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/5709| Title: | Електропостачання підприємства з виготовлення графітових виробів |
| Authors: | Кисельов, Владлен Борисович Кузьменко, Максим Володимирович |
| Keywords: | електропостачання;розрахунок електричних навантажень;компенсація реактивної потужності;релейний захист та автоматика |
| Issue Date: | Jun-2025 |
| Abstract: | У випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання підприємства з виготовлення графітових виробів. 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 розроблено схему автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи. В економічному розділі пояснювальної записки Визначено техніко-економічний ефект від впровадження автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи. В розділі з охорони праці розглянуто можливість модернізації системи пожежної сигналізації електротехнічного відділу. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/5709 |
| Appears in Collections: | 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ВКРБ_Кузьменко.pdf Restricted Access | 7.02 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
Олександр СИТНИК
______________________
“_____” __________2025 р.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ЧДТУ А1 21015 63/03-03
на тему:
«Електропостачання підприємства з виготовлення
графітових виробів»
(назва теми згідно з наказом)
Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЕСЕ – 12
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва спеціальності)
Кузьменко Максим Володимирович
(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 2025 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
Олександр СИТНИК
______________________
“_____” __________2025 р.
З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ
Кузьменку Максиму Володимировичу
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання підприємства з виготовлення графітових виробів»
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
« 05 » березня 2025 року № 63/03-03
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 –
7778,1 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 2400 МВА; 5. Розміри цеху –
54×54×6 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 90 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 682,2 кВт; 8. Індивідуальне завдання – Розробка схеми
автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи; 9. Техніко-економічні
розрахунки – Визначення техніко-економічного ефекту від впровадження автоматичного
лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи; 10. Охорона праці – Модернізація
системи пожежної сигналізації електротехнічного відділу.
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 – Розробка схеми автоматичного лічильного пристрою з
вибірковим алгоритмом роботи
10 Техніко-економічні розрахунки – Визначення техніко-економічного ефекту від
впровадження автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи
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 06 березня 2025 року
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Строк виконання
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи
етапів кваліфікаційної Примітка
з/п
роботи
1 Умови проектування 06.03.25 – 07.03.25
2 Розрахунок електричних навантажень 08.03.25 –12.03.25
Вибір і обґрунтування схеми живлення
3 13.03.25 – 17.03.25
підприємства. Розрахунок живлячої мережі
Вибір трансформаторів і засобів компенсації
4 18.03.25 – 20.03.25
реактивної потужності
Вибір схеми внутрішньозаводського
5 21.03.25 – 22.03.25
електропостачання напругою 10 (6) кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в
6 24.03.25 – 31.03.25
мережах вище 1000 В
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 01.04.25 – 04.04.25
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 07.04.25 – 21.04.25
9 Індивідуальне завдання 22.04.25 – 28.04.25
Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
10 28.04.25 – 30.04.25
промислового підприємства
11 Охорона праці 01.05.25 – 07.05.25
12 Виконання креслень графічної частини роботи 08.05.25 – 03.06.25
Підготовка доповіді та супровідних документів, 04.06.25 – 06.06.25
13
збір необхідних підписів
Здобувач вищої освіти-дипломник ________________ Максим КУЗЬМЕНКО
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Владлен КИСЕЛЬОВ .
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ . 6
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ .................................................................................... 7
1.1 Характеристика об'єкта проєктування .............................................................. 9
1.3 Характеристика цехів об'єкта, особливості їх електропостачання .............. 10
1.4 Характеристика джерела живлення ................................................................ 11
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ .......................................... 12
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів .............. 13
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень від
однофазних електроприймачів .................................................................................. 22
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від освітлювальних
систем ....................................................................................................................... 26
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової підстанції
................................................................................................................................... 27
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях системи
електропостачання .................................................................................................. 28
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху та
підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій ....... 30
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ..................................................................... 39
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства ................................. 39
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі ............................................................ 40
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ............................................ 43
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ
ПОТУЖНОСТІ ........................................................................................................... 49
4.1 Вибір трансформаторів головної понижуючої підстанції ............................ 49
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням
компенсації реактивної потужності ...................................................................... 51
4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві .................................. 56
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
НАПРУГОЮ 10 (6) кВ ............................................................................................... 57
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції внутрішньозаводської мережі 57
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж ...................................................... 58
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ
Арк Зм. № докум. Підпис Дата
Розраб. Кузьменко М.В. Літ Лист Листів
Перев. Кисельов В.Б. Електропостачання 3 123
Т. контр. підприємства з виготовлення
Н. контр. Ключка К.М. графітових виробів ФЕТАМ, ЕСЕ-12
Затв. Ситник О.О.
Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата
6 РОЗРАХУНОКСТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ
1000В ........................................................................................................................... 62
6.1 Вихідні дані для розрахунків ........................................................................... 62
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в характерних
точках ....................................................................................................................... 64
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі 110 кВ ... 67
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП. ВИБІР
ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ. ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ........... 70
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП ....................................... 70
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН ........................................................... 70
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН .............................................. 71
7.4 Вибір трансформаторів струму ....................................................................... 72
7.5 Вибір трансформаторів напруги...................................................................... 74
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість ........................................................ 74
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ ......................... 75
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху ..................................... 75
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем ............................. 76
8.2.1 Загальні відомості ....................................................................................... 76
8.2.2 Розрахунок освітленості ............................................................................ 77
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок ...................................... 80
8.2.4 Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги ...................... 84
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву ........................ 87
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж .......................... 87
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами нагріву
та захисту .............................................................................................................. 88
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги ............................ 93
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ ............................ 96
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання мережі до 1000В ........................ 97
8.5 Захист цехових електричних мереж ............................................................. 101
8.5.1 Вибір апаратів захисту ............................................................................. 101
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної підстанції ... 103
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної підстанції .... 104
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – Розробка схеми автоматичного лічильного
пристрою з вибірковим алгоритмом роботи ......................................................... 108
9.2. Розробка пристрою обліку та сортування капілярних маркерів в
пакувальній машині .............................................................................................. 109
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
9.4. Розрахунок частотних характеристик мікроконтролера ........................... 112
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА – Техніко-економічний ефект від
впровадження автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом
роботи ........................................................................................................................ 114
11 ОХОРОНА ПРАЦІ .............................................................................................. 116
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають при виконанні робіт в
приміщенні електротехнічного відділу .............................................................. 116
11.2 Модернізація системи пожежної сигналізації у відділу ........................... 118
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................ 122
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І
ТЕРМІНІВ
ВН – висока напруга
ГПП – головна понижуюча підстанція
ЕН – електричне навантаження
ЕП – електроприймачі
КЗ – коротке замикання
КРП – комплектно розподільчий пристрій
КТП – комплектна трансформаторна підстанція
ЛЕП – лінія електропередачі
НБК – низьковольтна батарея конденсаторів
НКУ – низьковольтна комплектна установка
ПЛ – повітряні лінії
ПРА – пускорегулююча апаратура
ПУЕ – правила улаштування установок
РП – розподільчий пункт
РПС – районна підстанція
СЕП ПП – система електропостачання промислового підприємства
ТЕР – техніко-економічні розрахунки
ТП – трансформаторна підстанція
ЦЕН – центр електричних навантажень
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ
Система електропостачання промислового підприємства складається з
мереж напругою до 1 кВ та вище, головної понижуючої підстанції, розподільчих
пунктів, трансформаторних підстанцій та силових пунктів у цехах. Призначена
система для забезпечення вимог виробництва в передачі електроенергії від
джерела живлення до місця споживання її у відповідній кількості та якості [1, 2].
Як відомо [3, 4], системи електропостачання промислових підприємств
можна умовно поділити на три типи: ізольовані, централізовані та комбіновані.
Згідно з завданням на дипломне проектування система електропостачання
промислового підприємства має бути централізованою.
Основними чинниками при проектуванні системи електроспоживання є
характеристики джерел живлення та споживачів електроенергії, в першу чергу
безперебійність електропостачання з урахуванням можливості забезпечення
резервування, а також вимоги електробезпеки. Але незважаючи на те, що ці
особливості та характеристики є головними чинниками при проектуванні
системи електропостачання, вагомий внесок в ідеологію побудови раціональної
СЕП вносять загальні вимоги до системи електропостачання, основні з яких
приведемо нижче.
Проектування системи електропостачання промислових підприємств
проводимо згідно з [1, 4] та інших нормативних документів.
Основними чинниками при проектуванні є характеристики джерел
живлення та споживачів електричної енергії, в першу чергу вимоги до
безперебійності електропостачання з урахуванням можливості забезпечення
резервування у технологічної частині проекту, вимоги електробезпеки.
Схеми електропостачання промислових підприємств розробляємо з
урахуванням наступних основних принципів [4]:
а) Джерела живлення мають бути максимально наближені до
споживачів електричної енергії.
б) Число ступенів трансформації і розподілу електроенергії на
кожної напрузі має бути мінімально можливим.
в) Розподіл електроенергії рекомендується здійснювати по
магістральних схемах. Радіальні схеми можуть бути застосовувати у
обґрунтованих випадках.
г) Схеми електропостачання і електричних з'єднань підстанцій
мають бути виконано таким чином, щоб належній рівень надійності і
резервування було забезпечено найменшою кількістю електрообладнання
та провідників.
д) Схеми електропостачання повинні виконуватися по блочному принципу
з урахуванням технологічної схеми підприємства. Живлення електроприймачів
паралельних технологічних ліній слід здійснювати від різних секцій шин
підстанцій, взаємозв'язані технологічні агрегати повинні живитися від однієї
секції шин.
Живлення вторинних ланцюгів не повинно порушуватися при будь-яких
перемиканнях силових ланцюгів паралельних технологічних потоків.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
є) При побудові схеми електропостачання підприємства, електроприймачі
якого вимагають резервування живлення, повинно проводитися секціонування
шин у всіх ланцюгах системи розподілу електричної енергії, включаючи шини
низької напруги цехових двохтрансформаторних підстанцій.
є) Усі елементи електричної мережі повинні, як правило, знаходитися під
навантаженням. Наявність резервних непрацюючих елементів мережі має бути
обґрунтовано.
ж) Потрібно застосовувати (вживати) , як правило, роздільну роботу ліній,
трансформаторів. У обґрунтованих випадках може бути допущена паралельна
робота елементів електропостачання.
Вибір типу, потужності та інших параметрів підстанції, а також її
місцезнаходження обумовлюється значеннями і характером навантаження та
розміщенням їх на генеральному плану підприємства. При цьому враховуються
також архітектурно-будівельні і експлуатаційні вимоги, розміщення
технологічного обладнання, умови оточуючого середовища, вимоги
вибухопожежної та екологічної безпеки.
Система електропостачання промислового підприємства враховує
черговість його спорудження. Подальше будівництво не повинно порушувати чи
знижувати надійність електропостачання діючих виробництв.
При проектуванні системи електропостачання промислового підприємства
належить враховуємо потребу у електроенергії сторонніх близько розташованих
споживачів.
У об'єктах електропостачання повинні, як правило, застосовувати
комплектне крупноблочне електротехнічне обладнання.
Схемні та конструктивні рішення є максимально уніфіковані.
Категорії електроприймачів (ЕП) по надійності електропостачання
відповідають ПУЕ. При цьому не допускається необґрунтованого віднесення ЕП
до більш високої категорії, а саме:
- ЕП, які працюють на склади, проміжні нагромаджувачі, що виконують
допоміжні технологічні операції, частину обладнання інженерного забезпечення
будівлі, відносимо до III категорії.
Віднесення вказаних електроприймачів до II категорії приводе до
необґрунтованого завищення не тільки потужності встановлених
трансформаторів, але і вимог до резервування живлення споживачів.
До II категорії слід відносити тільки таке технологічне та інше обладнання,
без якого неможливе продовження роботі основного виробництва на час після
аварійного режиму.
- електроприймачі, відключення яких приводе до масового недовідпуску
продукції , нерідко відносять не до II категорії, а до І категорій, що мотивується
тім, що наносяться "значні збитки народному господарству".
Зазначимо, що поняття "значні збитки народному господарству" відносяться
до групи виробництв, регіону, галузі, але не до одного підприємства.
Поняття "категорія електроприймача по надійності електропостачання" не
відноситься до споживача в цілому, у тому числи до цехів, дільниць, корпусів і т.
д. Це поняття правомірно тільки по відношенню до індивідуального ЕП. Для
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
споживача характерно лише поєднання в різних пропорціях електроприймачів
категорій І, II та III.
1.1 Характеристика об'єкта проєктування
Підприємство, електропостачання якого ми будемо проектувати в даній
кваліфікаційній роботі бакалавра, займається виробництвом графітових виробів.
При проектуванні системи електропостачання (СЕП) підприємства ми
враховуємо основні вимоги "Норм технологічного проектування СЕП
промислових підприємств", і відповідних розділів "Правил улаштування
електроустановок 2017".
Структура підприємства приведена на генплані (лист №1) і включає як цеха
основного виробництва, так і допоміжні приміщення та підрозділи.
При проектуванні системи електропостачання враховано рельєф
місцевості, характер та вид ґрунту, характеристики приймачів електричної енергії
окремих цехів та споруд, особливості технологічних процесів на підприємстві,
характеристику оточуючого середовища.
Головна понижуюча підстанція (ГПП) підприємства розташована з
врахуванням місця знаходження теоретичного центру електричного
навантаження. При цьому було враховано домінуючий напрямок вітру.
Основним високовольтним обладнанням підприємства є понижуючі
трансформатори цехових трансформаторних підстанцій.
При розробці системи електропостачання підприємства враховувалося, що
всі підстанції підприємства телемеханізовані та будуть працювати без чергового
персоналу.
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії
Силові електроприймачі цеху графітових елементів до графобудівних
машин живляться трифазним змінним струмом промислової частоти 50 Гц
номінальною напругою 380 В. Однофазне обладнання складається з
малопотужних установок, що включені на фазу 220 В. Вищих гармонік при
експлуатації обладнання не виникає. Встановлена потужність та інші
характеристики приведено у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху
Встановлена
№ Кількість,
Електроприймач потужність, cos
поз. шт.
кВт
1 2 3 4 5
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
1 Вентилятор приточний 3 22 0,83
2 Вентилятор витяжний 10 5 0,88
3 Автомат формування графітного
5 17,5 0,84
стержня
4 Автомат корегування графітного
5 10 0,8
стержня
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовж. табл. 1.1
1 2 3 4 5
5 Складальний автомат №1 5 4,2 0,87
6 Складальний автомат №2 5 4,7 0,87
7 Верстат вставляння пера 5 5,3 0,81
8 Автомат формування пера 5 21,4 0,88
9 Автомат формування гільзи 5 7,8 0,81
10 Чорнилозаливний верстат 20 2,8 0,9
11 Розподільник 5 2 0,94
12 Вибраковочна машина 5 3,4 0,76
13 Маркувальний автомат 5 8 0,86
14 Пакувальний автомат 5 13,2 0,91
15 Прес обойм 1 17,3 0,83
16 Прес валів обойм 1 5,4 0,85
90
Однофазні електроприймачі
1 Зварювальний апарат гуми 3 7,2 0,72
2 Універсальний верстат 3 7,2 0,72
6
В цеху графітових елементів до графобудівних машин на рівні
технологічних зв’язків здійснюється відповідне резервування.
Основне обладнання цеху відноситься до ІІ категорії. Як відомо [1], до ІІ
категорії слід відносити обладнання без якого не можливе продовження роботи
основного виробництва на час після аварійного режиму.
Обладнання цеху розташовано з урахуванням технологічних особливостей
виробничих процесів.
Виробничо - сформоване електрообладнання живляться від власних
розподільних пунктів РП.
План цеху та розташування обладнання зображено на листі 5 графічної
частини, а також на рисунку 1.1.
Особливостями розташування обладнання у примащені цеху є такі, що
потребують практично рівномірну освітленість цеху.
Проектом передбачено загально-виробниче освітлення 380/220 В, та
аварійне освітлення 220 В.
Розміри цеху, електропостачання якого ми будемо розраховувати, складають
:становлять 54×54×6 м. з площею освітлення S=2916 м2.
1.3 Характеристика цехів об'єкта, особливості їх електропостачання
Проектування електропостачання цехів неможливе без урахування
особливості виробничого середовища приміщень, у яких вони розташовуються.
При цьому ми виконуємо всі вимоги ПУЕ у цієї частини.
Електроустановки підприємства, електропостачання якого ми проектуємо,
розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
До відкритих, або зовнішніх електроустановок відноситься складське
обладнання. Приміщення цехів підприємства відносяться до так званих
нормальних, тобто є сухими приміщеннями, в яких вологість повітря не
перевищує 60 % та відсутні умови, наведені уп. 1.1.10-1.1.12 ПУЕ.
До запилених приміщень, в яких за умовами виробництва виділяється
технологічний пил у такій кількості, що він може осідати на проводах, проникати
всередину машин, апаратів [5, 6].
Але ці цехи відноситься до приміщень з не струмопровідним пилом.
Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання
1.4 Характеристика джерела живлення
Живлення даного підприємства здійснюється від районної підстанції (РПС)
енергосистеми 110 та 220 кВ.
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
обрана номінальна напруга енергосистеми Uс=110кВ:
потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=2400 МВ • А;
довжина повітряної лінії Lпл = 80 км.
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на границі
балансової приналежності Qек = 368,5 квар в часи її максимуму навантаження.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110кВ±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.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Знання електричних навантажень необхідне для вибору і перевірки
провідників (шин, кабелів та ін.) і трансформаторів по пропускній спроможності
і економічній густині струму, а також для розрахунку втрат і відхилення напруги,
вибору апаратів захисту та засобів компенсації реактивної потужності.
Правильне визначення електричних навантажень при проектуванні є
основою для раціонального рішення всього комплексу питань електропостачання
сучасного промислового підприємства, у тому числі, окремого цеху.
Поняття «розрахункове навантаження» випливає з визначення
розрахункового струму Іроз , за величиною якого вибирають всі елементи мережі
і електрообладнання системи електропостачання.
В найпростішому випадку, коли навантаження постійне в часі
І const Іроз .
При змінному навантаженні, коли його графік має випадкових характер,
використовується співвідношення
t
1
I (t) I(t) dt ,
t
де – тривалість інтервалу усереднення ( t T - ), що приймається для
графіків навантаження, практично незмінних у часі, рівної 3T0 (у решті
випадків – 3T0);
T – інтервал реалізації випадкового процесу;
T0 – постійна часу нагріву провідника до максимальної допустимої
температури (за час, рівний 3 T0 , провідник нагрівається до 95 % сталого рівня).
Умовно приймають T0 10 хв., 30 хв. незалежно від перетину
провідника, звідки і витікає поняття «півгодинний максимум».
З наведеного вище співвідношення вводять поняття «розрахунковий
струм» Іроз – це такий струм, що приводе до такого ж максимального нагріву
провідника або викликає такий же тепловий знос, що й початкове змінне
навантаження I(t) .
Значення Іроз звичайно визначають з виразу
Ppоз 3 U Ipоз cos . (2.1)
В якості розрахункового навантаження приймають середнє навантаження
P за активною потужністю впродовж часу
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
t
1
P P(t)dt .
t
Активне розрахункове навантаження Ppоз аналогічне поняттю
«розрахунковий максимум» Pmax або «максимального навантаження» Imax Iроз ,
тобто найбільшому значенню струму із середніх у 30-хвилиних інтервалах
усереднення.
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів
Визначення розрахункових електричних навантажень необхідно проводити
згідно методики [7], яка поширюється на всі галузі господарства, адаптована до
сучасних умов та містить суттєві уточнення попередніх методів розрахунку.
Визначення електричних навантажень цеху є складовою розрахунку
електричних навантажень промислового підприємства в цілому. При таких
розрахунках враховують ступень (рівень) системи електропостачання, оскільки
розрахунки на кожній із них мають свою специфіку. На заводах середньої та
великої потужності таких рівнів нараховують шість (рисунок 2.1).
Кінцевим результатом таких розрахунків має стати величина розрахункової
потужності (Ppоз, цеху )як окремих цехів, так і підприємства (Ppоз, підпр ) у цілому.
Розрахункова потужність Ppоз– це така потужність, при якій термін службі
елементів системи електропостачання дорівнює розрахунковому.
У розрахунках використовуються такі позначення та співвідношення:
– номінальна потужність, Рном ;
– паспортна потужність, Рпасп ;
– встановлена потужність Ру .
У розрахунках використані загальноприйняті позначення: для груп
електроприймачів – Р , для одного електроприймача – р . При цьому для окремого
електроприймача встановлена потужність дорівнює:
1) для електродвигунів, які працюють у довготривалому режимі
pу pном pпасп ;
2) для електродвигунів, які працюють у повторно-короткочасному режимі:
pу pном pпасп ТВ ,
де ТВ – тривалість включення в частках одиниці (задається у паспорті, як
правило, у відсотках).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 2.1 – Рівні (ступені) системи електропостачання
Групова номінальна (встановлена) активна потужність – це алгебрична
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у групу
ЕП
n
Рном рном , (2.2)
1
де n – кількість електроприймачів у групі.
Групова номінальна реактивна потужність – це алгебраїчна 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.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розрахункова активна потужність вузла живлення визначається
розрахунковою величиною Кв Рном , що відповідає значенню Кр , за
співвідношенням:
Рроз Кp Кв Рном , (2.4)
де Кр f Kв, nе, Ta – коефіцієнт розрахункової потужності, який залежить від
коефіцієнту використання Кв та ефективної кількості електроприймачів nе та
постійною часу нагріву мережі, для якої розраховують електричні навантаження.
Згідно [7] прийняти наступні постійні часу нагріву:
– Ta 10 хв. – для мережі напругою до 10 кВ, що живлять розподільчі
шинопроводи, пункти, щити. Значення Кр для таких мереж приймають за
номограмою (рисунок 2.2) або згідно таблиці 2.1;
– Ta 2,05 год – для магістральних шинопроводів і цехових
трансформаторів. Для таких випадків значення Кр приймають згідно таблиці 2.2;
– Ta 30 хв. – для кабелів напругою 6 кВ і вище, що живлять цехові
трансформаторні підстанції та розподільчі установки. Розрахункова потужність
для цих елементів визначається за умовою Кр 1.
Відмітимо, що добуток Кв Рном є проміжною допоміжною розрахунковою
величиною, але не середнім значенням очікуваного навантаження, як це
вважалося раніше.
Величину ефективної кількості електроприймачів nе визначаємо за
співвідношенням
2
n
Pном
n 1
е n . (2.5)
n р2
ном
1
Величинуnе можна також визначати за спрощеним співвідношенням
2p
nе
ном . (2.5)
pном max
Якщо знайдене за співвідношенням (2.5) число nе буде більше за n (n –
дійсне число ЕП), тоді слід прийняти n nе . Якщо рном max / pном min 3 , де
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
pном min – номінальна потужність найменшого електроприймача групи, тоді
також приймаємо ne n .
Рисунок 2.2 – Графіки коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе
Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнта розрахункового навантаження Кр для
різних Кв в залежності від nе для живлячих мереж напругою до 1000 В
n Коефіцієнт використання Кв
е
0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14 1,0
2 6,22 4,33 3,39 2,45 1,98 1,60 1,33 1,14 1,0
3 4,05 2,89 2,31 1,74 1,45 1,34 1,22 1,14 1,0
4 3,24 2,35 1,91 1,47 1,25 1,21 1,12 1,06 1,0
5 2,84 2,09 1,72 1,35 1,16 1,16 1,08 1,03 1,0
6 2,64 1,96 1,62 1,28 1,11 1,13 1,06 1,01 1,0
7 2,49 1,86 1,54 1,23 1,12 1,10 1,04 1,0 1,0
8 2,37 1,78 1,48 1,19 1,10 1,08 1,02 1,0 1,0
9 2,27 1,71 1,43 1,16 1,09 1,07 1,01 1,0 1,0
10 2,18 1,65 1,39 1,13 1,07 1,05 1,0 1,0 1,0
11 2,11 1,61 1,35 1,1 1,06 1,04 1,0 1,0 1,0
12 2,04 1,56 1,32 1,08 1,05 1,03 1,0 1,0 1,0
13 1,99 1,52 1,29 1,06 1,04 1,01 1,0 1,0 1,0
14 1,94 1,49 1,27 1,05 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0
15 1,89 1,46 1,25 1,03 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
16 1,85 1,43 1,23 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
17 1,81 1,41 1,21 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
18 1,78 1,39 1,19 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
19 1,75 1,36 1,17 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
20 1,72 1,35 1,16 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
21 1,69 1,33 1,15 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
22 1,67 1,31 1,13 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
23 1,64 1,30 1,12 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
24 1,62 1,28 1,11 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
25 1,6 1,27 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
30 1,51 1,21 1,05 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
35 1,44 1,16 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
40 1,4 1,13 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
45 1,35 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
50 1,3 1,07 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
60 1,25 1,03 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
70 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
80 1,16 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
90 1,13 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
100 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Таблиця 2.2 – Значення коефіцієнта розрахункового навантаження Кр для
різних Кв в залежності від nе на НН цехових трансформаторів і для
магістральних шинопроводів напругою до 1000 В
Коефіцієнт використання Кв
nе 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 і
більше
1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14
2 5,01 3,44 2,69 1,9 1,52 1,24 1,11 1,0
3 2,94 2,17 1,8 1,42 1,23 1,14 1,08 1,0
4 2,28 1,73 1,46 1,19 1,06 1,04 1,0 0,97
5 1,31 1,12 1,02 1,0 0,98 0,96 0,94 0,93
6–8 1,2 1,0 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91
9–10 1,1 0,97 0,91 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
10–25 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 0,85 0,9 0,9
25–50 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,8 0,85 0,85
Більше 50 0,65 0,65 0,65 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8
Значення коефіцієнту використання кв за кожним окремим
електроприймачем визначаємо за довідковими даними.
Груповий коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними ne
знаходимо за формулою
n
кв р
i номi
Кв
1 (2.6)
n
рномi
1
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Груповий коефіцієнт використання по цеху у цілому (середньовиважений
коефіцієнт) дорівнює
n
Кв Р
i номi
К 1
в, цеху . (2.7)
n
Рномi
1
З урахуванням (2.7) співвідношення (2.3) для визначення розрахункової
активної потужності прийме вигляд
n
Рроз цеху Кр Кв, цеху Рном Кр Кв Рном . (2.8)
i i
1
Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП, розраховується за
співвідношенням
Qроз цеху Кр Кв Рном tgі . (2.9)
i i
і
До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругої до 1 кВ повинно бути додане освітлювальне
навантаження Pроз. оc , Qроз. оc .
Повна розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів напругою
до 1 кВ визначається за формулою
S P2 2
роз роз Qроз (2.10)
Результати розрахунків та вихідні дані цеху заносяться у відповідні місця
таблиці 2.3, виконаної за формою Ф 636–92 [2].
Використовуючи вихідні дані таблиці 2.1, співвідношення (2.1) - (2.11) та
графік рисунок 2.2 [7], розраховуємо в якості прикладу величину розрахункового
активної та реактивної потужності окремого цеха , а саме цеху з виготовлення
графітових елементів до графобудівних машин.
Результати розрахунків заносимо у відповідні графи таблиці 2.3, що
виконана по формі Ф636-92.
Визначимо номінальну групову потужність другої групи електроприймачів
(автомат формування графітного стержня) Рном,3. При цьому, так як
електроприймачі згруповані таким чином, що мають однакову величину
коефіцієнта використання Кв та номінальну потужність, співвідношення (2.1)
приймає вид
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
Pном,3 pном n 17,5 5 87,5кВт.
8
Визначаємо розрахункову величину Кв Рном,4 , для цієї ж групи,
використовуючи значення Кв з таблиці 2.3 (стовпчик 5); значення додатку К .
в Рном,
заносимо у стовпчик 8 таблиці 2.3.
Кв Рном,3 0,5 141 70,5 кВт.
Визначаємо чергову розрахункову величину таблиці 2.1, та заносимо її у
відповідну графу таблиці 2.3.
Кв Рном,3 tgφ 0,9 87,5 0,65 78,8квар .
Проводимо аналогічні розрахунки для інших сформованих груп
електроприймачів та заносимо результати розрахунків у таблицю 2.3.
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
p
n ном 2 682,2
е 62шт.
pном м ax 22
Для розрахунку групового середньовиваженого коефіцієнту використання
по цеху в цілому використовуємо формулу (2.7)
n
Кв, і Рном і
1 524,5
Кв, цеху 0,76 .
n
Р 682,2
ном і
1
По графіку рисунок 2.2 для визначених величин nе=62 та Кв, цеху 0,76
знаходимо коефіцієнт розрахункової потужності Кр.цеху який дорівнює Кр,цеху =1,05.
За співвідношенням (2.8) знаходимо розрахункову активну потужність
цеху, який розраховуємо у якості прикладу
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
Рр. цеху Кр Кв. цеху Рном.цеху Кр Кв. i Рном і 1,05 524,5 550,7 кВт.
1
Так, як величина ефективної кількості електроприймачів nе>10,
реактивна потужність силових електроприймачів напругою до 1 кВ по цеху
визначається співвідношенням (1.9), тобто являє собою число підсумкової строки
графи 9:
Qр.цеху (Кв Рном tgφ) 316,3квар.
Повну розрахункова потужність Sпр силових електроприймачів напругою
до 1 кВ по цеху визначається формулою (1.10)
S P2 Q2
р.цеху р.цеху р.цеху 550,72 316,32 635,14 кВА.
Таким чином, нами виконано розрахунок повної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ окремого цеха , а саме цеху з виготовлення
графітових елементів до графобудівних машин.
Аналогічно виконуємо розрахунки для інших цехів.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень
від однофазних електроприймачів
Електричні навантаження ЕП однофазного струму повинні бути
розподілені рівномірно по фазах.
Однофазні ЕП, що включені на фазні і лінійні напруги та розподілені по
фазах з нерівномірністю не вище 15 % по відношенню до загальної потужності
трифазних і однофазних електроприймачів у групі, враховують як трифазні ЕП
тієї ж сумарної потужності [6, 17]. Якщо нерівномірність перевищує 15 %, умовна
трифазна номінальна потужність приймається рівної потроєної величині
навантаження найбільш завантаженої фази.
При кількості однофазних ЕП до трьох з достатньою для практичних цілей
точністю умовна трифазна номінальна потужність Рном у (кВт) визначається
наступним чином:
– при включенні ЕП на фазну напругу за формулою
Рном, у 3 Рном.max ф або Рном, у 3 Sпасп ТВ cosпасп ,
де Рном. max ф – номінальна потужність максимально навантаженої фази, кВт;
Sпасп – паспортна потужність, кВ А ,
ТВ – відносна тривалість включення в долях одиниці;
– при включенні однофазних ЕП на лінійну напругу умовна трифазна
номінальна потужність Рном у при кількості електроприймачів від одного до
трьох, включених по можливості рівномірно в різні плечі трифазної системи,
визначаються за формулами:
при одному електроприймачу
Рном, у 3 Рном. ;
при двох або трьох електроприймачах
Рном, у 3 Рном.max ф . (2.11)
Якщо кількість однофазних електроприймачів з різними Кв і cos більш
трьох і при включенні їх на фазну і лінійну напругу вони розподіляються по фазах
по можливості рівномірно, то визначаються середні навантаження за найбільш
завантажену зміну по кожної фазі.
Загальне середнє навантаження окремих фаз визначається складанням
середніх однофазних навантажень даної фази (фаза – нуль) і однофазних
навантажень, що включені на лінійну напругу з відповідним зведенням останніх
до навантажень однієї фази та фазної напруги з використанням таблиці.
Наприклад, для фази а маємо
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
P(a) Кв Раb (аb)а Кв Рac (аc)а Кв Рао ; (2.12)
Q(a) Кв Раb q(аb)а Кв Раc q(аc)а Кв Qао , (2.13)
де Pab, Pac – навантаження, що включені на лінійну напругу відповідно між
фазами аb і ас;
Pao, Qao – навантаження, що приєднані на напругу фази а (між фазним та
нульовим проводами);
(аb)а , (ас)а , q(аb)а , q(ас)а – коефіцієнти зведення навантажень(таблиця 2.4),
що включені на лінійну напругу до фази а;
Кв, Кв – коефіцієнти використання однофазних ЕП різного режиму роботи.
Аналогічно визначаються середні однофазні навантаження для фаз b і с,
знаходиться найбільш завантажена фаза по активної потужності, наприклад фаза
с, а потім еквівалентне трифазне навантаження мережі від однофазних
електроприймачів.
Р 3 Р(с) і Q 3 Q(c) .
Таблиця 2.4 – Коефіцієнти зведення навантажень
Коефіцієнти Коефіцієнт потужності навантаження
зведення 0,3 0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 1,0
(аb)а,, (bс)b , (са)с 1,4 1,17 1,0 0,89 0,84 0,8 0,72 0,64 0,5
(аb)b,, (bс)с , (са)а –0,4 –0,17 0 0,11 0,16 0,2 0,28 0,36 0,5
q(аb)а,, q(bс)b , q(са)с 1,26 0,86 0,58 0,38 0,3 0,22 0,09 – –
0,05 0,29
q(аb)b, , q(bс)с , q(са)а 2,45 1,44 1,16 0,96 0,88 0,8 0,67 0,53 0,29
Однофазними електроприймачами в цеху є наступні установки:
- Зварювальний апарат гуми-3 шт;
- Універсальний верстат – 3 шт.
Розрахуємо умовну трифазну номінальну потужність Pу для
групи однофазних електроприймачів, потужність яких приведена до ТВ =100%,
що підключені наступним чином:
- зварювальний установка: напруга фазна Uф 220В ; рф,0 7,2 кВт ;
cos 0,72 ; Кв ,a0 0,4 ;
- термопіч універсальна: напруга лінійна UЛ 380В ; рЛ 7,2 кВт ;
cos 0,72 ; Кв 0,4 .
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Визначаємо загальне середнє навантаження окремих фаз (А, В, С) згідно
співвідношень (2.12–2.13), які записано для більш загального випадку:
P(a) Кв,i Раb,i (аb)а,i Кв,i Рac,i (аc)а,i Кв,i Рао,i
P(b) Кв,i Раb,i (аb)b,i Кв,i Рbc,i (bc)b,i Кв,i Рbо,i
P(c) Кв,i Раc,i (аc)c,i Кв,i Рbc,i (bc)c,i Кв,i Рcо,i
Q(a) Кв,i Раb,i q(аb)а,i Кв,i Раc,i q(аc)а,i Кв,i Qао,i
Q(b) Кв,i Раb,i q(аb)b,i Кв,i Рbc,i q(bc)b,i Кв,i Qbо,i
Q(c) Кв,i Раc,i q(аc)c,i Кв,i Рbc,i q(bc)c,i Кв,i Qcо,i
Визначимо навантаження фаз, використовуючи відповідні коефіцієнти
зведення навантажень з таблиці 2.4
P(a) P(b) P(c) 0,4 7,2 0,8 0,4 7,2 0,28 0,4 7,2 6 кВт ,
Середнє реактивне навантаження, віднесене до фаз А, В, С дорівнює
відповідно:
Q(a) Q(b) Q(c) 0,4 7,2 0,22 0,4 7,2 0,8 0,4 7,2 0,96 5,7 квар
Для найбільш навантаженої фази (В)
Q
tg (b)
b ,
P(b)
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
12 (квар)
tg(a) tg(b) tg(c) 1,44 .
8,3 (кВт)
Середньовиважене значення коефіцієнту навантаження Кв(а) для
найбільш навантаженої фази
Р
Кв(b)
(b)
,
Р1.ab P2.ab Рbc Р
2 b,0
6
Кв(а) 0,42 .
7,2 7,2 7,2
2
Умовна трифазна номінальна потужність Рном у найбільш навантаженої
фази (В), що розраховується за співвідношення (2.11), складає:
Ру 3 P(b) ; Ру 3 6 18 кВт .
Qу Pу tg(b) ; Qу 18 0,95 17,1квар .
Ефективну кількість однофазних електроприймачів визначаємо по
співвідношенню:
2 P
n (o)
e(o) .
3 pmax.(o)
2 18
ne(o) 2 .
3 6
За таблиці 2.1 при ne(o) 2 та Кв(b) 0,42 отримаємо Кр 1,98 .
Рроз у Кр Кв(b) Ру ,
Рроз у 1,98 0,42 18 14,9 кВт .
Розрахункова реактивна потужність визначається наступним чином:
– для живлячих мереж напругою до 1 кВ у залежності від nе :
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
при nе 10 Qроз 1,1Кв Рном tg ;
при nе 10 Qроз Кв Рном tg .
Qроз у 1,1Кр Кв(b) Ру,і tgі ,
і
Qроз у 1,114,9 0,96 15,7 квар .
Повна умовна розрахункова потужність Sроз у силових однофазних
електроприймачів напругої до 1 кВ визначається формулою (2.10):
2 2
Sроз у 14,9 103 15,7 103 21,6 кВ А .
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем
В відповідності до категорій пожежозахисту приміщення, згідно ПУЕ
(глава 6.5), ми обираємо тип світильників, їх висоту підвісу, та розташування в
робочій зоні цеху елеваторних зерносушильних машин. Загальні геометричні
розміри виробничої зони цеху становлять 54×54×6 м. з площею освітлення
S=2916 м2.
Для визначення електричних навантажень (ЕН) освітлювальних установок
використовується метод питомої потужності. Для знаходження питомої
фактичної потужності ЕН освітлювальних установок (Рп.о.ф.) використовуються
слідуючи дані: тип світильника, коефіцієнт запасу к3., освітленість Еф, значення
розрахункової висоти h, площа освітлювального приміщення S. По обраному типу
світильника, площі освітлювального приміщення та висоті підвісу світильників
визначається питома потужність загального рівномірного освітлення,
необхідного для забезпечення норми освітленості.
Для освітлення цеху ми використаємо стельові світильники ПВЛМ з
чотирма лампами типу ЛБ-65-4. Світильники розташовані під стелею на висоті
h=5,8 м, від рівня підлоги
Виконаємо розрахунки освітлювального навантаження цеху:
Визначимо активну потужність освітлювальних установок Рм.о. згідно виразу
Рм.о. кп Рп.о.ф S, (2.12)
де кп – коефіцієнт попиту освітлення [9];
S – площа приміщення, м2;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рм.о. 0,95 9,7 2916 26800 кВт,
Рп.о.ф – питома фактична потужність освітлювальних установок, Вт/м2,
визначається за формулою
Е к
ф з.ф
р п.о.ф Р п.о.табл к р , (2.13)
100 к з.табл
де Рп.о.табл – питома потужність освітлювальної установки [9], Вт/м2;
Еф – фактична освітленість для виконуваного виду робіт [9], лк;
кз.ф – фактичний коефіцієнт запасу для виконуваного виду робіт [9];
кз.табл – табличний коефіцієнт запасу для виконуваного виду робіт [9];
кр - коефіцієнт зміни відбиття від поверхонь приміщення [9].
200 1,8
рп.о.ф 14,6 0,3 9,78 Вт/м2
100 1,6
Реактивну потужність навантаження системи загального освітлення цеху
визначаємо за виразом
Q м.о Р м.о tgφ о , (2.14)
де tgφ0 – реактивна складова кута зсуву фаз.
Qм.о 26,8 0,2 5,4 квар.
Розрахунок освітлювального навантаження інших цехів та підрозділів
підприємства виконуємо аналогічно. Живлення зовнішньої системи освітлення
підприємства виконано від силового трансформатора, що живить будівлю
управління.
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової підстанції
Сумарні активну та реактивну розрахункові потужності на шинах 0,4 кВ
визначаємо за виразами
P0,38 цеху Рр. цеху Рр. ос. цеху , (2.15)
Q0,38 цеху Qр. цеху Qр. ос. цеху . (2.17)
Отримаємо
P0,38 цеху Рр. цеху Рр.ос. цеху 550,7 26,8 577,5 кВт,
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Q0,38 цеху Qр. цеху Qр.ос. цеху 316,35,4 321,7 квар.
Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанцій за виразом
2 2
Sр.цеху Р0,38 цеху і Q0,38 цеху і , (2.18)
2 2
SТП6 Р 2 2
0,38 цеху Q0,38 цеху 577,5 321,7 628 кВА.
Дані розрахунків навантаження цехової підстанції S ТПі за формулою (2.18) по
усім цехам заносимо у таблицю 2.4.
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях системи
електропостачання
На вищих рівнях системи електропостачання підприємства розрахункове
(максимальне) навантаження визначаємо шляхом додавання розрахункових
навантажень окремих груп електроприймачів (цехів, підрозділів) з урахуванням
коефіцієнта одночасності збігання максимумів навантаження Ko .
Коефіцієнта одночасності Ko залежить від кількості приєднань на шинах
РУНН ГПП та середньовиваженого коефіцієнту використання Kв і
визначається за даними [5].
Приблизну потужність підприємства (на шинах РУНН) SНН ГПП
визначаємо за формулою
N 2 N 2
SНН ГПП Ко P0,4 цеху Q0,4 цеху . (2.18)
i i
i i
SНН.ГПП 0,9 8221,22 5010,32 9627,6 кВА
Таким чином, нами з використанням нормативної методики, виконано
розрахунок електричних навантажень по підприємству, а приблизна
розрахункова потужність має значення SНН.ГПП =9627,6 кВА.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.4.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху
та підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій
Картограмою навантажень називають план, на якому зображена картина
середньої інтенсивності розподілу навантажень приймачів електроенергії.
Картограму навантажень будуємо як на плані розташування приймачів
електроенергії в цехах, так і на генеральному плані всього підприємства. Якщо
картограму будують на генеральному плані підприємства, то як приймачі
електроенергії розглядаємо самі цехи.
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу навантажень на
картограмі виконують різними способами [1, 6]. Найбільш простий з них
складається в зображенні ступеня інтенсивності розподілу навантажень
приймачів за допомогою кіл. Він полягає в наступному. Як центр кола вибирають
центр електричного навантаження (ЦЕН) приймача електроенергії, а радіус кола
зв'язують із розрахунковою потужністю приймача електроенергії; значення його
знаходять із умови рівності розрахункової середньої активної потужності групи
електроспоживачів площі кола
Р π r2
р,0,38і i m
де rp.i - радіус кола групи споживачів, π = 3,14 ; m- кВт/мм2 – масштаб
P
ri
0,38 і
, (2.19)
π m
У кожному з отриманих кіл виділяємо сектори, що відповідають силовому,
а також освітлювальному навантаженням:
360 P
р, цеху i
αс.н ; (2.20)
Р0,38цеху
360 P
αоc.н
р, цеху i , (2.21)
Р0,38 цеху
Розраховуємо на прикладі вибраного нами цеху вказані параметри
картограми електричних навантажень
Р
r р0,38(ТП6) 577,5 1000
ТП6 33,4 мм.
3,14 m 3,14 165
360 550,8
с.н 343.
577,5
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3600 26,8
о.н 17.
577,7
Розрахункові значення заносимо у графу 8 таблиці 2.5.
Таблиця 2.5 – Дані для побудови картограми ЕН
Найменування Рроз.цеху Рроз.осв.цеху Р0,38.цеху m α r,
α
кВт кВт кВт Вт/мм2 с.н. о.н. мм
Цех первинної обробки графіту.
1418,9 58,5 1477,4
Склад графіту 165 346 14 53,4
Цех штучних діамантів 1433,1 31,4 1464,5 165 352 8 53,2
Цех олівців з графітовим стрижнем.
712,1 28,8 740,9
Котельня 165 346 14 37,8
Цех графітових рідин та фарби. Цех
714,5 18,9 733,4
упаковки і тари. Насосна 165 351 9 37,6
Цех графітових паст. Цех графітних
922,3 32,5 954,8
пластин 165 348 12 42,9
Цех графітових елементів до
550,8 26,8 577,5
графобудівних машин 165 343 17 33,4
Цех графітових щіток. Склад
пластифікаторів та полімерних 588,1 29,3 617,4 165 343 17 34,5
складових
Цех гальванічного покриття.
Будівля управління; Станції
122,5 104,3 226,8
регенерації та приготування 165 194 166 20,9
електролітів
Цех тонеру. Цехи вуглецевого
обладнання та печей.
1315,8 112,7 1428,5
Деревообробний цех. Ремонтно- 165 332 28 52,5
механічний цех. Склади
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як точку
з координатами:
n
(Pp.i xi )
Х i1 ; (2.22)
n
Pp.i
i1
n
(Pp yi )
Y i i
1 , (2.23)
n
Pp
i
i 1
де Х,Y– координати центру електричних навантажень на генплані, мм;
xi , yi – координати i-ого навантаження на генплані, мм;
Pp i – максимальне навантаження i-ого цеху, кВт.
Дані, необхідні для розрахунку координат ЦЕН згідно виразу (2.22), (2.23)
заносимо у відповідні графи таблиці 2.6.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Визначаємо координати ЦЕН
n
(Pp.i xi ) 1718015
Х i1 209 м,
n
P 8221,2
p.i
i1
n
(Pp yi )
i i
1 1890190
Y 230 м.
n
P 8221,2
p i
i1
Таким чином, нами розраховані дані для побудови картограми навантаження
(таблиця 2.5) та координати ЦЕН (таблиця 2.6) які ми будемо використовувати
при виборі місця розташування ГПП.
Центр електричних навантажень цеху.
Цехові ТП з метою економії метала і електроенергії рекомендується
встановлювати в умовному центрі електричних навантажень (ЦЕН).
Встановлення трансформаторних підстанцій у вказаних центрах дозволяє:
а) приблизити високу напругу до центрів споживання електричної енергії;
б) зменшити витрати провідникового матеріалу;
в) мінімізувати втрати електричної енергії або сумарних зведених річних
витрат.
У багато прогінних цехах великої ширини ТП розміщуються переважно
біля колон, між колонами або у внутрішньоцехових приміщеннях з таким
розрахунком, щоб не займати площу цеху, яка обслуговується кранами. Якщо
відстань між колонами недостатня для того, щоб розмістити між ними
підстанцію, то допускається її розташування на площі цеху так, щоб одна з колон
знаходилась у межах периметра розміщення ПС.
ТП розташовують поза межами цеху лише у випадках неможливості
встановлення їх у приміщенні цеху. Для цього використовують, як правило,
прибудовані та вбудовані підстанції.
У цехах з вибухонебезпечним середовищем цехові підстанції виносяться за
їх межі.
Для визначення умовного центру електричних навантажень існують
декілька методів. 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:
– для активної потужності:
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
п
Рроз х
i i
Х i1
ЦЕН цеху(Р) п , (2.24)
Рроз i
i1
п
Рроз у
i i
У i1
ЦЕН цеху(Р) п ; (2.25)
Рроз i
i1
– для реактивної потужності:
п
Qроз х
i i
Х i1
ЦЕН цеху(Q) п ,
Qроз i
i1
п
Qроз у
i i
У i1
ЦЕН цеху(Q) п ,
Qроз i
i1
де Pроз і Qроз – номінальна активна і реактивна потужності електроприймачів,
і і
xi, yi – координати відповідного споживача.
Встановлення ТП у точці, координати якої розраховують за формулами
(2.24) та (2.25) дозволяє суттєво зменшити використання кольорового металу за
рахунок оптимізації довжини кабелів з врахуванням їх перерізу.
Для кожного споживача заносимо його встановлену потужність та
координати у відповідні стовбці таблиці 2.7. Координати ЦЕН отримаємо також
в міліметрах після того, як у таблицю 2.7 буде внесено останній споживач.
Таблиця 2.7 – Розрахунок центру електричних навантажень
№ на Н а й м енування Pi, Xi, Yi,
плані кВт м Pi∙Xi P
м i∙Yi Хцен Yцен
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Вентилятор приточний 22 21 462 45 990
2 Вентилятор приточний 22 25 550 45 990
3 Вентилятор приточний 22 28 616 45 990
4 Вентилятор витяжний 5 2 10 33 165
5 Вентилятор витяжний 5 13 65 33 165
6 Вентилятор витяжний 5 25 125 33 165
7 Вентилятор витяжний 5 42 210 33 165
8 Вентилятор витяжний 5 53 265 33 165
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовж. табл. 2.7
1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 Вентилятор витяжний 5 2 10 3 15
10 Вентилятор витяжний 5 13 65 3 15
11 Вентилятор витяжний 5 25 125 3 15
12 Вентилятор витяжний 5 42 210 3 15
13 Вентилятор витяжний 5 53 265 3 15
14 Автомат формування
17,5 16 280 52 910
графітного стержня
15 Автомат формування
17,5 52 910 52 910
графітного стержня
16 Автомат формування
17,5 12 210 27 472,5
графітного стержня
17 Автомат формування
17,5 29 507,5 27 472,5
графітного стержня
18 Автомат формування
17,5 48 840 27 472,5
графітного стержня
19 Автомат корегування
10 16 160 48 480
графітного стержня
20 Автомат корегування
10 52 520 22 220
графітного стержня
21 Автомат корегування
10 12 120 22 220
графітного стержня
22 Автомат корегування
10 29 290 22 220
графітного стержня
23 Автомат корегування
10 48 480 22 220
графітного стержня
24 Складальний автомат
4,2 16 67,2 46 193,2
№1
25 Складальний автомат
4,2 52 218,4 46 193,2
№1
26 Складальний автомат
4,2 12 50,4 20 84
№1
27 Складальний автомат
4,2 29 121,8 20 84
№1
28 Складальний автомат
4,2 48 201,6 20 84
№1
29 Складальний автомат
4,7 16 75,2 44 206,8
№2
30 Складальний автомат
4,7 52 244,4 44 206,8
№2
31 Складальний автомат
4,7 12 56,4 18 84,6
№2
32 Складальний автомат
4,7 29 136,3 18 84,6
№2
33 Складальний автомат
4,7 48 225,6 18 84,6
№2
34 Верстат вставляння
5,3 16 84,8 42 222,6
пера
35 Верстат вставляння
5,3 52 275,6 42 222,6
пера
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовж. табл. 2.7
1 2 3 4 5 6 7 8 9
36 Верстат вставляння
5,3 12 63,6 15 79,5
пера
37 Верстат вставляння
5,3 29 153,7 15 79,5
пера
38 Верстат вставляння
5,3 48 254,4 15 79,5
пера
39 Автомат формування
21,4 16 342,4 38 813,2
пера
40 Автомат формування
21,4 52 1112,8 38 813,2
пера
41 Автомат формування
21,4 12 256,8 10 214
пера
42 Автомат формування
21,4 29 620,6 10 214
пера
43 Автомат формування
21,4 48 1027,2 10 214
пера
44 Автомат формування
7,8 16 124,8 11 85,8
гільзи
45 Автомат формування
7,8 52 405,6 11 85,8
гільзи
46 Автомат формування
7,8 12 93,6 13 101,4
гільзи
47 Автомат формування
7,8 29 226,2 13 101,4
гільзи
48 Автомат формування
7,8 48 374,4 13 101,4
гільзи
49 Чорнилозаливний
2,8 8 22,4 43 120,4
верстат
50 Чорнилозаливний
2,8 8 22,4 43 120,4
верстат
51 Чорнилозаливний
2,8 8 22,4 43 120,4
верстат
52 Чорнилозаливний
2,8 8 22,4 43 120,4
верстат
53 Чорнилозаливний
2,8 42 117,6 43 120,4
верстат
54 Чорнилозаливний
2,8 42 117,6 43 120,4
верстат
55 Чорнилозаливний
2,8 42 117,6 43 120,4
верстат
56 Чорнилозаливний
2,8 42 117,6 43 120,4
верстат
57 Чорнилозаливний
2,8 5 14 18 50,4
верстат
58 Чорнилозаливний
2,8 5 14 18 50,4
верстат
59 Чорнилозаливний
2,8 5 14 18 50,4
верстат
60 Чорнилозаливний
2,8 5 14 18 50,4
верстат
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовж. табл. 2.7
1 2 3 4 5 6 7 8 9
61 Чорнилозаливний
2,8 22 61,6 18 50,4
верстат
62 Чорнилозаливний
2,8 22 61,6 18 50,4
верстат
63 Чорнилозаливний
2,8 22 61,6 18 50,4
верстат
64 Чорнилозаливний
2,8 22 61,6 18 50,4
верстат
65 Чорнилозаливний
2,8 40 112 18 50,4
верстат
66 Чорнилозаливний
2,8 40 112 18 50,4
верстат
67 Чорнилозаливний
2,8 40 112 18 50,4
верстат
68 Чорнилозаливний
2,8 40 112 18 50,4
верстат
69 Розподільник 2 8 16 46 92
70 Розподільник 2 42 84 46 92
71 Розподільник 2 5 10 19 38
72 Розподільник 2 22 44 19 38
73 Розподільник 2 40 80 19 38
74 Вибраковочна машина 3,4 8 27,2 48 163,2
75 Вибраковочна машина 3,4 42 142,8 48 163,2
76 Вибраковочна машина 3,4 5 17 12 40,8
77 Вибраковочна машина 3,4 22 74,8 12 40,8
78 Вибраковочна машина 3,4 40 136 12 40,8
79 Маркувальний автомат 8 8 64 50 400
80 Маркувальний автомат 8 42 336 50 400
81 Маркувальний автомат 8 5 40 16 128
82 Маркувальний автомат 8 22 176 16 128
83 Маркувальний автомат 8 40 320 16 128
84 Пакувальний автомат 13,2 8 105,6 52 686,4
85 Пакувальний автомат 13,2 42 554,4 52 686,4
86 Пакувальний автомат 13,2 5 66 18 237,6
87 Пакувальний автомат 13,2 22 290,4 18 237,6
88 Пакувальний автомат 13,2 40 528 18 237,6
89 Прес обойм 17,3 42 726,6 10 173
90 Прес валів обойм 5,4 38 205,2 5 27
РАЗОМ 682,2 - 19463,7 - 18985,6 28,5 27,8
Розрахунок координат ЦЕН реактивного навантаження цеху має сенс у
тому випадку, коли компенсацію реактивної потужності здійснюють в місцях
концентрації таких споживачів, або в цеху встановлено високовольтні двигуни,
які є джерелами реактивної потужності.
Розрахунок координат ЦЕН реактивного навантаження цеху має сенс у
тому випадку, коли компенсацію реактивної потужності здійснюють в місцях
концентрації таких споживачів, або в цеху встановлено високовольтні двигуни,
які є джерелами реактивної потужності.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Так як компенсацію реактивної потужності здійснювати будемо
безпосередньо на шинах ТП, координати ЦЕН реактивного навантаження цеху не
розраховуємо.
Розрахункові координати ЦЕН (на рис.1.1) складають:
Х ЦЕН 28,5 мм ; YЦЕН 27,8 мм.
З урахуванням розрахованих координат обираємо місця розташування
цехової трансформаторної підстанції, враховуючи наступні міркування. Цехові
трансформаторні підстанції повинні розташовуватися поза межами цеху тільки
при неможливості розміщення її на території цеху, або у випадку, коли частина
навантаженню розташована поза межами цеху.
Застосування цехових ТП, що розташовуються поза межами цеху,
доцільно у наступних випадках:
- при живленні від однієї підстанції декілька цехів;
- при наявності у цеху вибухонебезпечних виробництв;
- при неможливості розміщення підстанцій на території цеху за міркуванням
виробничого характеру.
Таким чином, розміщуємо нашу ТП однозначно в цеху.
Обрана підстанція повинна займати мінімум корисної площі цеху,
відповідати вимогам електричної та пожарної безпеки, та не створювати
перешкод виробничому процесу.
З урахуванням приведених вище вимог, наявності транспортного проїзду
поблизу розрахованого ЦЕН, функціонування 3 тельферів, а також необхідність
зміщення ТП в бік найбільш потужних електроприймачів (широкоуніверсальний
фрезерний верстат), обираємо місця встановлення КТП у куту поблизу до
розрахованого ЦЕН та найбільш потужних споживачів (рисунок 1.1).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства
При виборі головної схеми електропостачання підприємства основними
чинниками є характеристики джерел живлення та споживачів електроенергії, в
першу чергу вимоги до безперебійності електропостачання з урахуванням
можливості забезпечення резервування у технологічної частині проекту, вимоги
електробезпеки [2].
Вибір типу, потужності та інших параметрів підстанції, а також її
місцезнаходження повинні обумовлюватися значеннями і характером
навантаження та розміщенням їх на генеральному плану підприємства. При
цьому повинні ураховуватися також архітектурно-будівельні і експлуатаційні
вимоги, розміщення технологічного обладнання, умови навколишнього
середовища, вимоги вибухопожежної та екологічної безпеки. Схеми електричних
з'єднань підстанцій і розподільчих установок повинні вибиратися виходячи з
загальної схеми електропостачання підприємства і задовольняти наступним
вимогам:
- забезпечувати надійність електропостачання споживачів і
перетікання потужності по магістральним зв'язкам у нормальному і після
аварійному режимах;
- ураховувати перспективу розвитку;
- допускати можливість поетапного розширення;
- широко застосовувати елементи автоматизації і вимоги
протиаварійної автоматики;
- забезпечувати можливість проведення ремонтних і
експлуатаційних робіт на окремих елементах схеми без відключення
сусідніх приєднаній.
Система електропостачання промислового підприємства повинна
враховувати черговість його спорудження. Подальше будівництво не повинно
порушувати чи знижувати надійність електропостачання діючих виробництв.
При проектуванні системи електропостачання промислового підприємства
належить враховувати потребу у електроенергії сторонніх близько розташованих
споживачів.
У об'єктах електропостачання повинні, як правило, застосовувати
комплектне крупноблочне електротехнічне обладнання.
Схемні та конструктивні рішення повинні бути максимально уніфіковані.
Узагальнюючі вище приведені міркування, а також загальні вимоги до
систем електропостачання, що приведені у п. 1.1, обираємо схему ГПП, приведену
на рисунку 3.1
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 3.1 - Електрична частина ГПП
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі
Для живлення ГПП (напруга 35, 110 або 220 кВ) в більшості випадків
використовуються повітряні лінії. Кабельні лінії застосовують при забрудненій
атмосфері та інших випадках, передбаченими нормативними документами.
Вказуються основні вимоги щодо ліній електропередач, яким вони повинні
відповідати згідно діючим нормативам щодо гранично допустимого нагріву з
урахуванням не тільки нормальних, а й післяаварійних режимів, а також режимів
у період ремонту і можливих нерівномірностей розподілу струмів між лініями.
Переріз, що відповідає таким вимогам, визначається згідно ПУЕ.
Перерізи провідників мають бути перевірені за економічною густиною
струму, а при відповідної напрузі – мають бути перевіреними за умовами
утворення корони. Крім того, перерізи провідників мають бути перевірені, при
необхідності, на мінімальний переріз згідно механічної міцності.
На цьому етапі проектування попередньо визначається переріз живлячих
ліній. Вихідними даними служать номінальна напруга Uном РУВН і приблизна
потужність SВН ГПП на стороні ВН ГПП.
Потужність SВН ГПП визначається за формулою, у якої враховано втрати
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
потужності у силових трансформаторах ГПП
N 2 N 2
SВН ГПП Ко (P0,4 цеху і PT ) (Q0,4 цеху і QT ) . (3.1)
i i
де PT і QT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу
S
І ВН ГПП
роз = К зав.Л , (3.2)
2 3 Uном
де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії, який залежить від схеми РУНН,
організації роботи ГПП в нормальному, післяаварійному і ремонтному режимах
з врахуванням забезпечення необхідного рівня надійності і безперебійності
електропостачання.
Вибраний стандартний переріз Fст лінії живлення перевіряється на
допустимий струм нагрівання в нормальному режимі, на допустимий струм
післяаварійного режиму, на мінімальний переріз згідно механічної міцності і
мінімальний переріз за умовою корони згідно наступних виразів і умов:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А
Іроз к Ідоп , (3.3)
де Ідоп – допустимий струм вибраного стандартного перерізу, А;
к – коефіцієнт, що враховує фактичну розрахункову температуру середовища;
– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим відключення
однієї з ліній живлення)
2 Іроз к кдоп Ідоп.Т , (3.4)
де кдоп – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп 1,25;
– на мінімальний переріз згідно механічної міцності, відповідно до місця
розташування підприємства, визначається величина стінки ожеледі, за її
товщиною визначається мінімальна площа перерізу;
– на мінімальний переріз за умовою корони – згідно ПУЕ у залежності від
напруги.
Використовуючи формули (3.1) – (3.4) обираємо для повітряної лінії провід
певної марки з необхідним перерізом.
Як розрахункова потужність приймаємо максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразом
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Ртр 0,02 Sпр;
Qтр 0,1Sпр,
де Sпр. – приблизна повна потужність об’єкта проектування, кВА;
Ртр 0,02 9627,6 192,5 кВт,
Qтр 0,19627,6 962,7 квар .
Загальне навантаження об’єкта визначається виразом
SВН ГПП 0,9 (8221,2 192,5)2 (5010,3 962,7)2 10318,4 кВА.
Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу
S
S ВН.ГПП
тр ;
2 0,7
10318,4
Sтр 7370,3 кВА.
2 0,7
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу
10318,4
ІрозПЛ = 54,2 А ,
3 110
Переріз лінії живлення (мм2) визначаємо за виразом
І
Fек ,
jек
де jек - нормоване значення економічної густини струму jек=1,4 А/мм2.
54,2
Fек 38,7 мм2.
1,4
Розрахунковий економічно вигідний переріз закругляємо до найближчого
стандартного перерізу Fст.
Вибраний переріз лінії живлення перевіряється на допустимий струм
нагрівання в нормальному режимі, на допустимий струм після аварійного режиму,
на мінімальний переріз згідно механічної міцності і мінімальний переріз за
умовою корони згідно виразів і умов:
- на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Ір к Ідоп ,
де Ідоп - допустимий струм вибраного стандартного перерізу, А;
к - коефіцієнт, що враховує фактичну розрахункову температуру
середовища к=1;
За умовою корони – мінімальний переріз повітряної лінії 110 кВ
складає 70 мм2.
Таким чином, користуючись проведеними розрахунками, обираємо для
повітряної лінії провід АС-70 [1,6], для якого Ідоп=260 А.
54,21120А ;
- на допустимий струм в після аварійному режимі (режим
відключення однієї з ліній живлення)
2 Ір к кдоп Ідоп
де кдоп - допустиме короткочасне перевантаження, кдоп = 1,25;
2 .54,2<1,07 .1,25 .120А;
- на мінімальний переріз згідно механічної міцності - згідно з місцем
розташування підприємства визначається величина стінки ожеледі за її товщиною
і по [10] визначається мінімальна площа перерізу;
- на мінімальний переріз за умовою корони - мінімальний переріз
повітряної лінії 110 кВ за умовою корони складає 70 мм .
Таким чином, користуючись проведеними розрахунками, обираємо для
повітряної лінії провід АС-70 [13].
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП
В залежності від параметрів ЛЕП (повітряних або кабельних ліній), по яких
передається електроенергія від системи до ГПП підприємства, втрати напруги
мають істотно різну величину.
Відмітимо характерні особливості повітряних ліній різного класу напруги.
Для повітряних ліній напругою 110 кВ і вище індуктивний опір Х
повітряної лінії більше активного опору R: XR , причому для ЛЕП напругою
220 кВ і вище справедливе співвідношення: ХR .
Тому при значних протяжностях таких ліній або при роботі мереж, що
містять ці елементи, з навантаженнями, близькими до проектних, значення кутів
зсуву стають великими, як правило, близько 1525 , зі збільшенням до
3555 при збільшеній протяжності ЛЕП або передачі потужностей, близьких до
нормативних по статичній стійкості. У цих випадках врахування поперечної
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
складової U/ / вносить уточнення в розрахунки напруги, що істотно
перевищують погрішності інформації про параметри мережі, а тому аналіз
електричних режимів повинен виконуватися з урахуванням поперечної складової
падіння напруги.
Для ділянок напругою 110 кВ і менше XR , кут невеликий (менше
2 3 ).
Зв’язок між напругою на початку (напруга джерела живлення) і кінці
ділянки лінії (напруга на РУВН ГПП) знаходиться шляхом традиційних
розрахунків з використання схеми заміщення (рисунок 3.2).
На рисунку 3.2 S1, S2 – повна потужність у началі і кінці ділянки
(комплексні значення); Rн , Хн – опір навантаження (активний і індуктивний).
Повздовжня (по напряму U2ф ) складова падіння напруги в лінії U /
ф
U/
ф Iа R Iр X I (RcosXsin) . (3.5)
Рисунок 3.2 – Схема заміщення фази ділянки мережі
Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння напруги
в лінії U / /
ф
U//
ф Iа X Iр R I (X cosR sin) . (3.6)
Знаючи складову падіння напругу Uф , можна визначити, відповідно,
вектор напруги на початку ділянки
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Uф1 Uф2 Uф Uф2 Uф jU//
ф
(3.7)
U (I R I X) j(I X I R) U e j
ф2 a p a p ф1 ,
де модуль U1ф цієї напруги
U (U / 2 // 2
ф1 ф2 Uф) (Uф ) (3.8)
та його фаза
U/ /
arctg ф . (3.9)
Uф2 U/
ф
Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф . Втрата
напруги» Uф , для ділянки електричної мережі
Uф Uф1 Uф2 . (3.10)
Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної мережі має
вид
Рисунок 3.3 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної
мережі
Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами, для будь-
якої кількості ділянок лінії отримаємо
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
U / / 3 U/ /
ф 3 Ii ri cosi Ii xi sini . (3.11)
i1
В цьому випадку з достатньою точністю (помилка менше 0,5 %) можна
вважати, що падіння напруги U1дорівнює його поздовжній складовій U/ . Тоді
втрати напруги U приблизно визначається за формулою
/ P R Q X P R Q X
U U 3 (Ia R Ip X) і і і і , (3.12)
Uі Uном
де потужність і напруга відповідають одному і тому ж вузлу або у формулу
підставляється номінальна напруга Uном ділянки.
Повні активний і реактивний опір визначаються за відомими формулами.
Значення повного активного і реактивного опору для ЛЕП визначаються за
загальним виразом
ПП0 L , (3.13)
де r0, x0 – значення подовжнього або поперечного параметра, віднесеного до
1 км лінії протяжністю L, км (погонний опір).
Індуктивний опір, віднесений до 1 км лінії, визначається по емпіричній
формулі, Ом/км
D
X0 0,144 lg cp 0,0157 Х/ Х//
0 0 , (3.14)
rдр
де Dcp – середньогеометрична відстань між фазами;
rдр – радіус проводу;
– магнітна проникність матеріалу проводу. Для кольорових металів – 1,
для сталі – 1 .
Величина середньогеометричної відстані між фазними проводами Dcp ,
(жилами) залежить від розташування фазних проводів (шин) (параметра Dij і
визначається з формули
D 3
cp D12 D13 D23 ,м. (3.15)
Фази ПЛ можуть розташовуватися горизонтально або по вершинах
трикутника; фазні шини струмопроводів – в горизонтальній або вертикальній
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
площині, жили трьохжильного кабелю – по вершинах рівностороннього
трикутника. (Значення Dcp і rпр повинні мати однакову розмірність).
За відсутності довідкових даних фактичний радіус багатопровідних
проводів rпр можна визначити по сумарній площі перерізу струмоведучої і
сталевої частини проводу ( Fcт ), збільшивши його з урахуванням скручування на
15 – 20 %, тобто
F F
rпр 1,15 1,20 cт . (3.16)
Активний погонний опір лінії визначається по формулі, Ом/км
R0 , (3.17)
F
де – питомий активний опір матеріалу проводу, Оммм2 / км;
F – переріз фазного проводу (жили), мм2 .
Для технічного алюмінію залежно від його марки можна прийняти
29,531,5 Ом мм2 / км , для міді 18,019,0Ом мм2 / км .
Для визначення складових струму використовують відомі співвідношення:
Pі Q
Ia ; I і
3 U p (3.18)
і 3 Uі
Проектна потужність підприємства Рі=8221,2 кВт; Qі=5010,3 квар, R0=0,34
Ом/км, Х0=0,318 Ом/км при Dср=0,8м.
Тоді для ділянки мережі:
R R0 L, R=0,34 80=27,2 Ом,
Х Х0 L, Х=0,318 80=25,4 Ом.
Активну і реактивну складову струму обчислюємо за формулою (3.18)
8221,2
Ia 43,2 А;
3 110
Iр
5010,3
26,3 А.
3 110
Використовуючи формули (3.3) і (3.4) визначимо повздовжню і поперечну
складову падіння напруги
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
U'
ф 43,2 27,2 26,3 25,4 1843,1 В.
U"" 43,2 27,2 26,325,4 507,02 В.
Модуль напруги на початку ділянки визначимо за формулою (3.5);
U (1101,8)2
ф1 106 (0,51)2 106 111,8 кВ.
Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)
Uф (1,8)2 106 (0,51)2 106 1870,9 В.
Втрата напруги розраховується за співвідношенням (3.6)
U 111,8 103
ф 110 103=0,8 103 В.
Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при проектній
потужності Рі=10774,6 кВт; Qі=6563,2 квар складає
U
U(%) ф %;
Uном
0,8 103
U(%) 100=0,72 %;
110 103
Таким чином, вибрані параметри повітряної лінії задані практично без
втрат напруги передавати розрахункову потужність на підприємство.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
4.1 Вибір трансформаторів головної понижуючої підстанції
Трансформатори ГПП повинні забезпечити надійне електропостачання в
нормальному, аварійному і післяаварійному режимі.
Як розрахункова потужність приймається максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразами
РТ 0,02Sпр; (4.1)
QТ 0,1Sпр, (4.2)
де Sпp(6 ст.) – приблизна повна потужність об’єкта, що визначається на 6 ступені,
кВА.
Таким чином, загальне навантаження об’єкта визначається виразом
N 2 2
N
Snp(6 ст.) SВН ГПП Ко (P0,4 цеху і PT ) (Q0,4 цеху і QT ) (4.3)
i i
Номінальна потужність SТ кожного з двох трансформаторів ГПП
попередньо оцінюється згідно виразу
S
S np(6 ст.)
Т . (4.4)
2 0,7
По отриманому значенню потужності вибирається номінальна потужність
трансформатора Sном Т . Якщо різниця між потужностями SТ іSном Тнезначна
10 % , то для розгляду приймається один варіант, в іншому випадку
розглядається варіант з більшою і меншою стандартною потужністю
трансформатора відносно SТ .
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі (аварійне відключення одного з двох трансформаторів)
використовується упорядкований типовий графік навантаження, в якому
максимальне навантаження буде відповідати Sпp(6 ст.) об’єкта, згідно чого
робиться масштаб по осі навантажень (рисунок 4.1).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Попередньо вибираємо трансформатор ТДН-10000/110 із номінальними
параметрами Sном ТР=10 МВ А, Uном В=115 кВ, Uном Н=11 кВ, UКЗ=10,5%, ∆РХХ= 17,5 кВт, ∆РКЗ=
50 кВт .
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі (аварійне відключення одного з двох трансформаторів)
використовується упорядкований типовий графік навантаження [13], в якому
максимальне навантаження буде відповідати Sрозр об'єкта, згідно чого робиться
масштаб по вісі навантажень (рисунок 4.1).
S кВА
11000
10500 Sмакс
10000 10318
9500 Sн.тр
9000
9287
8500
8000
8255
7500
7000 7424
7223
6500
6000
6191 6191
5500
5000
5159
4500
4000
3500 4127 4127 4127
3000
2500 3096 3096
2000
1500
1000
500
0
1 2 4 5 6 8 11 14 16 19 22 23 24
t год
Рисунок 4.1 – Упорядкований добовий графік навантаження для
вибору трансформаторів ГПП
Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора визначаємо згідно
виразу
n
(S2
i Δt i )
1
К 1i
1 ; (4.5)
S n
н.тр Δt i
i1
де Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;
n – кількість ступенів потужності графіка навантаження трансформатора, за
яких навантаження менше або дорівнює номінальному трансформатора, шт;
Δtі – проміжки часу, у які навантажувальна потужність не перевищує
потужність трансформатора, год;
Sі – потужності, що відповідають цім проміжкам часу Δtі , МВА.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
(4,12 1) (3,09 1) (3,09 2) (4,12 1) (7,42 1)
1
(7,22 3) (6,19 3) (6,19 3) (5,15 1) (4,12 1)
К
1 0,47 .
10 (11 2 11 3 3 311)
Коефіцієнт перевантаження трансформатора К2 визначаємо за більшим
значенням із двох величин К`2 та К``2.
Величину К`2 обчислюємо за формулою, згідно виразу
m
(S2
i Δt )
1 i
К ` 1i
2 ; (4.6)
S m
н.тр Δt i
i1
де m – кількість ступенів потужності графіка навантаження, за яких його більше
від номінальної потужності трансформатора;
` 1 ((9,28 2) (8,25 2) (10,3 3))
К2 0,31 (МВА).
10 (2 2 3)
Величину К``2 визначаємо за виразом
К`` 0,9 Sрозр 0,9 10318,4
2 0,93 .
Sн.тр 10000
Згідно даного типу трансформатора при відомій температурі
охолоджувального середовища та коефіцієнту початкового навантаження К1 за
допомогою таблиць [6] визначаємо допустиме систематичне перевантаження
К2доп. Робота трансформатора допускається із систематичним перевантаженням,
коли виконується умова
К2доп≥К2
1,4≥1,22
На основі розрахунків обраний нами трансформатор може систематично
перевантажуватися у вибраних умовах.
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням
компенсації реактивної потужності
Цехові трансформаторні підстанції ТП, що живлять силові та, як правило,
освітлювальні електроприймачі, є основними електроустановками систем
розподілення електроенергії напругою до 1000 В.
Цехові трансформаторні підстанції підрозділяються за кількістю,
одиничною потужністю, схемі з'єднання, способу охолодження трансформаторів,
схемі розподільчого пристрою низької напруги.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кількість трансформаторів цехової ТП визначається, головним чином,
вимогами надійності живлення споживачів [4].
Електроприймачі І категорії необхідно 6живити від двотрансформаторних
підстанцій. Двотрансформаторні підстанції рекомендується також
використовувати для живлення споживачів II категорії.
Живлення окремо споруджених об'єктів загальнозаводського призначення
рекомендується виконувати від двохтрансформаторних підстанцій.
Потужність трансформаторів двохтрансформаторних підстанцій слід
визначати таким чином, щоб при відключенні одного трансформатора було
забезпечено живлення електроприймачів, що вимагають резервування у після
аварійному режиму з урахуванням перевантажувальної здібності
трансформаторів.
При значній кількості трансформаторів цехових ТП та розосередженого
навантаження вибір одиничної потужності допускається користуватися
критеріями:
- при питомої густині навантаження до 0,2 кВА/м2 - 1000, 1600 кВА;
- при питомої густині навантаження 0,2-0,5 кВА/м2 - 1600 кВА;
- при питомої густині навантаження більше ніж 0,5 кВА/м2 - 2500, 1600 кВА.
Але ж ці критерії чинні лише при рівномірному навантаженні.
Для енергоємних підприємств рекомендується уніфіковувати одиничні
потужності трансформаторів.
Вибір числа і економічної потужності цехових трансформаторів
здійснюється одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів (НБК)
у такій послідовності на прикладі обраного раніше цеху.
Вибір виконується у два етапи:
1)Вибирається економічне оптимальне число цехових
трансформаторів NТЕ та економічне оптимальне значення потужності НБК
QНК1.
2) Визначається додаткова потужність НБК QНК2 з метою
оптимального зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі
напругою 10 кВ.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2, (4.7)
де QНК1 та QНК2 - сумарні потужності НБК, які визначаються на першому
та другому етапах.
Вибір оптимальної кількості цехових трансформаторів
Потужність цехових трансформаторів рекомендується визначати за
питомою густиною навантаження, кВА/м2
S
δ ТПцеху 628
s 0,22. (4.8)
S 2916
де SТПцеху - в даному випадку максимальне навантаження цеху, кВА;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
S- площа приміщення, м2.
Мінімальне число цехових трансформаторів Nmin однакової потужності
SН.ТР, що призначені для живлення технологічно зв’язаних навантажень:
P
N м
min ΔN; (4.9)
к з Sн.тр
де Рм. – максимальне активне навантаження даної ТП, кВт;
кз – коефіцієнт завантаження трансформатора, (для двохтрансформаторних
підстанцій приймається 0,7 – 0,75), а (для однотрансформаторних – 0,95);
Sн.тр – номінальна потужність трансформатору, кВА;
N – дробовий додаток до найближчого цілого числа.
577,5
Nmin 0,78 2 шт ,
0,75 630
Економічну кількість трансформаторів Ne знаходимо за виразом
N N m, N 20 2 шт.
е min e (4.10)
де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [11] у
функції Nmin, N.
За рахунок N та m з`являється некомпенсована потужність Qmax.Т, яка
передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4 кВ, визначається вона за
виразом
Q 2 2
max.T (Nе кз.ф Sн.тр) - Рр.0,38 ; (4.11)
де кз.ф – фактичний коефіцієнт завантаження,
S
к мТП
з.ф , (4.12)
Ne Sн.тр
628
кз.ф 0,5 .
2 630
Qmax.T (2 0,5 630)2 - 577,52 246,7 квар.
Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних конденсаторів QНК1
складе:
Q _
НК1 Qм0,38 QmaxТ ; (4.13)
де Qм – сумарна реактивна потужність напругою 0,38 кВ за найбільш
0,38
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
завантажену зміну, квар.
QHK1 321,7 - 246,7 75 квар,
При QНК1 ≤ 0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку не
потрібно. У нашому випадку QНК1 ≥0квар, тобто встановлювати батареї потрібно.
Вибір потужності конденсаторних батарей для зниження втрат
потужності у трансформаторах.
Додаткова потужність статичних конденсаторів QНК2 з врахуванням
оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою
Q Q _ _
HK 2 м Q
0,38 HK1 γ N е Sн.тр ; (4.14)
де – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників К1 К2,
схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі (для радіальної мережі
визначається згідно рисунок 4.8, для магістральної схеми - рисунок 4.9. для
двоступеневої схеми живлення трансформаторів від РП 6-10 кВ, на яких відсутні
К
джерела реактивної потужності γ р1 [11]).
60
Показник К1 характеризує відношення питомих витрат на низько та
високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної
системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при двозмінній роботі
- 12, при однозмінній - 24. Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та
потужність трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з даними
таблиці 4.7 у залежності від потужності трансформаторів та довжині живлячої
лінії [11].
Q _ _
HK2 321,7 75 (0,18 2 630) 19,9 квар.
Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2<0квар додатково встановлювати
конденсаторні батареї не потрібно.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2, (4.15)
QНКΣ=75+19,9=94,9 квар
Приймаємо згідно ПУЕ (глава 5.6), дві конденсаторні установки марки УК3-
0,415-60 Т3 потужністю Qкку=60 квар і напругою живлення U=0,4 кВ. Сумарна
ємнісна потужність цеху буде становити ∑Qкку=120 квар
Аналогічно проводимо розрахунки для інших цехів і результати заносимо
у таблицю 4.1.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві
Компенсація реактивної потужності є невід'ємною частиною завдання
електропостачання підприємства. Компенсація реактивної потужності одночасно
з поліпшенням якості електроенергії у мережах промислових підприємств є
одним з основних способів скорочення втрат електроенергії.
Нові "Правила користування електричною та тепловою енергією" передбачають
нормування споживання реактивної потужності Q безпосередньо у іменованих
одиницях, тобто поряд з нормуванням активної потужності нормується і
реактивна.
Вибір потужності засобів компенсації відбувається згідно "Вказівок щодо
проектування компенсації реактивної потужності у електричних мережах
промислових підприємств [11].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними даними є
максимальна реактивна потужність Qм та вхідна реактивна потужністьQек , що
погоджена з енергопостачальною організацією на межі балансової
приналежності.
Максимальна реактивна потужність на шинах розподільчого пункту 10 кВ
підстанції, яка повинна бути скомпенсована високовольтними батареями
статичних конденсаторів визначається за виразом:
Qек кн.с Qм Q _
тр Q _
ек Qнкф , (4.16)
де кнс – коефіцієнт, що враховує не співпадіння за часом найбільшого
навантаження підприємства з максимумом навантаження енергосистеми (для
нашого випадку кнс =0,89);
Qм – розрахункова реактивна потужність підприємства, квар;
Qтр – сумарна втрата реактивної потужності в трансформаторі ГПП, квар;
Qнк.ф – сумарна встановлена потужність низьковольтних конденсаторних
батарей, квар;
Qек – економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою в часи її
максимуму навантаження, квар.
Qвк 0,92 5010,3 962,7 368,5 2340 3600 квар.
Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення [2] два комплекти
високовольтних блоків статичних конденсаторів УКЛ-10,5-1800 У1. Сумарна
ємність блоків статичних конденсаторів складає ΣQБСК10=3600 квар, при
номінальній напрузі живлення 10,5 кВ.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 (6) кВ
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції внутрішньозаводської мережі
Внутрішньозаводський розподіл електроенергії виконують магістральною,
радіальною або змішаною схемами [5]. Вибір схеми визначається категорією
надійності споживачів електроенергії, їх територіальнім розміщенням,
особливостями режимів роботи.
Одноступеневі радіальні схеми застосовують на невеликих та середніх за
потужних заводах, розташованих у різних напрямках від ГПП. Радіальні схеми
забезпечують глибоке секціонування усієї системи електропостачання, від
джерела живлення до збірних шин цехових підстанцій.
Живлення потужних підстанцій або розподільчих пунктів здійснюється не
менш чім двома радіальними лініями, що відходять від різних секцій джерела
живлення.
Окремо розташовані однотрансформаторні підстанції потужністю 400-630
кВА одержують живлення по одиночним радіальним лініям без резервування,
якщо відсутні споживачі І та II категорій і по умовам прокладки ліній можливий
її швидкий ремонт. Якщо відокремлені підстанції мають споживачів II категорії,
їх живлення повинно здійснюватися двокабельною лінією з роз'єднувачами на
кожному кабелі.
Радіальна схема розподілу електричної енергії має декілька і переваг перед
магістральною: високу надійність і простоту в експлуатації і обслуговуванні,
безпеку роботи.
Недоліками радіальних схем є: мала економічність внаслідок значних
витрат провідникового матеріалу; необхідність в додаткових площах для
розміщення силових РП; обмежена гнучкість мережі при переміщенні
технологічних механізмів яке пов'язане зі зміною технологічного процесу.
Магістральні схеми з розподільчими шинопроводами застосовуються при
живленні споживачів, які виконують одну технологічну функцію, або при
рівномірному розміщенні споживачів по площі цеху. В таких схемах в якості
живлячих провідників застосовують шинопроводи, кабелі і проводи.
Магістральні схеми розподілу електричної енергії забезпечують
споживачам під'єднання до любої точки магістралі. Магістралі можуть
поєднуватись до РУ підстанції, до силових РП, або безпосередньо до
трансформаторів.
До переваг магістральних схем слід віднести спрощення щитів підстанцій;
висока гнучкість мережі, яка дає можливість переміщувати технологічне
устаткування без переобладнання мережі; використання уніфікованих елементів,
які дозволяють вести монтаж індустріальними способами.
Магістральна схема менш надійна, ніж радіальна, так як при зникненні
напруги на магістралі всі під'єднанні до неї споживачі втрачають живлення.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
З урахуванням особливості розташування цехів відносно ГПП, категорії
надійності споживачів, обираємо радіальну схему, приклад якої наведено на
рисунку 5.1.
Рисунок 5.1 - Одноступенева радіальна схема розподілення електроенергії
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж
Переріз жил кабелів напругою 10 кВ, згідно ПУЕ (розділ 3.3.35 – 2.3.53),
вибираємо за економічною густиною струму з перевіркою на умови нагріву
довготривалим розрахунковим струмом в нормальному та післяаварійному
режимах, на допустиму втрату напруги і на термічну стійкість до струмів
короткого замикання.
За розрахункову потужність кожного трансформатора приймаємо
максимальне навантаження з врахуванням втрат потужності в трансформаторі.
Дані для розрахунків беремо з таблиці 1.4. Втрати активної ΔРт та реактивної
Qт потужності в трансформаторі з достатньою для практики точністю
приймаємо рівними відповідно 2% і 10% повної максимальної потужності із
сторони низької напруги трансформатора
Рм10 Рр0,38 Рт Рр0,38 0,02 Sн.тр , (5.1)
Qм10 Qр0,38 Qт Qр0,38 0,1Sн.тр (5.2)
де Рр0,38; Qр0,38 – розрахункові навантаження на стороні 0,4 кВ
Дані для розрахунків (Рр0,38, Qр0,38, Sн.тр ) беремо з таблиці 4.1 та заносимо у
таблицю 1.5 (графа 2, 3 і 4 відповідно).
Величини Рм10Qм10 розраховуємо за співвідношеннями (5.1) і (5.2) та заносимо
у графи 5 і 6 табл. 5.1 відповідно.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для прикладу
Р .
м10=577,5+0,02 630=590,1 кВт ,
QМ10= 321,7+0,1. 630=384,7 квар.
Розрахункову потужність радіальної лінії визначаємо згідно електричної
схеми живлення і розрахункових потужностей по виразу
2 2
SЛ Рм10 Qм10 , (5.3)
SЛ(ГППТП6) 590,12 384,72 704,5 кВА.
де Рм10 і Qм10 – відповідно розрахункова активна і реактивна потужність лінії
кожного з трансформаторів, що живиться від цієї лінії;
Дані розрахунків по цьому та інших ТП заносимо до таблиці 5.1 (графа8).
Отримані тільки таким чином значення SЛ будуть коректними для визначення
перерізу живлячих кабельних ліній.
Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
Кіль
к. Рр0,38, Qр0,38, S Р , Q ,
№ ТП
т-рів н.тр , м10 м10 Sл
кВт квар кВА кВт квар
шт. кВА
ТП-1 2 1477,4 848,9 1600 1509,4 1008,9 1815,5
ТП-2 2 1464,5 912,3 1600 1496,5 1072,3 1841
ТП-3 2 740,9 443 630 753,5 506 907,6
ТП-4 1 733,4 455,8 1000 753,4 555,8 936,2
ТП-5 1 954,8 572,4 1600 986,8 732,4 1228,9
ТП-6 2 577,5 321,7 630 590,1 384,7 704,5
ТП-7 1 617,4 367,5 1000 637,4 467,5 790,5
ТП-8 1 226,8 120,7 400 234,8 160,7 284,5
ТП-9 2 1428,5 968 1600 1460,5 1128 1845,4
Розрахунковий струм у кабельної лінії на кожної ділянки (ГПП-ТП6) в
нормальному режимі визначається як
S
I Л,і
р.Л,і (5.4)
3 Uн
Для цеху, який обрано у якості прикладу
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
704,5
IЛ(ГППТП6) 40,7 А .
3 10
Розраховані таким чином значення струму заносимо у таблицю 5.2 (графа 4).
Згідно економічної густини струму jеквизначаємо стандартний переріз Fек
кабельної лінії, по якому визначається тривалий допустимий струм Ідоп, значення
якого заносимо у графу 6 таблиці 5.2.
І 40,7
Fек 29,1мм2.
jек 1,4
Розрахунковий переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП6) Fек=29,1 мм2, тому
приймаємо трижильний алюмінієвий силовий 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 [6]
Iр.Л IдопК1K2 ;
де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та
повітря К1=1,05;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості кабелів
прокладених паралельно К2=0,9;
Ідоп – тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних
умовах
29,1 75 1,05 0,9 70,9 А.
Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається за
виразом
2 Iл IдопК1K2К3
де К3 - допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3=1,25
Для нашого випадку
2 29,1 75 1,04 0,87 1,25 84,8 А,
тобто умова виконується.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не більше
(5%.Uн=52,5 В) і визначається за виразом
U 3 Ір.Л Lкл (r0 cosφ x0 sinφ), (5.5)
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
де L – довжина лінії, км;
r0,x0 - відповідно питомий активний та реактивний опір лінії, Ом/км;
cosφ – коефіцієнт потужності навантаження лінії
Значення cosφ та sinφ знаходимо з відомого співвідношення,
використовуючи дані таблиці 5.1 для відповідної кабельної лінії.
Для лінії ГПП–ТП6
Рм10 590,1
сosφ 0,83 ,
Sл 704,5
sinφ 1 0,832 0,56 .
Втрата напруги в кабельної лінії, що розглядається у якості прикладу, буде
ΔU 3 40,7 0,18 (2,4 0,83 0,084 0,55) 25,8В.
Таким чином, умова виконується, так як
U 6,78 0,05Uном 52 В.
Аналогічно виконуємо розрахунки для інших кабельних ліній і дані
заносимо в таблицю 5.2.
Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ
Ділянка Lкл, SЛ, IрЛ, Fек, Iдоп, Прийнята F
2 Прийнята F, мм2
кабелю м кВА А мм А мм2
ГПП-ТП1 130 1815,5 104,9 74,9 104,9 95 АСБГ(3×95)
ГПП-ТП2 50 1841 106,4 76 106,4 95 АСБГ(3×95)
ГПП-ТП3 200 907,6 52,5 37,5 52,5 35 АСБГ(3×35)
ГПП-ТП4 200 936,2 54,1 38,6 54,1 35 АСБГ(3×35)
ГПП-ТП5 85 1228,9 71 50,7 71 50 АСБГ(3×50)
ГПП-ТП6 180 704,5 40,7 29,1 40,7 16 АСБГ(3×16)
ГПП-ТП7 220 790,5 45,7 32,6 45,7 25 АСБГ(3×25)
ГПП-ТП8 340 284,5 16,4 11,7 16,4 16 АСБГ(3×16)
ГПП-ТП9 350 1845,4 106,7 76,2 106,7 95 АСБГ(3×95)
ГПП-БСК10 10 1800 104 74,3 104 95 АСБГ(3×95)
де БСК10 – ємкісна потужність блока статичних конденсаторів 10 кВ,
що встановлені в приміщені КРУН-10 кВ ГПП.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
6 РОЗРАХУНОКСТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ
ВИЩЕ 1000В
6.1 Вихідні дані для розрахунків
Основною причиною порушення нормального режиму роботи СЕП
є виникнення короткого замикання в мережі або в елементах електрообладнання
внаслідок пошкодження ізоляції або неправильних дій обслуговуючого
персоналу.
Вихідними даними для розрахунку струмів короткого замикання, згідно ПУЕ
(розділ 1.4.9 – 1.4.13), є прийнята схема електропостачання та величина
потужності короткого замикання на шинах районної підстанції. Розрахункова
схема мережі і схема заміщення зображені на рисунках 6.1 і 6.2
Величинами вихідних даних для розрахунку струмів короткого замикання
є прийнята схема електропостачання, величина потужності короткого замикання
на шинах районної підстанції та конкретні дані елементів схеми заміщення.
ТП-6 ТП-5 ТП-1
Рисунок 6.1 - Розрахункова схема Рисунок 6.2 - Схема заміщення
розрахунку КЗ для розрахунку струмів КЗ
Для розрахункової схеми (рисунок 6.1) складаємо схему заміщення,
виходячи з розрахункових умов і враховуючи прийняті у стандарті [15]
припущення. Схему складаємо однолінійною.
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
- номінальна напруга енергосистеми UС=110 кВ:
- потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=2400 МВА;
- довжина повітряної лінії lл=80 км.
Розрахунок струмів короткого замикання виконуємо для найбільш
характерних точок, в яких передбачається встановлення апаратів захисту.
Розрахунок виконуємо у відносних базисних одиницях, при цьому всі опори
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
схеми заміщення приводяться до базисних умов.
За базисні умови приймаємо:
За базисні умови приймаємо:
Sб 100 МВА, Uб1 115 кВ, Uб2 10,5 кВ .
S
I б
б ,
3 Uб
100
Iб1 0,5кА,
3 115
100
Iб 2 5,5 кА.
3 10,5
Визначаємо опори схеми заміщення у відносних базисних одиницях:
– електричної системи
S
Хс
б ,
Sк.з.
100
Хс 0,042 .
2400
– повітряної лінії 110, кВ
S
R б
пл r0л lл ,
U2
б1
100
Rпл 0,38 80 0,23;
1152
S
Xпл x l б
0л л ,
U2
б1
100
Хпл 0,06 80 0,036.
1152
– трансформатора ГПП
Uкз S
Х б
тр ,.
100 Sн.тр
де Uкз – напруга короткого замикання трансформатора [8], %;
Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10,5 100
Хтр 1,05.
100 10
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в характерних
точках
В точці К1
Визначаємо сумарний реактивний і активний опір до розглядаємої точки к.з
і визначаємо повний опір
Струм короткого замикання в розглядаємій точці визначаємо за виразом
І
І б1
кз(К1) ,
Х2 2
сум(К1) Rсум(К1)
0,5
Ікз(К1) 2,06 кА.
0,0422 0,232
Хсум(К1) Хс Хпл ,
Хсум(К1) 0,042 0,036 0,078 ;
Rсум(К1) Rпл ,
Rсум(К1) 0,23 .
Ударний струм короткого замикання в точці К1 визначаємо за виразом:
іуд(К1) 2 Ікз(К1) куд(К1);
де куд – ударний коефіцієнт, що визначаємо за виразом
R
сум(К1)
3,14( )
Х
к сум(К1)
уд(К1) 1 е ,
0,23
3,14( )
к 0,078
уд(К1) 1 2,718 1,13.
іуд(К1) 2 2,06 1,13 3,25 кА .
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
В точці К2
І
І б2
кз(К2) ,
Х2 2
сум(К2) Rсум(К2)
5,5
Ікз(К2) 4,78кА
1,1282 0,232
Хсум(К2) Хс Хпл Хтр ,
Хсум(К2) 0,042 0,036 1,05 1,128 ;
Rсум(К2) Rпл ,
Rсум(К2) 0,23 .
Ударний струм короткого замикання в точці К2 визначаємо за виразом:
іуд(К2) 2 Ікз(К2) куд(К2) ,
іуд(К2) 2 4,78 1,01 6,75 кА,
R
сум(К2)
3,14( )
Х
к 1 е сум(К2)
уд(К2) ,
0,23
3,14( )
к 1,128
уд(К2) 1 2,718 1,01.
В точці К3
І
І б2
кз(К3) ,
Х2 2
сум(К3) Rсум(К3)
5,5
Ікз(К3) 1,9 кА.
1,2122 2,632
Хсум(К3) Хс Хпл Хтр Хл1,
Хсум(К3) 0,042 0,036 1,05 0,084 1,212 ;
Rсум(К3) Rпл Rл1,
Rсум(К3) 0,23 2,4 2,63 .
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Ударний струм короткого замикання в точці (К3) визначаємо за виразом:
іуд(К3) 2 Ікз(К3) куд(К3) ,
іуд(К3) 2 1,9 1,09 2,91 кА.
R
сум(К3)
3,14( )
к 1 Х
е сум(К3)
уд(К3) ,
2,63
3,14( )
куд(К3) 1 2,718 1,212 1,09.
В точці К4
І
І б2
кз(К4) ,
Х2 2
сум(К4) Rсум(К4)
5,5
Ікз(К4) 3,53кА.
1,1942 0,992
Хсум(К4) Хс Хпл Хтр Хл2 ,
Хсум(К4) 0,042 0,036 1,05 0,066 1,194 ;
Rсум(К4) Rпл Rл2 ,
Rсум(К4) 0,23 0,769 0,99 .
Ударний струм короткого замикання в точці К4 визначаємо за виразом:
іуд(К4) 2 Ікз(К4) куд(К4) ,
іуд(К4) 2 3,53 1,03 5,13 кА.
R
сум(К4)
3,14( )
Х
к 1 е сум(К4)
уд(К4) ,
0,99
3,14( )
к 1 2,718 1,194
уд(К4) 1,04.
В точці К5
І
І б2
кз(К5)
Х2
сум(К5) R2
сум(К5)
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5,5
Ікз(К5) 4,07 кА
1,1922 0,6352
Хсум(К5) Хс Хпл Хтр Хл3 ,
Хсум(К5) 0,042 0,036 1,05 0,064 1,192 ;
Rсум(К5) Rпл Rл3 ,
Rсум(К5) 0,23 0,405 0,635 .
Ударний струм короткого замикання в точці (К5) визначаємо за виразом:
іуд(К5) 2 Ікз(К5) куд(К5);
іуд(К5) 2 4,07 1,02 5,83 кА
R
сум(К5)
3,14( )
к Х
1 е сум(К5)
уд(К5) ,
0,635
3,14( )
к 1,192
уд(К5) 1 2,718 1,02.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП
Точкак.з Хк, в.о. Rк, в.о. Zк, в.о. Ік.з. кА іуд. кА
К1 0,078 0,23 0,24 2,06 3,25
К2 1,128 0,23 1,15 4,78 6,75
К3 1,212 2,63 2,9 1,9 2,91
К4 1,194 0,999 1,56 3,53 5,13
К5 1,192 0,635 1,35 4,07 5,83
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі 110 кВ
Для розрахунку струму однофазного замикання на землю приймаємо
електричну схему трансформатора 110/10 кВ і складаємо схему заміщення
(рисунок 6.3 а; в) з струмом короткого замиканням в точці А. На базі цих схем
приводимо схему нульової послідовності (рисунок 6.4). Розрахунок ведемо у
відносних одиницях.
Індуктивний опір нульової послідовності повітряної ліні визначаємо через
опір лінії прямої послідовності з врахуванням коефіцієнта n, величина якого
залежить від конструктивного виконання лінії, згідно виразу
хл0 n xпл, (6.11)
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
де n - коефіцієнт вибирається залежності від типу монтажу лінії, n=3,5 для
одноланцюгової лінії без тросів.
хл0 3,5 0,036 0,13 .
А
Sк.з
а).
А
Хс Хл Хтр1 Хтр2
в).
Рисунок 6.3 – Електрична схема і схема заміщення для розрахунку
однофазного КЗ
А
Хс0 Хл0 Хтр1 0 Хтр2 0
Uл 0
Рисунок 6.4 – Схема для розрахунку опору нульової послідовності
Опори обмоток нульової послідовності трансформатора залежать від схеми
з’єднання обмоток трансформатора - при схемі з’єднання зірка з нульовим
виводом-трикутник (рисунок 6.4) мають ті ж значення, як і прямої послідовності.
Однофазний струм короткого замикання на шинах 110 кВ заводської
підстанції визначаємо через трифазний струм КЗ
S1 3
к k Sк , (6.12)
де к – коефіцієнт, значення якого залежить від відстані КЗ, від шин районної
підстанції, 0 k 1,5 , при КЗ, у віддаленій точці (поблизу трансформатора
ГПП) k=1,5.
S1к 1,5 3600 3600 кВА.
Струм однофазного к.з., на шинах підстанції визначаємо виразом
S1
I1 к
kc ,
3 U1
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
де U1 - номінальна напруга на шинах підстанції, U1=110 кВ.
1 3600
Ikc 18,9кА.
3 110
Опір нульової послідовності системи ( xco у відносних одиницях) визначаємо
з виразу
I1кc 3 1
;
Iб xc1 xc2 xco
з цього виразу находимо xС0
3 1 І
х б
со х
(1) с1 хс2 ,
Ікс
де хс1, хс2 – відповідно опори прямої і оберненої послідовності системи,
хс1 хс2 хс .
3 15,5
хсо 0,042 0,042 0,79 .
18,9
Згідно з рисунком 1.3 визначаємо результативний опір схеми нульової
послідовності для однофазного струму к.з, як паралельне з’єднання двох гілок
хо хсо хло хтр1о хтр2о
(0,79 0,13) (1,051,05)
х0 0,6 .
(0,79 0,13) (1,051,05)
Струм однофазного к.з., у віддаленій точці визначаємо за виразом
І1
3 1 I
kA1
б ;
хрез1 хрез2 хо
хрез1 хрез2 хс1 хл1 ;
хрез1 0,054 0,052 0,106
І(1) 3 15,5
kА1 20,8 кА.
0,078 0,078 0,6
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП. ВИБІР
ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ. ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП
В розділи приводяться дані, які стосуються конструкції та особливості
компоновки як самої комплектної трансформаторної підстанції (КТП), так і
розподільчих установок високої і низької напруги. Вказується область
застосування КТП, основні вимоги до місць встановлення,характеристика
ізоляції, категорії розміщення тощо.
Приводяться основні параметри і характеристики КТП. Вказується склад
підстанції, при необхідності – особливості схеми головних кіл. Матеріали можуть
ілюструватися фрагментами розрізу підстанції (або іншими кресленнями) та
зображеннями окремих елементів підстанції.
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН
У нашому випадку згідно обраної головної схеми підстанції силовою
апаратурою є високовольтні вимикачі і роз'єднувачі.
Алгоритм вибору полягає у зрівнянні каталожних даних попередньо
обраного апарата з розрахунковими. Реалізується цей алгоритм з допомогою
таблиці 1.8, у якої в першу графу заносимо відповідні розрахункові дані, і графу
2 - відповідні каталожні дані, а графа 3 містить умови вибору апаратів.
Попередньо обираємо сучасний тип вимикача серії
ВГТ-110ІІ*-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
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=110 кВ Uн=110 кВ Uн Uном
Iмах=54,2 А Iн=2500 А Ір Іном
іуд =3,25 кА Iм.м.ск.= 102 кА іу Іm.дин
Іnt =2,06 А Iвідкл. =40 кА Іn.t Івідкл
Вк І2 t 2
t ф 3,25 Вк І2
m tm 1022
В І2 t
0,035 0,369 0,035 3,57 к Т T
де ІТ – нормований струм термічної стійкості апарата;
Вк – тепловий імпульс струму короткого замикання;
Im.дин – амплітудне значення повного струму електродинамічної стійкості
вимикача;
tТ – нормований час термічної стійкості апарата.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Чисельні значення вказаних величин (каталожні дані) взято з [13].
Алгоритм вибору роз'єднувача відрізняється від алгоритму вибору
високовольтного вимикача однією особливістю, а саме: відсутня перевірка струму
відключення.
Попередньо по номінальним даним обираємо роз'єднувач серії РГН-
110/1000 УХЛ1.
Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=110 кВ Uном=110 кВ Uн Uном
Iмах=54,2 А Iном=1000 А Ір Іном
іуд =3,25 кА Im.дин= 80 кА іу Іm.дин
ІТ 40 кА; tТ 3 с;
Іnt =2,06 кА 2
І2 6 2 Вк ІТ tT
Т tТ 4800 10 В с
Остаточно, по даним таблиці 1.9 обираємо роз'єднувач серії РГН-110/1000
УХЛ1, який на протязі терміну експлуатації (30 років) не вимагає технічного
обслуговування [18].
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН
Силовими апаратами розподільчої мережі є ввідні та секційні вимикачі.
Вибір їх не відрізняється від вибору силових апаратів мережі живлення
Попередньо по номінальним даним обираємо ввідний вимикач навантаження
вакуумний типу NEO ВВ/N10M-630A з вбудованим електромагнітним приводом
[13].
Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=10 кВ Uном=10 кВ Uн Uном
Iмах(ввід)=568 А Iном=1000 А Ір Іном
іуд =6,75 кА Im.дин= 52 кА іу Іm.дин
Іnt =4,78 кА Iвідкл. =20 кА Іn.t Івідкл
В І2
к t tф 6,752 ІТ 20 кА; tТ 3 с;
2 6 2 Вк І2 t
0,12 5,46 ІТ tТ 1200 10 В с Т T
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ значення
Ір визначаємо за співвідношенням
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10318,4
Іmax(ввід) 568 А.
3 10,5
При розрахунках розрахункового струму секційного вимикача 10 кВ
значення Ір визначаємо за співвідношенням
Sрозр 0,5 10318,4
Ір.секц 284 А.
2 3 Uн 3 10,5
Попередньо по номінальним даним обираємо секційний вимикач
вакуумний типу NEO ВВ/N10M-630A з вбудованим електромагнітним приводом
[13].
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=10 кВ Uн=10 кВ Uн Uном
Iмах(секційний)=284 А Iн=630 А Ір Іном
іуд =6,75 кА Iм.м.ск.= 52 кА іу Іm.дин
Іnt =4,78 кА Iвідкл. =20 кА Іn.t Івідкл
В І2 t 6,752 В І2 2
к t ф к m tm 52
Вк І2
Т t T
0,12 5,46 0,12 324,4
7.4 Вибір трансформаторів струму
Трансформатори струму, згідно ПУЕ (розділ 1.6.6 – 1.6.8), вибираємо за
номінальною напругою, первинному та вторинному струмам, за родом
встановлення, конструкції, класу точності та перевіряємо на термічну стійкість
при короткому замиканні таблиця 6.1.
Попередньо обираємо трансформатор струму напругою 10 кВ типу ТШЛП-
10К
Таблиця 7.5 – Вибір трансформатора струму напругою 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані
Uн=10 кВ Uном=10 кВ
Iмах(ввід)=744,3 А Iном=1000 А
ідин kдин 2 Іном1
іуд =6,81 кА
30 1,4 1000 кА=42 103 кА
В І2 2 ІТ 31,5 кА; tТ 4 с;
к t tф 6,81 0,12 5,56
І2
Т tТ 3969 106 В2 с
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Номінальний струм вторинної обмотки I2Н =5 А, допустима потужність S2Н
вторинної обмотки при cos = 0,8 клас точності 0,5 складає 15, ВА.
Сумарний опір приладів, Ом:
ΣS
прил
rприл , (7.1)
I 2
2Н
де Sприл – сумарна потужність приєднаних приладів (лічильники активної та
реактивної енергії та ін.),Sприл7 (ВА).
7
rприл 0,28 .
52
Опір контактів rк 0,1 Ом.
Опір з'єднувальних проводів, Ом:
S I2
r 2 Н 2 Н (rприл rк )
пров , (7.2)
I2
2 Н
15 52 (0,28 0,1)
rпров 0,22.
52
Довжина проводів lпров 25 м.
Розрахункова довжина проводів при з'єднанні в зірку lp lпров 25 м.
Переріз з'єднувальних проводів, мм2:
l ρ
F p
пров . , (7.3)
rпров .
25 0,02
Fпров 2,27.
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
Якщо виконується умова тоді обраний трансформатор струму забезпечить
допустиму похибку в межах класу точності 0,5.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
7.5 Вибір трансформаторів напруги
В мережі 10 кВ приймаємо до встановлення, згідно ПУЕ розділ1.6.9,
трансформатор напруги типу НТМИ–10–66УЗ. Розрахунок навантаження
основної обмотки трансформатора виконаємо в таблиці 7.6.
Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги
Потужність, що
Потужність, що
Кількість cosφ споживається
Прилад Тип споживається
котушок P, Q, S,
котушкою, Вт tgφ
Вт вар ВА
Вольтметр ЕВ0302 0,016 1 0,55/1,5 0,016 0,024 0,028
Лічильник СЛ -7000 0,016 2 0,65/1,17 0,032 0,037 0,048
Всього: - - 3 - 0,048 0,061 0,077
Так як номінальна потужність трансформатора напругою 10 кВ в класі
точності 0,5 S2H 120 ВА більше ніж Sф 0,077ВА, трансформатор напруги
буде працювати з допустимою похибкою.
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість
Величина мінімального перерізу кабелю з умови термічної стійкості до
струмів короткого замикання, згідно ПУЕ (розділ 1.4.16 – 1.4.18), визначаємо за
співвідношенням [2]:
l tпр 2910 0, 2
Fmin 15, 4 мм. (7.4)
С 83
де tпр – приведений час дії струмів КЗ, А;
tt∞ – ударний струм КЗ, що діє на вибраний нами відрізок лінії, кА;
С – коефіцієнт, що відповідає різниці теплоти, яка в провіднику після і до
короткого замикання (для кабелів з алюмінієвою жилою С = 85 ).
Приведений час можна визначити по виразу
tпр=tзах+tвідкл=0,08+0,12=0,2 с.
де tзах – тривалість дії захисту, с;
tвідкл – тривалість дії вимикаючої апаратури, с.
Розглянутий нами відрізок кабельної лінії (ГПП-ТП6), що має переріз F=16
мм2 повністю задовольняє умовам термічної стійкості, під час дії ударних
струмів к.з.
Аналогічно виконуємо перевірку інших відрізків високовольтних кабельних
ліній, що застосовуються в нашій роботі.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ
Цехові мережі промислових підприємств виконують на напругу до 1000 В,
з якої найбільш поширена – напруга 380 В.
При виборі схеми і конструктивного виконання цехової мережі
обґрунтовують, яким чином враховано наступні фактори:
– вимоги до надійності електропостачання і резервування,
– режими роботи електроприймачів,
– розміщення їх по території цеху,
– номінальні струми та напруги,
– вплив мікроклімату виробничих приміщень.
Електричні мережі напругою до 1000 В розрізняються за конструкцією
провідників, способах їх ізоляції та прокладки.
За способами ізоляції мережі діляться на дві групи: такі, що виконані
голими проводами і шинами (повітряні лінії і струмопроводи) і такі, що виконані
кабелями і ізольованими проводами (електропроводки).
У цеховій мережі використовують шинопроводи різного призначення та
конструктивного виконання.
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху
Вибір конструкції цехової електричної мережі та способів їх виконання
здійснюється при проектуванні на основі вивчення технології виробництва, умов
оточуючого середовища, вимог електробезпеки та пожежної безпеки згідно ПУЕ.
У цьому підрозділі бакалаврської роботи на основі всебічного аналізу і
виявлення основних визначальних факторів (таких, як, наприклад розміщення
технологічного обладнання на плані цеху, надійність електропостачання
електроприймачів, характер навантаження та її розподіл по площі цеху та багато
інших) вибирається конкретний вид схеми. Кожний вид схем має свою найбільш
доцільну область застосування.
На рисунку 8.1 приведена проста радіальна схема цехової електричної
мережі.
Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Як правило, у чистому вигляді магістральні або радіальні схеми живлення
використовуються рідко. Зазвичай на практиці найбільше розповсюдженні
змішані схеми, але для конкретного випадку саме така «рафінована» схема може
виявитися найбільш раціональною.
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем
8.2.1 Загальні відомості
На промислових заводах близько 10% енергії, що споживається,
витрачається на електричне освітлення.
Правильне виконання освітлювальних установок сприяє раціональному
використанню електроенергії, поліпшенню якості продукції, знижує
втомлюваність працівників, зменшує кількість аварій та випадків травматизму.
Проектування освітлювальних установок складається з світлотехнічної та
електричної частин [9].
В світлотехнічній частині вирішуються наступні завдання: обираються
типи джерел світла і світильників, намічаються найбільш доцільні висоти
встановлення світильників та їх розміщення, визначають якісні характеристики
освітлювальних установок.
Електрична частина включає: визначення розрахункового навантаження
освітлення, вибір схеми живлення освітлювальної установки, вибір
раціонального перерізу і марки проводу, способу прокладання мережі.
Першим етапом проектування системи освітлення об’єкту є його аналіз,
необхідний для отримання повного уявлення про об’єкт освітлення. На другому
етапі обирається вид і система освітлення.
Норми освітлення побудовані на основній класифікації робіт, основною
ознакою яких є найменший розмір об’єктів, шинопроводів розрізняти в
залежності від розряду робіт, що виконуються; коректуються рівні освітленості,
якісні показники освітлювальних установок (показник засліпленості
(дискомфорту), пульсації освітленості, передача кольору, нерівномірність
розподілу освітленості) [9].
Світлотехнічна частина проекту також передбачає вибір найбільш
ефективного світильника для конкретного приміщення з урахуванням можливих
обмежень, а також принцип розміщення світильників.
При проектуванні світлотехнічної частини слід також враховувати умови
експлуатації освітлювальної установки.
Штучне освітлення проектується двох видів: загальне і комбіноване, коли
до загального додається місцеве освітлення робочих місць. Якість і економічність
освітлювальних установок залежить від правильності вибору системи освітлення.
Систему загального освітлення застосовуються для освітлення всього
приміщення, в тому числі і робочих поверхонь. Загальне освітлення може
здійснюватись двома способами: з рівномірним і нерівномірним розміщенням
світильників під стелею освітлюваного приміщення. Освітлення з рівномірним
розміщенням світильників застосовують, якщо в виробничих приміщеннях
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
технологічне устаткування розміщене рівномірно по всій площі з однаковими
умовами зорової роботи і необхідно забезпечити рівномірне освітлення. Якщо в
приміщеннях є робочі поверхні, що вимагають різних умов освітлення, то для
створення на них необхідної освітленості світильники розміщують локалізовано,
залежно від розміщення робочих поверхонь або виробничого устаткування.
Локалізоване освітлення необхідно передбачати в приміщеннях із
стаціонарним крупним устаткуванням (венткамери, пічні відділення тощо), у
приміщеннях, де робочі місця розміщені групами, зосереджені на окремих
дільницях, а також у приміщеннях, на різних дільницях яких виконуються роботи
різної точності, що вимагають неоднакових рівнів освітленості.
Систему комбінованого освітлення (загального і місцевого) застосовують у
приміщеннях з точними зоровими роботами, які вимагають високого ступеня
освітленості. Освітленість робочих місць, що створюють світильники загального
освітлення при комбінованій системі, має становити 10% від нормованої для
комбінованого освітлення. Використання в приміщеннях тільки місцевого
освітлення нормами заборонено.
За функціональним призначенням електричне освітлення поділяють на
робоче, аварійне і спеціальне (чергове), охоронне, вказівне.
Робоче освітлення влаштовують в усіх приміщеннях. Воно створює на
робочих поверхнях нормовану освітленість.
Аварійне освітлення необхідне там, де при раптовому вимиканні робочого
освітлення можливі вибух або пожежа, масовий травматизм, тривале порушення
технологічного процесу, а також порушення роботи відповідних об’єктів
(водопостачання, вузли зв’язку, пожежні пости, електрощитові і т. 77тощо.). Це
освітлення називають аварійним освітленням для продовження роботи, воно має
створювати на робочих місцях 5% нормованого робочого освітлення при системі
загального освітлення, але не менш як 2 лк.
8.2.2 Розрахунок освітленості
Розрахунок освітлення цеху може проводиться методом світлового потоку
(методом коефіцієнту використання), або іншим відомим методом. Для прикладу
нижче приведено розрахунки методом світлового потоку:
к
Ф з Еmin S z , (8.1)
N
де кз– коефіцієнт запасу, визначається за довідником [9];
Еmin – мінімальна освітленість, лк;
S– площа освітлювального приміщення, м2;
E
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z cp 1,11,15 ;
Emin
N – прийнята кількість світильників, шт.;
– коефіцієнт використання світлового потоку.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Коефіцієнт використання світлового потоку визначається по довідковим
таблицям в залежності від типу прийнятого світильника, коефіцієнтів відбиття від
поверхонь приміщення і від індексу приміщення “і”, останній визначається за
виразом
A B
i , (8.2)
(A B) h
де А, В, h – відповідно довжина, ширина приміщення і висота підвісу світильника,
м.
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймається
конкретний світильник, при цьому світловий потік прийнятого світильника не
повинен бути меншим ніж на 10 % розрахункового значення і не перевищувати
більше ніж на 20 % розрахункового значення. В противному разі змінюється
кількість світильників і розрахунок повторюється.
Приймаємо е Lв / h 1, тоді отримаємо відстань між світильниками
Lв е h. (8.3)
Розраховуємо кількість світильників в ряду і кількість рядів, приклад
розміщення світильників приведений на рисунку 8.2.
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 i1 , (8.4)
1000 к3
де Фсв – світловий потік прийнятого світильника, лм;
– коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників, 1,11,2;
n
e – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових ізолюкс,
i
i1
лк;
n – кількість врахованих світильників.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.2 – Приклад розміщення світильників цеху:
hc – відстань від стелі до світильника, Lв – відстань між світильниками,
l – відстань від крайнього ряду до стіни; Lа – відстань між рядами
Виконаємо розрахунок освітлення цеху методом світлового потоку.
Виходячи із розряду зорової праці, згідно ПУЕ (розділ 6.1.1 – 6.1.11), по нормам
освітленості [9] визначаємо освітленість системи загального освітлення цеху
Ен 200 лк.
К
F з Еmin S z
p , (8.5)
N Кв
де Кз – коефіцієнт запасу, визначається за довідником [9];
Emin – мінімальна освітленість, лк;
S – площа освітлювального приміщення, м2;
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z=1,1 – 1,15;
N – прийнята кількість світильників, шт;
Кв – коефіцієнт використання світлового потоку.
З таблиці 10.4 [9] приймаємо λе=Lв/h=1, тоді отримаємо відстань між
світильниками
Lв λе h, (8.6)
Lв 15,8 5,8 м.
Приблизну кількість світильників визначаємо за виразом
A B
N , (8.7)
L2
в
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
54 54
N 86
2 шт.
5,8
Коефіцієнт використання світлового потоку визначаємо по довідниковим
таблицям [22], в залежності від прийнятого типу світильника, коефіцієнтів
відбиття, від поверхонь приміщень і від індексу приміщення, що визначається за
виразом
А В
і ;
h(А В)
(8.8)
54 54
і 4,6.
5,8 (54 54)
де h – висота підвісу світильника, м.
1,6 200 2916 1,15
Fp 18476,9 лм.
86 0,67
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймаємо
світильник типу ПВЛМ з чотирма лампами Feron типу LB-65, Рл=0,065 кВт, що
має світловий потік Фл=4400 лм. Загальний світловий потік від світильника буде
становити Фсв=17600 лм.
Обрані лампи за світловим потоком відрізняється від розрахункового на
Fcв Fр 18476,9 17600
% 100% 100% 0,1% (8.9)
Fр 17600
що є допустимо.
Згідно результатів проведеного розрахунку ми можемо зробити висновки,
що встановлена в приміщенні цеху світлова арматура загального призначення з
лампами типу LB-65 в повній мірі задовольняє вимогам СНіП ІІ-4-79, що до
загальних вимог освітленості в робочій зоні цеху.
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок
Відповідно до ПУЕ для живлення світильників загального освітлення
повинна застосовуватися напруга не вище 380/220 В змінного струму при
заземленій нейтралі і не вище 220 В змінного струму при ізольованій нейтралі і у
мережах постійного струму.
Для живлення окремих ламп варто застосовувати напругу не вище 220В,
що допускається для всіх стаціонарних світильників незалежно від висоти їхньої
установки в приміщеннях без підвищеної небезпеки. У приміщеннях з
підвищеною небезпекою і особливо небезпечних при установці світильників
загального освітлення з лампами розжарювання на висоті менше ніж 2,5 м при
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
відсутності спеціальної конструкції світильника (що виключає доступ до лампи
без застосування інструмента) використовується напруга не вище 42 В.
Світильник з люмінесцентними лампами на напругу 127–220 В
допускається встановлювати на висоті менше ніж 2,5 м від підлоги за умови
неможливості випадкових доторкань до їх струмоведучих частин.
Для живлення ксенонових, дугових, натрієвих ламп, розрахованих на
напругу 380 В, і пускорегулюючих апаратів для газорозрядних ламп, що мають
спеціальні схеми (наприклад, трифазні, з послідовним з’єднанням ламп),
застосовується напруга не вище 380 В, у тому числі фазна напруга системи
660/380 В із заземленою нейтраллю при дотриманні наступних умов:
- введення у світильник чи ПРА має виконуватися проводом або кабелем з
мідними жилами і ізоляцією, розрахованою на напругу не менше, ніж 660
В;
- забороняється вводити у світильник двох чи трьох проводів різних фаз
системи 660/380;
- нанесення на світильник відмінного знаку з вказівкою застосовуваної
напруги «380 В» при установці світильника в приміщеннях підвищеною
небезпекою і особливо небезпечних;
- забезпечення одночасного відключення усіх фазних проводів, що
вводяться у світильник; це стосується і багатолампових світильників
системи 380/220 В, за винятком світильників, які встановлюються в
приміщеннях без підвищеної небезпеки.
Для світильників місцевого стаціонарного освітлення з лампами
розжарювання застосовується напруга не вище 220 В в приміщеннях без
підвищеної небезпеки і не вище 42 В для приміщень з підвищеною небезпекою і
особливо небезпечних. Допускається застосування напруги до 220 В для
світильників спеціальної конструкції: тих, що являються складовою частиною
аварійного освітлення, під’єднаного до незалежного джерела живлення; тих, що
встановлюються у приміщеннях з підвищеною небезпекою (але не особливо
небезпечних).
Для місцевого освітлення допускається застосовувати світильники з
люмінесцентними лампами на напругу 127-220 В за умови неможливості
випадкових доторкань до їх струмоведучих частин. Застосування
люмінесцентних ламп місцевого освітлення в сирих, особливо сирих, жарких і
приміщеннях з хімічно активним середовищем допускається тільки в арматурі
спеціальної конструкції.
Для живлення ручних світильників переносного освітлення в приміщеннях
з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних має застосовуватись напруга
не вище 42 В, при особливо несприятливих умовах – не вище 12 В.
Схеми живлення освітлювальних установок повинні забезпечувати:
- необхідний рівень надійності живлення;
- регламентовані рівні напруги і постійність напруги джерела живлення;
- простоту і зручність експлуатації;
- економічність установки.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
У більшості випадків освітлювальні навантаження живляться від силових
цехових трансформаторів напругою 6(10)/0,38 кВ із заземленою нейтраллю
вторинної обмотки.
Використання самостійних освітлювальних трансформаторів обмежується
випадками, коли характер силового навантаження не дає можливості забезпечити
необхідну якість напруги, коли використовується для силових навантажень
напруга вище 380 В і коли система напруг 380/220 або 220/127 В неприпустима
для освітлювальної установки за умовами безпеки.
В освітлювальних мережах розрізняються лінії живлення та групові лінії.
Лінія живлення з’єднує джерело живлення з груповими щитками освітлення.
Групові лінії слугують для приєднання світильників до групових щитків.
Групові щитки мають як ввідний апарат захисту, так і апарати захисту на
кожну групову лінію, що відходить. Згідно ПУЕ струм захисних апаратів на
групових лініях не повинен перевищувати 25 А за винятком ліній, що живлять
лампи розжарювання одиничною потужністю 500 Вт і більше або газорозрядні
лампи потужністю 125 Вт і більше; у цьому випадку струм захисного апарата не
повинен перевищувати 63 А.
Розрізняють радіальні, магістральні і змішані схеми живлення
освітлювальних установок (рис. 8.3). Радіальні схеми використовуються при
високих навантаженнях групових щитків (близько 100–200 А) і забезпечують
більш високу надійність живлення. Магістральні схеми дозволяють
заощаджувати провідниковий матеріал і апаратуру на розподільчих пунктах,
однак мають меншу надійність живлення. Змішані схеми одержали найбільше
поширення через їхню гнучкість.
Рисунок 8.3 – Різновиди схем живлення освітлювальних установок:
а – радіальна схема; б – магістральна схема; в – змішана схема
Для здійснення живлення освітлювальних установок обираю радіальну
схему для забезпечення високої надійності живлення.
Систему аварійного освітлення планується живити перехресним способом,
тобто від іншого трансформатора по відношенню до трансформатора робочого
освітлення (рисунок 8.4).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.4– Схема живлення освітлювальних установок від
двотрансформаторної підстанції
Визначення розрахункових навантажень системи освітлення
Розрахункова потужність освітлювальної установки визначається на
підставі світлотехнічного розрахунку після вибору потужності і кількості
світильників, тобто відповідно до встановленої потужності світильників.
Для освітлювальних установок з газорозрядними лампами необхідно
враховувати втрати в ПРА:
��роз = кп ∙ кдод ∙ ��ном , (8.10)
де кдод – коефіцієнт додаткових втрат, для ламп LB-65 кдод = 1,12 [9].
Згідно коефіцієнт попиту для дрібних будівель виробничого характеру
складає кп = 1,0.Коефіцієнт попиту для групової мережі освітлення і всіх ланок
мережі аварійного освітлення приймається рівним 1,0.
��роз = 1 ∙ 1,12 ∙ 0,26 = 22,3 кВт.
Вибір перерізу провідників освітлювальної мережі за допустимим
струмом навантаження
Провідники освітлювальної мережі повинні задовольняти вимоги у
відношенні гранично допустимого нагрівання при нормальних режимах роботи.
Нагрівання провідників викликається проходженням по них електричного
струму.
Межі нагрівання суворо нормуються ПУЕ, при цьому кожному перерізу
проводу або кабелю в залежності від його конструкції і способу прокладання
відповідає допустимий нормований струм (Iдоп, А).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
У практичних розрахунках користуються готовими таблицями з
допустимими тривалими навантаженнями, що нормовані ПУЕ і нормативною
документацією.
Зазначені таблиці складені для визначення температурних режимів повітря
і землі, що складають відповідно +25°С та +15°С. Якщо фактичні температури
відрізняються від табличних, користуються коефіцієнтами перерахунку, що
наведені в ПУЕ.
Отже, умовою перевірки обраного перерізу провідника за допустимим
струмом навантаження є:
��доп > ��роз,
де ��роз – розрахунковий струм, що протікає по провіднику, А.
Для проведення порівняння необхідно визначити максимальний
розрахунковий струм кожної ділянки освітлювальної мережі.
Розрахунковий струм для трифазних мереж визначається за виразом:
��роз ∙ 10 ��роз ∙ 10
��роз = = , (8.11)
√3 ∙ ��л ∙ cos �� 3 ∙ ��ф ∙ cos ��
де ��роз – розрахункова потужність, кВт;
��ф, ��л – відповідно фазна і лінійна напруга, В;
cos �� – коефіцієнт потужності, для ламп типу LB-65 – cos �� = 0,9.
22,3
Іроз 37,8 А.
3 0,38 0,9
Визначений показник струму використаємо для вибору кабельно-
провідникової продукції та комутуючого обладнання.
8.2.4 Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги
Даний метод розрахунку передбачає забезпечення допустимих рівнів
напруг на джерелах світла.
Зниження напруги щодо номінальної пов’язане зі зменшенням світлового
потоку світильників і, як наслідок, рівнів освітленості на робочих місцях.
Збільшення напруги щодо номінальної пов’язане з додатковою витратою
енергії світильником і зменшенням його терміну служби, останнє особливо
важливе для ламп розжарювання.
Відповідно до ДСТУ СОУ НЕК 03.120.4-14:2021 напруга в найбільш
віддалених лампах внутрішнього освітлення промислових підприємств, а також
прожекторних установок зовнішнього освітлення повинна бути не нижча
97,5%Uном, а в найбільш віддалених лампах аварійного і зовнішнього освітлення,
виконаного світильниками – не нижча 95%Uном.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
У мережах 12–42 В допускаються втрати напруги до 10% Uном, якщо
рахувати від відводів джерел живлення. Найбільша напруга ламп не повинна
перевищувати 105%Uном.
На затисках газорозрядних ламп напруга не повинна бути нижчою 90%Uном,
на інших лампах – не нижчою 88%Uном.
Величина допустимої втрати напруги в освітлювальній мережі від
джерела живлення до найбільш віддаленої лампи повинна складати:
∆��м = ��хх − ∆��тр − �� ,
де ∆��м – допустима втрата напруги в мережі;
��хх – напруга неробочого ходу трансформатора (на 5% вища від
номінальної);
∆��тр – втрата напруги в трансформаторі;
�� – мінімально допустима напруга на затисках лампи.
Розрахунок допустимої величини втрати напруги в освітлювальній мережі
в більшості випадків ведеться у відсотках, однак може виконуватися і в
іменованих одиницях (вольтах).
Втрата напруги в трансформаторі (%) визначається за виразом:
∆��тр = �� ∙ �� ∙ cos �� + �� ∙ sin �� , (8.12)
де �� , �� – відповідно активна і реактивна складові напруги короткого замикання
трансформатора (��КЗ), %;
cos �� – коефіцієнт потужності навантаження вторинного ланцюга
трансформатора;
�� – коефіцієнт завантаження трансформатора (відношення розрахункового
навантаження трансформатора до його номінальної потужності).
Активна і реактивна складові напруги короткого замикання
трансформатора (%) визначаються за виразами:
100 ∙ ��КЗ
�� = ; (8.13)
��ном.тр
�� = ��КЗ − ��а , (8.14)
де ��КЗ – втрати потужності короткого замикання трансформатора, Вт;
��ном.тр – номінальна потужність трансформатора, кВА.
Розрахунок освітлювальної мережі, як правило, ведеться без урахування
індуктивного опору провідників.
100 ∙ 8,5
�� = = 1,4 %;
630
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
�� = 5,5 − 1,4 = 5,32 %;
∆��тр = 0,87 ∙ (1,4 ∙ 0,9 +5,32 ∙ 0,44) = 3,1 %;
∆��м = 105 − 3,1 − 95,2 = 6,7 %.
Розрахункове значення втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної
мережі (%) визначається за виразом:
��
∆�� = , (8.15)
�� ∙ ��
де �� – момент освітлювальногонавантаження, кВт∙м;
�� – постійний коефіцієнт, що залежить від номінальної напруги, обраної
системи мережі і матеріалу провідника [13];
�� – переріз провідника, обраного за умовами нагрівання, мм2.
Момент освітлювального навантаження визначається в залежності від
схеми підключення світильників і їхньої потужності за загальновідомими
співвідношеннями.
При складній розгалуженій мережі втрата напруги визначається для кожної
окремої ділянки:
�� = �� ∙ �� , (8.16)
де �� – відстань між лініями живлення світильників;
�� – потужність лінії.
Рисунок 4.1 – Схема підключення світильників
�� = �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� ;
�� = 6 ∙ 0,26 + 12 ∙ 0,26 + 18 ∙ 0,26 + 24 ∙ 0,26 + 30 ∙ 0,26 + 36 ∙ 0,26 + 42 ∙ 0,26
+ 48 ∙ 0,26 + 54 ∙ 0,26 = 70,2 кВт ∙ м;
70,2
∆�� = = 0,08 %.
54 ∙ 16,8
От же умова виконується, втрата напруги у найбільш віддаленій точці
перевищує 5%. Тому ми встановлюємо щиток освітлення в безпосередній
близькості від КТП і першої лінії освітлювальної мережі.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 86
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву
Основним завданням цього розділу є вибір перерізу кабелів, проводів,
шинопроводів для всіх рівнів системи електропостачання на напругу до 1 кВ.
Вихідними даними для проведення розрахунків є: схема цехової
електричної мережі, номінальна напруга мережі Uном , результати розрахунку
навантаження цеху.
Для мереж напругою до 1 кВ визначальними при виборі перерізу
провідника є не економічні, а технічні вимоги та умови: нагрів провідників, їх
механічна міцність, втрати напруги, термічна стійкість до струмів короткого
замикання.
В цьому підрозділі необхідно визначити мережі та її елементи, що не
підлягають перевірці на економічну густину струму. Їх треба окремо
проаналізувати та обов’язково вказати ( у вигляді переліку або таблиці).
Вибір перерізу провідників здійснюється за таблицях [13] або згідно
технічної документації на них (що є більш прийнятним) . При цьому повинна
виконуватися умова
Ipоз Iдоп , (8.17)
де Iдоп – допустимий тривалий струм навантаження в кабелі, проводі и шині для
даного перерізу згідно ПУЕ.
Під час визначення допустимих тривалих струмів для кабелів,
неізольованих та ізольованих проводів і шин, а також для жорстких і гнучких
струмопроводів, прокладених у середовищах, температура яких істотно
відрізняється від зазначеної в 1.3.12-1.3.15 і 1.3.22 ПУЕ, слід застосовувати
коефіцієнти, наведені в таблиці 1.3.3 ПУЕ.
Конкретні особливості прокладки кабелів в цеху слід також враховувати за
допомогою відповідних коефіцієнтів згідно ПУЕ.
Обраний переріз провідника по умовам нагріву довготривалим струмом
необхідно перевіряти за нагрівом струмом післяаварійного режиму відповідно до
схеми цехової мережі. Отримані дані заносяться у таблицю.
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж
Основним завданням електричних розрахунків є вибір перерізів кабелів,
проводів, шинопроводів і захисних апаратів для всіх рівнів системи
електропостачання на напрузі до 1 кВ. Вибрані перерізи повинні забезпечувати
допустимі відхилення напруги на затискачах всіх ЕП, що нормуються стандартом
по якості електроенергії. Для кожної ділянки цехової мережі за розрахованим
півгодинним максимумом навантаження і значенням максимального пускового
або пікового струму вибирається переріз провідника, а також тип і значення
уставок апаратів захисту від ненормальних режимів в мережі: тривалих, не
передбачених перевантажень мережі і коротких замикань.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 87
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вихідними даними для проведення розрахунків є:
– схема цехової електричної мережі з розташуванням апаратів захисту;
– Uном мережі;
– розрахункові півгодинні максимуми навантаження кожної ділянки мережі
Рmax ;
– пікові (пускові) струми на різних рівнях схеми;
– номінальні потужності ЕП.
Вибір перерізу провідника пов’язаний з вибором апаратів захисту, тому
вибір перерізу провідника цехової мережі та захисних апаратів виконується
спільно.
Потрібно врахувати вимоги ПУЕ щодо особливості вибору перерізу
провідників для мереж напругою до 1 кВ, а саме: акцентувати на те, які вимоги
та умови є визначальними – економічні, нагрів провідників, їх механічна
міцність, втрати напруги, термічна стійкість до струмів КЗ.
Вказати, які силові мережі до 1 кВ згідно рекомендацій ПУЕ не підлягають
розрахунку по економічної густини струму.
Вказати, чи враховується фактор економічної густини струму зв’язку зі
спільним живленням силового та освітлювального навантажень
Вибір перерізів провідників за технічними умовами включає:
– вибір за умовою теплового нагрівання;
– за їх пропускною спроможністю та умовами захисту;
– за втратами напруги;
– за термічною стійкістю до струмів КЗ;
– механічну міцність;
– за умовою виникнення корони.
Необхідно оцінити вплив і врахування цих факторів при виборі
перерізу для кабельних і повітряних ліній, так як перелічені фактори по -
різному впливають залежно від номінальної напруги, конструктивного виконання
(кабель, шинопровід), призначення мережі (силова, рухливих ЕП, освітлювальна
тощо). Тому рішення слід приймати для кожного конкретного випадку на підставі
вимог і довідкових даних ПУЕ та інших нормативних документів.
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами нагріву
та захисту
Провідники будь-якого призначення повинні задовольняти вимогам щодо
гранично допустимого нагріву з врахуванням не тільки нормальних, а й
післяаварійних режимів, режимів в період ремонту і можливих нерівномірностей
розподілу струмів між лініями, секціями шин тощо. При перевірці на нагрів
приймається півгодинний максимум струму, найбільший з середніх півгодинних
струмів даного елемента мережі.
Необхідно враховувати, що при різних режимах роботи електроприймачів
в якості розрахункового струму для перевірки перерізу провідників по
нагріванню слід приймати струм, значення якого залежить від відповідного
режиму (повторно-короткочасний, короткочасний, тривалий).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 88
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вимоги для нормальних навантажень та післяаврійних перевантажень
стосуються кабелів і встановлених на них з’єднувальних та кінцевих муфт й
окінцевань.
Основною умовою вибору перерізу провідників є величина нагрівання їх
електричним струмом у нормальному, форсованому та аварійному режимах.
Якщо температура нагрівання перевищить допустиму, то залежно від величини
перевищення й тривалості часу, елемент може бути пошкоджений, що
спричинить порушення нормальної роботи системи, а в гіршому випадку
(загоряння ізоляції) може привести до пожежі. Тому для всіх видів провідників та
умов їх застосування головним у виборі перерізу є нагрівання, яке визначається
двома ефектами теплового впливу: максимально допустимою температурою та
тепловим зносом ізоляції для даного режиму й класу ізоляції.
Як критерій допустимості того чи іншого режиму за нагріванням,
використовують сумарний вплив на строк служби провідника максимальної
температури і тривалості зносу ізоляції за розглянутий період. При різких піках
навантаження більшу небезпеку становить можливість перевищення
максимально допустимої температури. Якщо графік навантаження рівномірний,
більшу вагу має складова теплового зносу ізоляції.
Переріз провідника в основному залежить від величини розрахункового
струму ( Іmax або Іроз ), від того, чи потрібно захищати мережу від
перевантаження чи ні, від температурних умов навколишнього середовища,
характеру приміщення і типу ізоляції провідника. Перш за все необхідно вибрати
марку провідника, визначитися з умовами його прокладки і потім виконувати
розрахунок.
Мінімально допустимий переріз провідника – такий переріз, при якому
провідник, маючи початкову температуру, що дорівнює максимальній тривало
допустимій Qтр. доп , нагрівається струмом КЗ до гранично допустимої
температури за умовами термічної стійкості.
За розрахунковий струм навантаження приймається максимальне струмове
навантаження за півгодинний інтервал часу Imax Ipоз , обчислене за формулою
P
I = роз
pоз (8.18)
3 Uном cosφ
Вибір перерізу провідників виконується за таблицями гл.1.3 ПУЕ «Тривало
допустимі навантаження», при цьому повинна бути виконана умова
Imax Ipоз Iдоп , (8.19 )
де Ідоп – тривало допустимий струм навантаження на проводи, кабелі та шини
для даного перерізу за ПУЕ (або технічними характеристиками конкретних
виробів).
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 89
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
При прокладанні декількох кабелів і більше чотирьох проводів в одній
трубі, траншеї, лотку, коробі і т.п. в розрахункову формулу (8.14) вводиться
коефіцієнт Кпрокл , поправочний коефіцієнт на умови прокладки проводів і
кабелів
I
І max
доп . (8.20)
Кпрокл
Згідно ПУЕ допустимі тривалі струми для кабелів, які прокладають у
блоках, слід визначати за емпіричною формулою
Iдоп.бл a b c Iдоп , (8.21)
a, b, c – поправочні коефіцієнти (табл. ПУЕ)
Поправочні коефіцієнти застосовуються до груп однотипних проводів і
кабелів, що мають однакову допустиму температуру нагрівання.
Для груп проводів і кабелів, що мають різні максимальні температури
нагріву, допустиме струмове навантаження розраховується з поправочних
коефіцієнтів, що належать до тієї частини проводів і кабелів, у яких допустима
температура мінімальна.
Якщо у частині ізольованих проводів і кабелів в групі навантаження не
перевищує 30 % допустимого, то вони виключаються із загального числа при
визначенні поправочного коефіцієнту для іншої частини групи.
Допустимі струмові навантаження для кола залежать від числа провідників.
У багатофазній збалансованій системі спільно прокладений нейтральний
провідник не враховується. В цьому випадку допустиме навантаження
чотирижильного кабеля приймається як для трьохжильного, з тим же перерізом
фазних провідників. Чотири і п’ятижильні кабелі можуть мати більше допустиме
струмове навантаження, якщо навантажені тільки три фазні проводи.
Якщо нейтральний провідник пропускає струм, який є наслідком
дисбалансу фазних струмів, то збільшення тепловиділення в нейтральному
провіднику компенсується його відповідним зменшенням в одному або декількох
фазних провідниках. В цьому випадку переріз всіх провідників вибирається по
найбільш навантаженому проводу.
Якщо не потрібно вводити поправочні коефіцієнти для струму в
нейтральному провіднику в залежності від характеру навантаження фазних
провідників, нейтральний провідник вибирається відповідно до параметрів кола
Необхідність введення поправочних коефіцієнтів для струмів може бути
наслідком наявності істотних струмів вищих гармонік в трифазному колі. Якщо
гармонічна складова перевищує 15 %, нейтральний провідник вибирається
перерізом не нижче фазного.
Оскільки струм в нейтральному провіднику визначається струмами фазних
провідників, то струми вищих гармонік в ньому взаємно не компенсується.
Найбільш значущою з гармонік є третя гармоніка. Діюче значення струму третьої
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 90
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
гармоніки в нейтральному проводі може перевищувати діюче значення струму
промислової частоти в фазних провідниках.
У цьому випадку струм в нейтральному провіднику є визначальним при
розрахунках допустимого струмового навантаження кола. Вплив гармонік
враховується поправочними коефіцієнтами. Поправочні коефіцієнти, що наведені
в МЕК60364-5-52:2009 «Електроустановки низьковольтні. Частина 5-52. Вибір і
монтаж електроустаткування. електропроводки», надані для збалансованої
трифазної системи; слід вказати, що ситуація погіршується, якщо в трифазній
системі навантажені тільки дві фази. У цьому випадку струм вищих гармонік в
нейтральному провіднику буде визначатися струмом дисбалансу. Така ситуація
призведе до перевантаження нейтрального провідника.
Поправочні коефіцієнти застосовуються для випадку, коли нейтральний
провідник є жилою чотирьох- або п’ятижильного кабелю, виконаний з того ж
матеріалу і має той же переріз, що і фазні провідники.
Поправочні коефіцієнти відносяться до струмів третьої гармоніки. Якщо
очікуються значні вищі гармоніки, такі як 9-я, 12-я тощо, тобто вони становлять
понад 15 %, поправочний коефіцієнт повинен бути зменшений. Якщо дисбаланс
між фазними навантаженнями перевищує 50 %, то поправочний коефіцієнт може
бути зменшений. Розрахунковий поправочний коефіцієнт для визначення
допустимого струмового навантаження для кабелів з трьома робочими
провідниками приймається, як для кабелю з чотирма робочими провідниками, у
якого струм в четвертому проводі викликаний гармоніками. Поправочні
коефіцієнти також враховують фактор нагріву фазних провідників струмами
гармонік.
Коли значення струму в нейтральному провіднику очікується вище, ніж
фазний струм, розмір кабелю визначається по нейтральному провіднику.
Якщо переріз кабелю визначено по нейтральному провіднику, то необхідно
зменшити розрахункове навантаження для трьох робочих провідників.
Якщо струм в нейтральному провіднику більше, ніж 135 % фазного струму
і переріз кабелю вибирається по нейтральному провіднику, то три фазних
провідника не можуть бути повністю завантажені. Зменшення тепловиділення
фазними провідниками компенсує тепловиділення нейтрального провідника в
такій мірі, що немає необхідності застосовувати інші поправочні коефіцієнти
щодо трьох робочих провідників.
За відсутності спеціальних вимог необхідно виконувати такі вказівки:
Площа поперечного перерізу нейтрального провідника повинна бути,
принаймні, рівною площі поперечного перерізу лінійних провідників у наступних
випадках:
– в однофазних двопровідникових колах, незалежно від площі поперечного
перерізу провідника;
– в багатофазних колах, де площа поперечного перерізу лінійних
провідників - менше або дорівнює 16 мм2 по міді або 25 мм2 по алюмінію;
– в трифазних схемах, де частка струмів третьої гармоніки і гармонік,
кратним трьом, лежить в межах від 15 % до 33 %.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 91
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для багатофазних кіл, де площа поперечного перерізу лінійних провідників
більше, ніж 16 мм2 по міді або 25 мм2 по алюмінію, площа поперечного перерізу
нейтрального провідника може бути нижче площі поперечного перерізу лінійних
провідників (звичайно не нижче 50 %), якщо виконуються одночасно такі умови:
– навантаження кола в нормальному режимі розподілено рівномірно між
фазами, третя гармоніка не перевищує 15% струму лінійного провідника;
– нейтральний провідник захищається від надструмів;
– площа поперечного перерізу нейтрального провідника – не менш 16 мм2
по міді або 25 мм2 по алюмінію.
Відносно нульових робочих провідників в чотирипровідній системі
трифазного струму ПУЕ містить наступне формулювання: вони повинні мати
провідність не менше ніж 50 % провідності фазних провідників; у необхідних
випадках вона має бути збільшеною до 100 % провідності фазних провідників.
Вибір струмоведучих частин
Основним завданням розрахунку цехових електричних мереж є вибір
перерізу кабелів, проводів шино проводів і захисних апаратів згідно ПУЕ (розділ
2.1.31 – 2.1.51).
Для мереж напругою до 1000 В основними вимогами, що визначають вибір
перерізу провідників, є не економічні, а технічні вимоги та умови: нагрів
провідників, механічна міцність, втрата напруги, термічна стійкість до струмів
КЗ.
Переріз провідників цехової мережі обираємо згідно величині
розрахункового струму як окремих споживачів, так і розподільчих пунктів в
цілому за співвідношенням
Р
І Н
р , (8.24)
3 Uн cos
де Рн - номінальна потужність згідно з завданням, кВт ; Uн= 0,38кВ.
Умовами вибору ліній живлення [5, 6] є виконання співвідношення
Ір Ку.н ІН.ДОП.Л ,
де І НДОПЛ - допустимий тривалий струм лінії живлення, А;
Куп - коефіцієнт, що враховує умови прокладки кабелів згідно п. 1.3.21 ПУЕ.
З врахуванням умов прокладки кабелів, поправного коефіцієнту на
допустимий тривалий струм залежно від температури (таблиця 1.3.3 ПУЕ), умова
прийме вид
ІН.ДОП.Л Іmax1,25Ip .
Керуючись вказаними вимогами, проводимо розрахунок мережі живлення
споживачів цеху, результати яких заносимо в таблицю 8.1.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 92
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 8.1 – Розрахункова таблиця вибору ліній живлення цеху
Р I , I , I
Назва споживача н р max. н.доп.л
Марка
кВт А А А
1 2 3 4 5 6
Вентилятор приточний 22 40,3 50,4 65 АВВГ(3×10)+(1×6)
Вентилятор витяжний 5 8,6 10,8 19 АВВГ(4×2,5)
Автомат формування графітного
17,5 31,7 39,6 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
стержня
Автомат корегування графітного
10 19 23,8 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
стержня
Складальний автомат №1 4,2 7,3 9,2 19 АВВГ(4×2,5)
Складальний автомат №2 4,7 8,2 10,3 19 АВВГ(4×2,5)
Верстат вставляння пера 5,3 10 12,4 19 АВВГ(4×2,5)
Автомат формування пера 21,4 37 46,2 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Автомат формування гільзи 7,8 14,6 18,3 19 АВВГ(4×2,5)
Чорнилозаливний верстат 2,8 4,7 5,9 19 АВВГ(4×2,5)
Розподільник 2 3,2 4 19 АВВГ(4×2,5)
Вибраковочна машина 3,4 6,8 8,5 19 АВВГ(4×2,5)
Маркувальний автомат 8 14,2 17,7 19 АВВГ(4×2,5)
Пакувальний автомат 13,2 22,1 27,6 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Прес обойм 17,3 31,7 39,6 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Прес валів обойм 5,4 9,7 12,1 19 АВВГ(4×2,5)
Зварювальний апарат гуми (220 В) 7,2 26,3 32,9 34 АВВГ(2х2,5)
Універсальний верстат (220 В) 7,2 45,5 56,8 80 АВВГ(2х10)
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від приєднаних
електроприймачів (від 2 до 12 максимально); номінального струму автоматичних
вимикачів, та струму теплових розчіплювачів, які захищають приєднанні
електроприймачі; сумарного струму Ір РП споживачів, що приєднані до РП, який
визначається за виразом
Ір.РП ІН КН ,
де Кн - коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Для нашого випадку Кн = 0,7.
Переріз ввідного кабелю вибирається з таблиць ПУЕ, глава 1.3 [2], за умовами
Ір.РП ІН.ДОП
Вибрана кабельно-провідникова продукція, живлення споживачів цеху,
прокладена в кабельних каналах підлоги цеху.
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги
Згідно ПУЕ, для силових мереж відхилення напруги від номінальної має
становити не більше 5 % Uном . Для освітлювальних мереж промислових
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 93
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
підприємств і громадських будівель допускається відхилення напруги від 5 до
2,5 % Uном , для мереж житлових будинків і зовнішнього освітлення 5 % Uном
. Ці вимоги обумовлені тим, що величина крутного моменту асинхронних
електродвигунів пропорційна квадрату підведеної напруги і його зменшення
може не забезпечити пуск механізмів, в мережах освітлення зниження напруги
призводить до різкого зменшення світлового потоку.
Розрахунок цехової мережі за умовами допустимої втрати напруги і
побудова епюри відхилення напруги виконується для кола ліній від шин ГПП або
ЦРП до затискачів одного найбільш віддаленого від цехової ТП або найбільш
потужного ЕП для режимів максимальних і мінімальних навантажень
(визначається з добового графіка навантажень), а в випадку
двохтрансформаторної підстанції – і післяаварійного.
Як відомо, існує залежність r0 i x0 від перерізу проводів і кабелів, якою
можна скористатися при розрахунках.
Як правило у розрахунковому ланцюгу «ГПП – найбільш віддалений
потужний споживач» присутня трансформаторна підстанція ТП.
Розрахункова схема зображена на рисунку 8.4.
Рисунок 8.4 – Розрахункова схема
Розрахунки по відхиленню напруги виконуються для режимів мінімальних
та максимальних навантажень.
В режимі максимальних навантажень напруга на зажимах найбільш
віддалених електроприймачів не повинна бути не нижче 0,95 ∙ ��ном. В режимі
максимальних навантажень обмеження йде зі сторони верхньої допустимої
границі напруги. При цьому напруга на шинах ТП не повинна перевищувати 5%
номінальної напруги, тобто �� ∙ �� ≤ 5%.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
m
U1 Em Uтр Uм U
сп 5,
i1
де Еm – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
ΔUтр – втрата напруги в трансформаторі, %;
n
Uм - сумарна втрата напруги в лініях до споживача, %;
i1
n- кількість послідовних магістралей до споживача;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 94
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ΔUсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
– 5% - припустиме усталене відхилення напруги згідно [11]:
U1 15 3,42 25,8 5 19,2 5% Uн 525 В .
Величину ΔUтр (%) знаходимо за виразом
S
U м
тр (Ua cos Up sin),
Sн.тр
де Sм – максимальна потужність на вторинній стороні трансформатора, кВ;
Sнтр – номінальна потужність трансформатора, кВА;
Uа – активна складова напруги к.з трансформатора, %
100 P
U кз
a ,
Sн.тр
100 5,9
Ua 0,93 В .
630
Uр- реактивна складова напруги к.з трансформатора, %
Up U2
кз U2
a ,
U 2 2
p 4,5 0,93 4,4 В.
958,3
Uтр (0,9,3 0,95 4,4 0,31) 3,42 В.
630
Для режиму мінімальних навантажень відхилення напруги
U2 Em кз (Uтр Uм ) Ucп 5% .
де кз = 0,3 - коефіцієнт завантаження в режимі мінімальних навантажень;
+ 5 % - припустиме усталене підвищення напруги від Uн=19 В, згідно [11]
U2 15 0,3 (3,42 25,8) 5 1,21 5% Uн 525 В .
Згідно виконаних розрахунків ми маємо можливість пересвідчитись, що
можлива зміна навантаження цехового трансформатора ні як не буде
відображатися на зміні величини потенціалу напруги у найвіддаленішого
споживача.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 95
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
На цьому етапі доцільно обрати тип и характеристики низьковольтних
комплектних установок НКУ (розподільчих пунктів, шаф та інш.).
Низьковольтна комплектна установка (НКУ) – сукупність апаратів
напругою до 1,0 кВ змінного струму і до 1,5 кВ постійного струму, пристроїв
керування, вимірювання, сигналізації, захисту, регулювання з усіма внутрішніми
електричними і механічними з’єднаннями, змонтованих на єдиній
конструктивній основі у вигляді щитів, шаф, пультів, шинних приєднань тощо.
Необхідно проаналізувати ознаки, за якими класифікують НКУ, щоб з
врахування всіх факторів зробити обґрунтований вибір низьковольтних
комплектних установок.
Вибір проводів, шин, апаратів, приладів і конструкцій НКУ необхідно
здійснювати як за нормальним режимом роботи (відповідність робочій напрузі і
струму основних і допоміжних кіл, частоти мережі, заданому класу точності,
умовам експлуатації тощо), так і за умовами роботи в разі короткого замикання з
урахуванням термічних і електродинамічних впливів, комутаційної
спроможності.
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від їх технічних
характеристик (кількості приєднаних електроприймачів, сумарного струму
І роз, РП споживачів, що приєднані до РП, тощо). І роз, РП визначається за виразом
І роз, РП = Іном КП , (8.41)
де КП – коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Після розрахунку струмів короткого замикання та обрання
автоматичних вимикачів, РП перевіряють за номінальним струмом автоматичних
вимикачів, та струмів теплових розщіплювачів, які захищають приєднанні
електроприймачі.
Далі за довідковими даними обирається конкретний тип НКУ, вказуються
його технічні характеристики, включаючи напругу, номінальний струм, апарати
захисту тощо, у тому числі конструктивне виконання та особливості
застосування.
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від приєднаних
електроприймачів (від 2 до 12 максимально); номінального струму автоматичних
вимикачів, та струму теплових розчіплювачів, які захищають приєднанні
електроприймачі; сумарного струму Ір РП споживачів, що приєднані до РП, який
визначається за виразом
Ір.РП ІН КН ,
де Кн - коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Для нашого випадку Кн = 0,7.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 96
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Переріз ввідного кабелю вибирається з таблиць ПУЕ, глава 1.3 [2], за умовами
Ір.РП ІН.ДОП
Таблиця 8.2 – Вибір перерізу ввідних кабелів РП
Найменування РП Ір.РП ,А Іmax ,А ІН.ДОП.Л ,А Марка
1 2 3 4 5
Розподільчий пункт РП-1 120,9 151,1 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-2 43 53,7 65 АВВГ(3×10)+(1×6)
Розподільчий пункт РП-3 113,2 141,5 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-4 89,4 111,7 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-5 113,2 141,5 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-6 79,7 99,6 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-7 113,2 141,5 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-8 79,7 99,6 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-9 113,2 141,5 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-10 79,7 99,6 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-11 113,2 141,5 165 АВВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-12 79,7 99,6 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-13 74,7 93,3 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Конденсаторна установка 91,1 113,8 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
Вибрана кабельно-провідникова продукція, живлення споживачів цеху,
прокладена в кабельних каналах підлоги цеху.
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання мережі до 1000В
Розрахунок струмів короткого замикання в цехових мережах, тобто
мережах напругою до 1000 В має свої особливості, які регулюються
міждержавним стандартом [15] та керуючими вказівками [13].
При розрахунку струму трифазного КЗ в установках напругою до 1 кВ варто
враховувати не тільки індуктивні й активні опори всіх елементів
короткозамкненого ланцюга, але й активні опори всіх перехідних контактів у
цьому ланцюзі (на шинах, на уведеннях і висновках апаратів, рознімні контакти
апаратів і контакт у місці короткого замикання).
Для обраної ділянки мережі 0,38 кВ розрахункова схема та схема заміщення
схема, що призначені для розрахунку струмів короткого замикання, приведені на
рисунок 8.5.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 97
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.5 - Розрахункова схема і схема заміщення прямої
послідовності частини мережі 0,38 кВ
Величину струму к.з, визначаємо за виразом
І(3) U0
к.з. ,
3 Z
де U0 – напруга х.х вторинної обмотки трансформатора, В, U0=1,05.Uн;
Z – повний опір до точки к.з.
Для визначення трьохфазного струму к.з. в першій контрольній точці (К1),
спочатку визначимо опори елементів її схеми заміщення, згідно рисунку 8.5.
Активну складову опору трансформатора rтр (Ом) розраховуємо за виразом
згідно [13]
Р 3
r к.з 10
тр ,
3 І2
н.тр
де ΔРкз – потужність к.з. трансформатора [13], кВт;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 98
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5,5 103
rтр 0,002 Ом.
3 958,3
Ін.тр – номінальний струм вторинної обмотки трансформатора
S
І н.тр 3
н.тр 10 ,
3 Uн
630
Ін.тр 103 958,3 А.
3 380
Повний опір дорівнює
U 2 3
z к.з. Uн 10
тр ,
100 Sн.тр
4,5 3802 103
zтр 0,01031 Ом.
100 630
Індуктивна складова опору трансформатора хтр
хтр z2 2
тр rтр ,
хтр 0,010312 0,0022 0,0101 Ом.
Визначимо повний опір схеми заміщення до точки короткого замикання К1
2 2
Z(К1) rтр rав rтс rш rпр хтр хав хтс хш ,
0,002 2
0,00014 0,00002 0,00003 0,00008
Z(К1) 0,01 Ом.
2
0,0101 0,00008 0,00002 0,000014
Величину струму к.з., в розрахунковій точці К1 визначаємо за виразом
І(3) U0
к.з.(К1) ,
3 Z
де U .
0 – напруга х.х. вторинної обмотки трансформатора, В, U0=1,05 Uн;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 99
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Z – повний опір до точки к.з.
399
І(3)
к.з.(К1) 29,3 кА.
3 0,01
Для визначення струму к.з, в розрахунковій точці К2, до опорів точки К1
додамо сумарні опори точки К2, згідно виразу
Z(К2) 2 2
r(К1) rш rав rл rав rпр х(К1) хш хав хл хав ,
2
0,00227 0,0001 0,0001 0,0223 0,00017 0,00008
Z(К2) 0,0123Ом.
2
0,010233 0,00013 0,00025 0,0000306 0,00065
де активний rл (Ом) і індуктивний хл (Ом) опір кабельної лінії знаходимо за
виразами
l 103
r л
л ,
F
де lл – довжина кабельної лінії, км;
γ – провідність матеріалу, (АL=0,032 км/Ом.мм2);
F – поперечний перетин провідника, мм2.
0,005 1000
rл 0,0223 Ом.
32 70
хл lл х0 ,
хл 0,005 0,0000057 0,00000029 Ом.
Величину струму к.з, в розрахунковій точці К2 визначаємо за виразом:
І(3) U0
к.з.(К2) ,
3 Z(К2)
І(3) 399
к.з.(2) 18,7 кА.
3 0,0123
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 100
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.5 Захист цехових електричних мереж
Захист електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно глави 3.1
ПУЕ [2].
У цехових мережах можуть виникати наступні ненормальні за струмом
режими роботи:
– збільшення струму внаслідок перевантаження;
– збільшення струму в момент пуску або самозапуску двигунів;
– збільшення струму внаслідок короткого замикання.
Захист від струмів КЗ є обов’язковим для всіх елементів мережі, такий
захист повинен забезпечувати по можливості найменший час вимкнення.
У підрозділі повинно бути ретельно проаналізовано і вказані всі мережі, що
захищаються від перевантаження.
Вказується окремі мережі, у яких забороняється встановлення апаратів
захисту.
Приводяться критерії, за якими допускається відмовлятися від
застосування захисту провідників від перевантаження.
Повинен бути наведений перелік мереж, що згідно ПУЕ мають бути
захищеними від перевантаження, у тому числі силові і освітлювальні мережі,
мережі всередині приміщень (залежно від способу прокладення та характеристик
ізоляції).
8.5.1 Вибір апаратів захисту
Захист кабельних ліній, що живляться РП та окремі електроприймачі, як
правило, здійснюється автоматичними вимикачами.
Умовами їх вибору є вирази
Ін.т.р 1,1 Ір;
Ін.е.р 1,25 Іп ;
де Ін.т.р.,Ін.е.р. - номінальний струм відповідного теплового та електромагнітного
розчіплювача, А;
Іп – пікове навантаження, Іп=(5-7.Ір), А.
При виборі типу вимикача орієнтуємося попередньо на апарати виробництва
компанії ВА . Ці автоматичні вимикачі, призначені для групового захисту
розподільчих пунктів, мають дві системи захисту — електротеплову і
електромагнітну, та виконані згідно ГОСТ 14254-96 зі ступенем захисту не нижче
ІР30.
Для автоматичних вимикачів, що виконані в стандарті DIN, струм
електромагнітного розчіплювача в залежності від характеристики (С, В чи
D)виконується співвідношення:
Ін.е.р (3...5) Ін.т.р; Ін.е.р (5...10) Ін.т.р або Ін.е.р (10...14) Ін.т.р.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 101
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Керуючись вказаними вище критеріями, згідно каталожним даних
обираємо тип апарату, характеристики яких заносимо в таблицю 8.3.
Таблиця 8.3 – Розрахунок та вибір позиційних автоматичних вимикачів 0,4 кВ
Ір, 1,1. Ір Тип І , І
Найменування обладнання н н.т.р, Ін.е.р,
А А апарату А А А
1 2 3 4 5 6 7
Вентилятор приточний 40,3 44,4 ВА47-29 63 50 500
Вентилятор витяжний 8,6 9,5 ВА47-29 63 10 500
Автомат формування графітного
31,7 34,9 ВА47-29 63 40 500
стержня
Автомат корегування графітного
19 20,9 ВА47-29 63 25 500
стержня
Складальний автомат №1 7,3 8,1 ВА47-29 63 10 500
Складальний автомат №2 8,2 9 ВА47-29 63 10 500
Верстат вставляння пера 10 10,9 ВА47-29 63 16 500
Автомат формування пера 37 40,7 ВА47-29 63 50 500
Автомат формування гільзи 14,6 16,1 ВА47-29 63 20 500
Чорнилозаливний верстат 4,7 5,2 ВА47-29 63 6 500
Розподільник 3,2 3,6 ВА47-29 63 4 500
Вибраковочна машина 6,8 7,5 ВА47-29 63 8 500
Маркувальний автомат 14,2 15,6 ВА47-29 63 16 500
Пакувальний автомат 22,1 24,3 ВА47-29 63 25 500
Прес обойм 31,7 34,9 ВА47-29 63 40 500
Прес валів обойм 9,7 10,6 ВА47-29 63 16 500
Освітлення 37,8 41,6 ВА47-29 63 50 500
Вентилятор приточний 40,3 44,4 ВА47-29 63 50 500
Вентилятор витяжний 8,6 9,5 ВА47-29 63 10 500
Зварювальний апарат гуми 21,6 28,9 ВА47–29 63 32 150
Універсальний верстат 33,6 50,1 ВА47–29 63 63 150
Розподільчий пункт РП-1 120,9 133 ВА88-33 160 160 1600
Розподільчий пункт РП-2 43 47,3 ВА47-29 63 50 500
Розподільчий пункт РП-3 113,2 124,5 ВА88-32 125 125 1250
Розподільчий пункт РП-4 89,4 98,3 ВА47-100 100 100 1000
Розподільчий пункт РП-5 113,2 124,5 ВА88-32 125 125 1250
Розподільчий пункт РП-6 79,7 87,7 ВА47-100 100 100 1000
Розподільчий пункт РП-7 113,2 124,5 ВА88-32 125 125 1250
Розподільчий пункт РП-8 79,7 87,7 ВА47-100 100 100 1000
Розподільчий пункт РП-9 113,2 124,5 ВА88-32 125 125 1250
Розподільчий пункт РП-10 79,7 87,7 ВА47-100 100 100 1000
Розподільчий пункт РП-11 113,2 124,5 ВА88-32 125 125 1250
Розподільчий пункт РП-12 79,7 87,7 ВА47-100 100 100 1000
Розподільчий пункт РП-13 74,7 82,2 ВА47-100 100 100 1000
Конденсаторна установка 91,1 100,2 ВА88-32 125 125 1250
Вибрані,згідно ПУЕ (розділ 1.4.19 – 1.4.22), автоматичні вимикачі
встановлені сталевих шафах силових РП, що знаходяться в безпосередній
близькості від сформованих груп технологічного електрообладнання.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 102
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Обрані лінії перевіряються за захищеність за умовою:
��сх ∙ ��доп ≥ ��зах ∙ ��зах,
де ��сх – поправочний коефіцієнт; для умов цеху ��сх = 1;
��доп – тривалий допустимий струм провідника, А;
��зах – коефіцієнт захисту; для теплового розщіплювача ��зах = 1;
��зах- струм спрацьовування апарату захисту, А.
Для прикладу перевіримо лінію, для якої Ір=14,6 А, Ідоп.л=63 А.
1 ∙ 14,6 ≥ 1 ∙ 63 А
Таким чином мережа захищена.
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної підстанції
Оскільки серед електроприймачів цеху, як правило, відсутні
електроприймачі, що значно впливають на якість електроенергії, то обрану
цехову мережу перевіряють на допустимі відхилення напруги у споживачів.
Хід розрахунків залежить від схемі електропостачання цеху, але в цілому
виконується в наступному порядку.
Розрахунки по відхиленню напруги виконуються для режимів мінімальних
та максимальних навантажень.
В режимі максимальних навантажень напруга на зажимах найбільш
віддалених електроприймачів не повинна бути нижче 0,95 Uном . В режимі
максимальних навантажень обмеження йде зі сторони верхньої допустимої
границі напруги. При цьому напруга на шинах 0,4 кВ ТП не повинна
перевищувати 5 % номінальної напруги, тобто U1 5%.
За максимальні беремо максимальні розрахункові навантаження, а за
мінімальні – 30 % від максимальних.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
згідно ДСТУ EN IEC 61000-4-11:2022
т
U1 Ет UТ Uм Uсп 5,
i1
де Ет – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
UТ – втрата напруги в трансформаторі, %;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 103
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
Uм – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача, %;
i1
n – кількість послідовних магістралей до споживача;
Uсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
5 % – припустиме усталене відхилення напруги згідно 13.
При необхідності, може бути задіяна «добавка» UT , яка створюються
цеховим трансформатором. Значення «добавки» UT регулюється зміною
кількості числа витків трансформатору, тобто зміною коефіцієнта трансформації,
за співвідношенням
W
U2 U 2
1 .
W1
Для цього у цехових трансформаторів є від 3 до 5 відгалужень, які
перемикаються в разі необхідності при відключеному трансформаторі. Значення
UT , залежно від відгалуження, приймаються за таблицею 8.7.
Таблиця 8.7
Відгалуження наближено точно
+5 0 0,25
+2,5 2,5
0 5,0 5,25
-2,5 7,5
-5,0 10 10,8
Нами проведено розрахунок втрат напруги у мережі 10 і 0,38 кВ: а саме –
п. 5.2 (Розрахунок перерізу розподільчих мереж) і п. 8.3.3 (Розрахунок
електричної мережі за втратами напруги).
Так як відхилення по напрузі нами не виявлено, то нема потреби у зміні
відгалужень трансформатора.
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної підстанції
В якості трансформаторних підстанцій у цехової мережі зазвичай
використовуються комплектні трансформаторні підстанції КТП різної
модифікації. Це обумовлено тім, що при використанні комплектного обладнання
підвищується якість систем електропостачання, надійність її роботи, зручність і
безпека обслуговування, забезпечується швидке розширення та мобільність
електрогосподарства.
Електромонтаж зводиться лише до встановлення різних комплектних
електроустановок і приєднанню їх до електричних мереж. Застосування
комплектних установок дає значне спрощення будівельної частини
електроустановок, так як непотрібні складні перегородки для камер електричних
апаратів, трансформаторів та іншого обладнання. Приміщення утворюються
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 104
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
простими у будівельному відношенні. Повністю закриті комплектні установки
можна розташовувати безпосередньо у виробничих приміщеннях без
улаштування будівельних оболонок.
На рисунку 8.6 приведена комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування.
Рисунок 8.6 – Типова комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування
Для нашого цеху з урахуванням приведених вище міркувань обираємо
комплектну трансформаторну підстанцію 2КТП Харківського електротехнічного
підприємства.
Обрана двотрансформаторна підстанція 2КТП–630/10/0,4 УЗ призначена
для надійного електропостачання промислових об’єктів, має потужність
трансформаторів 630 кВ∙А, з захистом і автоматикою.
Склад підстанції 2КТПЦ-630/10/0,4-04 У3:
– Пристрій вводу з боку високої напруги (УВН).
– Силовий трансформатор.
– Кожух виводів силового трансформатору.
Розподільча установка низької напруги (РУНН), що складається з
наступного обладнання:
– шафа вимикача робочого вводу;
– шафа секційного вимикача;
– шафа ліній, що відходять;
– шафа автоматизованої конденсаторної установки;
– шафа управління.
5. Шинна перемичка.
Зібрана з вказаних окремих блоків комплектна трансформаторна
може бути виконана як однорядною, так і дворядною. З врахуванням
особливостей цеху, обираємо компактне дворядне виконання.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 105
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для прикладу на рисунку 8.7 приведено загальний вид шафи секційного
вимикача, на рисунку 8.8 – загальний вид шафи управління.
Рисунок 8.7 – Загальний вид шафи Рисунок 8.8 – Загальний вид шафи
секційного вимикача: управління:
1 – шафа секційного вимикача; 2 – відсік 1 – шафа управління; 2 – відсік збірних шин;
збірних шин; 3 – клапан розвантаження; 3 – клапан розгрузки; відсік клемного блоку;
4 – відсік клемного блоку; 5 - відсік 5 – відсік релейного блоку; 6 – відсік шинок
секційного вимикача; 6 – відсік релейного управління
блоку;
7 – відсік шинок управління; 8 – відсік шин
У складі підстанції використовуються масляні трансформатори серії ТМ
(трансформатор масляний), що виготовляється у герметичному гофробаку і не
потребує обслуговування на протязі всього терміну експлуатації. Загальний вид
трансформатору серії ТМ приведено на рисунку 8.9.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 106
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.9 – Загальний вид трансформатору серії ТМГ
Конструкція і компоновка трансформаторної підстанції 2КТПЦ-
630/10/0,4-04 У3 приведено на графічної частини дипломної роботи.
Для нашого конкретного випадку обрана дворядна компоновка підстанції,
що більш відповідає реальним умовам цеху, для якого проектується система
План КТП наведений на аркуші 7 (Компоновка КТП) графічної частини
випускної роботи.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 107
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – Розробка схеми автоматичного
лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом роботи
9.1 Доцільність пристрою
У сучасних умовах глобальної автоматизації стало можливим позбавлення
робочих від виконання операцій пов'язаних з повторенням однотипних дій, що
вимагають від персоналу довготривалої тривалої концентрації уваги. Виконання
подібних операцій піддає працівника важким психологічним навантаженням, що
надалі приводить до появи помилок в роботі і збільшення браку, а так само
провокує виникнення конфліктів в робочому колективі.
Для дозволу подібного роду проблем була розроблена і упроваджена у
виробництво група кільцевих індуктивних датчиків, що складається з двох
виконань і восьми типорозмірів. Кільцеві індуктивні датчики ТЕКО по своїх
характеристиках не поступаються зарубіжним аналогам.
Нижче перераховані деякі завдання в області автоматизації, із
застосуванням кільцевих датчиків ТЕКО, рисунок 9.1.
а. б. в. г.
Рисунок 9.1 - Завдання в області автоматизації із застосуванням датчиків
ТЕКО
Сортування дрібних деталей за розміром або матеріалом (рисунок 9.1, а).
Датчик можна налаштувати на спрацьовування при проходженні через нього
виробів певного розміру, матеріалу. Наприклад можна визначати наявність
металевих частинок, що забруднюють основний продукт і навіть вести їх облік.
Контроль за цілісністю дроту, троса, трубки (рисунок 9.1, б). При
виробництві дроту, тросів або трубок періодично відбувається обрив заготівки,
який може привести до зриву всього технологічного процесу. Установка датчика
дозволяє контролювати цілісність заготівки. Так само датчик може контролювати
наявність заготівки або кінцевого продукту на лінії.
Облік дрібних деталей (рисунок 9.1, в). Вироби проходячи через отвір
змінюють електромагнітне поле, зміна перетвориться в імпульс, який фіксується
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 108
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
лічильником. Таким чином відбувається облік виробів. Незамінна річ для
виробників продукції метизу, шарикопідшипників тощо.
Контроль за цілісністю і положенням оброблювального інструменту
(рисунок 9.1, г). Кільцеві датчики успішно застосовуються на верстатах ЧПУ і
автоматичних оброблювальних лініях, для контролю за цілісністю або
визначенням положення такого оброблювального інструменту як свердла або
розгортки.
Датчик також має додатковий набір функцій:
- вибухонебезпечне виконання;
- герметичне виконання;
- спец. виконання для харчової промисловості;
- із захистом від короткого замикання;
- низькотемпературного і високотемпературного виконання;
- вібростійкі;
- перешкодозахисні.
Враховуючи вищенаведене, проведемо розробку автоматичного лічильного
пристрою з вибірковим алгоритмом роботи в пакувальному автоматі, основне
призначення якого – сортування ціх маркерів, що використовуються як графічний
елемент в графобудівних машинах. Сортування виконується по кольору корпусу
та підрахунок їх для точного пакування в герметичні упаковкию. Вданій схемі ми
також проведемо розрахунок частотних характеристик основного елементу
даного пристрою, а саме - мікроконтролера.
9.2. Розробка пристрою обліку та сортування капілярних маркерів в
пакувальній машині
Функціональна блок-схема пристрою. На рисунку 9.2 представлена
функціональна блок-схема автоматичного лічильного пристрою з вибірковим
алгоритмом роботи в пакувальному автоматі.
Інтерфейс сполучення з ПК
Лінійка Підсилювач - Формувач Регістри
Мікроконтролер Світлодіодний
Лічильник
фотодатчиків обмежувач імпульсів пам'яті індикатор
220 В; 50 Гц Блок Виконавчий Блок релейної
живлення пристрій автоматики
Рисунок 9.2 - Блок-схема автоматичного лічильного пристрою з вибірковим
алгоритмом роботи в пакувальному автоматі
Розроблюваний пристрій складається з таких блоків та вузлів. Блок
живлення призначений для перетворення мережевої змінної напруги 220 В в
постійну стабілізовану напругу +9 В та +36 В і подальше живлення основних
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 109
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
вузлів схеми.
Мікроконтролер є основним елементом схеми, основне призначення якого
– керування процесом сортування та обліку капілярних маркерів. Для визначення
положення капілярних маркерів, а також їхній колір і кількість в пристрої
використовується лінійка оптоелектронних фотодатчиків, значення напруги з
якої перетворюється у цифровий вигляд і обробляється мікропрограмою
прошитою в мікроконтролері.
Далі, цифровий сигнал про окремо розпізнаний олівець підсилюється в
підсилювачі-обмежувачі (ще одне призначення якого – обмеження граничного
рівня напруги), у формувачі імпульсів перетворюється у імпульс, код якого
позначає колір олівця підсумовується в лічильнику і накопичується в регістрах
пам‘яті, а далі - виводиться на світлодіодні індикатори.
Паралельно з цим, в мікропрограмі контролера створюється керуючий
сигнал, який підсилюється в підсилювачі до необхідного рівня і за допомогою
транзисторних ключів здійснює точне керування приводами сортування
капілярних маркерів – електродвигунами постійного струму, а при необхідності,
вмикає блок релейної автоматики, основні функції якого – спрацювання відсікача
накопичувача (при отриманні останнім достатньої кількості капілярних маркерів)
та обнулення лічильника пристрою.
Опис електричної принципової схеми автоматичного лічильного пристрою
з вибірковим алгоритмом роботи в пакувальному автоматі. Електрична
принципова схема автоматичного лічильного пристрою з вибірковим алгоритмом
роботи в пакувальному автоматі показана на рисунку 9.3.
Як датчики розпізнання положення та обліку графітних елементів
використовувалася лінійка фотодіодів. Управління двигунами зміни положення
капілярних маркерів здійснюється за допомогою мікроконтролера DD1, який
може бути запрограмований від ПК через СОМ-роз‘єм XS1.
Сигнали з лінійки фотодіодів, що були оброблені мікроконтролером,
поступають на вхід підсилювача-обмежувача. До середини напівперіоду напруга
U стає рівною амплітудному значенню, а напруга через VT6, досягнувши
приблизно 7 В, далі не збільшується. В якості такого "стабілітрону" виступає
зворотно включений емітерний перехід транзистора VT6.
Стабілізованою напругою U живиться формувач відкриваючих імпульсів,
зібраний на зарядному конденсаторі С1 і аналогу одноперехідного транзистора
VT4-VT5. Конденсатор С1 починає заряджати від початку плюсового
напівперіоду. Напруга на ньому збільшується до моменту відкриття аналога
одноперехідного транзистора. У цей момент конденсатор розряджається через
аналог і перехід керуючого тиристора VS1 призводить до його відкриття.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 110
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Час зарядки конденсатора до моменту відкриття тиристора в межах
напівперіоду регулюється змінним резистором R7, змінюючи тим самим
потужність, що виділяється в навантаженні. Керування змінним резистором R7
здійснюється з порту «а» мікросхеми DD5.
Рисунок 9.3 - Електрична принципова схема автоматичного лічильного
пристрою з вибірковим алгоритмом роботи в пакувальному автоматі
Імпульс дозволу рахунку вирішує проходження рахункових імпульсів на
вхід лічильника DD2. Диференціюючий ланцюжок C1-R5 формує позитивний
імпульс обнулення лічильників DD2, DD5, DD6 (тривалість імпульсу 7 мкс) на
початку кожного стробуючого імпульсу. З виходів цих лічильників двійковий код
числа підрахованих імпульсів на регістрипам'яті, виконані на мікросхемах DD5,
DD6, DD7–DD10. Після закінчення рахункувихідний код лічильників
записуєтьсяв регістринегативним імпульсом, сформованим ланцюжком C2-R4 і
затриманим щодо закінчення стробуючогоімпульсу на якийсь час (близько 60
мкс), визначуваний номіналами R4. Цей час вибраний значно великим часом
затримки розповсюдження в лічильниках DD2, DD5 і DD6.
Регістри DD5, DD6, DD7–DD10 запам'ятовують вихідний код лічильників
до наступного імпульсу запису. Цей код рівнів логічної напругичерез резистори
R10-R16, R19-R32 поступає на відповідні сегменти світлодіодних індикаторів
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 111
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
HG1-HG3. Резистори R10-R16, R19-R32 обмежують струм через сегменти
індикаторів до 1 мА. Яскравість світіння індикаторів при цьому цілком достатня
для спостереження при денному світлі.
При замиканні контакту К1.2 генератор починаєвиробляти сигнал, що
поступаєдалі на VT6 частотою, визначуваною параметрами R6, R7, С1. Період
коливань Т = 1,8.(R6+R7).С1. Частоту проходження імпульсів встановлюють під
резистором R7 таку, щобпри максимально необхідному часі рахунку(0,25 с) на
індикаторі висвічувалося число 99. Ця частота F = 99 / 0,25 = 396 Гц. Рахунок
числа імпульсів генератора відбувається аналогічно рахунку імпульсів.
У пристрої використані резистори МЛТ-0,125, підстроєчний резистор
R7типу СП3-22А.
Замість кожної мікросхеми К561ТМ3 (DD5, DD6, DD7–DD10) з чотирма D-
тригерами можна використовувати дві мікросхеми К176ТМ1 або К176ТМ2
здвома D-тригерами. При цьому входи R і S (виводи 4 і 10 для К176ТМ1 і виводів
4, 10, 6, 8 для К176ТМ2) сполучають із загальним , а тактові входи С3 і С4 (виводи
3 і 11) – зланцюжком R4-C2.
Налаштування приладу полягає в підгонці резистором R7 частоти
генератора, рівної 396 Гц, і подальшій установці на індикаторі числа N = 39,6 для
необхідного часу рахунку (у секундах), визначуваного по приведеній вище
формулі.
Похибка вимірювання швидкості може бути пов'язана з температурною
нестабільністю ємкості конденсаторів і зі зміною напруги джерела живлення. При
зміні напруги з 9 до 8 В похибка вимірювання повинна бути не більше 1,5%, а
сумарна похибка не більше 2%.
9.4. Розрахунок частотних характеристик мікроконтролера
Статичні характеристики. Основними статичними характеристиками, що
впливають на обробку інформаційного сигналу, опір відкритого ключа Rотк. входу
мікроконтролера INT1, INT0 і час реагування на зміну сигналу tвкл.
Динамічні характеристики. До динамічних характеристик відносяться
динамічна потужність, «бутстрепна» ємність і тимчасовий розподіл керуючими
імпульсами.
Зробимо розрахунок «бутстрепної» ємності за формулою:
C ,
R
де – час реагування на зміну рівня вхідного сигналу, = 0,2 мкс;
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 112
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
R – опір входу INT0 (INT1) у відкритому стані, R = 400 Ом.
0,2 106
C 4 109 Ф = 4 нФ.
400
Оскільки розбіжність напруги на вході INT0 для всього діапазону сигналів
U = 0,9 В, можна знайти час реакції мікропроцесору на сигнал при крайніх
значенням з діапазону:
U U
arcsin min arcsin
U U
t1 ; t2
max ,
2 f 2 f
де Umin, Umax – відповідно, мінімальне та максимальне значення напруги на
вході INT0; Umin = 0,3 В; Umax = 1,2 В;
f – робоча (несуча) частота на вході INT0; f = 6,7 кГц.
0,3 0,9
arcsin arcsin
t 0,9
1 4,62 мс; t 1,2
2 11,54 мс.
2 6700 2 6700
Таким чином, дискретність реагування на вхідний сигнал
мікроконтролером становить:
f 6700 0,2
f 1936 Гц = 1,9 кГц.
t1 t2 11,54 4,62
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 113
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА – Техніко-економічний ефект від
впровадження автоматичного лічильного пристрою з вибірковим
алгоритмом роботи
З метою впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в технологічний
процес виготовлення графітових елементів до графобудівних машин в даному
цеху на підприємстві з графітових виробів будемо використовувати
автоматичний лічильний пристрій з вибірковим алгоритмом роботи в
пакувальному автоматі, що дозволяє зменшити час сортуванння при розфасовці
графітних стержнів, і, відповідно, зменшити час виготовлення партії виробів за
одну зміну на 20%. Таким чином, за умов незмінення виготовлення кількості
виробів за одну робочу зміну, можна вважати, що використання даної схеми на
пакувальному автоматі дозволяє зменшити коефіцієнт завантаженості на 20%,
тобто ΔКВ = К .
В 0,2 = 0,8.0,2 = 0,16. Номінальна потужність автомату Р = 13,2 кВт;
при cos φ = 0,91 (tg = 0,46). Модифікація маніпулятора розроблюваним
пристроєм є сучасною та компактною, а сам маніпулятор стає більш ефективними
та керованими, не містить додаткового механічного оснащення і не потребують
спеціально створених умов навколишнього середовища.
Визначаємо основні електричні характеристики електрообладнання.
Реактивна та повна спожита потужність обладнання
Q P tg ;
Q 13,2 0,46 6,07 квар;
S P2 Q2 ;
S 13,22 6,072 14,53 кВА.
Розглянувши попередні розрахунки ми можемо зробити висновок, що
впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в технологічний процес
виготовлення графітних елементів до графобудівних машин на етапі сортування
графітних стержнів для них дозволить зменшити потужність живлячого
(цехового) трансформатора, а також до значного зниження ударних струмів, що
виникають при комутаційних переключеннях.
Для приблизного розрахунку економічного ефекту від впровадження
новітніх енергозберігаючих заходів та технологій скористаємося порівняльною
характеристикою, щодо спожитої електроенергії за рік, при роботі
технологічного обладнання в одну зміну при 8-годинному робочому дні п‘ять
днів на тиждень, тобто 2112 годин на рік:
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 114
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
C Kв Cел t n S ,
де n – кількість маніпуляторів; n = 5;
ΔКВ – зменшення коефіцієнту завантаженості технологічного обладнання за
рахунок використання пристрою обліку та сортування капілярних маркерів
в пакувальній машині; ΔКВ = 0,16;
Сел – вартість однієї кіловат-години; Сел = 6,6 грн;
S – споживана потужність технологічним електрообладнанням; S = 14,53
кВА;
t – кількість робочих годин на рік, t = 2112 годин.
C 0,16 6,6 2112 5 14,53 162029,26 грн. за рік.
Отже, можна зробити висновок про те, що впровадження новітніх
енергозберігаючих заходів в технологічний процес виготовлення графітних
елементів до графобудівних машин в даному цеху на підприємстві з виготовлення
графітних виробів будемо використовувати автоматичний лічильний пристрій з
вибірковим алгоритмом роботи в пакувальному автоматі є технічно і економічно
вигідним і має економічний ефект: С = 162029,26 грн. за рік.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 115
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
11 ОХОРОНА ПРАЦІ
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають при виконанні
робіт в приміщенні електротехнічного відділу
В даній роботі проводиться розробка системи електропостачання
підприємства з виготовлення графітових виробів. Подібні роботи проводяться
проектувальником в приміщенні електротехнічного відділу з використанням
сучасної комп’ютерної техніки.
Робочі місця трьох працівників відділу знаходяться в окремому кабінеті.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність робітників
під час виконання роботи.
Площа кабінету відділу дорівнює 20.8 м2 (5.24 м), найбільша чисельність
працюючих - 3 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника, дорівнює
6.95 м2, що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Висота стелі дорівнює 3.3 м, що більше
мінімальної норми в 3,2 м. Виходячи з цих даних, об’єм приміщення складає 68.6
м3. Звідси об'єм, що припадає на одну людину, складає 22.87 м3. Нормативне
значення цього об’єму складає 20 м3. З цих даних очевидно, що дане приміщення
задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та НПАОП 0.00-7.15-18.
Шум є одним з важливих факторів виробничого середовища, що може мати
негативний вплив на працівника. Шум може тимчасово активізувати або постійно
пригнічувати психічні процеси в організмі людини. Шум не лише погіршує
самопочуття людини і знижує продуктивність праці, але нерідко призводить до
професійних захворювань. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні
норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» для даного виду трудової
діяльності та приміщення нормативне значення рівня шуму становить 50 дБА.
Зафіксований рівень шуму в приміщенні відділу становить 42-45 дБА, що не
перевищує нормативного значення.
Природне освітлення в приміщенні відділу здійснюється через вікна (бічне
освітлення). Нормування природного освітлення проводиться за допомогою
коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в процентах. Показники,
що характеризують зорову роботу в приміщенні відділу, мають такі значення:
- об'єкти розрізнення класифікуються за ІІІ розрядом зорової праці;
- контраст об'єкта спостереження з фоном є середнім;
- робоча поверхня є світлою, отже, коефіцієнт відбиття робочої
поверхні дорівнює 50%.
Виходячи з даних показників, коефіцієнт природного освітлення в
приміщенні відділу, повинен складати 1,2% при бічному освітленні.
Нормативний рівень штучного освітлення робочої поверхні, повинен складати
400 лк.
У приміщенні відділу величина штучного освітлення робочої поверхні
становить 420 лк, що задовольняє вимогам ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та
штучне освітлення». В якості джерел світла при штучному освітленні
використовуються люмінесцентні лампи Т5, встановлені в світильники ЛПО 02.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 116
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рівень природного освітлення на робочих місцях працівників відділу становить
34-38%, що також відповідає нормативним вимогам.
Мікроклімат приміщення значно впливає на робітника. Відхилення
окремих параметрів мікроклімату від рекомендованих значень знижують
працездатність, погіршують самопочуття робітника і можуть призвести до
фахових захворювань.
У теплий період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і вище)
фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 22-28С;
- відносна вологість – 40-50 %;
- швидкість руху повітря - 0,2-0,3 м/с.
У холодний період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і
нижче) фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 21-22 С;
- відносна вологість – 45-50 %;
- швидкість повітрообміну - до 0,2 м/с.
Вищевказані параметри відповідають вимогам ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007 та
ДСН 3.3.6.042-99.
Приміщення відділу оснащене системами опалення і вентиляції, що
забезпечують постійне і рівномірне нагрівання, циркуляцію, а також очищення
повітря від пилу і шкідливих речовин згідно ДБН В.2.5.67-2013.
Згідно санітарних норм на кожного робітника повинно бути подано свіжого
повітря не менше 30 м3/год, якщо обсяг приміщення не менше 20 м3.
Проаналізуємо параметри робочого місця працівника відділу. Ширина
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані не
більш 80 см від працівника, отже вони знаходяться в зоні повної доступності.
Висота столу 74 см; висота стільця 45-55 см. З огляду на ріст працюючого, який
складає 160-170 см можна сказати, що положення, яке він займає при роботі з ПК
відповідає інструкціям і рекомендаціям по роботі з персональним комп'ютером.
Окрім положення монітора ПК, оскільки світло, що падає з вікна, знаходиться в
полі зору працюючого і засліплює його, ускладнюючи процес сприйняття
інформації з монітору.
Відповідно НПАОП 0.00-7.15-18 «Вимоги щодо безпеки та захисту
здоров`я працівників під час роботи з екранними пристроями» та ДНАОП 0.00-
1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів»
приміщення відділу, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки
ураження електричним струмом, відповідно до ознак, що впливають на
ймовірність ураження людини електричним струмом:
- підлога є дерев'яною (паркет), отже така, що не проводять електричний
струм;
- відносна вологість повітря не перевищує 60 %, отже, приміщення є сухим;
- температура повітря не перевищує + 30 С, отже, не є підвищеною;
- можливості одночасного доторку людини до корпусів технологічного
устаткування, що мають з'єднання із землею, й інших заземлених частин, з
однієї сторони, і до металевих корпусів електроустаткування, або
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 117
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
струмоведучих частин, з іншої сторони, не існує (при гарній ізоляції проводів,
тому що напруга не перевищує 1000 В);
- хімічно активні речовини відсутні.
Обладнання, яке було встановлене у відділу живиться від мережі напругою
220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. В приміщенні передбачена
магістраль захисного занулення, відповідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Відповідно до ДСТУ Б В.1.1-38:2016 дане приміщення відноситься до
приміщень категорії В пожежної небезпеки (тверді горючі речовини і матеріали
в холодному стані), оскільки є наявність горючих речей та матеріалів: дерев'яні
стіл і стілець, віконна рама; приміщення сухе, відносна вологість не перевищує
60 %.
Дане приміщення містить тверді і волокнисті горючі речовини, які не
виділяють пил або волокна. Отже, це приміщення може бути віднесене до класу
П-ІІа згідно ДНАОП 0.00-1.32-01.
Стосовно можливості утворення вибухонебезпечних сумішей або горючих
пилів чи волокон із переходом їх у зважений стан, дане приміщення може бути
класифіковано як вибухобезпечне, оскільки умови для утворення таких
вибухонебезпечних продуктів відсутні.
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний
вихід, що виходить на сходову клітку. 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 написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи
утримуються вільними та не захаращеними, відповідно ДБН В.1.1.7-2016.
Для протипожежного захисту приміщення застосовується пожежна
автоматика. В приміщенні відділу встановлені теплові автоматичні оповісники
ИП-105. Для ліквідації невеликих осередків пожежі в установі передбачені
первинні засоби пожежогасіння, встановлений протипожежний щит, який
розміщений в легкодоступному місці. В якості засобів пожежогасіння
передбачені: один повітряно-пінний та один вуглекислотний вогнегасники, на
щитах - ящик з піском, азбестове полотно, лом, сокира. В приміщенні де
проводиться робота з ПК передбачений один вуглекислотний вогнегасник ВВК-
5.
Отже, серед недоліків даного приміщення можна відмітити недостатність
загального штучного освітлення, тобто потрібно провести модернізацію системи
загально штучного освітлення та системи пожежної сигналізації, замінюючи
теплові оповісники ИП-105 на димові, для більш швидкого та надійного
сповіщання про початок загоряння.
Система пожежної сигналізації в даному приміщенні технічно і морально
застаріла і не відповідає сучасним вимогам щодо протипожежного захисту
робочих приміщень. Саме тому ця система потребує модернізації.
11.2 Модернізація системи пожежної сигналізації у відділу
Пожежі спричиняють великі матеріальні збитки та, в деяких випадках,
супроводжуються загибеллю людей. Тому захист від пожеж є важливим
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 118
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
обов’язком кожного члена суспільства і проводиться в загальнодержавному
масштабі.
Метою протипожежного захисту є знаходження найбільш ефективних,
економічно доцільних і технічно обґрунтованих способів і засобів попередження
пожеж та їх ліквідації з мінімальними втратами при найбільш раціональному
використанні сил та технічних засобів гасіння.
Пожежна безпека – це стан об’єкта, при якому виключається можливість
пожежі, а в випадку її виникнення використовуються необхідні міри по усуненню
негативної дії небезпечних факторів пожежі на людей, споруди та матеріальні
цінності.
Пожежна безпека повинна бути забезпечена заходами пожежної
профілактики і активного пожежного захисту. Пожежна профілактика містить
комплекс засобів, направлених на попередження пожежі або зменшення її
наслідків. Активний пожежний захист – заходи, що забезпечують успішну
боротьбу з пожежами чи вибухонебезпечною ситуацією.
Системи сигналізації повинні відповідати наступним технічним вимогам:
повинні мати мінімальну інерційність спрацювання, забезпечувати задану
достовірність інформації, відсутність помилкового включення; бути надійними в
роботі при всіх умовах експлуатації, забезпечувати автономне ввімкнення
сигналу тривоги.
Призначення системи пожежної сигналізації визначає її загальну
структуру, а точніше наявність трьох складових системи, які виконують різні
функції:
виявлення пожежі здійснюється автоматичними пожежними оповісниками
з різними принципами виявлення і різними методами обробки і обміну
інформацією;
обробка інформації, що поступає з оповісника, і видача результатів
оператору виконуються центральною станцією та пультом управління;
виконання дій для оповіщення персоналу і пожежної частини для усунення
пожежі виконується центральною станцією, а також швидке та точне
реагування підрозділів пожежної частини і локальних постів пожежної
охорони.
Пропонується використати наступні елементи пожежної сигналізації:
1) Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46).
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) призначений для виявлення загорання, яке
супроводжується виникненням диму в замкнутих приміщеннях різних будівель і
споруд, формування електричного сигналу про пожежу що виникла і передачі
його на приймально-контролюючі пристрої. Сигналізація здійснюється
зменшенням внутрішнього опору оповісника ДИП-46 (ИП 212-46) і ввімкненням
оптичного індикатора реагування.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 119
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 11.1 - Оповісник пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46)
Оповісник ДИП-46 (ИП 212-46) відноситься до виробів з періодичним
обслуговуванням.
Основні параметри оповісника:
діапазон робочих температур від –30 до +50 0С;
можливість використання для підвісних стель в комплекті з монтажним
кільцем. Сучасний дизайн;
чуттєвість оповісника відповідає задимленості навколишнього середовища,
що ослаблює світловий потік. В межах не менше 0,05 і не більше 0,2 дБ/м;
живлення здійснюється постійною напругою від 9 до 27 В;
струм що використовується 150 мкА;
середній строк служби оповісника не менше 10 років.
2) Пристрій приймально-контрольний охоронно-пожежний ппкоп 019-1-15
«Пікет-2».
Пристрій «Пікет-2» використовується:
для охорони об’єктів від пожежі;
для охорони об’єктів від проникнення;
для охорони об’єктів від проникнення та пожежі в якості охоронно-
пожежного;
в системах пожежогасіння для формування стартового імпульсу запуску
на піропатрони установок модулів газового і порошкового
пожежогасіння, на пристрої управління (ППУ) автоматичних засобів
пожежогасіння (АЗПГ).
Пристрій розрахований для спільної роботи з пристроями приймально-
контрольними охоронно-пожежними вибухозахищеними з видом вибухозахисту
«Іскробезпечне електричне коло» УПКОП 135-1-1 і може забезпечувати
контроль двох гальванічно розв’язаних шлейфів в вибухонебезпечних зонах.
Живлення пристрою повинно здійснюватись:
від мережі змінного струму частотою 50 Гц (або 60 Гц), напругою 187-242 В;
від резервного джерела живлення з вихідною напругою від 10,8 до 15 В.
Пристрій має вбудоване джерело безперебійного живлення.
Пристрій забезпечує автоматичне зарядження вбудованого акумулятора
номінальною напругою 12 В при наявності напруги живлення 220 В.
Термін роботи пристрою в черговому режимі від зарядженого акумулятора
номінальною напругою 12 В і ємністю 2 Агод (без врахування навантаження по
колу зовнішніх споживачів) не менше 40 годин.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 120
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Потужність, що використовується від мережі змінного струму в черговому
режимі не більше 11 Вт, в режимі «Тривога» не більше 15 Вт (без врахування
навантаження по колу живлення зовнішніх споживачів).
Номінальна напруга в ШС в черговому режимі при живленні пристрою від
мережі змінного струму – 20,8 ± 0,8 В. Номінальне значення струму в черговому
режимі 3,6 ± 0,5 мА.
Пристрій забезпечує передачу оповіщення на ПЦН з допомогою чотирьох
«сухих» сигнальних контактів реле, комутуючих напругу до 100 В, струм до 50
мА.
Рисунок 11.2 - Пристрій приймально-контрольний охоронно-пожежний
ппкоп 019-1-15 «Пікет-2».
Пристрій управляється зовнішніми оповісниками, табло, формує стартовий
імпульс запуску з допомогою:
чотирьох транзисторних ключів, що мають відкритий колекторний
вихід, розрахованих на максимальний вихідний струм до 0,5 А;
реле, що має контактну групу яка перемикається, розраховану на
змінну напругу 250 В, постійну напругу до 30 В і струм до 5 А.
Пристрій має 8 вбудованих світлодіодних оповісників, що дає можливість
відображення інформації по об’єктах які знаходяться під охороною та
двохтоновий вбудований звуковий оповісник. Зберігає працездатність при дії
електромагнітних завад із значенням степені жорсткості не нижче 4.
Пристрій в режимі пожежної сигналізації формує тривожні оповіщення при
ввімкненні оповісників по двоступеневому методу з одночасною перевіркою
справності ШС. При ввімкненні одного оповісника здійснюється перехід в режим
«Увага», при ввімкненні двох (і більше) оповісників – перехід в режим «Пожежа»,
при обриві чи короткому замиканні шлейфів – перехід в режим «Аварія».
В шлейф може бути ввімкнено до 24 активних пожежних оповісників типу
ИП 212-26 або аналогічних.
Пристрій може здійснювати формування стартового сигналу запуску без
затримки часу, або з затримкою часу не менше 30 сек.
В режимі пожежної сигналізації пристрій видає оповіщення «Пожежа»,
«Увага», «Аварія» при порушенні ШС більше 1000 мсек. Не видає вказаних
оповіщень при порушенні ШС менше 400 мсек.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 121
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Правила улаштування електроустановок. ПУЕ 5-тє вид., перероб. та
доповнене. – Х.: , 2017. – 736 с.
2. ДСТУ EN 50160:2014 (ЕN 50160:2010, IDТ) Національний стандарт України.
Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах
загальної призначеності.
3. Електропостачання промислових підприємств. Посібник для курсового та
дипломного проектування / Шестеренко В.Є., Шестеренко О.В. – Київ, 2013.
– 424 с.
4. Електропостачання промислових підприємств : Підручник для студентів
електромеханічних спеціальностей / В.І. Мілих, Т.П. Павленко. – Харків :
ФОП Панов А. М., 2016. – 272 с.
5. Бурбело М.Й., Бірюков О.О., Мельничук Л.М. Системи електропостачання.
Елементи теорії та приклади розрахунків. Вінниця: ВНТУ, 2011. 204 с.
6. Коліушко Д. Г. Проєктування систем електропостачання промислових
підприємств: навч.-метод. посібник до виконання курсового проєкту за
курсом "Електропостачання промислових підприємств та енергозбереження":
для студентів дистанц. форми навчання за спец.141– Електроенергетика,
електротехніка та електромеханіка за освітньою програмою 03
"Електропривід, мехатроніка та робототехніка" / Д. Г. Коліушко, Л. В.
Асмолова ; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". – Харків: ПромАрт, 2021.
– 96 с.
7. Споживачі електричної енергії. Електричне освітлення : навч. посіб. / О. І.
Соловей, А. В. Чернявський, О. О. Ситник, В. Ф. Ткаченко, Г. В. Курбака ; за
ред. Солов’я О. І.; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. –
Черкаси : ФОП Гордієнко Є.І., 2018. – 132 с.
8. СОУ-Н ЕЕ 20.178:2008. Схеми принципові електричні розподільчих
установок напругою від 6 кВ до 750 кВ електричних підстанцій.
9. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:202015 Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств.
10. СОУ-Н МПЕ 40.1.20.510:2006 Методика визначення економічно доцільних
обсягів компенсації реактивної енергії, яка перетікає між електричними
мережами електропередавальної організації та споживача.
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.
12. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015 «Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств».
13. Букович Н. В. Розрахунок струмів короткого замикання електроенергетичних
систем. Львів : Вища шк., 2008. 248 с.
14. Зорін В.В., Штогрин Є.А., Буйний Р.О. Електричні мережі та системи. Ніжин:
Аспект-Поліграф, 2011. 224 с.
15. Струми короткого замикання у трифазних системах змінного струму. Ч. 0.
Обчислення сили струму (ІЕС 60909- 0:2001, IDТ). Видання офіційне. Київ:
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 122
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Держспоживстандарт України, 2009. 51 с.
16. 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.
17. Соловей О.І. Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання
промислових підприємств / О.І. Соловей, О.О. Ситник, В.П. Розен, В.В.
Демиденко, Г.В. Курбака, А.В. Чернявський та С.М. Мильніченко // Черкаси:
ЧДТУ, 2012, с. 247.
18. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці» в дипломних
проектах (випускних роботах) бакалаврів /Укл.: В.І.Биков, О.С.Кожем’якін,
В.Л.Цікановський, С.В.Ротте – Черкаси: ЧДТУ, 2014. – 33 с.
Арк.
ЧДТУ А1 21015 64/03-03 ПЗ 123
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата