Електропостачання заводу скловиробів

Степаненко, Микола Миколайович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/5748

Title:	Електропостачання заводу скловиробів
Authors:	Кисельова, Ганна Олексіївна Степаненко, Микола Миколайович
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 заводу скловиробів. Було проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху. В індивідуальному завданні розглянуті аспекти впровадження енергозберігаючих технологій в процесі виготовлення тарного скла. В економічному розділі пояснювальної записки зроблено розрахунок економічного ефекту від впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в процес охолодження скляних пляшок в цеху пляшок з гладкою горловиною. В розділі з охорони праці розроблено систему кондиціювання повітря в приміщенні електротехнічної лабораторії.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/5748
Appears in Collections:	141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
ВКРБ_Степаненко.pdf Restricted Access		7.39 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

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

«До захисту допущено»
Завідувач кафедри ЕТС
Олександр СИТНИК
______________________
“_____” __________2025 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до кваліфікаційної роботи

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

ЧДТУ А1 23229 63/03-03

на тему:
«Електропостачання заводу скловиробів»
(назва теми згідно з наказом)

Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЕСЕ – 12ск2
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва спеціальності)

Степаненко Микола Миколайович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)

Керівник _____________ Ганна КИСЕЛЬОВА
(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

Степаненку Миколі Миколайовичу
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання заводу скловиробів»

Керівник кваліфікаційної роботи Кисельова Ганна Олексіївна, ст.викладач
(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 –
10008,8 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 1200 МВА; 5. Розміри цеху –
84×28×6 м та 9×56×6 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 93 шт; 7. Встановлена
потужність силових електроприймачів цеху – 1338,7 кВт; 8. Індивідуальне завдання –
Впровадження енергозберігаючих технологій в процесі виготовлення тарного скла;
9. Техніко-економічні розрахунки – Розрахунок економічного ефекту від впровадження
новітніх енергозберігаючих заходів в процес охолодження скляних пляшок в цеху пляшок з
гладкою горловиною; 10. Охорона праці – Розробка системи кондиціювання повітря в
приміщенні електротехнічної лабораторії.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)
1 Умови проектування
2 Розрахунок електричних навантажень
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства. Розрахунок живлячої мережі
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності
5 Вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання напругою 10 кВ
6 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В
7 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП. Вибір високовольтної апаратури.
Перевірка кабельних ліній
8 Розрахунок системи електропостачання цеху
9 Індивідуальне завдання – Ввпровадження енергозберігаючих технологій в процесі
виготовлення тарного скла
10 Техніко-економічні розрахунки – Розрахунок економічного ефекту від впровадження
новітніх енергозберігаючих заходів в процес охолодження скляних пляшок в цеху
пляшок з гладкою горловиною
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 ________________ Микола СТЕПАНЕНКО
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Ганна КИСЕЛЬОВА .
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ . 6
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ .................................................................................... 7
1.1 Характеристика об'єкта проектування .............................................................. 9
1.3 Характеристика цехів об'єкта, особливості їх електропостачання .............. 11
1.4 Характеристика джерела живлення ................................................................ 12
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ .......................................... 13
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів .............. 14
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень від
однофазних електроприймачів .............................................................................. 23
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від освітлювальних
систем ....................................................................................................................... 23
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової підстанції
................................................................................................................................... 25
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях системи
електропостачання .................................................................................................. 25
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху та заводу.
Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій ................................ 28
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАВОДУ. РОЗРАХУНОК
ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ ................................................................................................ 31
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення заводу ............................................. 31
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі ............................................................ 32
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ............................................ 35
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ
ПОТУЖНОСТІ ........................................................................................................... 41
4.1 Вибір трансформаторів головної понижуючої підстанції ............................ 41
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням
компенсації реактивної потужності ...................................................................... 44
4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві .................................. 49
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
НАПРУГОЮ 10 (6) кВ ............................................................................................... 50
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції внутрішньозаводської мережі 50
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж ...................................................... 51

ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ
Літ Зм. № докум. Підпис Дата
Розроб. Степаненко М.М. Літ Арк. Аркушів
Перев. Кисельова Г.О. Електропостачання заводу Д 3 124
Т. контр. скловиробів
Н. контр. Ключка К.М. ФЕТАМ, ЕСЕ-12ск2
Затв. Ситник О.О.
Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата

6 РОЗРАХУНОКСТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ
1000В ........................................................................................................................... 55
6.1 Вихідні дані для розрахунків ........................................................................... 55
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в характерних
точках ....................................................................................................................... 57
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі 110 кВ ... 61
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП. ВИБІР
ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ. ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ........... 64
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП ....................................... 64
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН ........................................................... 64
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН .............................................. 65
7.4 Вибір трансформаторів струму ....................................................................... 66
7.5 Вибір трансформаторів напруги...................................................................... 68
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість ........................................................ 68
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ ......................... 70
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху ..................................... 70
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем ............................. 71
8.2.1 Загальні відомості ....................................................................................... 71
8.2.2 Розрахунок освітленості ............................................................................ 72
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок ...................................... 76
8.2.4 Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги ...................... 80
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву ........................ 82
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж .......................... 83
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами нагріву
та захисту .............................................................................................................. 84
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги ............................ 89
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ ............................ 92
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання мережі до 1000В ........................ 93
8.5 Захист цехових електричних мереж ............................................................... 96
8.5.1 Вибір апаратів захисту ............................................................................... 97
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної підстанції ..... 99
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної підстанції .... 100
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження енергозберігаючих
технологій в процесі виготовлення тарного скла ................................................. 104
9.1. Короткі відомості про основні виробничі процеси .................................... 104
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

9.2. Розробка електронної системи плавного регулювання температурою
охолодження пляшок на лері ............................................................................... 106
9.3. Розрахунок статичних і динамічних характеристик входу частотного
сигналу мікроконтролера ..................................................................................... 109
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА – Розрахунок економічного ефекту від
впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в процес охолодження
скляних пляшок в цеху пляшок з гладкою горловиною ...................................... 112
11 ОХОРОНА ПРАЦІ .............................................................................................. 114
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на інженера-
проєктувальника в електротехнічній лабораторії ............................................. 114
11.2 Розробка системи кондиціювання повітря в приміщенні лабораторії .... 117
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................ 123

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 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 23229 63/03-03 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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Живлення вторинних ланцюгів не повинно порушуватися при будь-яких
перемиканнях силових ланцюгів паралельних технологічних потоків.
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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
споживача характерно лише поєднання в різних пропорціях електроприймачів
категорій І, II та III.

1.1 Характеристика об'єкта проектування

Завод, електропостачання якого ми будемо проектувати в даній
кваліфікаційній роботі бакалавра, займається виготовленням скловиробів.
При проектуванні системи електропостачання (СЕП) підприємства ми
враховуємо основні вимоги "Норм технологічного проектування СЕП
промислових підприємств", і відповідних розділів "Правил улаштування
електроустановок 2017".
Структура заводу приведена на генплану (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) заводу розташована з врахуванням
місця знаходження теоретичного центру електричного навантаження. При
цьому було враховано домінуючий напрямок вітру.
Основним високовольтним обладнанням заводу є понижуючі
трансформатори цехових трансформаторних підстанцій.
При розробці системи електропостачання заводу враховувалося, що всі
підстанції заводу телемеханізовані та будуть працювати без чергового
персоналу.

1.2 Характеристика споживачів електричної енергії

Силові електроприймачі цеху з виготовлення пляшок з гладкою
горловиною 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.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 Пневмо - формуючий верстат 18 7,8 0,88
2 Формуючий верстат 18 13,6 0,88
3 Обертовий розподільник 18 19 0,84
4 Конвеєр міжпозиційний 6 7,5 0,83
5 Плавильна піч 1 54 0,8
6 Обертовий конвеєрний стіл 2 5,5 0,87
7 Конвеєр стрічковий 2 17,3 0,81
8 Штовхач 2 3,6 0,88
9 Лер 2 64 0,93
10 Вибраковочний автомат 2 2,6 0,8
11 Насос змащювальної рідини 2 17,3 0,85
12 Насос теплообмінний 3 24 0,84
13 Вентилятор приточний 4 18 0,86
14 Вентилятор витяжний 7 5,5 0,86
15 Пакувально - фасувальна установка 2 11,2 0,94
16 Тельфер 2 7,5 0,84
17 Вентилятор градирень 2 36 0,88
  93
Однофазні електроприймачі
1 Шліфмашина 3 0,9 0,89
2 Полірувальна машина 3 0,9 0,89
  6

В цеху з виготовлення пляшок з гладкою горловиною 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 84×28×6, та 9×56×6 м. Площа освітлення S=2856 м2.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання

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 заводу, електропостачання якого ми проектуємо,
розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

До відкритих, або зовнішніх електроустановок відноситься складське
обладнання. Приміщення цехів заводу 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.

1.4 Характеристика джерела живлення

Живлення даного заводу 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=1200 МВ • А;
 довжина повітряної лінії Lпл = 80 км.
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на границі
балансової приналежності Qек = 713,9 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 23229 63/03-03 ПЗ 12
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 заводу, 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   3T0 (у решті
випадків – 3T0);
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)

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

В якості розрахункового навантаження приймають середнє навантаження
P за активною потужністю впродовж часу 

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 заводу 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 заводу ( 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 ,
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де ТВ – тривалість включення в частках одиниці (задається у паспорті, як
правило, у відсотках).

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

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де tg – паспортне або довідкове значення коефіцієнта реактивної потужності.
Розрахункова активна потужність вузла живлення визначається
розрахунковою величиною Кв Рном, що відповідає значенню Кр , за
співвідношенням:

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

2p
n ном
е  . (2.5)
pном max

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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
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 К
в
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

n
кв  р
i номi
К  1
в (2.6)
n
рномi
1

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  tgі . (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 2
роз  Pроз Q2
роз (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 пляшок з гладкою горловиною.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Результати розрахунків заносимо у відповідні графи таблиці 2.3, що
виконана по формі Ф636-92.
Визначимо номінальну групову потужність четвертої групи
електроприймачів (Конвеєр міжпозиційний) Рном,4. При цьому, так як
електроприймачі згруповані таким чином, що мають однакову величину
коефіцієнта використання Кв та номінальну потужність, співвідношення (2.1)
приймає вид

n
Pном,4  pном n  7,5 6  45 кВт.
1

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,4 0,84536кВт.

Визначаємо чергову розрахункову величину таблиці 2.1, та заносимо її у
відповідну графу таблиці 2.3.

Кв Рном,4  tgφ0,8450,6724,2квар .

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 pном 2 1338,7
nе    41,8 шт.
pном м ax 64

Для розрахунку групового середньовиваженого коефіцієнту використання
по цеху в цілому використовуємо формулу (2.7)

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

n
Кв, і Рном і
1 1040,0
Кв, цеху    0,65 .
n
Р 1596,1
ном і
1

По графіку рисунок 2.2 для визначених величин nе=41,8 та Кв, цеху  0,65
знаходимо коефіцієнт розрахункової потужності Кр.цеху який дорівнює Кр,цеху =0,8.
За співвідношенням (2.8) знаходимо розрахункову активну потужність
цеху, який розраховуємо у якості прикладу

n
Рр, цеху  Кр  Кв, цеху Рном,цеху  Кр  Кв, i Рном і  0,88 1185 1040кВт.
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)571,6квар.

Повну розрахункова потужність Sпр силових електроприймачів напругою
до 1 кВ по цеху визначається формулою (1.10)

S 2 2
р,цеху  Pр,цеху Qр,цеху  1040,02  571,62 1186,7 кВА.

Таким чином, нами виконано розрахунок повної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ окремого цеха , а саме цеху з виготовлення
пляшок з гладкою горловиною.
Аналогічно виконуємо розрахунки для інших цехів.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 22
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. Якщо нерівномірність перевищує 15 %, умовна
трифазна номінальна потужність приймається рівної потроєної величині
навантаження найбільш завантаженої фази .
При кількості однофазних ЕП достатньою для практичних цілей точністю
умовна трифазна номінальна потужність Рном.у(кВт), що визначається
наступним чином

Рном.у = 3 ∙ Рном. .ф або Рном.у = 3 ∙ ��пасп ∙ √ТВ ∙ ��������пасп, (2.11)

де Рном. .ф – номінальна потужність максимально навантаженої фази, кВт;
��пасп - паспортна потужність споживача, кВА;
ТВ – відносна тривалість включення в долях одиниці
Так як однофазні електроспоживачі цеху розраховані лише на фазну
напругу Uф=220 В і не мають постійного стаціонарного місця підключення, їх
розрахунок ми будемо виконувати по формулі 2.11.
В цеху використовується три Шліфмашинаи, з наступними паспортними
даними:
Рпасп = 900 Вт; ��������пасп = 0,89; ТВ = 40% часу за одну годину роботи
��ном.у = (6 ∙ 0,9 ∙ 0,4 ∙ 0,89) = 1,5 = 9 кВт ;
��ном.у = ��ном.у ∙ ������ = 1,5 ∙ 0,51 = 0,765 = 4,6 квар.
��ном. .ф 1,5
Іном.у = = = 7,66 А
�� ∙ �������� 0,22 ∙ 0,89

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 84×28×6, та 9×56×6, з площею
освітлення S=2856 м2.
Для визначення електричних навантажень (ЕН) освітлювальних установок
використовується метод питомої потужності. Для знаходження питомої
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 ЛПО 02 з
чотирма лампами ЛБ-65. 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;

Рм.о.  0,95 9,7  2856  26318 кВт,

Рп.о.ф – питома фактична потужність освітлювальних установок, Вт/м2,
визначається за формулою

Е ф к з.ф
р п.о.ф  Р п.о.табл    к р , (2.13)
100 к з.табл

де Р 2
п.о.табл – питома потужність освітлювальної установки [9], Вт/м ;
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 14,5    0,3  9,7 Вт/м2
100 1,6

Реактивну потужність навантаження системи загального освітлення цеху
визначаємо за виразом

Qм.о  Рм.о  tgφо , (2.14)

де tgφ0 – реактивна складова кута зсуву фаз.

Qм.о  26,3  0,2  5,2 квар.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Розрахунок освітлювального навантаження інших цехів та підрозділів
заводу виконуємо аналогічно. Живлення зовнішньої системи освітлення заводу
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 1040 26,31066,3 кВт,
Q0,38 цеху Qр. цеху Qр.ос. цеху 571,65,2 576,8 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
S 2
ТП8  Р0,38 цеху   Q0,38 цеху   1066,3  576,82 1151,7 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 заводу 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 заводу (на шинах РУНН) SНН ГПП визначаємо за
формулою
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2 2
 N   N 
SНН ГПП  Ко  P0,4 цеху   Q
i 0,4 цехуi  . (2.18)
 i   i 

SНН.ГПП  0,9  10446,52  61952 12145,2 кВА

Таким чином, нами з використанням нормативної методики, виконано
розрахунок електричних навантажень по заводу, а приблизна розрахункова
потужність має значення SНН.ГПП =12145,2 кВА.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.4.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху та
заводу. 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 заводу. Якщо
картограму будують на генеральному плані заводу, 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 2
р,0,38і  π  ri m

де r 2
p.i - радіус кола групи споживачів, π = 3,14 ; m- кВт/мм – 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
α  р, цеху i
с.н ; (2.20)
Р0,38цеху
360  P
αоc.н  р, цеху i , (2.21)
Р0,38 цеху

Розраховуємо на прикладі вибраного ливарного цеху вказані параметри
картограми електричних навантажень

Рр0,38(ТП8) 1066,3
rТП8    33,6 мм.
3,14 m 3,14 0,300

Розрахункові значення заносимо у графу 8 таблиці 2.5.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 2.5 – Дані для побудови картограми ЕН
Найменування Рроз, цеху Р
роз, ос, цеРх0у,4 цеху m α α r
Вт/мм2 с.н. о.н.
кВт кВт кВт мм
1 2 3 4 5 6 7 8
Цех пляшок з різьбовою
1504,5 31,2 1535,7 0,3 353 7 40,4
горловиною
Цех тари для парфумерної
промисловості. Їдальня. 1388,3 89,5 1477,8 0,3 338 22 39,6
Будівля управління
Цех тари медичного
1302,4 29,6 1332 0,3 352 8 37,6
призначення.Склади
Цех ливарних форм 612,5 18,3 630,8 0,3 350 10 25,9
Цех підготовки сировини 876,9 46,2 923,1 0,3 342 18 31,3
Цех пластичного лиття та ПЕТ
1255,8 65,7 1321,5 0,3 342 18 37,5
тари
Цех тари для консервування 1213,6 18,4 1232 0,3 355 5 36,2
Цех пляшок з гладкою
1040 26,3 1066,3 0,3 351 9 33,6
горловиною
Ремонтний цех. Механічний
цех. Котельня. Авторемонтний 814,8 112,5 927,3 0,3 316 44 31,4
цех. Столярний цех

Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як точку
з координатами:
n
 (Pp.i  xi )
Х  i1 ; (2.22)
n
 Pp.i
i1
n
 (Pp  y
i i )
Y  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. Визначаємо координати ЦЕН
n n
 (Pp.i  xi ) (P  y )
i1 1877598  p
 i i
i 1 2421225
Х   189,7 м, Y    231,8 м.
n
 P 10446,5 n
p.i  P 10446,5
p i
i1 i1
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАВОДУ.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ

3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення заводу

При виборі головної схеми електропостачання заводу 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 заводу. 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 заводу 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 заводу повинна враховувати
черговість його спорудження. Подальше будівництво не повинно порушувати
чи знижувати надійність електропостачання діючих виробництв.
При проектуванні системи електропостачання промислового заводу
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 23229 63/03-03 ПЗ 31
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Потужність SВН ГПП визначається за формулою, у якої враховано втрати
потужності у силових трансформаторах ГПП

N 2 2
   N 
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 , (3.2)
2  зав.Л
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 заводу, 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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Як розрахункова потужність приймаємо максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразом

Ртр 0,02 Sпр;
Qтр 0,1Sпр,

де Sпр. – приблизна повна потужність об’єкта проектування, кВА;

Ртр  0,02 12145,2  242,9
кВт,
Qтр  0,112145,2 1214,5 квар
.

Загальне навантаження об’єкта визначається виразом

SВН.ГПП  0,9  (10446,5 242,9)2  (61951214,5)2 13006,3 кВА.

Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу

S
Sтр 
ВН.ГПП ;
2  0,7
13006,3
Sтр   9290,2 кВА.
2  0,7

Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу

13006,3
ІрозПЛ =  68,3 А ,
3 110

Переріз лінії живлення (мм2) визначаємо за виразом

І
Fек  ,
jек

де j 2
ек - нормоване значення економічної густини струму jек=1,4 А/мм .

68,3
Fек   48,8 мм2.
1,4

Розрахунковий економічно вигідний переріз закругляємо до найближчого
стандартного перерізу Fст.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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;

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.

68,31260А ;

- 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 .68,3<1,07 .1,25 .260 А;

- на мінімальний переріз згідно механічної міцності - згідно з місцем
розташування заводу 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 заводу, 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: X R , причому для ЛЕП напругою
220 кВ і вище справедливе співвідношення: Х R .
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 1525 , зі збільшенням  до
3555 при збільшеній протяжності ЛЕП або передачі потужностей, близьких
до нормативних по статичній стійкості. У цих випадках врахування поперечної
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 X R , 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 (RcosXsin) . (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 cosR sin) . (3.6)

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата


Знаючи складову падіння напругу Uф , можна визначити, відповідно,
вектор напруги на початку ділянки

 
U  U //
ф1 ф2 Uф  Uф2 Uф  jUф 
(3.7)
 U j
ф2  (IaR  IpX) j(IaX  IpR)  Uф1 e ,

де модуль U1ф цієї напруги

Uф1  (U / 2 // 2
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами, для
будь-якої кількості ділянок лінії отримаємо

n
U / /  3 U/ /
ф  3 Ii  ri cosi  Ii xi sini  . (3.11)
i1

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

U  U/  3  (I   P
R I іR QіX PіR QіX
a p X)   , (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

ПП0 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)

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Фази ПЛ можуть розташовуватися горизонтально або по вершинах
трикутника; фазні шини струмопроводів – в горизонтальній або вертикальній
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, Ом мм2 / км ;
F – переріз фазного проводу (жили), мм2 .
Для технічного алюмінію залежно від його марки можна прийняти
 29,531,5 Ом мм2 / км , для міді 18,019,0 Ом мм2 / км .
Для визначення складових струму використовують відомі
співвідношення:

P
I і Qі
a  ; I  (3.18)
3 U p
і 3 Uі
Проектна потужність заводу Рі=10446,5 кВт; Qі=6195 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 з формулою (3.8)

 10446,5,3
Ia  54,8 А;
3 110
 6195
Iр  32,5 А.
3 110

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Використовуючи формули (3.3) і (3.4) визначимо повздовжню і поперечну
складову падіння напруги

U'
ф  54,8 27,232,5 25,4  2316,1 В.
U 54,8 27,232,5 25,4  665,1 В.

Модуль напруги на початку ділянки визначимо за формулою (3.5);

Uф1  (110  2,32)2 106  (0,67)2 106 112,3 кВ.


Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)


Uф  (2,32)2 106  (0,67)2 106  2414,8 В.

Втрата напруги розраховується за співвідношенням (3.6)

Uф 112,3 103 110 103=2,3 103 В.

Відносні втрати напруги від системи до ГПП заводу при проектній
потужності Рі=10446,5 кВт; Qі=6195 квар складає

U
U(%)  ф %;
Uном
 2,3 103
U(%)  100=2,09 %.
110 103

Таким чином, вибрані параметри повітряної лінії задані практично без
втрат напруги передавати розрахункову потужність на завод.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 40
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  0,02 Sпр; (4.1)

QТ  0,1Sпр , (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 SТіSном Т незначна
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 23229 63/03-03 ПЗ 41
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%, ∆РНХ= 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).

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  1i
1 ; (4.5)
S n
н.тр Δt i
i1

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 23229 63/03-03 ПЗ 42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

((5,2 1)  (3,9 1)  (3,9  2)  (5,2 1)  (9,35 1) 
1 (9,13)  (7,8 3)  (7,8 3)  (6,5 1)  (5,2 1))
К1   0,53 .
10 (11 2 11 3  3 3 11)

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 `  1i
2 ; (4.6)
S m
н.тр Δt i
i1

де m – кількість ступенів потужності графіка навантаження, за
яких його більше від номінальної потужності трансформатора;

` 1 ((11,7  2)  (10,4  2)  (13 3))
К2   0,34 .
10 (2  2  3)

Величину К``2 визначаємо за виразом
`` 0,9 S
 розр
К2 ,
Sн.тр
`` 0,9 13006,3
К2  1,17 .
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
1,17≥0,31.

На основі розрахунків обраний нами трансформатор може систематично
перевантажуватися у вибраних умовах.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

та другому етапах.
Вибір оптимальної кількості цехових трансформаторів
Потужність цехових трансформаторів рекомендується визначати за
питомою густиною навантаження, кВА/м2

S
δ  ТПцеху
s ; (4.8)
S

де SТПцеху - в даному випадку максимальне навантаження цеху, кВА;
S- площа приміщення, м2.
1151,7
δs   0,4 .
2856

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.

1066,3
Nmin   0,58  2 шт ,
0,75 1000

Економічну кількість трансформаторів Ne знаходимо за виразом

N N m, N e  2  0  2 шт. (4.10)
е min

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,

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

S
к мТП
з.ф  , (4.12)
Ne Sн.тр
1151,7
кз.ф   0,57 .
2 1000
Qmax .T  (2  0,57 1000)2 -1066,32  435,2квар.

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
завантажену зміну, квар.

QHK1  576,8  435,2 141,6 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 _ Q _
HK 2 м HK1 γ  N е Sн.тр ; (4.14)
0,38

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
К
відсутні 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  576,8 141,6 (0,18  2 1000)  75,2 квар .

Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2<0квардодатково встановлювати
конденсаторні батареї не потрібно.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає

QHK QHK1 QHK2, (4.15)
QНК=41,6+75,2=216,8 квар.

По результатам розрахунків, згідно ПУЕ (глава 5.6), вибираємо
конденсаторні установки марки УК4-0,38-100 У3 потужністю 100 квар і
напругою живлення 0,38 кВ. Сумарна потужність двох блоків конденсаторних
батарей становить QHK,ТП  200 квар.
Аналогічно проводимо розрахунки для інших цехів і результати заносимо
у таблицю 4.1.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві

Компенсація реактивної потужності є невід'ємною частиною завдання
електропостачання заводу. 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 заводу з максимумом навантаження енергосистеми
(для нашого випадку кнс =0,89)
Qм – розрахункова реактивна потужність заводу, 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.

Qек  0,92  6195 1214,5  713,9  2600  3600 квар.

Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення [2] два комплекти
високовольтних блоків статичних конденсаторів. Марки прийнятих блоків
статичних конденсаторів УКЛ-10,5-1800 У3. Сумарна ємність блоків статичних
конденсаторів складає ΣQБСК10=3600 квар, при номінальній напрузі живлення
10,5 кВ.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 49
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 23229 63/03-03 ПЗ 50
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 0,1Sн.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 23229 63/03-03 ПЗ 51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для прикладу

Рм10=1066,3+0,02.1000=1086,3 кВт ;
QМ10=576,8+0,1. 1000=676,8 квар.

Розрахункову потужність радіальної лінії визначаємо згідно електричної
схеми живлення і розрахункових потужностей за виразом

2 2
SЛ  Рм10   Qм10  , (5.3)

SЛ(ГППТП8)  1086,32  676,82 1279,9 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).

Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП

Кільк. Рр0,38, Qр0,38, Sн.тр , Р , Q ,
№ ТП т-рів м10 м10 Sл
шт. кВт квар кВА кВт квар кВА

1 2 3 4 5 6 7 8
ТП-1 2 1535,7 893,9 1600 1567,7 1053,9 1889
ТП-2 2 1477,8 837 1600 1509,8 997 1809,3
ТП-3 2 1332 803,3 1000 1352 903,3 1626
ТП-4 2 630,8 391,4 630 643,4 454,4 787,7
ТП-5 2 923,1 548,8 1000 943,1 648,8 1144,7
ТП-6 2 1321,5 785,7 1000 1341,5 885,7 1607,5
ТП-7 2 1232 745,8 1000 1252 845,8 1510,9
ТП-8 2 1066,3 576,8 1000 1086,3 676,8 1279,9
ТП-9 2 927,3 612,3 1000 947,3 712,3 1185,2

Отримані тільки таким чином значення SЛ будуть коректними для
визначення перерізу живлячих кабельних ліній.
Розрахунковий струм у кабельної лінії на кожної ділянки (ГПП-ТП-8) в
нормальному режимі визначається як

S
I Л,і
р.Л,і  (5.4)
3  Uн

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для цеху, який обрано у якості прикладу

1279,9
Iр.Л,(ГППТП8)   74 А.
3 10

Розраховані таким чином значення струму заносимо у таблицю 5.2 (графа 4).
Згідно економічної густини струму jек визначаємо стандартний переріз Fек
кабельної лінії, по якому визначається тривалий допустимий струм Ідоп, значення
якого заносимо у графу 6 таблиці 5.2.

І 74
Fек   52,9мм2.
jек 1,4

Визначивши розрахунковий переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП1), ми
приймаємо найближчий переріз кабелю марки АСБГ (3×50), розрахований на
струм, Іном.каб=140 А.
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням [6]

Iр.Л  IдопК1K2 ;

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

74 140 1,05 0,9 132,3 А.

Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається за
виразом

2  Iл  IдопК1K2К3

де К3 - допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3=1,25
Для нашого випадку

2  74 140 1,04  0,87 1,25 158,3А

тобто умова виконується.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більше (5%.Uн=52,5 В) і визначається за виразом

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

U  3  Ір.Л Lкл(r0 cosφ x0 sinφ), (5.5)

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 1.5 для відповідної кабельної лінії.
Для лінії ГПП –ТП8
Р 1086,3
сosφ  м10   0,84 ,
Sл 1279,9

sin φ  1 0,842  0,52 .

Втрата напруги в кабельної лінії, що розглядається у якості прикладу,
буде
U  3  74  0,685  (0,769  0,84  0,066  0,52)  60,2 В.

Таким чином, умова виконується, так як

U  30,2 0,05 Uном  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 2 Прийнята F, мм2
кабелю м кВА А мм А мм
ГПП-ТП1 210 1889 109,2 78 205 95 АСБГ(3×95)
ГПП-ТП2 110 1809,3 104,6 74,7 205 95 АСБГ(3×95)
ГПП-ТП3 25 1626 94 67,1 205 95 АСБГ(3×95)
ГПП-ТП4 100 787,7 45,5 32,5 90 25 АСБГ(3×25)
ГПП-ТП5 260 1144,7 66,2 47,3 140 50 АСБГ(3×50)
ГПП-ТП6 110 1607,5 92,9 66,4 165 70 АСБГ(3×70)
ГПП-ТП7 160 1510,9 87,3 62,4 165 70 АСБГ(3×70)
ГПП-ТП8 90 1279,9 74 52,9 140 50 АСБГ(3×50)
ГПП-ТП9 190 1185,2 68,5 48,9 140 50 АСБГ(3×50)
ГПП-БСК10 10 1800 104 74,3 205 95 АСБГ(3×95)
де БСК10 – ємкісна потужність блока статичних конденсаторів 10 кВ,
що встановлені в приміщені КРУН-10 кВ ГПП.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 54
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.

Рисунок 6.1 - Розрахункова схема розрахунку 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=1200 МВА;
- довжина повітряної лінії lл=80 км.
Розрахунок струмів короткого замикання виконуємо для найбільш
характерних точок, в яких передбачається встановлення апаратів захисту.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 6.2 - Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ

Розрахунок виконуємо у відносних базисних одиницях, при цьому всі
опори схеми заміщення приводяться до базисних умов.
За базисні умови приймаємо:
Sб 100 МВА, Uб1 115 кВ, Uб2 10,5 кВ

S
Iб  б ,
3  Uб
100
Iб1   0,5 ,
3 115
100
Iб1   5,5 .
3 10,5

Визначаємо опори схеми заміщення у відносних базисних одиницях:
– електричної системи

S
Хс 
б ,
Sк.з.
100
Хс   0,083 .
1200

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

– повітряної лінії 110, кВ

S
Rпл  r0л  l
б
л  ,
U2
б1
100
Rпл  0,38 80   0,23;
1152

де lл – довжина повітряної лінії, км;
r0л, x0л– активні та індуктивні опори повітряної лінії, Ом/км

S
X  x  l  б
пл 0л л ,
U2
б1
100
Хпл  0,06 80   0,036.
1152

– трансформатора ГПП
U
Х кз Sб
тр   ,
100 Sн.тр

де Uкз – напруга короткого замикання трансформатора, %;
Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;

10,5 100
Х тр   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) ,
Х 2 2
сум(К1)  R сум(К1)
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

0,5
Ікз(К1)  1,93 кА ;
0,122  0,232
Хсум(К1)  Хс  Хпл ,
Хсум(К1)  0,083  0,036  0,12 ;
R сум(К1)  R пл ,
R сум(К1)  0,23.

Ударний струм короткого замикання в точці К1 визначаємо за виразом:
і уд(К1)  2  Ікз(К1)  к уд(К1) ;
де куд – ударний коефіцієнт, що визначаємо за виразом
Rсум(К1)
3,14( )
Х
к сум(К1)
уд(К1) 1 е ,
0,23
3,14( )
к 0,12
уд(К1) 1 2,718 1,08.
і уд(К1)  2 1,93 1,08  2,93 кА.
В точці К2
І
І б2
кз(К2)  ,
Х 2 2
сум(К2)  R сум(К2)
5,5
Ікз(К2)   4,61кА;
1,17 2  0,232
Хсум(К2)  Хс  Хпл  Х тр ,
Хсум(К2)  0,083  0,036 1,05 1,17 ;
R сум(К2)  R пл ,
R сум(К2)  0,23 .

Ударний струм короткого замикання в точці К2 визначаємо за виразом

і уд(К2)  2  Ікз(К2)  к уд(К2) ;
і уд(К2)  2  4,61 1,01 6,51кА
Rсум(К2)
3,14( )
Х
к 1 е сум(К2)
уд(К2) ,
0,23
3,14( )
к 1,17
уд(К2) 1 2,718 1,01.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

В точці К3

І
І б2
кз(К3) 
Х2 2
сум(К3)  R сум(К3)
5,5
Ікз(К3)  1,89 кА;
1,232  2,632
Хсум(К3)  Хс  Хпл  Х тр  Х л1 ,
Хсум(К3)  0,083  0,036 1,05  0,064 1,23 ;
R сум(К3)  R пл  R л1 ,
R сум(К3)  0,23  0,405  2,63 .

Ударний струм короткого замикання в точці К3 визначаємо за виразом

і уд(К3)  2  Ікз(К3)  к уд(К3) ;
і уд(К3)  2 1,89 1,09  2,9 кА
Rсум(К3)
3,14( )
Х
к сум(К3)
уд(К3) 1 е ,
2,63
3,14( )
к уд(К3) 1 2,718 1,23 1,09.

В точці К4

І
І б2
кз(К4) 
Х 2 2
сум(К4)  R сум(К4)
5,5
Ікз(К4)   3,46 кА;
1,2362  0,992
Хсум(К4)  Хс  Хпл  Х тр  Х л2 ,
Хсум(К4)  0,083  0,036 1,05  0,066 1,236 ;
R сум(К4)  R пл  R л2 ,
. R сум(К4)  0,23  0,769  0,99 .

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Ударний струм короткого замикання в точці К4 визначаємо за виразом

і уд(К4)  2  Ікз(К4)  к уд(К4) ;
і уд(К4)  2  3,46 1,04  5,02 кА
Rсум(К4)
3,14( )
Х
к сум(К4)
уд(К4) 1 е ,
0,99
3,14( )
к уд(К4) 1 2,718 1,236 1,04.

В точці К5

І
І  б2
кз(К5)
Х 2 2
сум(К5)  R сум(К5)
5,5
Ікз(К5)   3,77 кА;
1,2352  0,7792
Хсум(К5)  Хс  Хпл  Х тр  Х л3 ,
Хсум(К5)  0,083  0,036 1,05  0,065 1,235 ;
R сум(К5)  R пл  R л3 ,
R сум(К5)  0,23  0,549  0,779 .

Ударний струм короткого замикання в точці К5 визначаємо за виразом

і уд(К5)  2  Ікз(К5)  к уд(К5) ;
і уд(К5)  2  3,77 1,03  5,42 кА
Rсум(К5)
3,14( )
Х
к 1 е сум(К5)
уд(К5) ,
0,779
3,14( )
к уд(К5) 1 2,718 1,235 1,03.

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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

К1 0,12 0,23 0,26 1,93 2,93
К2 1,17 0,23 1,19 4,61 6,51
К3 1,234 0,635 1,39 3,96 5,67
К4 1,236 0,999 1,59 3,46 5,02
К5 1,235 0,779 1,46 3,77 5,42

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)

де n - коефіцієнт вибирається залежності від типу монтажу лінії, n=3,5 для
одноланцюгової лінії без тросів.

х л0  3,5  0,034  0,12
А
Sк.з
а).
А
Хс Хл Хтр1 Хтр2
в).

Рисунок 6.3 – Електрична схема і схема заміщення для розрахунку
однофазного КЗ
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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

S1  k S3
к к , (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.

S 1
к  1,5 1200  1800 МВА.

Струм однофазного к.з, на шинах заводської підстанції визначаємо виразом:
S1
I 1 к
kc  ,
3 U1
де U1 - номінальна напруга на шинах заводської підстанції, U1=110 кВ.
1 1800
Ikc   9,5
3 110
Опір нульової послідовності системи ( xco у відносних одиницях)
визначаємо з виразу
I 1кc 3 1
 ;
Iб x c1  x c2  x co
з цього виразу находимо xС0
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3 1  І
х со  б  х  х ,
І (1) с1 с2
кс
де хс1, хс2 – відповідно опори прямої і оберненої послідовності системи,
х с1  х с2  х с .
3 1  5,5
х со   0,083  0,083 1,58 .
9,5

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  х тр1о  х тр2о
(1,58 0,13)  (1,051,05)
х 0   0,9 .
(1,58 0,13)  (1,051,05)

Струм однофазного к.з, у віддаленій точці визначаємо за виразом

1 3 1  I
І б
kA1 
х рез1  х рез2  х о
х рез1  х рез2  х с1  х л1  0,083  0,036  0,12 Ом.
(1) 3 1  5,5
ІkА1  14 кА.
0,12  0,12  0,9

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 63
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=68,3 А Iн=2500 А Ір  Іном
іуд =2,93 кА Iм.м.ск.= 102 кА іу  Іm.дин
Іnt =1,93 А Iвідкл. =40 кА Іn.t  Івідкл
В  І2  t 2,932 0,0350,3 В І2  t 1022к t ф к m m 0,0353,57
В 2
к  ІТ  tT

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 23229 63/03-03 ПЗ 64
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 Uн=110 кВ Uн Uном
Iмах=68,3 А Iн=1000 А Ір  Іном
іуд =2,93 кА Iм.м.ск.= 80 кА іу  Іm.дин
Іnt =1,93 кА Iвідкл. =31,5 кА Вк  І2
Т  tT

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].
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ
значення Ір визначаємо за співвідношенням

Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=10 кВ Uн=10 кВ Uн Uном
Iмах(ввід)=716 А Iн=1000 А Ір Іном
іуд =6,51 кА Iм.м.ск.= 52 кА іу  Іm.дин
Іnt =4,61 кА Iвідкл. =20 кА Іn.t  Івідкл
В  І2
к t  tф 6,512 0,125,08 В І2
к m  tm 522 0,12324,4
Вк  І2
Т  tT

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де Imax(ввід) – розрахунковий струм ввідного вимикача, А;
S
І  розр
max(ввід) ,
3 10,5

13006,3
Іmax(ввід)   716 А.
3 10,5

При розрахунках розрахункового струму секційного вимикача 10 кВ
значення Ір визначаємо за співвідношенням

0,5 S
Іmax(секційний) 
розр ,
3 10,5
0,5 13006,3
І   358 А. max(секційний)
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)=358 А Iн=630 А Ір  Іном
іуд =6,51 кА Iм.м.ск.= 52 кА іу  Іm.дин
Іnt =4,61 кА Iвідкл. =20 кА Іn.t  Івідкл
Вк І2
t  tф 6,512 0,125,08 Вк І2
m  t
2
m 52 0,12324,4 Вк  І2
Т  tT

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

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 7.5 – Вибір трансформатора струму напругою 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані
Uн=10 кВ Uн=10 кВ
Iмах(ввід)=716 А Iн=800 А
іуд =6,51 кА ід= 70 кА
В  І 2
к t  t ф  6,512  0,12  5,08 В 2
к  І t  t т.с.  70 1  70

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.),Sприл7 (ВА).

7
rприл   0,28 .
52

Опір контактів rк 0,1 Ом.
Опір з'єднувальних проводів, Ом:

S  I2
2 Н 2 Н (rприл  r
r  к )
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:

lp  ρ
Fпров.  ,
rпров.
25  0,02
Fпров   2,27.
0,22

Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу з перерізом F  2,5 мм2 .
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.

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
котушкою, Вт tgφ P, Q, S,
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
Fmin  , (7.4)
С

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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де tзах – тривалість дії захисту, с;
tвідкл – тривалість дії вимикаючої апаратури, с.

tпр=0,08+0,12=0,2 с.

У такому разі

5420  0,2
F 2
min   28,7 мм .
83

Розглянутий нами відрізок кабельної лінії (ГПП-ТП8), що має переріз F=50
мм2 повністю задовольняє умовам термічної стійкості, під час дії ударних
струмів к.з.
Аналогічно виконуємо перевірку інших відрізків високовольтних кабельних
ліній, що застосовуються в нашому проекті.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 69
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.
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.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі

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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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
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. 72тощо.). 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:
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

кз ЕФ  min 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 1,11,15 ;
Emin
N – прийнята кількість світильників, шт.;
– коефіцієнт використання світлового потоку.
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  i1 , (8.4)
1000 к3

де Фсв – світловий потік прийнятого світильника, лм;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 – коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників,
 1,11,2 ;
n
 ei – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових
i1
ізолюкс, лк;
n – кількість врахованих світильників.

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 з Еmin S  zFp  , (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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Lв  λе  h, (8.6)
Lв12 1 5,8  5,8 м.

Приблизну кількість світильників визначаємо за виразом

A  B
N  , (8.7)
L2
в
84  28
N1   70 шт,
5,82
56 9
N2  15 шт.
5,82

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)
84  28
і1   3,62; (8.8)
5,8  (84  28)
56 9
і2  1,34.
5,8  (56  9)

де h – висота підвісу світильника, м.

1,6 200 2352 1,1
Fp1  17652,5 лм,
70 0,67

1,6 200 504 1,1
Fp2  17542,3 лм.
15 0,67

В залежності від отриманої величини світлового потоку приймаємо
світильник типу ЛПО 02 з чотирма лампами ЛБ-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

F  F
%  cв р 100%.
F (8.9)
р

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

17652,517600
1%  100%  0,6% ,
17600
17542,517600
2 %  100%  0,32%.
17600
що є допустимо.
Згідно результатів проведеного розрахунку ми можемо зробити висновки,
що встановлена в приміщенні цеху світлова арматура загального призначення з
лампами типу ЛБ-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
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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).

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 ЛБ-65 кдод = 1,12 [9].
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 = 0,95 ∙ 1,12 ∙ (70 ∙ 0,26) = 18,2 кВт.
��роз = 0,95 ∙ 1,12 ∙ (15 ∙ 0,26) = 3,9 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).
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

Р
І вст
р.осв  , (8.11)
3 Uн  cosφ

де ��роз – розрахункова потужність, кВт;
��н – номінальна напруга, В;
cos �� – коефіцієнт потужності, для ламп ЛБ-65 cos �� = 0,9.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

18,2
Ір.осв1   30,7 А;
3 0,38 0,9

3,9
Ір.осв2   6,6 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 EN 61000-2-4:2017 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.
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 холостого 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)
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 ∙ 7,5
�� = = 0,75 %;
1000
�� = 7,5 − 0,75 = 7,46 %;
∆��тр = 0,87 ∙ (0,75 ∙ 0,9 +7,46 ∙ 0,44) = 3,44 %;
∆��м = 105 − 3,44 − 97,5 = 4,1 %.

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;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

�� – потужність лінії.

Рисунок 4.1 – Схема підключення світильників

�� = �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� +
+�� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� ;
�� = 6 ∙ 2,64 + 12 ∙ 2,64 + 18 ∙ 2,64 + 24 ∙ 2,64 + 30 ∙ 2,64 + 36 ∙ 2,64 +
+42 ∙ 2,64 + 48 ∙ 2,64 + 54 ∙ 2,64 = 712,8 кВт ∙ м;
712,8
∆�� = = 0,78 %.
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.

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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.
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;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

– 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).
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,
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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
Ipоз = роз (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).
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 86
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 %.
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.
Вибраний переріз провідника за умовами нагріву тривалим струмом
перевіряється по нагріванню струмом післяаварійного режиму Ітр. ав (в умовах
двотрансформаторних цехових ТП і декількох кабелів одної лінії):
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 87
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для подальшого вибору апаратів попередньо визначимо струм на
затискачах вторинної обмотки силового трансформатора цехової ТП за
співвідношенням

ΣS
 н.тр  к з
І р ; (8.22)
3  U н

де ΣSн.тр – загальна потужність силових трансформаторів цеху, кВА;
кз - коефіцієнта завантаження трансформаторної підстанції.
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 ,
3 U cos (8.23)
н

де Рн - номінальна потужність згідно з завданням, кВт ; Uн= 0,38кВ.

Ір Ку.н ІН.ДОП.Л

Умовами вибору ліній живлення [5,6] є виконання співвідношення
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  Іmax1,25Ip

Керуючись вказаними вимогами, проводимо розрахунок мережі живлення
споживачів цеху, результати яких заносимо в таблицю 8.1.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 88
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 8.1 – Розрахункова таблиця вибору ліній живлення цеху
I , I , I
Назва споживача роз max. н.доп.л
Марка
А А А
1 3 4 5 6
Пневмо формуючий верстат 13,5 16,9 19 АВВГ(4×2,5)
Формуючий верстат 23,5 29,4 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Обертовий розподільник 34,4 43 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Конвеєр міжпозиційний 13,7 17,2 19 АВВГ(4×2,5)
Плавильна піч 102,7 128,3 135 АВВГ(3×35)+(1×16)
Обертовий конвеєрний стіл 9,6 12 19 АВВГ(4×2,5)
Конвеєр стрічковий 32,5 40,6 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Штовхач 6,2 7,8 19 АВВГ(4×2,5)
Лер 104,7 130,9 135 АВВГ(3×35)+(1×16)
Вибраковочний автомат 4,9 6,2 19 АВВГ(4×2,5)
Насос змащювальної рідини 31 38,7 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Насос теплообмінний 43,5 54,3 65 АВВГ(3×10)+(1×6)
Вентилятор приточний 31,8 39,8 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Вентилятор витяжний 9,7 12,2 19 АВВГ(4×2,5)
Пакувально - фасуюча установка 18,1 22,7 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Тельфер 13,6 17 19 АВВГ(4×2,5)
Вентилятор градирень 62,2 77,8 90 АВВГ(3×16)+(1×10)
Освітлення1 30,7 38,3 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Освітлення2 6,6 8,2 19 АВВГ(4×2,5)
Конденсаторна установка 152 190 200 АВВГ(3×70)+(1×35)

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 23229 63/03-03 ПЗ 89
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%.
За максимальні, беремо максимальні розрахункові навантаження, а за
мінімальні - 30 % від максимальних.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги

 m
δ  U 
1  E m  ΔU тр  Uм  ΔU сп   5,
 i1 

де Еm – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 90
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ΔUтр – втрата напруги в трансформаторі, %;
n
Uм - сумарна втрата напруги в лініях до споживача, %;
i1
n- кількість послідовних магістралей до споживача;
ΔUсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
-5% - припустиме усталене відхилення напруги згідно [11]:

δ U1 15  4,29 19,7  5  14  5% Uн  525 В .

Величину ΔUтр (%) знаходимо за виразом

S
ΔU тр  м (Ua  cosφ  Up  sin φ),
Sн.тр

де Sм - максимальна потужність на вторинній стороні трансформатора, кВ;
Sнтр - номінальна потужність трансформатора, кВА;
Uа- активна складова напруги к.з трансформатора, %;

100 ΔP
U кз
a  ,
Sн.тр
100 12,2
Ua  1,22 В .
1000

Uр- реактивна складова напруги к.з трансформатора, %:

U  U2 2
p кз  Ua ,
Up  5,52 1,222  5,4 В.
1521,1
ΔUтр  (0,068 1,22 1,15,4)  4,29 В.
1000

Для режиму мінімальних навантажень відхилення напруги:

δ U2  Em  к з (ΔU тр  ΔUм )  ΔUcп  5% .

де кз = 0,3 - коефіцієнт завантаження в режимі мінімальних навантажень;
+ 5 % - припустиме усталене підвищення напруги від Uн=19 В, згідно [11]:
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 91
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

δ U2 15  0,3  (4,29 19,7)  5  2,79  5% Uн  525 В .

Оскільки відхилення напруги не перевищує допустимого значення,
обирати відпайки для цехової КТП не потрібно.

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 , (8.24)

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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 92
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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

Таблиця 8.2 – Вибір перерізу ввідних кабелів РП
Найменування РП Ір.РП ,А ІН.ДОП.Л,А
Іmax ,А Марка

1 2 3 4 5
Розподільчий пункт РП-1 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-2 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-3 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-4 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-5 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-6 227,9 284 305 АВВГ(3×150)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-7 189,6 237 240 АВВГ(3×95)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-8 189,6 237 240 АВВГ(3×95)+(1×50)
Розподільчий пункт РП-9 192,5 240,6 270 АВВГ(3×120)+(1×35)
Розподільчий пункт РП-10 195,1 243,8 270 АВВГ(3×120)+(1×35)

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 [1].
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.
Активну складову опору трансформатора rтр (Ом) розраховуємо за виразом

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 93
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ΔР 103
rтр  к.з , (8.25)
3  І2
н.тр

де ΔРкз – потужність КЗ трансформатора, кВт;

8,5 103
rтр   0,0012 Ом.
3 1521,1

Ін.тр – номінальний струм вторинної обмотки трансформатора, А;

Sн.тр
Ін.тр  103 , (8.26)
3  U н
1000
І 3
н.тр  10 1521,1 А.
3  380

Рисунок 8.5 - Розрахункова схема і схема заміщення прямої
послідовності частини мережі 0,38 кВ

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 94
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Повний опір дорівнює

U  U 2
к.з. н 103
z тр  , (8.27)
100 Sн.тр
5,5  3802 103
z тр   0,00794 Ом.
100 1000

Індуктивна складова опору трансформатора хтр (Ом)

х 2 2
тр  zтр  rтр , (8.28)
х тр  0,007942  0,00182  0,0077 Ом.

Визначимо повний опір схеми заміщення до точки короткого замикання К1

n 2
Z    r   
m
 x 
(К1)  i   i  , (8.29)
 i1   i1 
Z  r  r  r  r  r 2  х  х  х 2
(К1) тр ав тс ш пр тр ав тс  хш  ,
  2
0,0018 0,00005  0,00002  0,000014  0,00008 
Z(К1)   0,008 Ом.
  2
0,0077  0,0001 0,00002  0,000006

Величину струму к.з, в розрахунковій точці К1 визначаємо за виразом

І (3) U0
к.з.(К1)  , (8.30)
3  Z

де U0 – напруга х.х вторинної обмотки трансформатора, В,U0=1,4.Uн;
Z – повний опір до точки к.з;

І(3) 399
к.з.(К1)   38,07 кА.
3 0,008

Для визначення струму к.з, в розрахунковій точці К2, до опорів точки К1
додамо сумарні опори точки К2, згідно виразу

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 95
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Z(К2)   r(К1)  r 2
ш  rав  rл  rав  rпр   х 2
(К1)  хш  хав  хл  хав  ,
0,00199 0,00008 0,00041 0,000002 0,0223 0,00082 
Z(К2)   0,01.
 0,0078  0,00006 0,0003 0,00000029 0,000132

де активний rл (Ом) і індуктивний хл (Ом) опір кабельної лінії знаходимо за
виразами

l 3
r  л 10
л , (8.31)
γ  F

де lл – довжина кабельної лінії, Ом;
γ – провідність матеріалу, (АL=0,032 км/Ом.мм2);
F – поперечний перетин провідника, мм2.

0,005 1000
rл   0,0223 Ом .
32  70
х л  lл  х0 , (8.32)
хл  0,005  0,0000057  0,00000029 Ом.

Величину струму к.з, в розрахунковій точці К2 визначаємо за виразом

U
І (3)  0
к.з.(К2) , (8.33)
3  Z (К2)
І(3) 399
к.з.(2)   23 кА.
3 0,01

Таким чином, струм однофазного короткого замикання значно меньше
струмів як трифазного, так і двофазного короткого замикання.

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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 96
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.

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 Ін, Ін.т.р, І ,
Найменування обладнання н.е.р
А А апарату А А А
1 2 3 4 5 6 7
Пневмо формуючий верстат 13,5 14,8 ВА47-29 63 16 500
Формуючий верстат 23,5 25,9 ВА47-29 63 32 500
Обертовий розподільник 34,4 37,8 ВА47-29 63 40 500
Конвеєр міжпозиційний 13,7 15,1 ВА47-29 63 16 500
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 97
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Продовж. табл. 8.3
1 2 3 4 5 6 7
Плавильна піч 102,7 112,9 ВА88-32 125 125 1250
Обертовий конвеєрний стіл 9,6 10,6 ВА47-29 63 13 500
Конвеєр стрічковий 32,5 35,7 ВА47-29 63 40 500
Штовхач 6,2 6,8 ВА47-29 63 8 500
Лер 104,7 115,1 ВА88-32 125 125 1250
Вибраковочний автомат 4,9 5,4 ВА47-29 63 6 500
Насос змащювальної рідини 31 34,1 ВА47-29 63 40 500
Насос теплообмінний 43,5 47,8 ВА47-29 63 50 500
Вентилятор приточний 31,8 35 ВА47-29 63 40 500
Вентилятор витяжний 9,7 10,7 ВА47-29 63 13 500
Пакувально - фасуюча установка 18,1 19,9 ВА47-29 63 20 500
Тельфер 13,6 14,9 ВА47-29 63 16 500
Вентилятор градирень 62,2 68,5 ВА47-100 100 80 1000
Освітлення1 30,7 33,7 ВА47-29 63 40 500
Освітлення2 6,6 7,2 ВА47-29 63 8 500
Розподільчий пункт РП-1 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-2 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-3 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-4 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-5 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-6 227,9 250 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-7 189,6 208,5 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-8 189,6 208,5 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-9 192,5 211,8 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-10 195,1 214,6 ВА88-35 250 250 2500
Конденсаторна установка 152 167 ВА88-35 250 200 2500
Пневмо формуючий верстат 13,5 14,8 ВА47-29 63 16 500
Формуючий верстат 23,5 25,9 ВА47-29 63 32 500
Обертовий розподільник 34,4 37,8 ВА47-29 63 40 500
Конвеєр міжпозиційний 13,7 15,1 ВА47-29 63 16 500
Плавильна піч 102,7 112,9 ВА88-32 125 125 1250
Обертовий конвеєрний стіл 9,6 10,6 ВА47-29 63 13 500
Конвеєр стрічковий 32,5 35,7 ВА47-29 63 40 500

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.

8.5.2 Перевірка мережі на захищеність

Обрані лінії перевіряються за захищеність за умовою:

��сх ∙ ��доп ≥ ��зах ∙ ��зах, (8.51)

де ��сх – поправочний коефіцієнт; для умов цеху ��сх = 1;
��доп – тривалий допустимий струм провідника, А;
��зах – коефіцієнт захисту; для теплового розщіплювача ��зах = 1;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 98
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

��зах- струм спрацьовування апарату захисту, А.
Для прикладу перевіримо лінію, для якої Ір=46 А, Ідоп.л=60 А, Ізах=50 А.

1 ∙ 46 ≥ 1 ∙ 50 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,
 i1 

де Ет – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
UТ – втрата напруги в трансформаторі, %;
n
Uм – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача, %;
i1
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
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 99
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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 простими у будівельному відношенні. Повністю закриті
комплектні установки можна розташовувати безпосередньо у виробничих
приміщеннях без улаштування будівельних оболонок.
На рисунку 8.6 приведена типова комплектна трансформаторна
підстанція внутрішньоцехового розташування.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 100
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 8.6 – Типова комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування

Для нашого цеху з урахуванням приведених вище міркувань обираємо
комплектну трансформаторну підстанцію 2КТП Харківського
електротехнічного заводу.
Обрана двотрансформаторна підстанція 2КТП–1000/10/0,4 УЗ призначена
для надійного електропостачання промислових об’єктів, має потужність
трансформаторів 1000 кВ∙А, з захистом і автоматикою.
Склад підстанції 2КТПЦ-1000/10/0,4-04 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.
Для прикладу на рисунку 8.7 приведено загальний вид шафи секційного
вимикача, на рисунку 8.8 – загальний вид шафи управління.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 101
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 8.7 – Загальний вид шафи секційного вимикача:
1 – шафа секційного вимикача; 2 – відсік збірних шин; 3 – клапан розвантаження;
4 – відсік клемного блоку; 5 - відсік секційного вимикача; 6 – відсік релейного блоку;
7 – відсік шинок управління; 8 – відсік шин

Рисунок 8.8 – Загальний вид шафи управління:
1 – шафа управління; 2 – відсік збірних шин; 3 – клапан розгрузки; відсік клемного блоку; 5 –
відсік релейного блоку; 6 – відсік шинок управління
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 102
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

У складі підстанції використовуються масляні трансформатори серії ТМ
11 (трансформатор масляний), що виготовляється у герметичному гофробаку і
не потребує обслуговування на протязі всього терміну експлуатації. Загальний
вид трансформатору серії ТМЗ приведено на рисунку 8.9.

Рисунок 8.9 – Загальний вид трансформатора серії ТМЗ

Конструкція і компоновка трансформаторної підстанції 2КТПЦ-
1000/10/0,4-04 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 23229 63/03-03 ПЗ 103
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження енергозберігаючих
технологій в процесі виготовлення тарного скла

9.1. Короткі відомості про основні виробничі процеси

Формування виробів на роторних машинах виконується наступним чином.
Перед прийомом чергової краплі скломаси форма змащується за допомогою
двох форсунок високого тиску, що розбризкують мастило. В момент подавання
краплі в чорнову форму в горловій її частині починає діяти вакуум. Дія вакууму
припиняється після оформлення горла виробу. За цей час направляюча вирва
відводиться в сторону, і чорнову форму, яка обернулася вверх дном зверху
замикає донний затвор. видування пульки виконується знизу вверх, після чого
чорнова форма відчиняється, і пулька обертаючись на 180º разом з горловими
кільцями передається на чистовий стіл, де після розкривання горлових кілець
виконується вакуумне видування виробу. Перед відчиненням чистової форми
дія вакууму припиняється, відставлювач захоплює виріб за горлову частину і
встановлює його на охолоджуючий стіл.

Рисунок 9.1 - Схема виготовлення пляшок на автоматі ВВ-7

Охолоджуючий стіл призначений для зовнішнього охолодження виробів.
На відміну від машини охолоджуючий стіл виконує переривчасті рухи. На столі
можливо встановлення пристроїв для внутрішнього охолодження виробів або
для оплавлення вінчику виробів.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 104
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Форми машини охолоджують вентиляторним повітрям, яке поступаючи у
полу центральну колону, направляється по спеціальним каналам до керованих
повітряних патрубків обдування форм чорнового та чистового столів. Ці
машини можуть бути оснащенні як одномісцевими та і двохмісцевими формами.
Продуктивність машини ВВ-7 при однокрапельному живленні становить до 50
пляшок місткістю 500 мл за хвилину та до 80 пляшок за хвилину при
використанні двохкрапельного живлення.
Відпал виробів. Під час формування виробів та їх охолодження між
поверхневими та внутрішніми шарами виникає різниця температур, яка
пов’язана з низькою теплопровідністю скла. В результаті нерівномірного
охолодження внутрішніх за зовнішніх шарів скла в склі виникають напруження
стиску та розтягання. швидкість зникнення напруження прямо пропорційна
текучості та зворотно пропорційна в’язкості середи.
Після повного охолодження скла, тобто, коли температура по всьому
об’єму стане однаковою, напруження, які виникли під час охолодження, або
зникають або залишаються. Перше спостерігається, коли процес швидкого
охолодження протікає при температурах, що виключають в’язкі деформації.
Другий випадок пов’язаний з в’язкими змінами форми скла і дуже
розповсюджений при отриманні загартованого або відпаленого скла. Залишкові
внутрішні напруження в склі тим більше, чим більше швидкість охолодження,
чим товстіше стінка виробу і чим вище температура, від якої починається
охолодження.
У виробництві склотари найкращішими себе виявили циркуляційні печі.
Вони характерні тим, що для вирівнювання температури в них створюють
перемінний рух повітря по висоті тунелю.
Контроль якості виробів. Контроль за якістю починається з вхідного
контролю сировинних матеріалів. З кожної завезеної партії сировини
відбирається проба та передається у центральну заводську лабораторію, де
видається паспорт на сировину, її відповідність нормам та стандартам.
Наступний контроль відбувається після змішування шихти. Вона повинна
відповідати всім вимогам – однорідності, відповідності паспорту. На
однорідність контролюється кожний кюбель. Склад шихти перевіряється раз за
зміну. Контроль за якістю скломаси здійснюється скловаром шляхом відбору
проб перед протоком, а при необхідності з робочої зони. Контроль проводиться
візуально, на провар.
Кількість бракованих виробів прямо залежить від з’єму скломаси: - зі
збільшенням з’єму скломаси підвищується процент браку. Та при максимальних
з`ємах процент браку становить 5-7%, а при нормальній роботі - 3-4%.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 105
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Основним фактором, який впливає на якість виробів та запобігає їхньому
саморуйнуванню є термонапруження в скляному виробі. Єдиним способом
позбавлення критичних значень термічних напружень у виробі є регульовання
їхньою температурою в процесі відповідального охолодження при їхньому русі
на лері. Тому, далі нами розглядається розробка електронної системи плавного
регулювання температурою охолодження пляшок на лері.

9.2. Розробка електронної системи плавного регулювання температурою
охолодження пляшок на лері

Функціональна блок-схема електронної системи плавного регулювання
температурою охолодження пляшок. На рисунку 9.2 представлена
функціональна блок-схема електронної системи плавного регулювання
температурою охолодження пляшок.
220 В; 50 Гц А5
Симісторний блок
А1 керування А7
Стабілізатор
Блок живлення А8
А6 напруги +5В Ì 1
Рідкокристалічний
Опторозв'язка
дисплей
А4
А2 DA1
Детектор Операційний
нуля підсилювач DA1 MUX
Ключова Ядро мікро- Порт
А3 DA2 схема контролеру введення/виводу
Регулятор Операційний
потужності підсилювач DA2
М І К Р О К О Н Т Р О Л Е Р

Рисунок 9.2. Блок-схема електронної системи плавного регулювання
температурою охолодження пляшок

Принцип роботи електронної системи плавного
регулювання температурою охолодження пляшок полягає в наступному:
інформація про градієнт температури пляшок поступає з тонкоплівкового
температурного датчика, який входить до складу регулятора потужності А3 і
порівнюється з необхідним значенням, яке виставляється за допомогою
детектора нуля А2. Далі, отримана інформація підсилюється в операціних
підсилювачах DA1, DA2, які входять до складу мікроконтролеру А4,
порівнюється в ключовій схемі, обробляється за програмою прошитою в
контролері та через порти введення-виводу виводить інформацію про поточний
градієнт температури на рідкокристалічний дисплей А8, та, через опторозв‘язку
А6 (основне призначення якої – запобігання виникнення високого рівня напруг
на виводах мікроконтролеру, які наводяться симісторним блоком керування) –
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 106
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

на симісторний блок керування А5, який безпосередньо управляє гідропомпою
М1, що змінює рівень подачі рідини-теплоносія в систему охолодження пляшок,
яка розташовується над лером по якому рухаються на конвеєрі пляшки.
Живлення схеми відбувається блоком живлення А1 та стабілізатором напруги
А7.
Опис електричної принципової схеми електронної системи плавного
регулювання температурою охолодження пляшок. Електрична принципова
схема електронної системи плавного регулювання температурою охолодження
пляшок показана на рисунку 9.3.

Рисунок 9.3. Електрична принципова схема електронної системи плавного
регулювання температурою охолодження пляшок

В основі управління пристроєм використано мікроконтролер DD1 (МК)
ATmega 8. МК має в своєму складі пам'ять програм 8 Кбайт, 130 команд
управління і , 23 лінії введення, два 8-розрядні таймери, один 16-розрядний,
шість 10-розрядних АЦП, SPI, TWI, USART інтерфейси.
Мережева напруга через трансформатор на випрямляч VD1. Випрямний
міст VD1 перетворює змінну напру 36 В/50 Гц у постійну імпульсну 36 В/100
Гц. Імпульсна форма напруги має перехід через нуль. Детектор R5, операційний
підсилювач, який входить до складу DD1 фіксують цей перехід. Імпульсна
напруга через VD2 на згладжуючий конденсатор С8, згладжена нестабілізована
напруга на стабілізатор. Після стабілізатора DA1 отримує живлення управління
+5 В. Ця напруга через регулятор потужності R5 на неінвертуючий вхід
операційного підсилювача, який входить до складу DD1 (вхід ADC0).
Обертаючи регулятор змінного резистора R5, задають різний рівеньнапруги на
вході ADC0.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 107
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Надалі, при складанні програми, враховувалася нелінійна характеристика
змінного резистора R5, так щоб потужність регулювалася через рівні сегменти
обороту регулятора потужності. На інвертуючі входи ADC0, ADC1 (DD1)
подається також опорна напруга. Змінюючи опорну напругу при конфігурації
АЦП в МК, можна змінювати максимальний рівень вхідного аналогового
сигналу МК. У МК є аналоговий мультиплексор, який дозволяє вибирати
аналоговий канал. На початку програми обирається канал потужності, а потім в
режимі реального часу – канал детектора . Після перетворення аналогового
сигналу в цифровій, МК виконує алгоритм роботи програми, виводить на
дисплей задану потужність і управляє симістором. Управління симістором
проводиться через гальванічну опторозв‘язку для захисту МК від мережевих
сплесків.
Інформація про потужність, що віддається в навантаження,
відображається на РК-індикаторі HG1. Прилад включається кнопкою SA1.
Схема управління живиться від знижувального трансформатора T1, який також
використовується для силового живлення гідропомпиM1. Для роботи схеми
детектора нуля і стійкого виключення симістора VS1 необхідно виключити
згладжування пульсацій 100 Гц на гідропомпі. Цю функцію розв'язки виконує
діод VD2. Згладжування пульсації напругиживлення стабілізатора DA1 виконує
ланцюг R4-C8.
Стабілізатор напруги DA1 забезпечує живленн МК і схеми
регуляторапотужності. Щоб вхід АЦП від перенапруги, на вході МК
встановлений захисний стабілітрон VD3. Для виведення МК із зациклення або
збою передбачена кнопка RESET і ланцюжок скидання R1-C4. Для виключення
впливу роботи ядра МК на живлення АЦП застосований фільтр C1-C5-L1.
Виведення інформації про потужність, що подається на гідропомпу,
безпосередньо з МК на РКІ. Оскільки контрастність РКІ залежить від освітлення
приміщення, то застосовано його підсвічування світлодіодами VD5–VD8.
Вимірювальний блок температури R2, R3 виділяє нульострум з імпульсно
напруги 16 В/100 Гц, і ці дані на АЦП-1 МК. АЦП-0 МК прочитунапругу з
регулятора потужності. Конденсатор С11 запобігає сплескам при ручному
регулюванні.
Управління симістором VS1 від МК, здійснюється через опторозв‘язку U1.
Одночасно VD4 сигналізує про включення симістора VS1.
Алгоритм роботи пристрою. Включення симістора VS1 виконується по
певному алгоритму. Для управління системою використовується прямий метод
регулювання, застосовний для інерційного теплового навантаження. Включення
навантаження відбувається у момент переходу змінної напруги через нуль. Це
необхідно для виключення імпульсних перешкод, що створюються в мережі при
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 108
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

комутації змінного струму симістором. Оскільки змінна напруга випрямляється
діодним випрямлячем, то маємо 100 Гц позитивні півхвилі напруги.
Регулювання потужності навантаження проводиться шляхом відкидання деякої
кількості позитивних півхвиль. При виключенні заданої кількості цілих
позитивних півхвиль з кожних 12 імпульсів мережі, отримаємо регулювання
потужності. Шляхом вибору заданої потужності, МК відлічує по певному
алгоритму 12 імпульсів мережі, при цьому виключає деякі півхвилі у вказаному
порядку. Для збільшення дискретності регулювання потужності необхідно
збільшувати базис, наприклад, вибрати мінімальний крок 1 з 25 або 1 з 100.
Проте збільшення кроку регулювання потребує великих ресурсів МК. Один з
недоліків подібного регулювання – це поява перешкод в навантаженні.
Робота МК починається з установки портів введення-виводу. Далі йде
опит АЦП-1. Виходячи з результату прийнятих значень з АЦП-1,
встановлюється дискретна потужність. В кожному випадку дискретної
потужності виконується послідовно заданий алгоритм включення симістора. На
дисплей виводяться дискретні числа відповідні вибраній потужності. Для
виведення кожного кроку алгоритму МК сканує АЦП-2, як тільки значення
АЦП-2 нижче 10 одиниць включається симістор. Якщо в алгоритмі задано нуль,
то симістор відключається. Після проходження 12 кроків алгоритму симістор
відключається, і програма повертається в початок.

9.3. Розрахунок статичних і динамічних характеристик входу
частотного сигналу мікроконтролера

Статичні характеристики. Основними статичними характеристиками, що
впливають на обробку інформаційного сигналу, опір відкритого ключа Rотк.
входу мікроконтролера TOSC1, TOSC2 і час реагування на зміну сигналу tвкл. На
рисунках 2.4-2.5 приведені залежності опору у відкритому стані від напруги, що
комутирується, при різних температурах навколишнього середовища та
усереднена залежність часу реагування від температури навколишнього
середовища.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 109
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Rотк, Ом

450

410
400 +85
360
350
320 +25

300 -196

-10 -9 -8 -7 -6 -5 Uком, В
Рисунок 9.4. Залежність струму утікання Iут від температури
навколишнього середовища

tвкл, нс

400

300

200

100

–196 –120 –60 –20 0 20 45 60 85 С

Рисунок 9.5. Залежність часу включення tвкл від температури
навколишнього середовища

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 110
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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;
R – опір входу TOSC1 (TOSC2) у відкритому стані, R = 400 Ом.

0,2 106
C   4 109 Ф = 4 нФ.
400

Оскільки розбіжність напруги на вході TOSC1 для всього діапазону
сигналів U = 0,75 В, можна знайти час реакції мікропроцесору на сигнал при
крайніх значенням з діапазону:

U U
arcsin min arcsin max
t  U
1 ; t  U ,
2    f 2 2    f

де Umin, Umax – відповідно, мінімальне та максимальне значення напруги на вході
TOSC1; Umin = 0,15 В; Umax = 0,9 В;
f – робоча (несуча) частота на вході TOSC1; f = 5,5 кГц.

0,15
arcsin
t1 
0,75  5,83 мкс;
2   5500
0,15
arcsin
t  0,9
2  4,84 мкс.
2   5500

Таким чином, дискретність реагування на сигнал термодатчика
мікроконтролером становить:

f   5500 0,2
f    1111 Гц = 1,1 кГц.
t1  t2 5,83 4,84
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 111
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА – Розрахунок економічного ефекту
від впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в процес охолодження
скляних пляшок в цеху пляшок з гладкою горловиною

З метою впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в процес
охолодження скляних пляшок в цеху пляшок з гладкою горловиною, будемо
використовувати електронну систему плавного регулювання температурою
охолодження, що дозволяє зменшити час виготовлення скляних пляшок на етапі
охолодження на 15%. Таким чином, за умов незмінення виготовлення кількості
виробів за одну робочу зміну, можна вважати, що використання данного
пристрою на лері дозволяє зменшити коефіцієнт завантаженості на 15%, тобто
ΔКВ = К .
В 0,15 = 0,8.0,15 = 0,12. Номінальна потужність леру Р = 64 кВт; при cos
φ = 0,93 (tg  = 0,4). Модифікація леру розроблюваним пристроєм є сучасною та
компактною, а самі установки стають більш ефективними та керованими, не
містять 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  64 0,4  25,6 квар;
S  P2  Q2 ;
S  642  25,62  68,93 кВА.

Розглянувши попередні розрахунки ми можемо зробити висновок, що
впровадження новітніх енергозберігаючих заходів в технологічний процес
охолодження скляних пляшок 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:

C  Kâ Cåë  t n S ,
де n – кількість лерів; n = 2;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 112
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ΔКВ – зменшення коефіцієнту завантаженості технологічного обладнання
за рахунок використання електронної системи регулювання температурою
охолодження; ΔКВ = 0,12;
Сел – вартість однієї кіловат-години; Сел = 12,71 грн;
S – споживана потужність електрообладнання; S = 68,93 кВА;
t – кількість робочих годин на рік, t = 2112 годин.

C  0,12 12,71 2112  2 68,93  444077,72 грн. за рік.

Отже, можна зробити висновок про те, що впровадження новітніх
енергозберігаючих заходів в технологічний процес охолодження скляних
пляшок є технічно і економічно вигідним і має економічний ефект: С =
444077,72 грн. за рік.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 113
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

11 ОХОРОНА ПРАЦІ

11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на інженера-
проєктувальника в електротехнічній лабораторії

В процесі розробки проєкту системи електропостачання заводу
скловиробів потрібно використовувати сучасну комп’ютерну техніку. Тому в
даному розділі буде проведений аналіз умов праці проєктувальника, який
виконуватиме таку роботу. За рівнем фізичних навантажень дана робота
відноситься до категорії І а (робота з витратою до 120 ккал/год, сидячи без
фізичної напруги).
Робоче місце співробітника лабораторії є постійним і являє собою стіл, на
якому встановлений персональний комп’ютер та принтер. Біля столу
встановлено сучасне офісне крісло. Тип робочого крісла працівника обирається
у відповідності до ДСТУ 7951:2015 «Дизайн і ергономіка. Крісло оператора.
Загальні ергономічні вимоги» та в залежності від тривалості роботи: при
тривалій – масивне, при короткочасній – крісло легкої конструкції, яке легко
пересувати. Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на ньому
розташовані на відстані не більше 75 см від працівника, отже вони знаходяться в
робочій зоні. Висота столу 70 см; висота стільця 45 см.
Розміри кімнати становлять ширина – 6 м, довжина – 9 м, висота стелі –
2,8 м, площа кімнати складає 54 м2. Приміщення розраховане на максимальну
кількість працюючих - шість, звідси площа, яка припадає на одну людину,
дорівнює 9 м2. Об’єм приміщення становить - 151,2 м3. Звідси об’єм, який
складає на одну людину, дорівнює 25,2 м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-
2010.
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні,
так як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття інженера.
Згідно ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів мікроклімату
наступні:
1. Температури повітря:
 В теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 20 - 28 °С). ;
 В холодний період року – 22 - 24 °С (допустима – 21 - 25 °С).
2. Вологість повітря:
 В теплий період року – 40 - 60 %;
 В холодний період року – 40 - 60 %.
3. Швидкість руху повітря:
 В теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1 - 0,2 м/с);
 В холодний період року – 0,1 м/с (допустима – менше 0,1
м/с).
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:
1. Температури повітря:
- В теплий період року – 30 - 32 °С ;
- В холодний період року –21 - 23 °С .
2. Вологість повітря:
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 114
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 В теплий період року – 50 - 52 %;
 В холодний період року – 55 - 57 %.
3. Швидкість руху повітря:
 В теплий період року – 0,1 м/с;
 В холодний період року – 0,2 м/с.
Фактичні параметри мікроклімату відповідають нормативним вимогам в
холодний період року, але не відповідають в теплій період року згідно ДСН
3.3.6.042-99. Тому в приміщенні лабораторії рекомендовано встановити систему
кондиціонування повітря для підтримання температури повітря в теплий період
року в межах норми.
Для обігріву в холодний період в лабораторії використовується система
централізованого водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013
«Опалення, вентиляції та кондиціювання». Система опалення складається з 8
сучасних плоских секційних радіаторів, які встановлені безпосередньо під
вікнами вздовж стін.
Недостатня освітленість приміщення створює негативний вплив на
психічний стан людини, викликаючи почуття пригніченості, створюючи
гнітючий настрій і навіть доводячи до депресії. Змінюються і фізіологічні
процеси: надмірно напружується зоровий апарат, послаблюється
сприйнятливість слухового центру, стомлюється нервова система,
сповільнюється робота мозку.
Природне освітлення здійснюється через два вікна. Розміри двох вікон
приміщення однакові і становлять 2 х 1,15 м. Робочі столи розташовані таким
чином, що вікна знаходяться збоку від працюючого. Вікна обладнані
сонцезахисними жалюзі.
Нормування природного освітлення приводиться за допомогою
коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в відсотках, який для
даного типу зорової праці складає 2,5 % згідно ДБН В.2.5-28-2018. Фактичне
значення КПО становить 20-25 %. Тому рівень природного освітлення
відповідає ДБН В.2.5-28-2018.
Також в приміщенні передбачена система штучного освітлення.
Лабораторія обладнана шістьма світильниками типу ЛСП 02В-2х40, кожний з
яких має дві люмінесцентні лампи денного світла. Для даного типу зорової
праці необхідна величина штучного загального освітлення складає 400 лк,
фактична величина становить 420-450 лк, що відповідає ДБН В.2.5-28-2018.
При роботі інженера-проєктувальника з монітором негативним фактором є
підвищене зорове напруження, а також з іншими. Зокрема, працівник
втомлюється від постійного ефекту миготіння, необхідності частої переадаптації
очей до рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення приміщення.
Оскільки співробітник лабораторії проводить дуже велику кількість часу
поряд з системним блоком комп’ютера, то шум також являється важливим
фактором виробничого середовища. Головним джерелом шуму є вентилятор
охолодження в системному блоці комп’ютера.
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми допустимих рівнів шуму на
робочих місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 115
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

видові діяльності та типу робочого місця складає 60 дБА. Дане робоче місце
відповідає цій вимозі, оскільки фактичний рівень шуму складає 36-39 дБА.
Робоча поза працюючого безпосередньо повязана з тривалим очікуванням
закінчення обрахунків компютером, що в свою чергу призводить до
періодичного перебування в незручній, фіксованій позі до 25% від загальної
тривалості роботи.
Однотипність даних на екрані та очікування закінчення розрахунків може
привести до додаткового виснаження ресурсів організму, швидше стомлення,
значне зниження працездатності. Ступінь складності завдання полягає в
виконанні обчислень, обробці отриманих результатів, визначаючи їх вірність та
коректність, що відповідає допустимому класові умов праці.
Основний вид роботи у приміщенні носить теоретичний характер:
проводяться дослідження різноманітних параметрів і обробка
експериментальних даних. При проведенні цих робіт використовують
контрольно-випробувальну апаратуру, вимірювальні стенди. Тому у лабораторії
знаходиться різного роду прилади, що живляться від мережі напруги 220 В, 50
Гц. Приміщення відноситься до категорії приміщень без підвищеної небезпеки
ураження працюючих електричним струмом відповідно ПУЕ. В лабораторії
періодично проводиться перевірка справності електроустаткування. У ході
роботи у лабораторії можуть утворюватися заряди статичної електрики, яка
утворюється на поверхні діелектричних та напівпровідникових речовин,
матеріалів виробів чи на ізольованих провідниках. Одним з основних засобів
захисту від ураження електричним струмом чи зарядом статичної електрики в
лабораторії є система захисного заземлення відповідно ДСТУ Б В.2.5-82-2016.
Інструктаж з техніки електробезпеки, який регулярно проводиться з
працівниками лабораторії, складений на основі ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила
будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок та ДСТУ
Б В.2.5-82-2016.
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією вибухопожежо-
небезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016. План евакуації розміщений на
стіні біля входу в лабораторію з вільним доступом до нього (ДБН В.1.1.7-2016).
Для попередження пожеж в лабораторії використовується електрична пожежна
сигналізація променевого типу та димові датчики типу (ИП-212) у кількості 4
штук відповідно ДБН В.2.5.56-2014.
В даній лабораторії забезпечуються необхідні заходи щодо протидії
виникнення пожежонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014
«Правила пожежної безпеки в Україні». Приміщення лабораторії обладнане
порошковим вогнегасником ВП-5, який знаходиться у кутку кімнати в місці
вільного доступу, згідно «Правил експлуатації та типових норм належності
вогнегасників».
В результаті проведеного аналізу, можливо зробити висновок, що в теплий
період року температура повітря в приміщенні не відповідає нормативним
вимогам. Тому пропонується розробити та встановити в приміщенні систему
кондиціонування повітря.

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 116
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

11.2 Розробка системи кондиціювання повітря в приміщенні
лабораторії

Розрахунок проводиться для теплого періоду року на охолодження.
Розрахунок необхідно провести для приміщення з розмірами: довжина 9 м,
ширина 6 м, висота 2.8 м, і наступними кліматичними умовами: температура
повітря в середині приміщення 24 оС, вологість повітря 55%, кількість
працюючих - 6 осіб, категорія робіт - легка, швидкість руху повітря не більше
0.1 м/с. Максимальна температура зовнішнього повітря 30 оС.
4. 11.2.1 Розрахунок надходження тепла в приміщення
11.2.1.1 Тепловиділення від обладнання.
Джерелами даного тепловиділення є чотири ПК. Тепловиділення від
обладнання розраховуємо за формулою:

Qоб    F  tпов  tв  , (11.1)

де α - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні до повітря приміщення,
ккал/(годм2оС);
F= 0,6 м2 – площа нагрітої поверхні;
t о
пов = 38 С – температура нагрітої поверхні;
tв = 24 оС - температура повітря в приміщенні;
де V = 0,1 м/с - швидкість руху повітря.
Коефіцієнт α розраховують для твердих поверхонь з урахуванням
швидкості руху повітря (V=0,1м/с) за формулою:

 10 0.1  3.16 (11.2)

Звідси знаходимо тепловиділення від обладнання:
Qоб  3 3.16 0.6  38 24 79.6 ккал / год
Тепловиділення від обладнання склало 79,6 ккал/год.
11.2.1.2 Тепловиділення від штучного освітлення
Тепловиділення від штучного освітлення розраховуємо за формулою:

Qосв  860  Nосв , (11.3)

де Nосв - сумарна потужність джерела освітлення, кВт;
Враховуючи, що освітлення приміщення здійснюється 6 світильниками з 2
люмінесцентними лампами по 80 Вт:

Nосв=6·2·80=960 Вт

Звідси кількість тепла:

Qосв=860·0,96=825,6 ккал/год
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 117
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Отже кількість тепла від світильників становить 825,6 Вт.
11.2.1.3 Виділення тепла та вологи людьми
Виділення тепла та вологи людьми розраховуємо за формулою:

Q Q Q
л.пов явн зкр , (11.4)

де Qл.пов - повне тепловиділення людиною, ккал/год;
Qявн - явне, тепловиділення людиною ккал/год;
Qскр - скрите тепловиділення людиною, ккал/год;
При температурі в приміщенні t = 24 °С, при категорії робіт – легка та для
чоловіків:
Qявн  50 ккал / год ;
Qзкр  80 ккал / год

Враховуючи те, що в приміщенні працює 6 осіб:

Q  6  Q Q 
л.пов явн зкр (11.5)
Qл.пов  6  5080 780 ккал / год .

Виділення тепла від людей в приміщенні становить 780 ккал/год.
11.2.1.4 Надходження тепла через заповнення світлових отворів.
Надходження тепла через заповнення світлових отворів розраховуємо за
формулою:

Q11  q1  F11  q2  F12 K відн.п  F  t з  tв / R0 , (11.6)

де q1 і q2 - кількість тепла, що поступає в приміщення через одинарний
засклений світловий отвір, що, відповідно, опромінюються та не опромінюються
прямою сонячною радіацією, ккал/годм2;
F11 і F12 - площа заповнення світлового отвору, що, відповідно,
опромінюється та не опромінюється прямою сонячною радіацією, м2,
враховуючи те, що всі світлові отвори не опромінюються прямою сонячною
радіацією:
F  0 м 2 F 2
11 , 12  2.5 м
;
F  F11  F12 - площа заповнення світлового отвору, що визначається його
найменшим розміром в світлі;

F  F F  0 2.5 2.5 м2
11 12 (11.7)

Kвідн.п = 0,61 - коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації через
заповнення світлового отвору;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 118
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

R0 = 0,2 годм2°С/ккал - опір теплопередачі заповнення світлового отвору;
tз = 30 °С, tв = 24 °С - температура зовнішнього та внутрішнього повітря,
Спочатку знайдемо кількість теплоти q1 і q2:

q  q  q К К
1 п р 1 2 , (11.8)
q2  q p K1 K2 ,

де qn = 0 і qp = 55 ккал/(год · м2) - кількість тепла прямої та розсіяної
сонячної радіації відповідно,
К1 = 1,75 - коефіцієнт, що враховує затінення засклення світлових отворів,
К2 = 0,9 - коефіцієнт, що враховує забруднення скла,
q1  0  55 1.75  0.9  86.7 ккал/годм2,
q2  55 1.75  0.9  86.7 ккал/годм2.
Сумарне надходження тепла через заповнення світлових отворів:

Q11  86.7 0  86.7 2.50.61 2.5  30  24/ 0.2 260.1 ккал/год.
Через світлові пройми, згідно розрахунків, надходить 260,1 ккал/год.
11.2.1.5 Сумарна кількість надходження тепла в приміщення
Сумарна кількість надходження тепла в приміщення розраховується за
формулою:

Q Qоб Qосв Qл.пов Q11  79.6  825.6  780  260.11945.3 ккал / год .

5. Сумарна кількість тепла, що надходить у приміщення склала 1945,3
ккал/год.
6. 11.2.2 Розрахунок надходження вологи в приміщення
Кількість вологи, що виділяється однією людиною при легкій роботі в
приміщенні з t = 24oC дорівнює:
Qвол =130 г/людгод = 0,13 кг/людгод,
а 6-ма працюючими:
Qвол =6130 = 780 г/людгод = 0,78 кг/людгод.
Кількість вологи, що надходить від людей у приміщення 0,78 кг/люд.
11.2.3. Розрахунок повітрообміну
Тепловологістне відношення процесу асиміляції тепла та вологи:

 Q / Qвол 1945.3/ 0.78  2494ккал / год
(11.9)

Кількість повітря, потрібного для загальнообмінної вентиляції в
приміщеннях з видаленням тепла, визначається за формулою:

Q  m Q  /(i  i )
1  р п , (11.10)
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 119
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де m = 1 - коефіцієнт, який враховує долю тепла, що надходить в робочу
зону;
QƩ - кількість надлишкового повного тепла, що підлягає видаленню,
ккал/люд;
ip та in - ентальпія, відповідно, повітря в робочій зоні та припливного,
вибираються за значенням ɛ по: iрз=14.3 ккал/кг, iпр=12.6 ккал/кг (при робочій
різниці температур Δtp = 6 oC). Робоча різниця температур задається, виходячи з
систем подачі припливного повітря та характеру роботи. Отже:

t  t  t
p п o , (11.11)

де tp - температура в робочій зоні, оС;
t0 - початкова температура повітря, що надходить, оС.
Звідси температура припливного повітря:
tп  t p t p  246 18 оС
Кількість повітря:
Q1=(11945,3)/(14.3-12.6) = 1144 кг/год.
7. Об’єм повітрообміну для видалення тепла з приміщення отримано
1144 кг/год.
8. 11.2.4 Продуктивність систем кондиціонування повітря
Повна продуктивність системи кондиціонування повітря розраховується
за формулою:

Lп  К  L , (11.12)
де К=1- коефіцієнт врахування втрат повітря у сітці, якщо кондиціонер
встановлений всередині приміщення.
Корисна продуктивність системи кондиціонування повітря, м3/год:
L  L1 ,
де L1 - визначають, виходячи з максимальних надлишків явного тепла:

Q
L  
1 c   t  t 
p n , (11.13)

де QƩ - сума надлишкових виділень тепла в приміщенні, ккал/год.
 - густина повітря (1.22 кг/м3);
с - теплоємність повітря (с = 0.24 ккал/кгоС);
tp, tn - температура відповідно вилучаємого і припливного повітря, оС.

L  1945.3 1107 м3
1 / год
0.24 1.22  (2418)

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 120
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Звідси повна продуктивність:

Lп 11107 1107 м3/год.

Отже повна продуктивність кондиціонера становить 1107 м3/год.
9. 11.2.5 Розрахунок потужності повітроохолоджувача
Максимальні витрати холоду в кондиціонері для теплого періоду року
розраховуються за формулою:

Q  L
х п   iр  iп , (11.14)

де Ln - повна продуктивність системи, м3/год.
 - густина повітря припливного повітря, кг/м3.
i0 та in - ентальпія відповідно зовнішнього повітря і припливного повітря,
ккал/кг.
Отримуємо:
Qх =11071.2(14.5-12.6)= 2524 ккал/год.
Переведемо отримане значення потужності охолодження в Вт:

N Qx 1.163  2524 1.163  2935 Вт. (11.15)

Потужність повітроохолоджувача кондиціонера отримана у 2935 Вт.
11.2.6 Вибір моделі кондиціонера
Провівши розрахунок параметрів кондиціонера, виберемо з існуючих
вітчизняних та зарубіжних зразків найбільш підходящий кондиціонер.
В ході розрахунку були отримані такі параметри:
1. Повна продуктивність системи кондиціонування повітря: Lp=1107
м3/год;
2. Потужність охолодження: P=2935 Вт.
Згідно отриманих за розрахунками даних обираємо кондиціонер
NEOCLIMA NS-12AHEIw з такими технічними параметрами:
- Рекомендована площа приміщення - 35 кв. м;
- Тип компресора - інверторний;
- Тип фреона - R410A;
- Холодопродуктивність - 3,5 кВт;
- Теплопродуктивність - 3,5 кВт;
- Рівень шуму, внутрішній блок - 34 дБА;
- Рівень шуму, зовнішній блок – 55,8 дБА;
- Режими роботи - автоматичний, вентилятор, нічний, обігрів, осушення,
охолодження, очищення повітря, турборежим
- Споживана потужність обігрів/охолодження - 0,967/1,097 кВт;
- Діапазон зовнішньої робочої температури - -15 - +50 °С;
- Напруга/частота живлячої мережі - 220-240 В/50 Гц;
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 121
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Осушення - 1,5 л/год;
- Максимальна довжина магістралі - 15 м;
- Максимальний перепад висот - 7 м;
- Габарити внутрішнього блока - 28,5х80,5х19,4 см;
- Габарити зовнішнього блока - 55х70х27,5 см;
- Вага внутрішнього блока – 7,4 кг;
- Вага зовнішнього блока – 24,1 кг.

Рисунок 11.1 – Зовнішній вигляд кондиціонера NEOCLIMA NS-12AHEIw

Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 122
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 ДСТУ EN
50160:2014.
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.
Арк.
ЧДТУ А1 23229 63/03-03 ПЗ 123
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Обчислення сили струму (ІЕС 60909- 0:2001, IDТ). Видання офіційне. Київ:
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 23229 63/03-03 ПЗ 124
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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