8) адаптовані для застосування у простих радіальних
схемах, а цехова електрична мережа нашого цеха є двоступенчатою
радіальною схемою.
Для кожного групового споживача (РП) заносимо його встановлену
потужність та координати (у міліметрах згідно рисунку 3.1) у відповідні
стовбці таблиці 2.7. Координати ЦЕН отримаємо також в міліметрах після
того, як у таблицю 2.7 буде внесено останній споживач.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 2.7 – Розрахунок центру електричних навантажень
Розрахункові координати ЦЕН складають: ХЦЕН =97 мм ; (на
плані). YЦЕН =65 мм, (на плані).
2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу
навантажень на картограмі:
Pроз і = r
2 m ,
де Pроз i – максимальне електричне навантаження i-ого підрозділу;
r – радіус кола; m – масштаб.
У кожному з отриманих кіл виділяємо сектори, що відповідають
силовому, а також освітлювальному навантаженням [4, 9]
360 Pроз цеху
с.н = ; (2.22)
Р0,4 цеху
360 Pроз ос. цеху
оc.н = . (2.23)
Р0,4 цеху
Розраховуємо на прикладі вибраного цеху вказані параметри
картограми електричних навантажень.
Ppоз 0,4 цеху i
ri = . (2.24)
π m
Розраховані за формулами (2.2 – -2.24) значення заносимо в
таблицю 2.8
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)
Під час вибору місця встановлення ГПП беруть до уваги особливості
розподілу електричних навантажень на території об’єкта, умови
навколишнього середовища, наявність ділянок із підвищеним рівнем
забруднення, а також архітектурні та будівельні вимоги й обмеження. [4,
9]. У зв'язку з цим, розміщуємо нашу ТП на території цеху.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства
Для прикладу приведемо схема РУВН “місток з вимикачами в колах
ліній” (рисунок 3.1) та схема РУВН “місток з вимикачами в колах
трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів”
(рисунок 3.2) [1, 8].
Рисунок 3.1 – Схема РУ ВН схема РУВН
“місток з вимикачами в колах ліній”
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рисунок 3.2 – Схема РУВН “місток з вимикачами в колах
трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів”
. Електричні схеми типової розподільчої установки наведена на
рисунку 3.3.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рисунок 3.3 – Схема РУ НН 6 (10) кВ:
а) – з однією секціонованою системою шин;
б) – з двома секціонованованими система шин
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі
Потужність SВН ГПП визначається за формулою (2.17) , у якої
враховано втрати потужності у силових трансформаторах ГПП [6,7]:
2 2
N N
SВН ГПП =Ко P0,4 цеху і + PT + Q + Q , (3.1)
0,4 цеху і T
i i
де PT іQT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм визначається за формулою
SВН ГПП
ІрозПЛ= Кзав.Л , (3.2)
3 Uном
де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії.
Активна і реактивна складова втрат в трансформаторі визначаються
за виразом [6,7]
PT = 0,02 SНН ГПП ,
QT = 0,1SНН ГПП ,
де SНН ГПП – приблизна повна потужність об’єкта, кВА, що визначена
нами за формулою (2.17).
Таким чином
ΔРТ = 0,02 5008,6 = 100,2 кВт ;
QT = 0,15008,6 501квар .
Загальне навантаження об’єкта становить
2 2
SВН ГПП = 0,9 (4815,7 +100,2) + (2989,1+ 501) =
= 0,9 8882,2 = 6029кВ А
У нашому випадку
6029
ІрозПЛ = =15,8 А .
2 1,732 110
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Переріз лінії живлення (мм2) визначається виразом
ІрозПЛ
Fек = ,
jек
де jек – нормоване значення економічної густини струму jек = 1,4 А/мм2.
15,8
Fек = =11,3 мм2.
1,4
Обираємо для Пл провід АС-70 [1, 6], для якого Ідоп.Т(АС70) = 260 А .
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП
Схема заміщення фази ділянки мережі приведена на рис. 3.4 [6,7]:
Рисунок 3.4 – Схема заміщення фази ділянки мережі
На рисунку 3.4 S1, S2 – повна потужність у началі і кінці ділянки
(комплексні значення); Rн , Хн – опір навантаження (активний і
індуктивний).
/
Складова падіння напруги в лінії Uф дорівнює [7]:
Uф = Iа R + Iр X= I (Rcos+Xsin) . (3.3)
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
/ /
Складова падіння напруги в лінії Uф [7]
Uф = Iа X− Iр R = I (X cos−R sin) . (3.4)
Вектор напруги на початку ділянки [7]:
Uф1 = Uф2 + Uф = Uф2 + Uф + jUф = ,
= U + (I R + I X) + j(I X − I R) = U e j
ф2 a p a p ф1
де модуль U1ф цієї напруги :
Uф1 = (Uф2 + Uф)2 + (U 2
ф ) (3.5)
та його фаза :
Uф
= arctg .
Uф2 + Uф
Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф .
«Втрата напруги» Uф , для ділянки електричної мережі:
Uф = Uф1 − Uф2 (3.6)
Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням
U = (U )2
ф ф + (Uф )2 . (3.7)
Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної
мережі має наступний вид:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рисунок 3.5 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки
електричної мережі
Для визначення складових струму використовують відомі
співвідношення:
P Q
Ia =
і ; I і
p = (3.8)
3 Uі 3 Uі
Проектна потужність підприємства:
Pi = 4915,9 кВт; Qі = 3490,1 квар.
R0 = 0,34 Ом/км, X0 =0,318 Ом/км при Dср = 0,8 м.
Тоді для ділянки мережі:
R =R0 L , R = 0,34 40=13,6 Ом,
X =X0 L , X = 0,318 40=12,72 Ом.
Активну і реактивну складові струму обчислимо за формулами (3.8):
4915,9 103
Ia = = 25,9 A ;
3 110 103
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
3490 103
Ip = =18,3 A .
3 110 103
Використовуючи формули (3.3) і (3.4) визначимо подовжню і поперечну
складові падіння напруги:
Uф = 29,5 13,6 +18,3 12,7 = 634,7 В;
U = 25,9 12,7 −18,3 13,6 = 77 В.
Модуль напруги на початку ділянки визначимо за формулою (3.5):
U 2
ф1 = (110 + 0,63) 106 + (0,077)2 106 =110,6 кВ .
Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)
U = (0,63)2 106 + (0,077)2 6
ф 10 = 634 В.
Втрата напруга розраховується за співвідношенням (3.6)
Uф =110,6 103 −110,0 103 = 0,6 103 В.
Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при
проектної потужності Pі = 4915,9 кВт; Qі = 3490,1 квар складає
U
( ) ф
U % = %.
Uном
0,6 103
U(%) = 100 = 0,55% .
110 103
Таким чином, вибрані параметри повітряних ліній здатні практично
без втрат напруги передавати розрахункову потужність на підприємство.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
4.1 Вибір трансформаторів ГПП
Трансформатори ГПП повинні забезпечити надійне
електропостачання в нормальному, аварійному і післяаварійному режимі
[4, 9].
Активна і реактивна складова втрат в трансформаторі визначаються
за виразом
РТ = 0,02 Sпр;
QТ = 0,1Sпр ,
де Sпp(6 ст.) – приблизна повна потужність об’єкта, що визначається на 6
ступені, кВА.
Таким чином, загальне навантаження об’єкта визначається виразом
(2.17), у якому враховано втрати потужності в трансформаторах:
2 2
n n
Snp(6 ст.) =КО P + PТ + Q+ Q
Т
=SВН ГПП .
i=1 i=1
Попередньо обрана потужність SТпр кожного з двох
трансформаторів ГПП оцінюється згідно виразу [6, 17]
Snp(6 ст.)
SТ пр = . (4.1)
2 0,7
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі, як правило, використовується упорядкований
типовий графік навантаження, (рисунок 4.1).
Потужність кожного з двох трансформаторів оцінюється згідно за
формулою (4.1):
Отже
6029
SТ пр = = 4306 кВ А .
2 0,7
Вбираємо трансформатор ТМН–6300/110 із номінальними
параметрами:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Sном Т=6,3 МВ А , Uном В=115 кВ, Uном Н=11кВ, UКЗ=10,5%,
ΔРХХ= 10 кВт, ΔРКЗ= 44 кВт .
Рисунок 4.1 – Типовий упорядкований графік навантаження для
вибору трансформаторів ГПП
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності
Кількість трансформаторів цехової ТП визначається, в основному,
вимогами надійності живлення споживачів [3, 4, 6,].
Потужність трансформатору ТП:
SТП 738
Sприб T = = = 527,1 кВ∙А.
2 0,7 1,4
Номінальна потужність обраного трансформатору складає
Sном T =630 кВ∙А.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складе
QHK =QHK1 +QHK2. (4.2)
сум
Кількість ТП Nmin однакової потужності Sном Т , що призначені для
живлення технологічно зв`язаних навантажень:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
P
N max
min = + N,
кзаван Sном T
Sном T – номінальна потужність трансформатора, кВА;
N – дробовий доданок до найближчого цілого числа.
675,9
Nmin = + 0,6 = 2 .
0,75 630
Економічна кількість трансформаторів Nе
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,
визначається вона за формулою
2
Qmax T = (Nе к
2
заван.ф Sном T ) − Рmax .
S
де кзаван.ф – фактичний коефіцієнт завантаження, к ТП
заван.ф = .
Ne Sном T
738
кзаван.ф = = 0,59 .
2 630
У такому разі
2 2
Qmax.T= (2 0,59 630) - (675,9) = 350 квар .
Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних
конденсаторів QHK1 складе:
QHK1 =Qmax −Q
0,4 max T ,
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
де Qmax – сумарна реактивна потужність напругою 0,4 кВ за найбільш
0,4
завантажену зміну, квар.
QHK1 =QHK1 = 336,9 -350 = −13,1 квар .
Додаткова потужність статичних конденсаторів QHK2 визначається
за формулою [6]
QHK2 =Qmax −QHK1 − Nе Sном Т ,
0,4
де – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників
K1, K2 , схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі.
QHK2 =336,9− (−13,1)−0,18 2 630 =123,2 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 = (- 13,1) + 123,2 = 110,1 квар .
сум
За результатами розрахунків вибираємо дві комплектні
конденсаторні установки марки УК3 – 0,38 – 50 потужністю 50 квар. [8].
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві
Вибір місця приєднання конденсаторних батарей опирається на
аналіз схеми електропостачання [6,7].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними
даними є максимальна реактивна потужність Qmах та вхідна реактивна
потужність Qек , що погоджена з енергопостачальною організацією на
межі балансової приналежності [6,7].
З енергосистемою узгоджено Qек= 900 квар.
Qвк = 0,9 2789,1+501−900−1520 = 591,2 квар .
Обираємо дві конденсаторні установки марки УКЛ(П)56–10,5–300
УЗ, модернізовані [8].
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі
Внутрішньозаводський розподіл електроенергії виконують
магістральною, радіальною або змішаною схемами [3, 6, 13].
Обираємо радіальну схему, приклад якої наведено на рисунку 5.1.
Рисунок 5.1 – Одноступенева радіальна схема розподілення
електроенергії
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж
Втрати активної Рт та реактивної Qт потужності в трансформаторі
з достатньою для практики точністю приймають рівними відповідно 2 % и
10 % повної максимальної потужності із сторони низької напруги
трансформатора[6,7]:
Рmax10= Рроз 0,4+ РТ= Рроз 0,4+ 0,02 Sном Т ; (5.1)
Qmax10= Qроз 0,4+ QТ = Qроз 0,4+ 0,1Sном Т , (5.2)
де Рроз 0,4, Qроз 0,4 – розрахункові навантаження на стороні 0,4 кВ (активне,
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
реактивне).
Потужність лінії
2 2
S Л =
i (Рmax 10 і ) + (Qmax 10 і ) ,
де Рmax 10 і, Qmax 10 і – складові повної потужності. Розраховані дані заносимо
у таблицю 5.1.
Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
Для цеху, який обрано у якості прикладу
368
Iроз Л (ГПП - ТП ) = = 21,2 А .
3 10
Розраховані таким чином значення струму заносимо у таблицю 5.2
(графа 4).
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 21,2
Fек = = = 15,2 мм2 .
j ек 1,4
Обираємо переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП) 16 мм2.
Обираємо згідно каталогу [19] трижильний алюмінієвий кабель в
свинцевій оболонці типу АСБГ (3×16), Іном каб = 75 А .
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням [1]
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Іроз, Л Ідоп К1 К2 ,
де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та
повітря К1 =1,05 ;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості числа кабелів
прокладених паралельно К2 = 0,90 ;
Ідоп – тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних умовах.
21,2 75 1,05 0,9 = 73,6 А
Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається
за виразом
2 Іроз Л Ідоп К1 К2 К3 ,
де К3 – допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3 =1,25 .
Для нашого випадку
2 21,2 А = 42,4 А 75 1,05 0,9 1,25 = 88,6 А ,
тобто умова виконується.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більш 5% Uном і визначається за виразом [6]:
ΔU= 3 Iроз Л LКЛ (rо cos + xо sin) ,
де LКЛ – довжина лінії, км;
ro, xo – відповідно питомий активний і реактивний опір лінії, Ом/км;
cos – коефіцієнт потужності навантаження лінії.
Значення cos та sin знаходимо з відомого співвідношення,
використовуючи дані таблиці 5.1 для відповідної кабельної лінії, наприклад:
313,6 192,6
cos= = 0,852 ; sin = = 0,523
368 368
.
Втрата напруги в кабельній лінії, що розглядається в якості прикладу,
буде
ΔU = 1,732 21,2 0,175 (1,24 0,852 + 0,099 0,523) = 7,1 В .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таким чином, умова виконується, так як
ΔU = 7,1 0,05 Uном =50 В
Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В
6.1 Вихідні дані для розрахунків
Для розрахункової схеми (рисунок 6.1) складаємо схему заміщення,
виходячи з розрахункових умов і враховуючи прийняті у стандарті [10, 11]
припущення.
Рисунок 6.1 – Розрахункова схема розрахунку КЗ
Схему складаємо однолінійною (рисунок 6.2).
Рисунок 6.2 – Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
– номінальна напруга енергосистеми UC=110 кВ :
– потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=1600 МВ А ;
– довжина повітряної лінії lПЛ= 40 км .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Середнє розрахункове значення питомого індуктивного опору складає
для повітряних ліній напругою 6–220 кВ хПЛ, пит= 0,4 Ом/км .
Необхідні дані по силовим трансформаторам беремо із каталогів після
вибору типа трансформатора:
– номінальна потужність S ном. Т= 6,3 МВ А ;
– напруга КЗ UКЗ=10,5% ;
Uном В 115
– фактичний коефіцієнт трансформації n = = .
Uном Н 11
За основний ступень напруги приймаємо довільно першу ступень
(рисунок 6.2).
Розрахуємо значення показників елементів схеми заміщення обраним
методом, використовуючи для цього формули (6.1) – (6.9), які для
індуктивних опорів мають вид:
– зведений до основного ступеня індуктивний опір системи
2
U2 (110 103
C 2 ) 2
ХС= (n) = (1) = 7,562 Ом ;
SКЗ 1600 106
– зведений до основного ступеня індуктивний опір повітряної лінії
2 2
ХПЛ= lПЛ хПЛ, пит (n) = 45 0,4 (1) =18 Ом ;
– зведений до основного ступеня індуктивний опір силового
трансформатора
2
U2
U 11103 2
КЗ ном. Н 2 10,5 ( ) 115
ХТ = (n) =
6 = 220,4 Ом ;
100 Sном Т 100 6,3 10 11
– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л2
2
2 115
Х2= хкаб. пит LКЛ 2 n =0,099 0,16 =1,73 Ом ;
11
– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л5
2
2 115
Х5= хкаб. пит LКЛ 5 n =0,099 0,16 =1,73 Ом ;
11
– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л7
2
2 115
Х7= хкаб. пит LКЛ 7 n = 0,099 0,145 =1,57 Ом ;
11
– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л2
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
2
115
R2 = rкаб. пит L
2
КЛ 2 n = 1,24 0,19 = 24,7 Ом ;
11
– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л5
2
2 115
R5 = rкаб. пит LКЛ 5 n = 1,24 0,16 = 21,7 Ом ;
11
– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л10
2
2 115
R7= rкаб. пит LКЛ 7 n = 1,24 0,145 =19,6 Ом .
11
Таким чином, нами розраховано всі елементи схеми заміщення
методом точного зведення в іменованих одиницях.
6.2 Розрахунок струмів з трифазного короткого замикання в
характерних точках
Струм короткого замикання визначаємо згідно закону Ома, який для
зведених величин I, U, z буде мате вид [10, 11]:
U
I КЗ = , (6.10)
zΣ
де I КЗ – зведений до основного ступеня струм КЗ короткозамкненого
ланцюга;
zΣ – сумарний зведений до основного ступеня опір коротко замкнутого
ланцюга (одної фази);
U – зведена до основного ступеня фазна напруга енергосистеми:
Uc 110 103
U = n1 n2 nm = = 63510 В .
3 3
Струм:
ІКЗ, і = ІКЗ, і n .
Знайдемо сумарний опір для кожної точці КЗ.
Точка короткого замикання К1:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Z Х = Х + Х = 7,562 + 18 = 25,56 Ом .
К1 К1 С ПЛ
Точка короткого замикання К2:
Z Х = Х +Х +Х
К2 К2 С ПЛ Т = 7,56 + 18 + 220,4 246 Ом .
Точка короткого замикання К3:
2 2 2
Z = Х2 + R = Х +Х +Х +Х + R =
К3 К3 ( 2 ) ( С ПЛ Т 2 ) ( 2 )
2 2
= (7,56 +18+ 220,4 +1,73) + (20,8) = 248,6 Ом
Точка короткого замикання К4:
2 2 2 2
Z = Х + R = Х +Х +Х +Х
К4 К4 ( 5 ) ( С ПЛ Т 5 ) +(R5 ) =
.
2 2
= (7,56 +18+ 220,4 +1,73) + (21,7) = 249 Ом
Точка короткого замикання К5:
2 2 2 2
Z = Х + R = Х +Х +Х +Х + R =
К5 К5 ( 7 ) ( С ПЛ Т 7 ) ( 7 )
.
2 2
= (7,56 +18+ 220,4 +1,57) + (19,6) = 248,3 Ом
Знайдемо зведений струм короткого замикання для кожної точці КЗ.
Точка короткого замикання К1:
U 63510
I КЗ (К1) = = = 2484,7 А .
z 25,56
К1
Точка короткого замикання К2:
U 63510
I КЗ (К2) = = = 258,2 А .
z 246
К2
Точка короткого замикання К3:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
U 63510
I КЗ (К3) = = = 255,47 А .
z 248,6
К3
Точка короткого замикання К4:
U 63510
I КЗ (К4) = = = 255 А .
z 249
К4
Точка короткого замикання К5:
U 63510
I КЗ (К5) = = = 255,8 А .
z 248,3
К5
Натуральне значення струму КЗ у обраних точках буде:
– точка короткого замикання К1:
І КЗ (К1) = ІКЗ (К1) n1 = 2484,7 1 = 2484,7 А ;
– точка короткого замикання К2:
115
ІКЗ (К2) = ІКЗ (К2) n2 = 258,2 = 2699,4 А ;
11
– точка короткого замикання К3:
ІКЗ (К3) = ІКЗ (К3) n2 = 255,47 10,455 = 2670,9 А ;
– точка короткого замикання К4:
ІКЗ (К4) = ІКЗ (К4) n2 = 255 10,455 = 2666 А ;
– точка короткого замикання К5:
ІКЗ (К5) = І КЗ (К5) n2 = 255,8 10,455 = 2674,4 А .
Для визначених місць короткого замикання ударний струм буде:
– точка короткого замикання К1:
iу (К1) = 2 kу IКЗ (К1) = 2 1,8 2484,7 = 6325 А ,
– точка короткого замикання К2:
iу (К2) = 2 kу IКЗ (К2) = 2 1,8 2699,4 = 6871,6 А ,
– точка короткого замикання К3:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
iу (К3) = 2 kу IКЗ (К3) = 2 1,8 2670,9 = 6799 А ,
– точка короткого замикання К4:
iу (К4) = 2 kу IКЗ (К4) = 2 1,8 2666 = 6786,5 А ,
– точка короткого замикання К5:
iу (К5) = 2 kу IКЗ (К5) = 2 1,8 2674,4 = 6808 А .
.
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі
110 кВ
Для розрахункової схеми (рисунок 6.3) складаємо схему заміщення
(рисунок 6.4).
Рисунок 6.3 – Розрахункова схема однофазного КЗ
У схема заміщення однофазного КЗ обґрунтовано нехтуємо активними
складовими повного опору.
Рисунок 6.4 – Схема заміщення однофазного КЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Розрахунок ведемо у відносних одиницях. Базисну потужність довільно
вибираємо Sб=100 МВ А , базисну напругу на першому (основному) ступені
приймаємо Uб,1=110 кВ , базисний струм на цьому ступені буде
S 100 106
Іб = б = 525 А .
3 Uб,1 3 110 103
Модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного КЗ має зв’язок зі струмом
І(1)
КЗ1 прямої послідовності однофазного КЗ співвідношенням [10, 11]:
І(1)
КЗ = 3 І(1)
КЗ1 . (6.11)
У свою чергу, струм І(1)
КЗ1 прямої послідовності однофазного КЗ може
бути визнано за допомогою метода симетричних складових, основне
співвідношення якого у загальному вигляді має вид:
І(n) EА Σ
КЗ1 = , (6.12)
j(X1Σ + ΔX(n))
Для нашого випадку формула (6.12) прийме вид [10, 11]:
(1) Е
ІКЗ1 = * Іб , (6.13)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ
де Х*2Σ – індуктивний опір зворотної послідовності;
Х*0Σ – індуктивний опір нульової послідовності.
U
Величина Е*= C =1, тоді з урахуванням цього формула (6.13)
Uб,1
прийме вид
І
І(1)
КЗ1 = б . (6.14)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ
Величина коефіцієнту n залежить від конструктивного виконання лінії
і для одноланцюгової лінії зі сталевими тросами має значення n=3 . Таким
чином,
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Х*0, ПЛ = 3Х*1, ПЛ (6.15)
Модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного КЗ[12]:
І(1) 3
КЗ = Іб . (6.16)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ
Опір Х*0, Т залежить від конкретної схеми з’єднання обмоток [12] і
для нашого випадку:
U
Х = Х = Х = КЗ
* 0 Т *1 Т * Т = 0,105 .
100
Опір нульової послідовності повітряної лінії Х* 0, ПЛ визначено
формулою (6.15). Таким чином, невідомою залишається лише одна складова,
а саме опір нульової послідовності системи Х*0, С . Для визначення цієї
величини використаємо відоме співвідношення (6.15), але записане не для
точки А, а для короткого замикання на шинах підстанції (системи):
(1) 3
ІКЗ, С = Іб .
Х*1С+ Х* 2 С+ Х* 0 С
Тоді
S(1) (3)
І(1) = КЗ k S
КЗ С = КЗ .
3 UС 3 UС
Отримаємо:
Іб 3 U 3
Х* 0 С = 3 С - 2Х* С = X* C - 2X ,
k S(3) * C
k
КЗ
тобто
3
Х* 0 С = Х* С - 2 .
k
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таким чином, ми маємо усі складові сумарного опору Х*0 Σ нульової
послідовності у точці А. Для визначення Х*0 Σ складемо схему заміщення
(рисунок 6.5) нульової послідовності при однофазному короткому замиканні
у точці А.
Рисунок 6.5 – Схема заміщення нульової послідовності
З цієї схеми сумарний опір Х*0 Σ нульової послідовності станове
(Х* 0 С + Х* 0 ПЛ ) Х* 0 Т
Х* 0 Σ = Х* 0 С + Х* 0 ПЛ + Х* 0 Т = .
Х* 0 С + Х* 0 ПЛ + Х* 0 Т
Сумарний індуктивний опір схеми заміщення прямої послідовності
відносно точці несиметричного КЗ Х1Σ , а також індуктивний опір зворотної
послідовності Х*2Σ будуть:
S S
Х = Х = б + l х б =
*1 * 2 ПЛ ПЛ, пит
S 2
КЗ Uб
.
100 106 100 106
= + 45 0,4 = 0,0625+ 0,148 = 0,2105
1600 106 2
(110 103 )
Необхідні для визначення Х компоненти формули (1.50)
* 0
дорівнюють відповідно:
3 3
Х* 0 С = Х* С − 2 = 0,0625 − 2 = 0,03125 ;
k 1,2
S 100 106
Х* 0 ПЛ = 3Х б
* ПЛ = 3 lПЛ хПЛ, пит = 3 45 0,4 = 0,4464
U2 2
б (110 103 )
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
UКЗ, % 10,5
Х* 0 Т = Х* Т = = = 0,105
100 100
Отже
(Х* 0 С+ Х* 0 ПЛ ) Х* 0 Т (0,03125+ 0,4464) 0,105
Х = = = 0,086
* 0
Х* 0 С + Х* 0 ПЛ + Х* 0 Т 0,03125 + 0,4464 + 0,105
Таким чином, модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного короткого
замикання
І(1) 3 3 1575
КЗ = Іб = 525 = = 3111А.
Х + Х + Х 0,2105+ 0,2105+ 0,086 0,507
*1 *2 *0
Нами знайдено шукане значення модуля повного струму однофазного
короткого замикання: І(1)
КЗ = 3111 А .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП.
ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ
ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП
Підстанції комплектні трансформаторні блокові на напругу 110 кВ
(КТПБ 110 кВ) призначені для прийому, перетворення, розподілу і транзиту
електричної енергії трифазного змінного струму промислової частоти 50 Гц
при номінальних напругах 110 кВ [12-14].
КТПБ 110 кВ призначені для зовнішньої установки [14].
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН
Алгоритм вибору полягає у зрівнянні каталожних даних попередньо
обраного апарата з розрахунковими. Реалізується цей алгоритм з допомогою
таблиці 7.1, у якої в першу графу заносяться відповідні розрахункові дані, і
графу 2 – відповідні каталожні дані [14], а графа 3 містить умови вибору
апаратів. Попередньо обираємо сучасний тип вимикача серії ВГТ–110II*–
40/2500У1 з допустимим нижнім робочим значенням температури
оточуючого повітря – 45°С, допустимою швидкістю вітру до 40 м/с,
сейсмічності – до 9 балів та приводом пружинного типу.
Результати вибору зводимо в таблицю 7.1.
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача
В таблиці 7.1:
ВК – тепловий імпульс струму короткого замикання;
ІТ – нормований струм термічної стійкості апарата;
tT – нормований час термічної стійкості апарата;
Imax дин – амплітудне значення повного струму електродинамічної
стійкості вимикача.
Чисельні значення вказаних величин (каталожні дані) взято з [14].
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Алгоритм вибору роз’єднувача відрізняється від алгоритму вибору
високовольтного вимикача однією особливістю, а саме: відсутня перевірка
струму відключення.
Результати вибору зводимо в таблицю 7.2.
Попередньо по номінальним даним обираємо роз’єднувач серії РГН–
110/1000 УХЛ1.
Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача
Остаточно, по даним таблиці обираємо роз’єднувач серії РГН–110/1000
УХЛ1, який на протязі терміну експлуатації (30 років) не вимагає технічного
обслуговування [14].
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН
Силовими апаратами розподільчої мережі є ввідні та секційні вимикачі.
За номінальними даними обираємо ввідний вимикач навантаження
вакуумний типу ВВЭ–10–20/1000 У3 з вбудованим електромагнітним
приводом [14].
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ
значення Іроз визначаємо за співвідношенням
SВН ГПП 6029 103 В А
Іроз = = = 348 А .
3 Uном 1,732 10 103 В
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
При розрахунках розрахункового струму секційного вимикача 10 кВ
значення Іроз визначаємо за співвідношенням
S 3
ВН ГПП 6616 10 В А
І роз, с е к ц. = = = 191 А .
2 3 Uн 2 1,732 10 103 В
За номінальними даними обираємо секційний вимикач вакуумний типу
ВВЭ–10–20/630 У3 з вбудованим електромагнітним приводом [14].
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ
7.4 Вибір трансформаторів струму
Для забезпечення обраного класу точності необхідно проводити
розрахунок і перевірку навантаження вторинної обмотки і його
співвідношення з нормованим для даного класу точності [14].
Попередньо обираємо трансформатор струму [14] напругою 10 кВ типу
ТШЛП–10К
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 7.5 – Вибір трансформаторів струму напругою 10 кВ ТШЛП–10К
Номінальний струм вторинної обмотки I2H =5 A , допустима потужність
S2H вторинної обмотки при cos = 0,8 клас точності 0,5 складає 15 ВА.
Сумарний опір приладів [14]
ΣSприл.
rприл.= ,
I 2
2Н
де Sприл = 7 ВА – сумарна потужність приєднаних приладів (лічильники
активної та реактивної енергії та ін.).
rк − опір контактів rк = 0,1 Ом.
14
rприл.= =0,28 Ом.
52
Опір з'єднувальних проводів [14]:
S - I2
2Н 2Н(rприл + rк)
r пров = ;
I2
2Н
15 - 25 (0,28 + 0,1)
r пров = = 0,22 Ом.
25
Розрахункова довжина проводів при з'єднанні в зірку lp = lпров = 25 м.
Переріз з'єднувальних проводів
lp. ρ
F пров.= ;
rпров.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
25 0,02
Fпров. = = 2,27 мм2.
0,22
Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу з перерізом
F = 2,5 мм2 .
Визначаємо фактичний опір проводів, rпров.ф .
rпров.ф + rприл. rн = 0,6 Ом;
0,2+ 0,28 = 0,48 0,6 .
Обраний трансформатор струму забезпечить допустиму похибку в
межах класу точності 0,5.
7.5 Вибір трансформаторів напруги
Результати розрахунку навантаження основної обмотки
трансформатора для зручності подають у вигляді таблиці 7.6.
В мережі 10 кВ приймаємо попередньо до встановлення трансформатор
напруги типу НТМИ–10–66УЗ [14]. Розрахунок навантаження основної
обмотки трансформатора виконаємо в таблиці 7.6.
Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість
Для нашого випадку:
I tпр 2700,5 0,135
Fmin = = = 11,67 мм2 .
С 85
Таким чином, для кабельна лінія що перевіряється, переріз якої 50 мм²,
задовольняє умовам термічної стійкості до струмів трифазного короткого
замикання.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ
8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання цеху
На рисунку 8.1 приведена радіальна схема цехової електромереж і[4,
13]..
Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі
Для цехів обираємо радіальну схему електропостачання.
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем
8.2.1 Загальні відомості
Проєктування освітлювальних установок включає світлотехнічну та
електротехнічну складові. [15].
8.2.2 Розрахунок освітленості
Коефіцієнт використання світлового потоку визначається по
довідковим таблицям [15] в залежності від типу прийнятого світильника,
коефіцієнтів відбиття від поверхонь приміщення і від індексу приміщення
“і”, останній визначається за виразом
A B
i = , (8.1)
(A + B) h
де А, В, h – відповідно довжина, ширина приміщення і висота підвісу
світильника, м.
Приймаємо е = Lв / h =1, тоді отримаємо відстань між світильниками
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Lв =е h.
Розраховуємо кількість світильників в ряду і кількість рядів, приклад
розміщення світильників зведений на рисунку 8.2.
Рисунок 8.2 –– Розміщення світильників цеху
Після прийняття схеми розміщення світильників проводиться перевірка
освітленості в найбільш характерній точці точковим методом по кривим
просторових ізолюкс прийнятого світильника згідно виразу
n
Фсв ei
Е = i=1 , (8.2)
1000 к3
де Фсв – світловий потік прийнятого світильника, лм;
– коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників,
=1,1 1,2 ;
n
ei – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових
i=1
ізолюкс, лк;
n – кількість врахованих світильників.
Намітимо розміщення в світильників цеху, в першу чергу висоту
підвісу h .
h = H - hр - hс = 10 - 0,8 - 1,2 = 8 м .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
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 = 18 = 8 м .
При La = 8 м в ряду можна розмістити 9 світильників, тоді
2 l = 82 −8 9 =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 = 50.
Розрахуємо індекс приміщення за виразом (8.2):
82 38
і = = 3,2 .
8 (82 + 38)
Світловий потік Фсв складає
250 1,5 3116 1,15
Фсв = = 54848 лм.
50 0,49
Обираємо лампу ДРЛ 1000 з потужністю 1000 Вт, що має світловий
потік Fн о м =59000 лм [15].
Визначимо відхилення обраного значення світлового потоку від
розрахованого:
Fр - Fном
Δ(%) = 100 %
Fр
54848− 59000
Δ(%) = 100 % = 7,6 %
54848
Активна потужність системи освітлення складає:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рос =1000 50=50000 Вт.
Реактивна потужність системи освітлення дорівнює:
Qmaxоc =50 0,2= 7,2квар.
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок
Цехові мережі електричного освітлення повинні відповідати всім
вимогам ПУЕ до мереж напругою до 1 кВ [15, 1].
Для освітлювальних установок з лампами розжарювання розрахункова
потужність ( Рроз , кВт) визначається виразом
n
Рроз = кп Рном ,
і
i=1
де кп – коефіцієнт попиту;
n
Р – сумарна встановлена потужність усіх світильників, кВт;
номі
i=1
n – кількість груп світильників.
Розрахункова потужність дорівнює:
Рроз ос = 0,95 1,12 25,6 = 27,2 кВт.
Розрахунковий струм провідника від шин 0,4 кВ до магістральних
щитків робочого освітлення при обраної схемі визначається за
співвідношенням:
1 53,2 103
Ipоз = = 44,8А.
2 3 220 0,9
Згідно отриманих вихідних даних, а також перерізу алюмінієвих
двожильних кабелів, що відповідає розрахунковому струму Ipоз = 22,4 А
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
обираємо алюмінієвий чотирижильний кабель типу АППВ (4х6) з
допустимим струмом 40 А.
Значення втрати напруги визначається виразом [15]
M
U = , (8.3)
C F
де М – момент освітлювального навантаження, кВтм (рисунок 8.3);
С – постійний коефіцієнт, що залежить від номінальної напруги, обраної
системи мережі і матеріалу провідника [7];
F – переріз провідника, обраного за умовами нагрівання, мм2.
Рисунок 8.3 – Схеми підключення світильників
Для ділянки 1:
1
−M1 = 24,2 18 =109 кВт∙м.
4
Для ділянки 2:
24,2
P2 = = 6,05 кВт.
4
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Pроз ос
P2 = ;
40
24,2
P2 = = 0,605 кВт.
40
Отже
−М2 = 6,05 46+0,605(46+12,5) = 63,2 кВт∙м.
Втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної мережі згідно (8.3)
складають:
Для першої ділянки:
109
U1 = = 0,4 %.
46 6
Для другої ділянки:
63,2
U2 = = 0,23 % .
46 6
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж
Переріз провідників цехової мережі обираємо згідно величині
розрахункового струму як окремих споживачів, так і розподільчих пунктів в
цілому за співвідношенням (2.1)
Pроз
Ipоз = ,
3 Uном cosφ
де Рном – номінальна потужність згідно з завданням, кВт ;4 Uном = 0,38 кВ.
Обираємо за каталожними даними [14] кабелі та результати заносимо в
таблицю 8.3 та 8.4.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 8.3 – Вибір перерізу живлячого кабелю
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 8.4 – Вибір перерізу ввідних кабелів
8.3.2 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги
Втрати напруги на лінії Л2 визначаються формулою (3.4), яка для
нашого випадку має вигляд:
U = 3 Iроз Л LКЛ (rо cos + xо sin) .
Визначимо втрату напруги ΔUЛ2 найбільш потужного
електроприймвча цеха, для якого Іроз = 176 А, переріз кабелю лінії Л2
F = 120 мм2
, питомий активний та індуктивний опір, розрахований згідно
[14] відповідно r0 = 0,28Ом/км, х0 = 0,26 Ом/км, LКЛ 2 = 40 м.
ΔUЛ2(В) = 3 176 0,04 (0,28 0,95+0,26 0,31) = 4,22 В .
Тобто
4,22
ΔUЛ2(%) = 100% =1,11% .
380
Знайдемо втрати напруги ΔUТ на цеховому трансформаторі згідно
формули [ 6]:
S
ΔUТ = М (UА cosφ + UР sinφ) ,
SномТ
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
1
деSМ – максимальне навантаження одного трансформатора - SМ = SТП ,
2
SномТ – номінальна потужність трансформатора,
ΔР
UА = КЗ 100% – активна складова напруги КЗ,
Sном Т
U 2
Р = UКЗ - U2
А – реактивна складова напруги КЗ.
Для трансформатора мережі, яка розраховується, РКЗ = 5400 Вт,
1
UКЗ = 4,5%, SН. Т = 400кВ∙А, SМ = SТП = 305 кВ∙А,
2
cos = 0,9; sin = 0,433 .
Розрахуємо активну і реактивну складові напруги КЗ:
5400
UА = 100% = 1,35% ; UР = (4,5)2 − (1,35)2 = 4,37% .
400000
Втрати напруги ΔUТ на цеховому трансформаторі складуть:
305
ΔUТ = (1,35 0,9+ 4,37 0,433) = 2,37% .
400
З врахуванням отриманих даних співвідношення (8.8) прийме вид
100% + 5% – 2,37% – 1,11% = 101,52 % ≥ 95 %.
Таким чином, відхилення напруги уздовж ланцюга “РУ НН КТП –
віддалений потужний споживач” не виходить за допустимі значення.
8.3.3 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
Обираємо пункти розподільчі серії ПР11 що використовуються для
прийому і розподілу електроенергії. [14].
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В
Розрахункова схема КЗ цехової мережі приведена на рисунку 8.9.
8.4.1 Розрахунок начального значення періодичної складової струму
трифазного КЗ
Розрахункова схема КЗ цехової мережі представлена на рисунку 8.9.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рисунок 8.9 – Розрахункова схема КЗ цехової мережі
Схема заміщення для складеної розрахункової схеми приведена на
рисунку 8.10.
Рисунок 8.10 – Схема заміщення прямої послідовності для розрахунку КЗ
в цехової мережі
Розрахуємо послідовно необхідні опори елементів короткозамкненого
ланцюга.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Еквівалентний індуктивний опір ХС для нашого випадку визначається
формулою [141:
U2
ср НН
XC = ,
3 Iном відк Uср. ВН
де Iотк.ном - номінальний струм відключення вимикача, що встановлений на
стороні вищої напруги понижуючого трансформатора.
(400)2
XC = = 0,5мОм.
3 20 103 10 103
Активний та індуктивний опір прямої послідовності знижувального
трансформатора, зведений до ступеня низької напруги мережі, розраховують
за формулами [11]:
P 2
к. ном UНН. ном
rТ = 106
S2
Т.ном
2
100 P 2
x = U2 − к.ном UНН.ном
T к 104
SТ.ном SТ.ном
7,6 (0,4)2
r = 106
T = 3,1 мОм.
(630)2
2 2
2 100 7,6 (0,4)
xT = (5,5) − 104 =13,6 мОм.
630 630
Згідно [11] приймаємо наступні значення активних опорів контактних
з’єднань комутаційних апаратів і кабелів:
Параметри деяких багатовиткових трансформаторів струму обираємо
згідно таблиці 20, що приведена в додатку 5 [11]:
- rTA = 1,7 мОм;
- ХTA = 2,7 мОм.
Активний та індуктивний опір кабелю.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Значення параметрів прямої (зворотної ) і нульової послідовностей
кабелю, який використовується в короткозамкненому ланцюгу, приймаємо
згідно додатку 2 [11].
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К3»:
r(К3) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1+ rQF3 + rКL2 + rL2 .
r(К3) =3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 1,0 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 + 2,15
+0,1 + 4,62 = 21,89 мОм.
X(К3) = XC+ХT + ХQF1+ХTA + ХQF2 +XL1+ ХQF3 +XL2 .
X(К3) = 0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 + 1,2 + 0,186 = 19,4 мОм.
Сумарний повний опір короткозамкненого ланцюга «трансформатор
цехової КТП – точка К3 »:
Z = (21,89)2 2
(К3) + (19,4) = 29,25 мОм.
Струм короткого замикання (начальне дійсне значення періодичної
складової трифазного струму КЗ Iп0 = IКЗ(К3) ) у точці (К3):
1,05 380
IКЗ(К3) = = 7876 А.
3 29,25 10−3
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К2 (РП1)»:
r(К2) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1 .
r(К2) = 3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 = 15,02 мОм.
X(К2) = XC+ ХT + ХQF1+ХTA + ХQF2 +XL1 .
X(К2) = 0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 = 18 мОм.
Z(К2) = (15,02)2 + (18)2 = 23,4 мОм.
Струм короткого замикання у точці (К3):
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
1,05 380
IКЗ(К2) = = 9845 А
3 23,4 10−3
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К1 (шини 0,4 кВ КТП)»:
r(К1) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA .
r(К1) = 3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 = 7,05 мОм.
X(К1) = XC+ХT + ХQF1+ХTA .
X(К1) = 0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 = 16,9 мОм.
Z = (7,05)2 + (16,9)2
(К1) =17,94 мОм.
Струм короткого замикання у точці (К3):
1,05 380
IКЗ(К1) = =12841 А.
3 17,94 10−3
Отримані значення струму КЗ заносимо до таблиці 8.5.
Розрахунок аперіодичної складової струму КЗ
Найбільше начальне значення аперіодичної складової струму КЗ ia0 в
загальному випадку вважають рівним амплітуді періодичної складової
струму в начальний момент КЗ
ia0 = 2 IКЗ
ia0(К1) = 2 12841=18106 А;
ia0(К2) = 2 9845 =13881 А;
ia0(К3) = 2 7876 =11105 А;
X,i
Попередньо розрахуємо параметр для кожної точці короткого
r,i
замикання.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
X(K1) 16,9
= = 2,4 ;
r(K1) 7,05
X(K2) 18
= =1,2 ;
r(K2) 15,02
X(K3) 19,4
= = 0,89 .
r(K3) 21,9
Відповідно до розрахованих параметрів ударний коефіцієнт складає:
Kуд(К1) =1,22 ;
Kуд(К2) =1,1;
Kуд(К3) =1,05.
Таким чином, ударний струм у місцях К1, К2, К3:
iуд(К1) = 2 128411,22 = 22155 А,
iуд(К2) = 2 9845 1,1=15162 А,
iуд(К3) = 2 7876 1,05 =11578 А.
Таблиця 8.5 – Струми короткого замикання у розрахованих точках
8.5 Захист цехових електричних мереж
8.5.1 Вибір апаратів захисту
Номінальний струм розчиплювача повинен бути не менше найбільшого
розрахункового струму навантаження, що тривало протикає по елементу, що
захищається [1]:
Iном.розч Iроз ; (8.9)
– автоматичний вимикач не повинен відключатися в нормальному
режимі роботи елементу, що захищається, тому струм уставок сповільненого
спрацювання розчиплювачив, що регулюються, слід обирати по умові:
Iном.розч (1,1−1,3) Iроз (8.10)
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
(для автоматичних вимикачів з нерегульованим тепловим розчиплювачом
достатньо виконання попередньої умови);
– при допустимих короткочасних перевантаженнях елементу, що
захищається, автоматичний вимикач не повинен спрацьовувати; це
досягається вибором уставки миттєвого спрацювання електромагнітного
розчиплювача за умовою:
Iном.розч.е (1,25−1,35) iп (8.11)
де іп – пусковий струм окремого ЕП.
Захист кабельних ліній як окремих електроприймачів, так і кабелів
розподільчих пунктів здійснюємо автоматичними вимикачами [1].
Вибір обраного типу автоматичного вимикача проводимо за умови [1, 3]
ІН В. А. Іроз ; (8.12)
ІН Т. Р. 1,1 Іроз ; (8.13)
ІН Е.Р. 1,25 ІП . (8.14)
Керуючись вказаними вище критеріями: формулі (8.9) – (8.14), , згідно
каталожним даних [14] обираємо тип апарату, характеристики яких заносимо
в таблицю 8.6.
Після визначення типу і параметрів вимикачів, обрана схема головних
з’єднань комплектної трансформаторної підстанції КТБ буде мати вид, що
зведений на графічної частині.
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Обрані лінії перевіряються на захищеність згідно умови:
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, для якої Іроз = 26,2 А , Ідоп =34 А,
Ізах = 32 А.
134 А 132 А
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Таблиця 8.6 – Вибір автоматичних вимикачів
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної
підстанції
Обрана комплектна представлена на рисунку 8.1.
Рисунок 8.11 - Типова комплектна трансформаторна підстанція
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження
енергозберігаючих технологій в процес виготовлення пластмасових
деталей
9.1. Загальні відомості – класифікація пластмас і способи
виготовлення деталей з них
До основних ознак класифікації пластмас належать їх призначення, тип
наповнювача, експлуатаційні характеристики та інші параметри.
Класифікація пластмас за експлуатаційним призначенням
здійснюється:
- за сферою застосування;
- за комплексом експлуатаційних властивостей;
- за окремими показниками експлуатаційних характеристик.
За сферою застосування пластмаси поділяють на такі групи:
Матеріали, призначені для роботи під дією короткочасних або
тривалих механічних навантажень. До них належать склонаповнені
поліпропіленові композиції ПП, етроли, пентапласт, полісульфон ПСФ,
поліімід ПІ, а також матеріали на основі кремнійорганічних сполук та інші.
Пластмаси для експлуатації при низьких температурах (до –40…–60
ºС): поліетилен ПЕ, сополімери етилену СЕП, СЕБ, СЕВ, морозостійкий
поліпропілен, фторопласт ФТ, полісульфон ПСФ, полііміди ПІ тощо.
Антифрикційні пластмаси, до яких відносять фторопласти ФТ,
полііміди ПІ, текстоліти, поліаміди, фенопласти, поліформальдегід ПФ та
інші матеріали.
Пластмаси електротехнічного та радіотехнічного призначення:
поліетилен ПЕ, полістирол ПС, фторопласт ФТ, полісульфон ПСФ, полііміди,
окремі види епоксидних і кремнійорганічних матеріалів тощо.
Матеріали для виготовлення прозорих виробів, серед яких полістирол
ПС, прозорі марки фторопласту ФТ, поліаміди 6 і 12, ПЕТФ, полісульфон
ПСФ, епоксидні смоли та інші.
Тепло- та звукоізоляційні пластмаси — це газонаповнені матеріали на
основі поліетилену ПЕ, полістиролу ПС, полівінілхлориду, поліуретану ПУР,
полііміду ПІ, фенопластів, амінопластів та інших полімерів.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Пластмаси, стійкі до впливу агресивних середовищ: поліетилен ПЕ,
фторопласт ФТ, поліпропілен ПП, полівінілхлорид ПВХ, полііміди ПІ,
полісульфон ПСФ та інші.
За сукупністю експлуатаційних характеристик пластмаси поділяють на
дві основні категорії:
- загальнотехнічного призначення;
- інженерно-технічного призначення.
Пластмаси загальнотехнічного призначення характеризуються
нижчими експлуатаційними показниками порівняно з інженерно-технічними
пластмасами. Матеріали інженерно-технічного призначення здатні зберігати
високі механічні властивості як за нормальних, так і за підвищених
температур, а також працювати під короткочасними навантаженнями при
високих температурах. На відміну від них, пластмаси загальнотехнічного
призначення використовуються переважно в умовах невеликих або відсутніх
навантажень при звичайних і помірних температурах (до 55 ºС).
Інженерно-технічні пластмаси додатково поділяють на п’ять груп
залежно від рівня та діапазону забезпечуваних експлуатаційних
властивостей.
За величиною окремих експлуатаційних показників формують ряди
пластмас для кожного параметра властивостей. Розміщення матеріалів у
таких рядах здійснюється відповідно до поступового зниження значення
певного експлуатаційного показника. До класифікаційних параметрів
належать електро- та радіотехнічні характеристики — питомий об’ємний і
поверхневий електроопір, електрична міцність, діелектрична проникність, а
також механічні властивості, зокрема коефіцієнти тертя, зношування,
Пуассона, лінійного теплового розширення та інші показники.
За видом наповнювача та ступенем його подрібнення пластмаси
поділяють на чотири основні групи: порошкоподібні (прес-порошки),
волокнисті, крихтоподібні та шаруваті матеріали.
Технологічні характеристики пластмас визначають вибір способу їх
переробки. До основних технологічних властивостей належать текучість,
вологість, тривалість затвердіння, дисперсність, усадка, здатність до
таблетування та об’ємні параметри.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Далі проводимо розробку ультразвукового пристрою ущільнення
пластикових деталей, основне призначення якого – ущільнення матеріалу
Цих деталей в процесі їхнього гарячого пресування з метою усунення
мікропоруватостей та дефектів, а також для кращого виймання готових
деталей з пуансону прес-автомату.
Також проведемо розрахунок основного елементу розроблюваного
пристрою – магнітострикційної котушки індуктивності.
9.2 Розробка ультразвукового пристрою ущільнення пластикових
деталей
Основою всіх технологічних операцій з використанням ультразвуку
при роботі з рідкими середовищами, у тому числі й пластичних масах є
акустичні кавітаційні явища і потоки в ультразвуковому полі.
Кавітація виникає при інтенсивності звукового поля, які перевищують
визначене, для даних умов, порогове значення. Протягом всього негативного
і частини позитивного напівперіоду тиску, спостерігається зростання
кавітаційного пухирця до деякого максимального розміру. Після чого
пухирець закривається, створюючи імпульси тиску величиною до декількох
тисяч атмосфер, що є основною причиною ущільнення порожнин в матеріалі
виробу.
9.2.1 Функціональна блок-схема ультразвукового пристрою
ущільнення пластикових деталей
На рисунку 9.1 представлена функціональна блок-схема
ультразвукового пристрою ущільнення пластикових деталей.
Рисунок 9.1 – Блок-схема ультразвукового пристрою ущільнення
Розроблюваний пристрій складається з таких блоків та вузлів.
Понижена на блоці живлення з 220 В напруга поступає на RC–фільтр для
усунення мережних перешкод і призводить до живлення мікроконтролера,
який є основним елементом схеми керування призначення якого – керування
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
параметрами вібраційної дії голівок магнітострикційних пристроїв.
Керуючий сигнал з одного з чотирьох портів мікроконтролера потрапляє на
окремий виконавчий вузол А1–А4, який також живиться від блоку живлення.
Кожний з вузлів складається із задаючого генератора вібраційного сигналу
магнітостриктора, який підсилюється в підсилювачі, і далі, за допомогою
виконавчого пристрою потрапляє на котушку магнітостріктора, яка генерує
високочастотні ультразвукові коливання.
9.2.2 Опис електричної принципової схеми ультразвукового
пристрою ущільнення пластикових єлементів
Принципова електрична схема ультразвукового пристрою ущільнення
зображена на відповідному аркуші графічної частини диплому.
Прилад зібраний на низькочастотних транзисторах і складається з двох
каскадів: задаючого генератора на малопотужному транзисторі МП42 і
підсилювача, зібраного на транзисторі П210.
В основі схеми лежить мікроконтролер DD1 фірми Microchip
PIC12F629. Задача мікроконтролера – керування симістором VS1 в
залежності від відкриття транзистора VT1, і керування параметрами
вібраційної дії 4 голівок магнітострикційних пристроїв ВВ1–ВВ4.
Елементи R5, C1 та L1 необхідні для усунення перешкод, які
спотворюються пристроєм. Живлення схеми керування здійснюється крізь
RC– фільтр на елементах C6, R7. Резистори R3 та R4, конденсатори C1, C2 та
C3, діод VD2 і стабілітрон VD1 складають схему живлення всієї схеми
керування пристрою.
Схема має чотири однакових вузла, кожен з яких складається із
задаючого генератора, підсилювача, та виконавчого пристрою, а саме –
магнітостриктора. Розглянемо їхню роботу на прикладі одного з вузлів.
Задаючий каскад є автогенератором з індуктивним зворотним зв'язком.
Частота генератора визначається параметрами коливального контуру, що
складається з котушки індуктивності – первинної обмотки високочастотного
трансформатора Тр2 і конденсатора С8.
Гнучка настройка генератора на потрібну частоту здійснюється
переміщенням усередині обмоток трансформатора феритового сердечника
(зміною індуктивності контурної котушки).
Обмотка трансформатора є котушкою зворотного зв'язку, з якої змінна
напруга через елементи R8, С9 подається на базу транзистора VT2. Для
самозбудження генератора необхідно, щоб зворотний зв'язок був
позитивним.
Режим роботи транзисторів задається негативним автоматичним
зсувом на їх базах, яке здійснюється дільниками напруги R8, R10 та R14,
R15.
Температурна стабілізація транзистора VТ2 здійснюється елементами
R10, С9.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Напруга високої частоти, що виробляється автогенератором, за
допомогою вихідної котушки Тр2 і конденсатора С14 подається на базу
транзистора VT4. Навантаженням цього транзистора служить первинна
обмотка вихідного трансформатора Тр4. Конденсатор С16 призначений для
оптимального узгодження магнітострикційного випромінювача ВВ1 з
виходом генератора.
Генератор живиться від випрямляча, що складається з силового
трансформатора Тр1, діода VD3 і електролітичного конденсатора С7.
Перемикач SF2 служить для подачі на генератор напруг 10 або 20 В
(що відповідає вихідній індуктивності, відповідно 58 мкГн та 116 мкГн).
Силовий трансформатор через запобіжник FU1, розрахований на струм 0,5 А,
включається в мережу напругою 220 В. Вмикачем SF1 подається напруга на
генератор, при цьому спалахує сигнальна лампочка HL1 „Мережа”.
Високочастотний трансформатор Тр2 намотаний на круглому каркасі,
виготовленому з відповідного ізоляційного матеріалу. Отвори в одній зі щок
каркаса, в яких нарізане різьблення під болти М4, призначені для кріплення
трансформатора на шасі генератора.
Первинна обмотка трансформатора містить дві однакові секції по 100
витків в кожній; обмотки І і ІІ трансформатора Тр2 містять 36 і 25 витків
відповідно. Всі обмотки намотані в одну сторону дротом ПЭЛ–0,51 і повинні
бути надійно ізольований тонким папером один від одного Вихідний
трансформатор Tp4 можна намотати на Ш–образному сердечнику перетином
2...3 см2 або на феритовому стержні діаметром 8 мм і завдовжки 40 мм.
Первинна I і вторинна II обмотки трансформатора містять по 100 витків
дроту ПЭЛ–0,51. Між обмотками необхідно прокласти ізолюючу паперову
прокладку.
Трансформатор Тр1 виготовляється зі стандартного силового
трансформатора до блоку живлення, перемотавши накальну обмотку.
9.3. Розрахунок магнітострикційної котушки індуктивності
Розрахуємо основні характеристики магнітострикційної котушки
індуктивності, яка є основним виконавчим елементом розробленого
пристрою.
Визначимо величину максимального ударного тиску Р:
k(k - 1)
P
P = P 0 (k - 1)
,
r
Pr
1,4(1,4 - 1)
8 (1,4 - 1)
P = 200 =19,7 МПа ,
200
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
де Рг, Р0 – відповідно, тиск газу в пухирці та в середовищі, Рг = 200 МПа;
Р0 = 8 МПа;
k = 1,4 – відношення теплоємностей повітря при постійному тиску і
постійному об'ємі.
Кількість і розмір кавітаційних пухирців залежать від параметрів поля:
інтенсивності, частоти, звукового тиску і характеристик рідини: в'язкості,
густини, температури, поверхневого натягнення і тиску парогазової суміші.
Інтенсивність визначимо за формулою:
I = 2 (π f ξ)2 ρ c ,
де f – максимальний резонансний розмір кавітаційних пухирців, визначається
із співвідношення:
3/2
2σ
3 k P +
D
ρ
f = ,
4 π D
де D – середній діаметр пухирців (коливається в діапазоні 0,01...1,0 мм);
ξ = D – амплітуда коливальних зсувів;
ρ = 8,4 10−4 кг/см3
– густина пластичної маси;
σ = 0,035 Н/м – коефіцієнт поверхневого натягу;
с = 1024 м/с – швидкість розповсюдження звуку в рідкій пластмасі.
3/2
2 0,035
3 1,4 19,7 +
5 10−5
−4
8,4 10
f = = 42,42 кГц .
4 3,14 5 10−3
Поля підрозділяють на три області: з низькою (до 0,5 Вт/см),
середньою (0,5...10 Вт/см) і високою (10...100 Вт/см) інтенсивністю.
Тобто в нашому випадку, маємо ультразвукове поле середньої
інтенсивності, що є оптимальною інтенсивністю для очищення органічних
речовин. При більш високих значеннях інтенсивності поблизу
випромінюючої поверхні виникає щільна кавітаційна зона, перешкоджаюча
розповсюдженню хвиль. Крім того, в цьому випадку можливий ризик
кавітаційної ерозії матриць та пуансонів. Інтенсивність випромінювання
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
залежить так само від відстані до виробу, що очищається, характеру коливань
випромінюючої пластини і від статичного тиску.
Індуктивність магнітострикційної котушки складає:
1
L = ;
I f ξ
1
L = = 58 мкГн .
0,8142420 5 10−3
Далі проводимо розрахунок магнітострикційних котушок
індуктивності (одношарових, циліндрових без сердечника) в яких, при
відомій індуктивності необхідно визначити число витків і діаметр дроту
катушки Індуктивність котушки залежить від її геометричних розмірів, числа
витків і способу намотування котушки. Чим більше діаметр, довжина
намотування і число витків котушки, тим більше її індуктивність.
Розрахунок проводимо в наступній послідовності. Необхідно
виготовити котушку діаметром D = 12 см при довжині намотування
l = 0,5 см, індуктивність якої L = 58 мкГн. Намотування провести рядове –
виток до витка.
Розрахуємо число витків по формулі:
5 L (9 D + 20 l)
n = ;
D
5 58 (9 12 + 20 0,5)
n = =15,4 витків.
12
Приймаємо число повних витків магнітострикційної котушки
індуктивності n = 16. Після цього визначаємо діаметр дроту з ізоляцією:
l
d = ;
n
5
d = = 0,3125 мм .
16
Оскільки намотувати магнітострикційну котушку будемо дротом
меншого діаметра (d = 0,3 мм), тоді розміщуємо отримані розрахунковим
шляхом 16 витків по всій довжині котушки (l = 5 мм) з рівними проміжками
між витками, тобто з кроком намотування:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
l - d n
h = ;
n - 1
5 - 0,3 16
h = = 0,013 мм .
16 - 1
Індуктивність розрахованої котушки буде на 1...2 % менше
номінальної, що слід враховувати при виготовленні таких котушок та
підбору схеми живлення магнітостриктора.
9.4 Висновки
З метою впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в
технологічний процес виготовлення пластикових деталей на підприємстві з
їх виготовлення будемо використовувати ультразвуковий пристрій
ущільнення пластикових деталей, що дозволяє зменшити загальний час
виготовлення партії виробів за одну зміну приблизно на 5 %.
Модифікація термопласт автомату розроблюваним пристроєм є
сучасною та компактною, а саме технологічне обладнання, на якому
впроваджується даний пристрій, стає більш ефективним та керованим, не
містить додаткового механічного оснащення і не потребує спеціально
створених умов навколишнього середовища.
Впровадження цього пристрою також поліпшує якість деталей з
пластику та збільшує їх ресурс.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА
У процесі оптимізації систем промислового електропостачання виникає
необхідність порівняння великої кількості можливих рішень. Наявність
багатьох варіантів побудови систем електропостачання промислових
підприємств, а також істотні відмінності між ними за величиною капітальних
вкладень і експлуатаційних витрат обумовлюють потребу проведення
техніко-економічних розрахунків як на етапі проектування, так і під час
подальшої експлуатації систем електропостачання.
Схеми електропостачання підприємств або їх окремих вузлів у
конкретних умовах можуть відрізнятися рівнем напруги живильних і
розподільчих мереж, кількістю та потужністю трансформаторів,
конструктивними особливостями електричних мереж та іншими
характеристиками. Тому вибір оптимального рішення здійснюється шляхом
техніко-економічного порівняння кількох технічно рівноцінних варіантів.
Тема: «Вибір потужності цехових трансформаторів з урахуванням
компенсації реактивної потужності ».
Вихідні дані. Вибрати варіант живлення споживачів цеху напругою
0,38 кВ з розрахунковою активною Pp =1200 кВт і реактивною
Qp =1050 квар потужностями, споживачі переважно І та ІІ категорій.
Напруга високої сторони цехових трансформаторів – 10 кВ.
Навантаження Tmax = 4800 год/рік, коефіцієнт підвищення втрат в
трансформаторах ке = 0,05 кВт/квар, вартість електроенергії
со = 0,98844 грн/(кВт∙год). Режим роботи цеху тризмінний.
Розв’язок.
Вибір потужності трансформаторів проводять на підставі техніко–
економічних розрахунків, виходячи з повного розрахункового навантаження
об’єкта, питомої густині навантаження, вартості електроенергії та інших
чинників.
Оптимальна потужність трансформатора відповідає мінімальним
приведеним витратам.
Потужність цехових трансформаторів слід вибирати, виходячи з їх
середнього навантаження в найбільш завантажену зміну.
Вибір кількості й економічної потужності цехових трансформаторів
здійснюють одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів
(НБК) у такій послідовності.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Вибирають економічну оптимальну кількість цехових трансформаторів
neта економічне оптимальне значення потужності НБК QHK1.
Визначають додаткову потужність НБК QHK2 з метою оптимального
зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі напругою 10
(6) кВ.
Мінімальну кількість цехових трансформаторів nmin однакової
потужності Sтр ном , що призначені для живлення технологічно зв’язаних
навантажень, знаходять за виразом:
Pр.0,38
пmin = + п, (10.1)
кз Sтр ном
де кз – коефіцієнт завантаження трансформатора, для
двотрансформаторних підстанцій приймають 0,7 0,75 , для
однотрансформаторних – 0,95;
Sтр ном – номінальна потужність трансформатора, кВА;
п – дробовий доданок до найближчого більшого цілого числа.
Цехові трансформаторні підстанції (ТП) із кількістю трансформаторів
понад два застосовують лише за техніко–економічним обґрунтуванням, а
також у разі використання роздільного живлення силового та
освітлювального навантаження.
Економічну кількість трансформаторів ne знаходять за виразом
nе = nmin +m ,
де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно з [9]
у функції nmin і n .
За рахунок n і m з’являється нескомпенсована потужність Qmax , яка
передаватиметься через трансформатори в мережу 0,38 кВ; визначають її за
виразом
2
Q 2
mp max = (nе кз Sтр ном ) − Рр.0,38 , (10.2)
де кз – прийнятий коефіцієнт завантаження трансформаторів.
Потужність QHK1 становить
QHK1 =Qр.0,38 −Qтр max , (10.3)
де Qр. – розрахункова реактивна потужність електроприймачів
0,38
напругою 0,38 кВ, квар.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
За QHK1 0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку не
потрібно, в цьому випадку QHK1 = 0 .
Величину QHK2 визначають за виразом
QHK2 =Qp. −QHK1 − nе Sтр ном , (10.4)
0,38
де – розрахунковий коефіцієнт, який визначають у функції показників К1,
К2, схеми та напруги високовольтної розподільної мережі.
Показник К1 характеризує відношення питомих витрат низько- та
високовольтних батарей конденсаторів і в практичних розрахунках для
енергетичної системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при
двозмінній роботі – 12, однозмінній – 24.
Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність
трансформаторів.
Якщо в розрахунках отримаємо, що QHK2 0 , тоді додатково
встановлювати конденсаторні батареї не потрібно.
Приймаємо коефіцієнт завантаження трансформаторів кз = 0,75 .
Орієнтуємось на трансформатори 630 кВА (І варіант) і 1000 кВА (ІІ варіант).
За виразом відповідно отримаємо
1200
nmin1 = + 0,46 = 3 ;
0,75 630
1200
nmin 2 = + 0,4 = 2 .
0,75 1000
Згідно з рисунком 10.1, а (кз = 0,75 ) економічна кількість
трансформаторів для варіантів відповідно становить ne1 =3 ; ne2 = 2 .
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
а) б)
Рисунок 10.1 – Зони для визначення додаткової кількості
трансформаторів a)−кз = 0,70,8; б)−кз = 0,91
Максимальна реактивна потужність, яка передаватиметься через
трансформатори в мережу 0,38 кВ, становить за виразом (10.2)
2
Qmp1 max = (3 0,75 630) −12002 = 755 квар;
2
Qmp2 max = (3 0,75 1000) −12002 = 900 квар.
Реактивна потужність QHK1 за виразом (10.3) становить
QHK1−1 =1050−755= 295 квар;
QHK1−2 =1050−900=150 квар.
У разі тризмінного режиму роботи коефіцієнт К1 =11; вважаємо, що при
прийнятій магістральній схемі довжина живильної лінії знаходиться в межах
0,5−1 км, тоді за таблицею 10.1 К2 = 7 . Згідно з рисунком 10.3, б становить
0,37. Тоді отримаємо значення QHK2 за виразом
QHK2−1 =1050−295−0,37 3630 =56 квар;
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
QHK2−2 =1050−160−0,37 2 1000=150 квар.
а) б)
Рисунок 10.2 – Криві визначення коефіцієнта для радіальної схеми
живлення трансформаторів: a)−Uном = 6кВ; б)−Uном =10кВ
Таким чином, за першим варіантом треба встановити потужність
батарей конденсаторів 351 квар (3135 = 405 квар), за другим – 300 квар
( 2150 = 300 квар).
З урахуванням встановлення батарей конденсаторів розрахункова
потужність становить
S = 12002 2
p1 + (1050− 405) =1362 кВА;
2
Sp2 = 12002 + (1050−300) =1415 кВА.
Коефіцієнти завантаження трансформаторів дорівнюють
1362
кз1 = = 0,72 ;
3 630
1415
кз2 = = 0,71 .
2 1000
Час максимальних втрат становить
2
4800
= 0,124+ 8760 = 3196 год/рік.
10000
При відомих параметрах трансформаторів втрати енергії в
трансформаторах мають значення (з урахуванням кількості
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
86
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
трансформаторів)
2,0
Wтр1 = 3 1,56 + 0,05 630 8760 +
100
5,5
+ 0,722 7,60 + 0,05 630 3196 =103938 кВт∙год/рік;
100
1,4
Wтр2 = 2 2,45+ 0,05 1000 8760 +
100
5,5
+0,712 12,2 + 0,05 1000 3196 =103360 кВт∙год/рік.
100
а) б)
Рисунок 10.3 – Криві визначення коефіцієнта для магістральної схеми
живлення трансформаторів: a)−Uном = 6кВ; б)−Uном =10кВ
Річна вартість втрат електричної енергії в трансформаторах становить
Вен тр1 = 0,98844 103938=102736 грн/рік;
Вен тр2 = 0,98844 103360=102165 грн/рік.
Вартість трансформаторів :
ТМ – 630 – 60420 грн,
ТМ – 1000 – 86640 грн.
Річні амортизаційні відрахування на трансформатори з урахуванням
кількості трансформаторів
Вам тр1 =360420 0,036= 6525 грн/рік,
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
87
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Вам тр2 = 2 86640 0,036= 6238 грн/рік.
Вартість батарей конденсаторів (додаток Н [16]):
Кб1 =314960 = 44880 грн;
Кб2 = 2 16100 =32200 грн.
Річні відрахування на батареї конденсаторів для варіантів
Вам б1 = 0,036 44880 =1616 грн/рік;
Вам б2 = 0,036 32200 =1159 грн/рік.
Вартість автоматичного вимикача із запобіжником перед
трансформатором
Квз1 =35500+3586 =18258 грн;
Квз2 = 2 5500+ 2 586 =12172 грн.
Амортизаційні відрахування на вимикачі і запобіжники
Вам вз1 = 0,036 18258= 657 грн/рік;
Вам вз2 = 0,036 12172= 438 грн/рік.
Сумарні капітальні витрати за варіантами
К1 = 3Ктр +К
630 вз1 +Кб1,
К1 =360420+18258+ 44880= 244398 грн;
К2 = 2 Ктр +Квз2 +Кб2
1000
К2 = 2 86640+12172+32200= 217652 грн.
Плата за кредит
Вкр1 = 0,1244398 = 24440 грн/рік;
Вкр2 = 0,1217652 = 21765 грн/рік.
Експлуатаційні витрати становлять
Век1 = 0,024 181260+ 0,04863138= 7381 грн/рік;
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
88
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Век2 = 0,024 173280+0,048 44372 = 6289 грн/рік.
Приведені витрати становлять
Впр1 = 24440+ (6525+1616+ 657)+ 7381+102736=143355 грн/рік
Впр2 = 21765+ (6238+1159+ 438)+ 6289+102165=138054 грн/рік.
Отже, з огляду на те, що капітальні та приведені витрати у першому
варіанті є більшими, доцільним є вибір другого варіанта з установленням
двох трансформаторів.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
89
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
11 ОХОРОНА ПРАЦІ
11.1 Аналіз умов праці інженера-розробника в науково-дослідній
лабораторії
В даному розділі проводиться аналіз умов праці інженера-розробника в
науково-дослідній лабораторії. Інженер проводить різноманітні дослідження
та моделювання систем електропостачання підприємств. Він працює з
сучасним персональним комп’ютером (ПК), за допомогою якого відбувається
пошук інформації в мережі Internet, обробляється інформація, проводяться
моделювання та розрахунки елементів системи, оформлюється документація.
Згідно з вимогами НПАОП 0.00-7.15-18 «Вимоги щодо безпеки та
захисту здоров’я працівників під час роботи з екранними пристроями»
облаштування робочих місць, обладнаних відеотерміналами, забезпечується з
врахуванням:
- належних умов освітлення приміщення і робочого місця;
- параметрів мікроклімату;
- належні ергономічні характеристики основних елементів робочого
місця, а також враховуються небезпечні і шкідливі фактори.
Приміщення лабораторії знаходиться на третьому поверсі
дев’ятиповерхового будинку. Розміри приміщення 4х4х2,5 м, площа,
відповідно становить 16 м2, об’єм - 40 м3. В приміщенні розташовано одне
робоче місце та саме приміщення є досить просторовим для інженера.
Розміри приміщення відповідають вимогам ДБН В.2.2.28-2010, з розрахунку
на одне робоче місце (при нормативних значеннях площа становить 6,0 м2,
об’єм – 20,0 м3). Інженер працює в сидячому положенні, та робота
відноситься до категорії 1а.
На робочому місці знаходиться лабораторний стенд та ПК. Також в
приміщенні є шафа з документацією, диван та електроприлади, а саме
телефон, принтер, кондиціонер та система опалення. Всі ПК та інші пристрої
під’єднанні до електричної мережі змінного струму напругою 230 В. Для
приєднання обладнання до електромережі в приміщенні обладнано 4 розетки
на висоті 90 см від підлоги. Сполучення кабелів, що з’єднують електричні
пристрої з електромережею проходять далі від робочого крісла інженера та
розміщенні компактно.
Монітор ПК розташований таким чином, що відстань від очей до
екрану монітора має 90 см, що значно мінімізує вплив випромінювання на
зір. Екран монітора є матовим, та світлові промені з вікна не заважають
роботі інженеру. Інженер також може вільно змінювати своє положення, так
як в кріслі підйомно-поворотне та регулюється по висоті, куту нахилу
сидіння (від 150 вперед і до 50 назад) та спинки (400-500 мм). При виконанні
великого обсягу роботи кращим варіантом (для хребта) буде, якщо сидіння
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
90
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
буде трошки нахилене вперед, можна використовувати також стаціонарні або
знімні підлокітники для зниження статичного напруження м’язів рук.
Перед початком роботи з інженером проводиться вступний та
первинний інструктажі (ДНАОП 0.00-4.12-05), після чого відбувається
перевірка знань керівником науково-дослідної роботи. Запис про проведення
вступного інструктажу робиться у спеціальному журналі. Повторний
інструктаж проводиться на робочому місці 1 раз на півріччя.
В приміщенні лабораторії передбаченні такі види освітлення (ДБН
В.2.5-28-2018): природне, штучне і сумісне. Природне освітлення проникає в
приміщення через 2 вікна розмірами 1,5х1,45 м з жалюзі, завісками та
зовнішніми козирками. При цьому фактичне значення КПО на робочому
місці становить 20-27%, що задовольняє вимоги для ІІ розряду зорової праці.
Нормативний рівень природного освітлення становить 1,2%. В темну пору
року на робочому місці передбачене місцеве освітлення (штучне) в вигляді
настільної лампи, що розташоване ліворуч робочого місця, паралельно лінії
зору користувача ПК. Світильник має розсіювач світла та екрануючу сітку.
При застосуванні штучного місцевого освітлення використовують
світильники зі спеціальними антибліковими (матовими) лампочками.
Загальне освітлення в приміщенні лабораторії забезпечується 4
світильниками моделі TBS160 з світловим потоком 1350 лм на кожну лампу.
Рівень штучного освітлення на робочому місці становить 500 лк, при цьому з
додаванням місцевого освітлення (комбіноване) становить 750 лк. В
приміщенні лабораторії рівень штучного освітлення відповідає нормативним
вимогам ДБН В.2.5-28-2018.
На робочому місці користувача ПК параметри мікроклімату мають
відповідати вимогам ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату
виробничих приміщень».
Параметри мікроклімату приміщення приймаються в межах
оптимальних норм при категорії робіт 1а, при яких витрата енергії дорівнює
105-140 Вт (90-120 ккал/год). В холодний період року фактична температура
в приміщенні становить 15-17 С, при відносній вологості 55-60 %, з
швидкістю руху повітря 0,1-0,2 %. Порівнюючи з нормативними значеннями
температура в приміщенні за низька, що забезпечує 3 ступінь шкідливості за
мікрокліматом.
В теплий період року фактична температура в приміщенні становить
23-25 С, при відносній вологості 40-55 %, з швидкістю руху повітря 0,1-0,2
%, що відповідає нормативним вимогам мікроклімату. В таблиці 11.1 вказані
нормативні значення параметрів мікроклімату.
Фактичні значення відносної вологості та швидкість руху повітря
відповідають нормативним вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99, окрім
температури в холодний період року. Саме тому система водяного опалення,
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
91
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
що використовується в будівлі, підлягає модернізації, шляхом заміни
радіаторів на більш ефективні.
Для дотримання оптимальних параметрів мікроклімату в приміщенні
передбачена природна вентиляція (згідно ДБН В.2.5.67-2013) грати якої
знаходяться над дверима.
Таблиця 11.1 - Нормативні значення параметрів мікроклімату в приміщенні
лабораторії
Температура, Відносна Швидкість руху
Період Категорія
С вологість, % повітря, м/с
року роботи
Опт. Доп. Опт. Опт. Допуст.
Холодний Iа 22-24 21-25 40-60 0,1 0,1
Теплий Iа 23-25 22-28 40-60 0,1 0,1-0,2
Основними джерелами шуму в приміщенні лабораторії є системний
блок ПК, сканер, інші електричні прилади та зовнішній шум від
автомагістралі. В приміщенні лабораторії фактичний шум становить 42-45
дБА (ДСН 3.3.6.037-99), що повністю відповідає нормативним значеннях 60
дБА.
Інженер працює за ПК не більше 50 % часу впродовж робочого дня.
Тривалість регламентованих перерв через кожну годину роботи становить 15
хв. З метою зниження нервово-емоційного напруження, втомлення зорового
аналізатора, поліпшення мозкового кровообігу, подолання несприятливих
наслідків гіподинамії, запобігання втоми НПАОП 0.00-7.15-18 рекомендує
деякі перерви використовувати для психофізіологічного розвантаження в
кінці робочого дня. Також на інженера впливають також деякі
психофізіологічні чинники, зокрема нервово-психічні перевантаження
(монотонність роботи, розумове перенапруження, тощо), та для зниження
цього негативного впливу рекомендується протягом робочого дня через
кожні дві роботи за ПК робити 20 хвилинні перерви.
Лабораторія за категорією вибухопожежонебезпеки відноситься до
приміщень типу В, оскільки в лабораторії в наявності деревяні меблі,
плакати, підлога, які є твердими важкогорючими матеріалами (ДСТУ Б В.1.1-
38:2016). В приміщенні лабораторії можливе виникнення пожежі класу – А
(горять тверді горючі речовини) та Е (горіння установок і обладнання, які
знаходяться під напругою).
Відповідно до НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в
Україні» в установі розроблені відповідні заходи щодо забезпечення
пожежної безпеки на підприємстві:
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
92
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
− кожен працюючий на підприємстві проходить навчання (вступний,
первинний та повторний протипожежні інструктажі) та перевірку знань з
пожежної безпеки, при цьому робиться запис в журналі про проведення
протипожежного інструктажу, що дозволяє розпочати роботу;
− при виникненні пожежі існує запасний евакуаційний вихід, та на
кожному поверсі розміщенні схеми евакуації (ДБН В.1.1.7-2016);
− для надійного протипожежного захисту використовуються система
пожежної сигналізації (ДБН В.2.5.56-2014) моделі «ОМЕГА» та
вогнегасники порошкові ВП-2 та ВП-5У (Правила експлуатації
вогнегасників), що знаходяться в приміщенні в кутку біля дверей;
− визначені обов’язки посадових осіб щодо забезпечення пожежної
безпеки;
− призначені відповідальні, які пройшли навчання і перевірку знань з
пожежної безпеки, за пожежну безпеку окремих приміщень;
− встановлений протипожежний режим та визначені місця для
куріння.
Евакуаційний вихід виходить на сходову клітку та всі евакуаційні
шляхи у будівлі утримуються вільними. Ширина шляху евакуації становить
не менше 1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті
проходу не менше 2 м. Над дверима евакуаційного виходу написано слово
«Вихід» (ДБН В.1.1.7-2016).
В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що умови
праці на робочому місці інженера в лабораторії за більшістю показників
відповідає оптимальним параметрам роботи інженера, окрім температури
повітря в холодний період року. Тому, необхідно провести модернізацію
системи опалення в даному приміщенні.
11.2 Модернізація системи водяного опалення в приміщенні
лабораторії
Система опалення – це сукупність зв’язаних між собою
конструктивних елементів, призначених для одержання, транспортування та
передачі необхідної кількості теплоти в опалюваному приміщенні. Кожна
система опалення включає: генератор теплоти для нагрівання теплоносія,
теплопроводів, для транспортування теплоносія від теплогенератора до
опалюваного приміщення та опалювальні прилади для нагрівання повітря в
цьому приміщенні.
Генератором теплоти може бути опалювальний котельний агрегат, де
спалюється паливо, за рахунок чого нагрівається теплоносій або інший
теплообмінний апарат (наприклад, електронагрівач, пароводяний або
водоводяний теплообмінник).
Теплоносій для системи опалення вибирають, виходячи з його
фізичних характеристик, теплотехнічних властивостей, вартості та
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
93
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
експлуатаційних затрат. Теплоносієм може бути рідина (газ) з хорошою
теплоакумулюючою властивістю, рухома, дешева і яка не погіршує
санітарно-гігієнічні умови в опалюваному приміщенні. Цим вимогам
відповідають вода, водяна пара та повітря. В окремих випадках у системах
опалення, які працюють періодично (наприклад, тільки пізньої осені та
ранньої весни) і тому є небезпека замерзання води в трубах, застосовують
спеціальні добавки (етиленгліколь, пропіленгліколь), що знижують
температуру замерзання води.
Залежно від взаємного розміщення основних трьох елементів система
опалення може бути місцевою (одне приміщення) або центральною (кілька
приміщень).
За способом циркуляції теплоносія центральні системи водяного та
повітряного опалення діляться на системи з природною циркуляцією, в яких
рух теплоносія відбувається за рахунок різниці густин холодного та гарячого
теплоносія, і системи з механічною циркуляцією, тобто з переміщенням
теплоносія за допомогою насоса або вентилятора.
Водяне опалення низького тиску відповідає основним санітарно-
гігієнічним вимогам і тому широко використовується на багатьох
підприємствах різних галузей промисловості. Основні переваги цієї
системи: рівномірне нагрівання приміщення; можливість централізованого
регулювання температури теплоносія (води); відсутність запаху гару, пилу
при осіданні його на радіатори; підтримання відносної вологості повітряна
відповідному рівні (повітря не пересушується); виключення опіків від
нагрівальних приладів; пожежна безпека.
Основний недолік системи водяного опалення – можливість її
замерзання при відключенні в зимовий період, а також повільне нагрівання
великих приміщень після тривалої перерви в опаленні.
У розрахунок системи опалення входить:
1. розрахунок тепловтрати через стіни;
2. розрахунок тепловтрат через вікна;
3. розрахунок тепловтрат через двері;
4. розрахунок тепловтрат через перекриття;
5. розрахунок тепловтрат через підлогу;
6. урахування втрат на вентиляцію.
В даному випаду приміщення науково-дослідної лабораторії
розташоване на третьому поверсі дев’ятиповерхового будинку, тому
розрахунок тепловтрат для підлоги, перекриття та дверей розраховувати не
потрібно.
Обчислення тепловтрат відбувається за формулою (11.1):
S T
Q =
R (11.1)
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
94
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
де Q – тепловтрати через перешкоду [Вт], S - площа перешкоди, [м2], Т
– різниця температур між внутрішнім та зовнішнім повітрям, (50°С), R -
значення теплоопору перешкоди, [м2·°С/Вт].
Розраховуємо тепловтрати через стіни. Тепловтрати розраховуються
для двох зовнішніх стін, якщо площа однієї стіни 10 м2 відповідно площа
двох стін становить 20 м2. Тоді опір теплопередачі для однієї цегляної стіни
(товщиною у дві цеглини (54 см)) дорівнює R = 0,405 м2·°С/Вт та штукатурка
по цеглі (2-3 см) має R = 0,035 м2·°С/Вт (опір теплопередачі для обох стін
становить R = 0,88 м2·°С/Вт). Тоді розрахунок тепловтрат для двох зовнішніх
стін:
20 50 2
Q1 = = 2272[Bт]
0,88
Розрахунок тепловтрат через вікна. В приміщенні знаходиться 4
склопакети розміром 1,5х2,04 м з опором теплопередачі R = 0,32 м2·°С/Вт,
при цьому загальний опір теплопередачі для 4 вікон площею 6,12 м2 (якщо
одне вікно площею 3,06 м2) становить R = 0,64 м2·°С/Вт. Тоді отримуємо
тепловтрату від всіх вікон:
6,12 50 2
Q2 = = 956,25[Bт]
0,64
З урахувань втрат на вентиляцію (25%):
Q = (2272 + 956,25) · 1,25 = 4035,31 Вт
Для підтримання оптимальної температури повітря в приміщенні в
холодну пору року потрібна система опалення потужністю не менше 4035 Вт.
Були обрані сталеві радіатори Thermoplus KOMPAKT 22 500 x 1100
(Туреччина) від виробника радіаторів Stelrad.
Оптимальне співвідношення променистої і конвекційної складової
опалення сприяє підвищенню комфорту в приміщенні. Вибір радіаторів
Thermoplus є результатом сприятливої ціни за одиницю теплової потужності,
високої ефективності, витривалості і довгостроковій гарантії.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
95
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
Рисунок 11.1 – Сталевий панельний радіатор Thermoplus KOMPAKT 22
Елегантні і солідні панелі радіаторів Thermoplus ідеально
компонуються з будь-яким інтер'єром. Радіатори Thermoplus відмінно
працюють з усіма системами опалення зокрема зі сталі, міді,
металопластиковими трубами, трубами ПВХ та інші. Можливість роботи з
різними джерелами теплопостачання, як з традиційними так з
альтернативними, наприклад, з тепловими насосами.
Панельні радіатори Thermoplus виготовляються відповідно до
міжнародних стандартів EN 442 і BS EN ISO 9001 на 5-ти сучасних
виробничих лініях виготовлених в Швейцарії та Італії. У виробництві
використовується сталь холодної прокатки відповідно до EN10130, процеси
по обробці і забарвленням відбуваються згідно стандарту DIN55900-1.
Після виготовлення кожен радіатор перевіряється під тиском:
випробувальний тиск радіатора: макс 13 бар; робочий тиск радіатора: макс.
10 бар; максимальна робоча температура: 95 º С.
Характеристики сталевого радіатора Thermoplus KOMPAKT 22:
- матеріал – сталевий;
- тепловіддача – 2017 Вт;
- підключення – бічне;
- тип – 22;
- робочий тиск – 10 атм;
- максимальна температура – 110 º С;
- габаритні розміри (ВхД) – 500х1100 мм.
У процесі модернізації системи опалення в приміщенні лабораторії
було доведено, щоб підтримувати оптимальної температури повітря в
приміщенні в холодну пору року потрібна система опалення потужністю не
менше 4035 Вт, тому було обрано два сталевих радіатора Thermoplus
KOMPAKT 22 з тепловіддачею 2017 Вт кожен.
Арк.
ЧДТУ А1 23486 94/03 ПЗ 03
96
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
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 23486 94/03 ПЗ 03
97
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ
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 23486 94/03 ПЗ 03
98
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ПЗ
ЧДТУ А1 23486 94/03 03
ПЗ