ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/5793| Title: | Електропостачання заводу варіаторних трансмісій |
| Authors: | Ситник, Олександр Олексійович Миколаєнко, Владислав Вікторович |
| Keywords: | електропостачання;розрахунок електричних навантажень;компенсація реактивної потужності;релейний захист та автоматика;розрахунок КЗ;розрахунок електропостачання цеху |
| Issue Date: | Jun-2024 |
| Abstract: | У випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання заводу з виготовлення ліній паливних брикетів. 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. У розділі «Індивідуальне завдання» зроблено розрахунок уставок максимального струмового захисту силового трансформатора цеху виробництва боксів пристроїв управління. У розділі «Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП промислових підприємств» зроблено розрахунок вартості встановлення та підключення цехових КТП. У розділі «Охорона праці» зроблено аналіз умов праці, шкідливих та небезпечних факторів, які діють на дослідника, який працює в лабораторії, а також розрахунку системи захисного заземлення. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/5793 |
| Appears in Collections: | 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ВКРБ_Миколаєнко.pdf Restricted Access | 6.95 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(назва факультету)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва кафедри)
«До захисту допущено»
Завідувач кафедри ЕТС
Олександр СИТНИК
______________________
“_____” __________2024 р.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ЧДТУ А1 22365 49/04
на тему:
«Електропостачання заводу варіаторних трансмісій»
(назва теми згідно з наказом)
Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЕСЕ – 202ск3
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
Миколаєнко Владислав Вікторович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
Керівник _____________ _Олександр СИТНИК_
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент ____________ _Олександр НЕЛІН___
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань
Здобувач вищої освіти ______________
(підпис)
Черкаси 2024 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
______________________
“_____” __________2024 р.
З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ
Миколаєнку Владиславу Вікторовичу ___________
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання заводу варіаторних трансмісій»
Керівник кваліфікаційної роботи Ситник Олександр Олексійович д.т.н., професор
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
« 20 » лютого 2024 року № 49/04
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 –
6116,6 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 2400 МВА; 5. Розміри цеху –
42х84х6 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 34 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 528 кВт; 8. Індивідуальне завдання – Застосування автоматичного
регулювання зусиллям на пресу формування корпусних складових; 9. Техніко-економічні
розрахунки – Розрахунок вартості встановлення та підключення ГПП на заводі; 10. Охорона
праці – Способи захисту працівників лабораторії від ураження електричним струмом.
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 – Застосування автоматичного регулювання зусиллям на пресу
формування корпусних складових
10 Техніко-економічні розрахунки – Розрахунок вартості встановлення та підключення
ГПП на заводі
11 Охорона праці.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень,
плакатів)
1 Генплан 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 21 лютого 2024 року
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Строк виконання
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи
етапів кваліфікаційної Примітка
з/п
роботи
1 Умови проектування 24.02.24 – 01.03.24
2 Розрахунок електричних навантажень 02.03.24 –06.03.24
Вибір і обґрунтування схеми живлення
3 07.03.24 – 10.03.24
підприємства. Розрахунок живлячої мережі
Вибір трансформаторів і засобів компенсації
4 11.03.24 – 18.03.24
реактивної потужності
Вибір схеми внутрішньозаводського
5 19.03.24 – 22.03.24
електропостачання напругою 10 (6) кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в
6 23.03.24 – 30.03.24
мережах вище 1000 В
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 01.04.24 – 12.04.24
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 13.04.24 – 05.05.24
9 Індивідуальне завдання 06.05.24 – 10.05.24
Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
10 11.05.24 – 16.05.24
промислового підприємства
11 Охорона праці 17.05.24 – 20.05.24
12 Виконання креслень графічної частини роботи 21.05.24 – 07.06.24
Підготовка доповіді та супровідних документів, 08.06.24 – 10.06.24
13
збір необхідних підписів
Здобувач вищої освіти-дипломник ________________ Владислав МИКОЛАЄНКО
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Олександр СИТНИК .
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ ............ 5
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ ............................................................................................... 6
1.1 Характеристика об'єкта проектування ........................................................................ 8
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії ....................................................... 9
1.3 Характеристика цехів об'єкта, особливості їх електропостачання ........................ 11
1.4 Характеристика джерела живлення .......................................................................... 11
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ ..................................................... 12
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів ........................ 13
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень від
однофазних електроприймачів ........................................................................................ 23
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від освітлювальних
систем ................................................................................................................................. 24
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової підстанції ......... 25
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху та
підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій .................. 28
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху ................................. 28
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ ............................................................................... 32
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства ........................................... 32
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі ...................................................................... 33
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ...................................................... 37
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ
ПОТУЖНОСТІ ...................................................................................................................... 43
4.1 Вибір трансформаторів головної понижуючої підстанції ...................................... 43
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням компенсації
реактивної потужності ...................................................................................................... 46
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві ............................................. 51
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
НАПРУГОЮ 10 (6) кВ ......................................................................................................... 52
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції внутрішньозаводської мережі .......... 52
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж ................................................................ 53
6 РОЗРАХУНОКСТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000В
................................................................................................................................................ 58
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ
Ли Зм. № докум. Підпис Дата
тР азр аб. Миколаєнко В.В. Літ Аркуш Аркушів
Перев. Ситник О.О. Електропостачання заводу 3 132
Т. контр. варіаторних трансмісій
Н. контр. Ключка К.М. ФЕТАМ, ЕСЕ-202ск3
Затв. Ситник О.О.
Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата
6.1 Вихідні дані для розрахунків ..................................................................................... 58
6.3 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в характерних точках ..... 60
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі 110 кВ ............. 64
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП. ВИБІР
ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ. ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ..................... 67
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП ................................................. 67
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН ..................................................................... 67
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН ........................................................ 68
7.4 Вибір трансформаторів струму ................................................................................. 70
7.5 Вибір трансформаторів напруги ................................................................................ 71
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість .................................................................. 72
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ .................................... 73
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху ............................................... 73
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем ....................................... 74
8.2.1 Загальні відомості ................................................................................................ 74
8.2.2 Розрахунок освітленості ..................................................................................... 76
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок.............................................. 79
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву .................................. 87
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж .................................... 87
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами нагріву та
захисту ........................................................................................................................... 89
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги .................................. 96
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ ...................................... 98
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання мережі до 1000В .................................. 99
8.5 Захист цехових електричних мереж ........................................................................ 103
8.5.1 Вибір апаратів захисту ..................................................................................... 103
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність ................................................................... 105
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної підстанції ............. 105
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної підстанції ............... 107
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ .................................................................................... 113
11 ОХОРОНА ПРАЦІ ......................................................................................................... 121
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії під час розробки
системи електропостачання заводу ............................................................................... 121
11.2 Способи захисту працівників лабораторії від ураження електричним струмом
........................................................................................................................................... 124
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ........................................................................... 131
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 4
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 22365 49/04 ПЗ 5
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.
Як відомо [1,2, 4, 5], 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 [5, 6] 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 [5]:
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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
д) Схеми електропостачання повинні виконуватися по блочному принципу
з урахуванням технологічної схеми підприємства. Живлення електроприймачів
паралельних технологічних ліній слід здійснювати від різних секцій шин
підстанцій, взаємозв'язані технологічні агрегати повинні живитися від однієї
секції шин.
Живлення вторинних ланцюгів не повинно порушуватися при будь-яких
перемиканнях силових ланцюгів паралельних технологічних потоків.
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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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
тим, що наносяться "значні збитки народному господарству".
Зазначимо, що поняття "значні збитки народному господарству"
відносяться до групи виробництв, регіону, галузі, але не до одного
підприємства.
Поняття "категорія електроприймача по надійності електропостачання" не
відноситься до споживача в цілому, у тому числи до цехів, дільниць, корпусів і т.
д. Це поняття правомірно тільки по відношенню до індивідуального ЕП. Для
споживача характерно лише поєднання в різних пропорціях електроприймачів
категорій І, II та III.
1.1 Характеристика об'єкта проектування
Підприємство, електропостачання якого ми будемо проєктувати в даній
кваліфікаційній роботі бакалавра, займається виробництвом варіаторних
трансмісій. Також на підприємстві випускають ремкомплекти та запасні частини
до трансмісій.
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 генплані (лист №1) і включає як цеха
основного виробництва, так і допоміжні приміщення та підрозділи.
При проектуванні системи електропостачання враховано рельєф
місцевості, характер та вид ґрунту, характеристики приймачів електричної
енергії окремих цехів та споруд, особливості технологічних процесів на
підприємстві, характеристику оточуючого середовища.
Головна понижуюча підстанція (ГПП) підприємства розташована з
врахуванням місця знаходження теоретичного центру електричного
навантаження. При цьому було враховано домінуючий напрямок вітру.
Основним високовольтним обладнанням підприємства є понижуючі
трансформатори цехових трансформаторних підстанцій.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
При розробці системи електропостачання підприємства враховувалося, що
всі підстанції підприємства телемеханізовані та будуть працювати без чергового
персоналу.
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії
Силові електроприймачі цеху живляться трифазним змінним струмом
промислової частоти 50 Гц номінальною напругою 380 В. Однофазне
обладнання складається з малопотужних установок, що включені на фазу 220 В.
Вищих гармонік при експлуатації обладнання не виникає. Встановлена
потужність та інші характеристики приведено у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху
Встановлена
№ Кількість,
Електроприймач потужність, cos
поз. шт.
кВт
1 2 3 4 5
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
1 Складальна конвеєрна лінія 3 0,8 0,73
2 Кліматична установка 4 2,5 0,88
3 Прес гідравлічний 6 18,0 0,86
4 Плавильнопресувальнй автомат 3 78,0 0,92
5 Компресорна установка 3 7,5 0,78
6 Насос водяний 2 3,3 0,86
7 Термо-пласт автомат 2 36,5 0,90
7 Фрезерний верстат 2 6,2 0,83
8 Токарний верстат 3 4,4 0,80
9 Точковий зварювальний автомат 2 11,0 0,87
10 Автоматична фарбувальна камера 1 24,0 0,90
31
Однофазні електроприймачі
1 Вентилятор переносний 3 0,4 0,89
3
В цеху на рівні технологічних зв’язків здійснюється відповідне
резервування.
Основне обладнання цеху відноситься до ІІ категорії. Як відомо [2], 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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 приміщені цеху є такі, що
потребують практично рівномірну освітленість цеху.
Проектом передбачено загально-виробниче освітлення 380/220 В, та
аварійне освітлення 220 В.
Розміри цеху з виготовлення соленоїдів та клапанів, електропостачання
якого ми будемо розраховувати, складають : розміри 42×84×6, з площею
освітлення S=3528 м2.
Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.3 Характеристика цехів об'єкта, особливості їх електропостачання
Проектування електропостачання цехів неможливе без урахування
особливості виробничого середовища приміщень, у яких вони розташовуються.
При цьому ми виконуємо всі вимоги ПУЕ у цієї частини.
Електроустановки підприємства, електропостачання якого ми проектуємо,
розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).
До відкритих, або зовнішніх електроустановок відноситься складське
обладнання. Приміщення цехів підприємства відносяться до так званих
нормальних, тобто є сухими приміщеннями, в яких вологість повітря не
перевищує 60 % та відсутні умови, наведені уп. 1.1.10-1.1.12 ПУЕ.
До запилених приміщень, в яких за умовами виробництва виділяється
технологічний пил у такій кількості, що він може осідати на проводах,
проникати всередину машин, апаратів, відноситься цех гумового лиття та
ливарний цех.
1.4 Характеристика джерела живлення
Живлення даного підприємства здійснюється від районної підстанції
(РПС) енергосистеми 110 та 220 кВ.
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
- обрана номінальна напруга енергосистеми Uс=110кВ:
- потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=2400 МВ • А;
- довжина повітряної лінії Lпл = 70 км.
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на границі
балансової приналежності Qек = 345 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 22365 49/04 ПЗ 11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Знання електричних навантажень необхідне для вибору і перевірки
провідників (шин, кабелів та ін.) і трансформаторів по пропускній спроможності
і економічній густині струму, а також для розрахунку втрат і відхилення
напруги, вибору апаратів захисту та засобів компенсації реактивної потужності.
Правильне визначення електричних навантажень при проектуванні є
основою для раціонального рішення всього комплексу питань
електропостачання сучасного промислового підприємства, у тому числі,
окремого цеху [4].
Поняття «розрахункове навантаження» випливає з визначення
розрахункового струму Іроз , за величиною якого вибирають всі елементи
мережі і електрообладнання системи електропостачання [7].
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) .
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Значення Іроз звичайно визначають з виразу
Ppоз 3 U Ipоз cos . (2.1)
В якості розрахункового навантаження приймають середнє навантаження
P за активною потужністю впродовж часу
t
1
P P(t)dt .
t
Активне розрахункове навантаження Ppоз аналогічне поняттю
«розрахунковий максимум» Pmax або «максимального навантаження»
Imax Iроз , тобто найбільшому значенню струму із середніх у 30-хвилиних
інтервалах усереднення.
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів
Визначення розрахункових електричних навантажень необхідно
проводити згідно методики [7], яка поширюється на всі галузі господарства,
адаптована до сучасних умов та містить суттєві уточнення попередніх методів
розрахунку.
Визначення електричних навантажень цеху є складовою розрахунку
електричних навантажень промислового підприємства в цілому. При таких
розрахунках враховують ступень (рівень) системи електропостачання, оскільки
розрахунки на кожній із них мають свою специфіку. На підприємствах середньої
та великої потужності таких рівнів нараховують шість (рисунок 2.1).
Кінцевим результатом таких розрахунків має стати величина
розрахункової потужності (Ppоз, цеху ) як окремих цехів, так і підприємства (
Ppоз, підпр ) у цілому. Розрахункова потужність Ppоз – це така потужність, при
якій термін службі елементів системи електропостачання дорівнює
розрахунковому.
У розрахунках використовуються такі позначення та співвідношення:
– номінальна потужність, Рном ;
– паспортна потужність, Рпасп ;
– встановлена потужність Ру .
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
У розрахунках використані загальноприйняті позначення: для груп
електроприймачів – Р , для одного електроприймача – р . При цьому для
окремого електроприймача встановлена потужність дорівнює:
1) для електродвигунів, які працюють у довготривалому режимі
pу pном pпасп ;
2) для електродвигунів, які працюють у повторно-короткочасному режимі:
pу pном pпасп ТВ ,
де ТВ – тривалість включення в частках одиниці (задається у паспорті, як
правило, у відсотках).
Рисунок 2.1 – Рівні (ступені) системи електропостачання
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Групова номінальна (встановлена) активна потужність – це алгебрична
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у групу
ЕП [7]
n
Рном рном , (2.2)
1
де n – кількість електроприймачів у групі.
Групова номінальна реактивна потужність – це алгебраїчна сума
номінальних реактивних потужностей електроприймачів, що входять у групу
n n
Qном qном рном tg , (2.3)
1 1
де tg – паспортне або довідкове значення коефіцієнта реактивної потужності.
Розрахункова активна потужність вузла живлення визначається
розрахунковою величиною Кв Рном , що відповідає значенню Кр , за
співвідношенням [7]:
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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 . (2.5)
n
n р2
ном
1
Величину nе можна також визначати за спрощеним співвідношенням
2
n pном
е . (2.5)
pном max
Якщо знайдене за співвідношенням (2.5) число nе буде більше за n (n –
дійсне число ЕП), тоді слід прийняти n nе . Якщо рном max / pном min 3 , де
pном min – номінальна потужність найменшого електроприймача групи, тоді
також приймаємо ne n .
Значення коефіцієнту використання кв за кожним окремим
електроприймачем визначаємо за довідковими даними.
Груповий коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними ne
знаходимо за формулою
n
кв р
i номi
Кв
1 (2.6)
n
рномi
1
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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
Коефіцієнт використання К
nе в
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
14 1,94 1,49 1,27 1,05 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0
15 1,89 1,46 1,25 1,03 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
16 1,85 1,43 1,23 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
17 1,81 1,41 1,21 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
18 1,78 1,39 1,19 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
19 1,75 1,36 1,17 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Груповий коефіцієнт використання по цеху у цілому (середньовиважений
коефіцієнт) дорівнює
n
Кв Р
i номi
К 1
в, цеху . (2.7)
n
Рномi
1
З урахуванням (2.7) співвідношення (2.3) для визначення розрахункової
активної потужності прийме вигляд
n
Рроз цеху Кр Кв, цеху Рном Кр Кв Р
i номi . (2.8)
1
Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП, розраховується за
співвідношенням
Qроз цеху Кр Кв Рном tgі . (2.9)
i i
і
До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругої до 1 кВ повинно бути додане освітлювальне
навантаження Pроз. оc , Qроз. оc .
Повна розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів напругою
до 1 кВ визначається за формулою
S 2 2
роз Pроз Qроз (2.10)
Результати розрахунків за формулами (2.) – (2.10) та вихідні дані цеху
заносяться у відповідні місця таблиці 2.3, виконаної за формою Ф 636–92 [7].
Використовуючи вихідні дані таблиці 2.1, співвідношення (2.1) - (2.11) та
графік рисунок 2.2 [5], розраховуємо в якості прикладу величину
розрахункового активної та реактивної потужності окремого цеха , а саме цеху з
виготовлення соленоїдів та клапанів.
Результати розрахунків заносимо у відповідні графи таблиці 2.1, що
виконана по формі Ф636-92.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
За виразом (2.1) визначимо номінальну групову потужність другої групи
електроприймачів (кліматична установка) Рном,8. 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,2 pном n 2,5 4 10 кВт.
1
Визначаємо розрахункову величину Кв Рном,2 , для цієї ж групи,
використовуючи значення Кв з таблиці 2.1 (стовпчик 5); значення додатку К .
в Рном,
заносимо у стовпчик 8 таблиці 2.3.
Кв Рном,2 0,8 108кВт.
Визначаємо чергову розрахункову величину таблиці 2.3, та заносимо її у
відповідну графу таблиці 2.3.
Кв Рном,2 tgφ 0,8 10 0,54 4,3квар .
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):
2p 2 528
n ном
е 13,5 .
pном м ax 78
Для розрахунку групового середньовиваженого коефіцієнту використання
по цеху в цілому використовуємо формулу (2.7)
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
Кв, і Рном і 377,5
К 1
в, цеху 0,71.
n
Р 528
ном і
1
По графіку рисунок 2.2 для визначених величин nе=13,5 та Кв, цеху 0,71
знаходимо коефіцієнт розрахункової потужності Кр.цеху який дорівнює Кр,цеху =1,13
За співвідношенням (2.8) знаходимо розрахункову активну потужність
цеху, який розраховуємо у якості прикладу
n
Рр. цеху Кр Кв. цеху Рно.цеху Кр Кв. i Рном і 377,5 1,13 426,5 кВт.
1
Так, як величина ефективної кількості електроприймачів nе>10,
реактивна потужність силових електроприймачів напругою до 1 кВ по цеху
визначається співвідношенням (2.9), тобто являє собою число підсумкової
строки графи 9:
Qр.цеху (Кв Рном tgφ) 190,4квар.
Повну розрахункова потужність Sпр силових електроприймачів напругою
до 1 кВ по цеху визначається формулою (2.10)
S 2 2
р.цеху Pр.цеху Qр.цеху 426,52 190,42 467,1кВА.
Таким чином, нами виконано розрахунок повної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ окремого цеха , а саме цеху з виготовлення
соленоїдів та клапанів.
Аналогічно виконуємо розрахунки для інших цехів, результати заносимо у
таблицю 2.3.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 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 2.12.
В цеху використовується три переносні вентилятори, з наступними
паспортними даними:
��пасп = 40 Вт; ��������пасп = 0,89; ТВ = 70% часу за одну годину роботи
Рном.у = (3 ∙ 0,04 ∙ 0,7 ∙ 0,89) = 0,089 = 0,267 кВт ;
��ном.у = ��ном.у ∙ ������ = 0,089 ∙ 0,51 = 0,12 квар.
��ном. .ф 0,089
Іном.у = = = 0,45 А
�� ∙ �������� 0,22 ∙ 0,89
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 з виготовлення соленоїдів та клапанів. Загальні геометричні
розміри виробничої зони цеху становлять 42×84×6, з площею освітлення S=3528
м2.
Для визначення електричних навантажень(ЕН) освітлювальних установок
використовується метод питомої потужності. Для знаходження питомої
фактичної потужності ЕН освітлювальних установок (Рп.о.ф.) використовуються
слідуючи дані: тип світильника, коефіцієнт запасу к3., освітленість Еф, значення
розрахункової висоти h, площа освітлювального приміщення S. По обраному
типу світильника, площі освітлювального приміщення та висоті підвісу
світильників визначається питома потужність загального рівномірного
освітлення, необхідного для забезпечення норми освітленості.
Для освітлення цеху ми використаємо стельові світильники типу ЛСП02 з
чотирма лампами типу ЛТБ-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;
(0,95 9,7 3528)
Р кВт,
м.о. 32,8
1000
Рп.о.ф – питома фактична потужність освітлювальних установок, Вт/м2,
визначається за формулою
Еф к з.ф
рп.о.ф Рп.о.табл к р , (2.13)
100 к з.табл
де Рп.о.табл – питома потужність освітлювальної установки [9], Вт/м2;
Еф – фактична освітленість для виконуваного виду робіт [9], лк;
кз.ф – фактичний коефіцієнт запасу для виконуваного виду робіт [9];
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
кз.табл – табличний коефіцієнт запасу для виконуваного виду робіт [9];
кр - коефіцієнт зміни відбиття від поверхонь приміщення [9].
200 1,8
р 14,5 0,3 9,7 Вт/м2
п.о.ф 100 1,6
Реактивну потужність навантаження системи загального освітлення цеху
визначаємо за виразом
Q м.о Р м.о tgφ о , (2.14)
де tgφ0 – реактивна складова кута зсуву фаз.
Qм.о 32,8 0,2 6,6 квар.
Розрахунок освітлювального навантаження інших цехів та підрозділів
підприємства виконуємо аналогічно. Живлення зовнішньої системи освітлення
підприємства виконано від силового трансформатора, що живить будівлю
управління.
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової
підстанції
Сумарні активну та реактивну розрахункові потужності на шинах 0,4 кВ
визначаємо за виразами
P0,38 цеху Рр. цеху Рр. ос. цеху Рном.у , (2.15)
Q0,38 цеху Qр. цеху Qр. ос. цеху Qном.у . (2.17)
Отримаємо
P0,38 цеху Рр. цеху Рр.ос. цеху Рном.у 426,532,8 0,267 459,5 кВт,
Q0,38 цеху Qр. цеху Qр.ос. цеху Qном.у 190,4 6,6 0,12 197,1 квар.
Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанцій за виразом
Sр.цеху Р0,38 цеху і 2 2
Q0,38 цеху і , (2.18)
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
S 2 2 2 2
ТП4 Р0,38 цеху Q0,38 цеху 459,5 197 474,8 кВА.
Дані розрахунків навантаження цехової підстанції S ТП за формулою ( 2.18) по
і
усім цехам заносимо у таблицю 2.4.
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях системи
електропостачання
На вищих рівнях системи електропостачання підприємства розрахункове
(максимальне) навантаження визначаємо шляхом додавання розрахункових
навантажень окремих груп електроприймачів (цехів, підрозділів) з урахуванням
коефіцієнта одночасності збігання максимумів навантаження Ko .
Коефіцієнта одночасності Ko залежить від кількості приєднань на шинах
РУНН ГПП та середньовиваженого коефіцієнту використання Kв і
визначається за даними [5].
Приблизну потужність підприємства (на шинах РУНН) SНН ГПП
визначаємо за формулою
N 2 2
N
SНН ГПП Ко P0,4 цеху Q0,4 цеху . (2.18)
i i
i i
SНН.ГПП 0,9 5825,32 3493,12 6113,15 кВА
Таким чином, нами з використанням нормативної методики, виконано
розрахунок електричних навантажень по підприємству, а приблизна
розрахункова потужність має значення SНН.ГПП = 6113,15 кВА.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.4.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху
та підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху
Картограмою навантажень називають план, на якому зображена картина
середньої інтенсивності розподілу навантажень приймачів електроенергії.
Картограму навантажень будуємо як на плані розташування приймачів
електроенергії в цехах, так і на генеральному плані всього підприємства. Якщо
картограму будують на генеральному плані підприємства, то як приймачі
електроенергії розглядаємо самі цехи.
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу навантажень
на картограмі виконують різними способами [7]. 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
α р, цеху i
оc.н , (2.21)
Р0,38 цеху
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розраховуємо на прикладі вибраного ливарного цеху вказані параметри
картограми електричних навантажень.
Р
r р0,38(ТП6) 987
ТП6 22,9 мм.
3,14 m 3,14 360
Розрахункові значення заносимо у графу 8 таблиці 2.5
Таблиця 2.5 – Дані для побудови картограми ЕН
Найменування P P m
р р,OC Pp0,38 ° ° r
кВт/мм2
c.н oc.н мм
кВт кВт кВт
1 2 3 4 5 6 7 8
Перевірочно-вибракувальний цех;
Цех упаковки і тари. Цех 618 47 665 360 335 25 18,8
механічних складових керування.
Інженерно-проєктне бюро
Цех гумового лиття. Будівля 344 89 433 360 286 74 15,2
управління. Магазин
Цех з виробництва планетарних 813 38 851 360 344 16 21,3
передач. Складські приміщення
Цех з виготовлення соленоїдів та 426,5 32,8 459,3 360 334 26 15,7
клапанів
Цех з виробництва фрикційних
передач. Цех з виробництва 316 18 334 360 341 19 13,3
фільтрів та радіаторів
Ливарний цех 963 24 987 360 351 9 22,9
Цех з виробництва 817 62 879 360 335 25 21,7
гідротрансформаторів
Цех з виробництва корпусів. 824 27 851 360 349 11 21,3
Котельня
Насосна станція. Цех 347 19 366 360 341 19 14
ремкомплектів та запасних частин
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як точку
з координатами:
n
(Pp.i xi )
Х i1 ; (1.21)
n
Pp.i
i1
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
(Pp y )
i i
Y i 1 , (1.22)
n
Pp i
i1
де Х,Y– координати центру електричних навантажень на генплані, см;
xi , yi – координати i-ого навантаження на генплані, см;
Pp i – максимальне навантаження i-ого цеху, кВт.
Дані, необхідні для розрахунку координат ЦЕН згідно виразу (1.21), (1.22)
заносимо у відповідні графи таблиці 2.6. Визначаємо координати ЦЕН
n
(Pp.i xi ) 1477476
Х i1 253,6м,
n
P 5825,3
p.i
i1
n
(Pp y
i i )
i1 1125475
Y 193,2 м.
n
P 5825,3
p
i
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 22365 49/04 ПЗ 30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства
При виборі головної схеми електропостачання промислового підприємства
основними чинниками є характеристики джерел живлення та споживачів
електроенергії, в першу чергу вимоги до безперебійності електропостачання з
урахуванням можливості забезпечення резервування у технологічної частині
проекту, вимоги електробезпеки [10].
Вибір типу, потужності та інших параметрів підстанції, а також її
місцезнаходження повинні обумовлюватися значеннями і характером
навантаження та розміщенням їх на генеральному плану підприємства. При
цьому повинні ураховуватися також архітектурно-будівельні і експлуатаційні
вимоги, розміщення технологічного обладнання, умови навколишнього
середовища, вимоги вибухопожежної та екологічної безпеки. Схеми
електричних з'єднань підстанцій і розподільчих установок повинні вибиратися
виходячи з загальної схеми електропостачання підприємства і задовольняти
наступним вимогам:
- забезпечувати надійність електропостачання споживачів і перетікання
потужності по магістральним зв'язкам у нормальному і після аварійному
режимах;
- ураховувати перспективу розвитку;
- допускати можливість поетапного розширення;
- широко застосовувати елементи автоматизації і вимоги
протиаварійної автоматики;
- забезпечувати можливість проведення ремонтних і експлуатаційних
робіт на окремих елементах схеми без відключення сусідніх приєднаній.
Система електропостачання промислового підприємства повинна
враховувати черговість його спорудження. Подальше будівництво не повинно
порушувати чи знижувати надійність електропостачання діючих виробництв.
При проектуванні системи електропостачання промислового підприємства
належить враховувати потребу у електроенергії сторонніх близько
розташованих споживачів.
У об'єктах електропостачання повинні, як правило, застосовувати
комплектне крупноблочне електротехнічне обладнання.
Схемні та конструктивні рішення повинні бути максимально уніфіковані.
Узагальнюючі вище приведені міркування, а також загальні вимоги до
систем електропостачання, що приведені у п. 1.1, обираємо схему ГПП,
приведену на рисунку 3.1.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 32
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ліній. Вихідними даними служать номінальна напруга Uном РУВН і приблизна
потужність SВН ГПП на стороні ВН ГПП.
Потужність SВН ГПП визначається за формулою, у якої враховано втрати
потужності у силових трансформаторах ГПП
N 2 N 2
SВН ГПП Ко (P0,4 цеху і PT ) (Q0,4 цеху і QT ) . (3.1)
i i
де PT і QT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу
S
І ВН ГПП
роз = Кзав.Л , (3.2)
2 3 Uном
де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії, який залежить від схеми РУНН,
організації роботи ГПП в нормальному, післяаварійному і ремонтному режимах
з врахуванням забезпечення необхідного рівня надійності і безперебійності
електропостачання.
Вибраний стандартний переріз Fст лінії живлення перевіряється на
допустимий струм нагрівання в нормальному режимі, на допустимий струм
післяаварійного режиму, на мінімальний переріз згідно механічної міцності і
мінімальний переріз за умовою корони згідно наступних виразів і умов:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А
Іроз к Ідоп , (3.3)
де Ідоп – допустимий струм вибраного стандартного перерізу, А;
к – коефіцієнт, що враховує фактичну розрахункову температуру середовища;
– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим відключення
однієї з ліній живлення)
2 Іроз к кдоп Ідоп.Т , (3.4)
де кдоп – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп 1,25 ;
– на мінімальний переріз згідно механічної міцності, відповідно до місця
розташування підприємства, визначається величина стінки ожеледі, за її
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
товщиною визначається мінімальна площа перерізу;
– на мінімальний переріз за умовою корони – згідно ПУЕ у залежності від
напруги.
Використовуючи формули (3.1) – (3.4) обираємо для повітряної лінії провід
певної марки з необхідним перерізом.
Як розрахункова потужність приймаємо максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразом
Ртр 0,02 Sпр;
Qтр 0,1Sпр ,
де Sпр. – приблизна повна потужність об’єкта проектування, кВА;
Ртр 0,02 6113,15122,26кВт,
Qтр 0,16113,15 611,31 квар .
Загальне навантаження об’єкта визначається виразом
SВН.ГПП 0,9 (5825,3122,26)2 (3493,1 611,31)2 7226,4 кВА.
Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу
S
S ВН.ГПП
тр ;
2 0,7
7226,4
Sтр 5161,7 кВА.
2 0,7
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу
7226,4
ІрозПЛ = 38 А ,
2 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 .
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
38
Fек 27,1мм2.
1,4
Розрахунковий економічно вигідний переріз закругляємо до найближчого
стандартного перерізу Fст.
Вибраний переріз лінії живлення перевіряється на допустимий струм
нагрівання в нормальному режимі, на допустимий струм після аварійного
режиму, на мінімальний переріз згідно механічної міцності і мінімальний переріз
за умовою корони згідно виразів і умов:
- на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А;
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.
38 А1260 А;
- 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 .38 А=35,6А < 0,9 .1,25 .260=292,5А;
- на мінімальний переріз згідно механічної міцності - згідно з місцем
розташування підприємства визначається величина стінки ожеледі за її
товщиною і по [8] визначається мінімальна площа перерізу;
- на мінімальний переріз за умовою корони - мінімальний переріз
повітряної лінії 110 кВ за умовою корони складає 70 мм.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таким чином, користуючись проведеними розрахунками, обираємо для
повітряної лінії провід АС-70 [13].
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП
В залежності від параметрів ЛЕП (повітряних або кабельних ліній), по
яких передається електроенергія від системи до ГПП підприємства, втрати
напруги мають істотно різну величину.
Відмітимо характерні особливості повітряних ліній різного класу напруги.
Для повітряних ліній напругою 110 кВ і вище індуктивний опір Х
повітряної лінії більше активного опору R: X R , причому для ЛЕП напругою
220 кВ і вище справедливе співвідношення: Х R .
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):
Рисунок 3.2 – Схема заміщення фази ділянки мережі
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 (R cos Xsin) . (3.5)
Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння напруги
в лінії U / /
ф
U/ /
ф Iа X Iр R I (X cosR sin) . (3.6)
Знаючи складову падіння напругу Uф , можна визначити, відповідно,
вектор напруги на початку ділянки
Uф1 Uф2 Uф Uф2 Uф jU//
ф
(3.7)
U (I R I X) j(I X I R) U e j
ф2 a p a p ф1 ,
де модуль U1ф цієї напруги
Uф1 (Uф2 U/ )2
ф (U/ / 2
ф ) (3.8)
та його фаза
U/ /
arctg ф
/ . (3.9)
Uф2 Uф
Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф . Втрата
напруги» Uф , для ділянки електричної мережі
Uф Uф1 Uф2 . (3.10)
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної мережі має
вид
Рисунок 3.3 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної
мережі
Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами, для
будь-якої кількості ділянок лінії отримаємо
n
U/ / 3 U/ /
ф 3 Ii ri cosi Ii xi sini . (3.11)
i1
В цьому випадку з достатньою точністю (помилка менше 0,5 %) можна
вважати, що падіння напруги U1дорівнює його поздовжній складовій U/ .
Тоді втрати напруги U приблизно визначається за формулою
/ P R Q X P R Q X
U U 3 (Ia R Ip X) і і і і , (3.12)
Uі Uном
де потужність і напруга відповідають одному і тому ж вузлу або у формулу
підставляється номінальна напруга Uном ділянки.
Повні активний і реактивний опір визначаються за відомими формулами.
Значення повного активного і реактивного опору для ЛЕП визначаються
за загальним виразом
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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)
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)
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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
29,531,5 Ом мм2 / км , для міді 18,019,0 Ом мм2 / км .
Для визначення складових струму використовують відомі
співвідношення:
P Q
Ia і ; Ip і (3.18)
3 Uі 3 Uі
Проектна потужність підприємства Рі=5825,3 кВт; Qі=3493,1 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 70=23,8 Ом,
Х Х0 L, Х=0,318 70=22,26 Ом.
Активну і реактивну складову струму обчислюємо з формулою (3.18)
Ia
5825,3
30,6 А;
3 110 103
Iр
3493,1
18,3 А.
3 110 103
Використовуючи формули (3.3) і (3.4) визначимо повздовжню і поперечну
складову падіння напруги
U '
ф 30,6 23,8 18,3 22,26 1135,6 В.
U"" 30,6 22,26 18,3 23,8 245,6 В.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Модуль напруги на початку ділянки визначимо за формулою (3.5)
Uф1 (110 0,63)2 106 (0,245)2 106 110,7 кВ.
Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)
Uф (0,63)2 106 (0,2452 106 634 В.
Втрата напруги розраховується за співвідношенням (3.6)
Uф 110 103 110 103 =0,6 103 кВ.
Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при проектній
потужності Р1=5825,3 кВт; Q1=3493,1 квар складає
U
U(%) ф %;
Uном
3
0,6 10
U(%) 100=0,55 %;
110 103
Таким чином, вибрані параметри повітряної лінії задані практично без
втрат напруги передавати розрахункову потужність на підприємство.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 42
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 0,1Sпр , (4.2)
де Sпp(6 ст.) – приблизна повна потужність об’єкта, що визначається на 6 ступені,
кВА.
Таким чином, загальне навантаження об’єкта визначається виразом
2 2
N N
Snp(6 ст.) SВН ГПП Ко (P0,4 цеху і PT ) (Q0,4 цеху і QT ) (4.3)
i i
Номінальна потужність SТ кожного з двох трансформаторів ГПП
попередньо оцінюється згідно виразу
S
S np(6 ст.)
Т . (4.4)
2 0,7
По отриманому значенню потужності вибирається номінальна потужність
трансформатора Sном Т . Якщо різниця між потужностями SТ і Sном 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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
максимальне навантаження буде відповідати Sпp(6 ст.) об’єкта, згідно чого
робиться масштаб по осі навантажень (рисунок 4.1).
Попередньо вибираємо трансформатор ТМН-6300/110 із номінальними
параметрами Sном ТР=6,3 МВ А, Uном В=115 кВ, Uном Н=11 кВ, UКЗ=10,5%, ∆РХХ= 17,5 кВт,
∆РКЗ= 50 кВт .
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі (аварійне відключення одного з двох трансформаторів)
використовується упорядкований типовий графік навантаження [10], в якому
максимальне навантаження буде відповідати Sрозр об'єкта, згідно чого робиться
масштаб по вісі навантажень (рисунок 4.1).
S кВА
8000
7500
Sмакс
7000 7226
Sн.тр
6500
6504
6000
5500 5781
5000 5199
5058
4500
4000 4336 4336
3500
3613
3000
2891 2891 2891
2500
2000
2168 2168
1500
1000
500
0
1 2 4 5 6 8 11 14 16 19 22 23 24
t год
Рисунок 4.1 – Упорядкований добовий графік навантаження для
вибору трансформаторів ГПП.
Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора визначаємо згідно
виразу
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
n
(S2
i Δt
1 i )
К 1i
1 ; (4.5)
S n
н.тр Δt i
i1
де Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;
n – кількість ступенів потужності графіка навантаження трансформатора, за
яких навантаження менше або дорівнює номінальному трансформатора, шт.;
Δtі – проміжки часу, у які навантажувальна потужність не перевищує
потужність трансформатора, год;
Sі – потужності, що відповідають цім проміжкам часу Δtі , МВА.
((2,8 1) (2,11) (2,1 2) (2,8 1) (5,2 1)
1 (5 3) (4,3 3) (4,3 3) (3,6 1) (2,8 1))
К1 0,62 .
6,3 (11 2 11 3 3 311)
Коефіцієнт перевантаження трансформатора К2 визначаємо за більшим
значенням із двох величин К`2 та К``2.
Величину К`2 обчислюємо за формулою, згідно виразу
m
(S2
i Δt )
` 1 i
К 1i
2 ; (4.6)
S m
н.тр Δt i
i1
де m – кількість ступенів потужності графіка навантаження, за яких його більше
від номінальної потужності трансформатора
` 1 ((6,5 2) (5,7 2) (7,2 3))
К2 0,41.
6,3 (2 2 3)
Величину К``2 визначаємо за виразом
`` 0,9 S
розр
К2 ,
Sн.тр
0,9 7226,4
К``
2 1,03 .
6300
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Згідно даного типу трансформатора при відомій температурі
охолоджувального середовища та коефіцієнту початкового навантаження К1 за
допомогою таблиць [4] визначаємо допустиме систематичне перевантаження
К2доп. Робота трансформатора допускається із систематичним перевантаженням,
коли виконується умова
К2доп≥К2
1,4≥1,03.
На основі розрахунків обраний нами трансформатор може систематично
перевантажуватися у вибраних умовах
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням
компенсації реактивної потужності
Цехові трансформаторні підстанції ТП, що живлять силові та, як
правило, освітлювальні електроприймачі, є основними електроустановками
систем розподілення електроенергії напругою до 1000 В.
Цехові трансформаторні підстанції підрозділяються за кількістю,
одиничною потужністю, схемі з'єднання, способу охолодження
трансформаторів, схемі розподільчого пристрою низької напруги.
Кількість трансформаторів цехової ТП визначається, головним чином,
вимогами надійності живлення споживачів [8].
Електроприймачі І категорії необхідно живити від двохтрансформаторних
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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Але ж ці критерії чинні лише при рівномірному навантаженні.
Для енергоємних підприємств рекомендується уніфіковувати одиничні
потужності трансформаторів.
Вибір числа і економічної потужності цехових трансформаторів
здійснюється одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів (НБК)
у такій послідовності на прикладі обраного раніше цеху.
Вибір виконується у два етапи:
1)Вибирається економічне оптимальне число цехових
трансформаторів NТЕ та економічне оптимальне значення потужності НБК
QНК1.
2) Визначається додаткова потужність НБК QНК2 з метою
оптимального зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі
напругою 10 кВ.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2 , (4.7)
де QНК1 та QНК2 - сумарні потужності НБК, які визначаються на першому
та другому етапах.
Вибір оптимальної кількості цехових трансформаторів
Потужність цехових трансформаторів рекомендується визначати за
питомою густиною навантаження [11], кВА/м2
S
δ ТПцеху
s ; (4.8)
S
де SТПцеху - в даному випадку максимальне навантаження цеху, кВА;
S- площа приміщення, м2.
474,8
δs 0,13
3528
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 [11], (для
двохтрансформаторних підстанцій приймається 0,7 – 0,75), а (для
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
однотрансформаторних – 0,95);
Sн.тр – номінальна потужність трансформатору, кВА;
N – дробовий додаток до найближчого цілого числа.
459,3
Nmin 0,47 2 шт .
0,75 400
Економічну кількість трансформаторів Ne знаходимо за виразом
Nе Nmin m; (4.10)
де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [11] у
функції Nmin, N.
Ne 2 0 2 шт.
За рахунок N та m з`являється некомпенсована потужність Qmax.Т, яка
передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4 кВ, визначається вона за
виразом
Q 2 2
max .T (Nе кз.ф Sн.тр) - Рр.0,38 ; (4.11)
де кз.ф – фактичний коефіцієнт завантаження,
S
к мТП
з.ф , (4.12)
Ne Sн.тр
774,2
кз.ф 0,66 .
2 630
Q 2 2
max .T (2 0,59 400) - 459,3 120,1квар.
Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних конденсаторів
QНК1складе:
Q _
НК1 Qм0,38 QmaxТ ; (4.13)
де Qм – сумарна реактивна потужність напругою 0,38 кВ за найбільш
0,38
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
завантажену зміну, квар.
QHK1 196,9 -120,1 76,8 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 _
HK2 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 4.2. для
двоступеневої схеми живлення трансформатор і ввід 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 у залежності від потужності трансформаторів та довжині
живлячої лінії [11].
Q _
HK2 120,1 76,7 (0,18 2 400) (23,9) 0 квар, .
Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2<0квардодатково встановлювати
конденсаторні батареї не потрібно.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2 , (4.15)
QНК=76,8+0=76,8 квар.
По результатам розрахунків, згідно ПУЕ (глава 5.6), вибираємо дві
конденсаторні установки марки УК2-0,415-40 Т3 потужністю 40 квар і напругою
живлення 0,38 кВ.
Аналогічно проводимо розрахунки для інших цехів і результати заносимо
у таблицю 4.1.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві
Компенсація реактивної потужності є невід'ємною частиною завдання
електропостачання підприємства. Компенсація реактивної потужності
одночасно з поліпшенням якості електроенергії у мережах промислових
підприємств є одним з основних способів скорочення втрат електроенергії.
Нові "Правила користування електричною та тепловою енергією" передбачають
нормування споживання реактивної потужності Q безпосередньо у іменованих
одиницях, тобто поряд з нормуванням активної потужності нормується і
реактивна. Вибір потужності засобів компенсації відбувається згідно "Вказівок
щодо проектування компенсації реактивної потужності у електричних мережах
промислових підприємств [11].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними даними є
максимальна реактивна потужність Qм та вхідна реактивна потужністьQек , що
погоджена з енергопостачальною організацією на межі балансової
приналежності. Максимальна реактивна потужність на шинах розподільчого
пункту 10 кВ підстанції, яка повинна бути скомпенсована високовольтними
батареями статичних конденсаторів визначається за виразом:
Q _ _
ек кн.с Qм Qтр Qек Qнкф , (4.16)
де кнс – коефіцієнт, що враховує не співпадіння за часом найбільшого
навантаження підприємства з максимумом навантаження енергосистеми
(для нашого випадку кнс =0,89);
Qм – розрахункова реактивна потужність підприємства, квар;
Qтр – сумарна втрата реактивної потужності в трансформаторі ГПП, квар;
Qнк.ф – сумарна встановлена потужність низьковольтних конденсаторних
батарей, квар.
Qек – економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою в часи
її максимуму навантаження, квар.
Qек 0,92 3493,1 611,334514702700 квар.
Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення [11] два
комплекти високовольтних блоків статичних конденсаторів марки УКЛ-10,5-
1350 У3. Сумарна ємність блоків статичних конденсаторів складає
ΣQБСК10=2700 квар, при номінальній напрузі живлення 10,5 кВ.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 51
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 [10]. Вибір схеми визначається категорією
надійності споживачів електроенергії, їх територіальнім розміщенням,
особливостями режимів роботи.
Одноступеневі радіальні схеми застосовують на невеликих та середніх за
потужних підприємствах, 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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
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 2.4. 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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рм10 Рр0,38 Рт Рр0,38 0,02 Sн.тр , (5.1)
Qм10 Qр0,38 Qт Qр0,38 0,1Sн.тр (5.2)
де Рр0,38; Qр0,38 – розрахункові навантаження на стороні 0,4 кВ
Дані для розрахунків (Рр0,38, Qр0,38, Sн.тр ) беремо з таблиці 2.4 та заносимо у
таблицю 5.1 (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.
Для прикладу
Рм10=459,3+0,02.400=467,3 кВт ,
QМ10=196,9+0,1.400=236,9 квар.
Розрахункову потужність радіальної лінії визначаємо згідно електричної
схеми живлення і розрахункових потужностей по виразу
SЛ 2 2
Рм10 Qм10 , (5.3)
S 2
Л(ГППТП4) 467,3 236,92 524 кВА.
де Рм10і Qм10 – відповідно розрахункова активна і реактивна потужність лінії
кожного з трансформаторів, що живиться від цієї лінії;
Дані розрахунків по цьому та інших ТП заносимо до таблиці 5.1 (графа8).
Отримані тільки таким чином значення SЛ будуть коректними для
визначення перерізу живлячих кабельних ліній.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
Рр0,38, Qр0,38, Sн.тр , Рм10, Q , Sл
Позиція м10
кВт квар кВА кВт квар кВА
1 2 3 4 5 6 7 8
ТП-1 2 665 374 630 677,6 437 806,3
ТП-2 2 433 243,4 400 441 283,4 524,2
ТП-3 2 851 507,3 630 863,6 570,3 1034,9
ТП-4 2 459,3 196,9 400 467,3 236,9 524
ТП-5 2 334 198,2 400 342 238,2 416,8
ТП-6 2 987 594,6 1000 1007 694,6 1223,3
ТП-7 2 879 517 1000 899 617 1090,3
ТП-8 2 851 609,6 1000 871 709,6 1123,5
ТП-9 2 366 252,1 400 374 292,1 474,5
Розрахунковий струм у кабельної лінії на кожної ділянки (ГПП-ТП4) в
нормальному режимі визначається як
S
I Л,і
р.Л,і (5.4)
3 Uн
Для цеху, який обрано у якості прикладу
524
Iр.Л,(ГППТП4) 30,3 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 30,3
Fек 21,6 мм2.
jек 1,4
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кількість т-рів
Шт.
Розрахунковий переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП4) 21,6 мм2, тому ми
приймаємо найменший переріз кабелю марки АПвВнг, що має переріз 25 мм2,
Іном.каб=113 А.
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням [6]
Iр.Л IдопК1K2 ;
де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та
повітря К1=1,05;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості кабелів
прокладених паралельно К2=0,9;
Ідоп– тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних
Умовах
30,3 113 1,05 0,9 106 А.
Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається за
виразом
2 Iл IдопК1K2 К3
де К3 - допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3=1,25
Для нашого випадку
2 30,3 113 1,05 0,9 1,25 133А
тобто умова виконується.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більше (5%.Uн=52,5 В) і визначається за виразом
U 3 Ір.Л Lкл (r0 cosφ x0 sinφ), (5.5)
де L – довжина лінії, км;
r0,x0 - відповідно питомий активний та реактивний опір лінії, Ом/км;
cosφ – коефіцієнт потужності навантаження лінії
Значення cosφ та sinφ знаходимо з відомого співвідношення,
використовуючи дані таблиці 5.1 для відповідної кабельної лінії.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для лінії ГПП–ТП4
Рм10 467,3
сosφ 0,89 ,
Sл 524
Q 236,9
sinφ м10 0,45
Sл 524
Втрата напруги в кабельної лінії, що розглядається у якості прикладу,
буде
U 3 30,3 0,05 (1,54 0,89 0,072 0,545) 3,69В.
Таким чином, умова виконується, так як
U3,690,05 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 90 806,3 46,6 33,3 136 35 АПвВнг(3×35)
ГПП-ТП2 130 524,2 30,3 21,6 113 25 АПвВнг(3×25)
ГПП-ТП3 130 1034,9 59,8 42,7 166 50 АПвВнг(3×50)
ГПП-ТП4 100 524 30,3 21,6 113 25 АПвВнг(3×25)
ГПП-ТП5 170 416,8 24,1 17,2 113 25 АПвВнг(3×25)
ГПП-ТП6 80 1223,3 70,7 50,5 166 50 АПвВнг(3×50)
ГПП-ТП7 200 1090,3 63,0 45,0 166 50 АПвВнг(3×50)
ГПП-ТП8 50 1123,5 64,9 46,4 166 50 АПвВнг(3×50)
ГПП-ТП9 180 474,5 27,4 19,6 113 25 АПвВнг(3×25)
ГПП-БСК10 10 1350 78 55,7 166 50 АПвВнг(3×50)
де БСК10 – ємкісна потужність блока статичних конденсаторів 10 кВ,
що встановлені в приміщені КРУН-10 кВ ГПП.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 57
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.
Т4
Т1
Т3
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.
каб.лін 4
каб.лін 1
каб.лін 3
Рисунок 6.2 - Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
- номінальна напруга енергосистеми UС=110 кВ:
- потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=2400 МВ • А;
- довжина повітряної лінії lл=70 км.
Розрахунок струмів короткого замикання виконуємо для найбільш
характерних точок, в яких передбачається встановлення апаратів захисту.
Розрахунок виконуємо у відносних базисних одиницях, при цьому всі
опори схеми заміщення приводяться до базисних умов.
За базисні умови приймаємо: Sб 100 МВА,Uб1 115 кВ, Uб2 10,5 кВ
S
I б
б , (6.1)
3 U б
100
Iб1 0,5кА,
3 115
100
Iб1 5,5кА.
3 10,5
Визначаємо опори схеми заміщення у відносних базисних одиницях:
– електричної системи
S
Х б
с , (6.2)
Sк.з.
100
Х с 0,42 .
2400
– повітряної лінії 110, кВ
S
Rпл r0л l б
л , (6.3)
U2
б1
100
Rпл 0,38 70 0,2;
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 , (6.4)
U2
б1
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
100
Хпл 0,06 70 0, 032.
1152
– трансформатора ГПП
U кз S
Х б
тр ,. (6.5)
100 Sн.тр
де Uкз – напруга короткого замикання трансформатора, %;
Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;
10,5 100
Хтр 1,6.
100 6,3
6.3 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в
характерних точках
В точці К1
Визначаємо сумарний реактивний і активний опір до розглядаємої точки КЗ
і визначаємо повний опір
Струм короткого замикання в розглядаємій точці визначаємо за виразом
І
І б1
кз(К1) (6.6)
Х 2
сум(К1) R 2
сум(К1)
0,5
Ікз(К1) 2,34 кА ;
0,0732 0,2012
Хсум(К1) Хс Хпл , (6.7)
Хсум(К1) 0,042 0,031 0,073;
Rсум(К1) Rпл, (6.8)
Rсум(К1) 0,2 .
Ударний струм короткого замикання в точці К1 визначаємо за виразом
і уд(К1) 2 Ікз(К1) к уд(К1) ; (6.9)
де куд– ударний коефіцієнт, що визначаємо за виразом
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
R
сум (К1)
3,14( )
Х
к сум(К1)
уд(К1) 1 е , (6.10)
0,201
3,14( )
к 1 2,718 0,073
уд(К1) 1,12.
і уд(К1) 2 2,34 1,12 3,66 кА.
В точці К2
І
І б2
кз(К2) ,
Х 2
сум(К2) R 2
сум(К2)
5,5
Ікз(К2) 3,14 кА
1,742 0,2012
Хсум(К2) Хс Хпл Хтр ,
Хсум(К2) 0,042 0,0311,66 1,74 ;
Rсум(К2) Rпл ,
R сум(К2) 0,2 .
Ударний струм короткого замикання в точці (К2) визначаємо за виразом
і уд(К2) 2 Ікз(К2) к уд(К2) ;
і уд(К2) 2 3,14 1,01 4,42 кА.
R
сум(К2)
3,14( )
Х
к 1 е сум(К2)
уд(К2) ,
0,201
3,14( )
к 1 2,718 1,74
уд(К2) 1,01.
В точці К3
І
Ікз(К3)
б2
Х 2 R 2
сум(К3) сум(К3)
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5,5
Ікз(К3) 2,19 кА,
1,8022 1,7412
Хсум(К3) Хс Хпл Хтр Хл1 ,
Хсум(К3) 0,042 0,0311,66 0,062 1,802 ;
R сум(К3) Rпл R л1 ,
R сум(К3) 0,2011,54 1,741.
Ударний струм короткого замикання в точці (К3) визначаємо за виразом:
і уд(К3) 2 Ікз(К3) к уд(К3) ;
і уд(К3) 2 2,19 1,04 3,2 кА.
R
сум(К3)
3,14( )
Х
к сум(К3)
уд(К3) 1 е ,
1,741
3,14( )
к 1 2,718 1,802
уд(К3) 1,04.
В точці К4
І
І б2
кз(К4)
Х 2
сум(К4) R 2
сум(К4)
5,5
Ікз(К4) 2,48 кА,
1,8012 1,3012
Хсум(К4) Хс Хпл Хтр Хл2 ,
Хсум(К4) 0,042 0,0311,66 0,0611,801;
R сум(К4) Rпл R л2 ,
R сум(К4) 0,2011,11,301.
Ударний струм короткого замикання в точці (К4) визначаємо за виразом:
іуд(К4) 2 Ікз(К4) куд(К4) ,
і уд(К4) 2 2,48 1,03 3,54 кА
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
R
сум(К4)
3,14( )
Х
к сум(К4)
уд(К4) 1 е ,
1,301
3,14( )
к уд(К4) 1 2,718 1,801 1,03.
В точці К5
І
І б2
кз(К5) ,
Х 2
сум(К5) R 2
сум(К5)
5,5
Ікз(К5) 2,69 кА,
1,82 0,972
Хсум(К5) Хс Хпл Хтр Хл3 ,
Хсум(К5) 0,042 0,0311,66 0,06 1,8 ;
R сум(К5) Rпл R л3 ,
R сум(К5) 0,201 0,769 0,97 .
Ударний струм короткого замикання в точці (К5) визначаємо за виразом:
іуд(К5) 2 Ікз(К5) куд(К5) ,
і уд(К5) 2 2,69 1,02 3,85 кА.
R
сум(К5)
3,14( )
Х
к уд(К5) 1 е сум(К5) ,
0,97
3,14( )
к 1 2,718 1,8
уд(К5) 1,02.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП
Точка КЗ Хк,в.о. Rк,в.о. Zк,в.о. Ік.з. кА іуд. кА
К1 0,073 0,201 0,21 2,34 3,66
К2 1,74 0,201 1,75 3,14 4,42
К3 1,802 1,741 2,51 2,19 3,2
К4 1,801 1,301 2,22 2,48 3,57
К5 1,8 0,97 2,04 2,69 3,85
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 - коефіцієнти, що залежать від типу монтажу лінії, n=3,5 для
одноланцюгової лінії без тросів.
х л0 3,5 0,032 0,11.
А
Sк.з
а).
А
Хс Хл Хтр1 Хтр2
в).
Рисунок 6.3 – Електрична схема і схема заміщення для розрахунку
однофазного КЗ
А
Хс0 Хл0 Хтр1 0 Хтр2 0
Uл 0
Рисунок 6.4 – Схема для розрахунку опору нульової послідовності
Опори обмоток нульової послідовності трансформатора залежать від схеми
з’єднання обмоток трансформатора - при схемі з’єднання зірка з нульовим
виводом-трикутник (рисунок 6.4) мають ті ж значення, як і прямої
послідовності.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Однофазний струм короткого замикання на шинах 110 кВ заводської
підстанції визначаємо через трифазний струм КЗ
S1
к k S3
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.
S1
к 1,5 2400 3600 кВА.
Струм однофазного КЗ, на шинах заводської підстанції визначаємо виразом:
S1
I1 к
kc , (6.13)
3 U1
де U1 - номінальна напруга на шинах заводської підстанції,U1=110 кВ.
1 3600
Ikc 18,9 кА.
3 110
Опір нульової послідовності системи ( xco у відносних одиницях)визначаємо
з виразу
I 1кc 3 1
; (6.14)
Iб x c1 x c2 x co
з цього виразу находимо xС0
3 1 І
х б
со х с1 х с2 , (6.15)
І (1)
кс
де хс1, хс2 – відповідно опори прямої і оберненої послідовності системи,
хс1 хс2 хс .
3 1 5,5
х со 0,042 0,042 0,78 .
18,9
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Згідно з рисунком 6.4 визначаємо результативний опір схеми нульової
послідовності для однофазного струму КЗ, як паралельне з’єднання двох гілок
хо хсо хло х тр1о хтр2о (6.16)
(0,78 0,11) (1,661,66)
х 0 0,7 .
(0,78 0,11) (1,66 1,66)
Струм однофазного КЗ, у віддаленій точці визначаємо за виразом
1 3 1 I
І б
kA1 (6.17)
х рез1 х рез2 х о
х рез1 х рез2 х с1 х л1 0,05 0,0103 0,06 ,
(1) 3 15,5
ІkА1 19,3 кА.
0,06 0,06 0,7
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 66
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 7.1, 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 Uном=110 кВ Uн Uном
Iр=38А Iном=2500 А Ір Іном
іу =3,66 кА Im.дин= 102 кА іу Іm.дин
Іn.t =2,34 к А Iвідкл. =40 кА Іn.t Івідкл
В І2 t (3,66 103 )2
к n к 0,035 ІТ 40 кА; tТ 3 с;
2 6 2 В І2 t
0,46 106 В2 с ІТ tТ 4800 10 В с к Т T
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Чисельні значення вказаних величин (каталожні дані) взято з [13].
Алгоритм вибору роз'єднувача відрізняється від алгоритму вибору
високовольтного вимикача однією особливістю, а саме: відсутня перевірка
струму відключення.
Попередньо по номінальним даним обираємо роз'єднувач серії РГН-
110/1000 УХЛ1.
Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=110 кВ Uном=110 кВ Uн Uном
Iр=38А Iном=1000 А Ір Іном
іу =3,66 кА Im.дин= 80 кА іу Іm.дин
В 2
к Іn tк (3,66 103 )2 0,035 ІТ 40 кА; tТ 3 с;
2
0, 46 106 В2 с В І t
І2
Т tТ 4800 106 В2 с к Т T
Остаточно, по даним таблиці 7.2 обираємо роз'єднувач серії РГН-110/1000
УХЛ1, який на протязі терміну експлуатації (30 років) не вимагає технічного
обслуговування [13].
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 ВВЭ-10-20/1000 УЗ з вбудованим електромагнітним приводом
[13].
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ
значення Ір визначаємо за співвідношенням
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=10 кВ Uном=10 кВ Uн Uном
Iр=397,8 А Iном=1000 А Ір Іном
іу =4,42 кА Im.дин= 52 кА іу Іm.дин
Іn.t =3,14 к А Iвідкл. =20 кА Іn.t Івідкл
В 2
к Іn tк (4,42 103 )2 0,055
ІТ 20 кА; tТ 3 с;
2
1,07 106 В2 с
2 В І t
ІТ tТ 1200 106 В2 с к Т T
При розрахунках розрахункового струму секційного вимикача 10 кВ
значення Ір визначаємо за співвідношенням
S 3
І розр 7226, 4 10
р.секц 198,9 А.
2 3 U (2 3 10) 103
н
Попередньо по номінальним даним обираємо секційний вимикач
вакуумний типу ВВЗ-10-20/630 УЗ з вбудованим електромагнітним приводом
[6].
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Uн=10 кВ Uном=10 кВ Uн Uном
Iр=198,9 А Iном=630 А Ір Іном
іу =4,42 кА Im.дин= 80кА іу Іm.дин
Іn.t =3,14 к А Iвідкл. =20 кА Іn.t Івідкл
Вк І2
n tк (4,42 103 )2 0,055
ІТ 20 кА; tТ 3 с;
2
1,07 106 В2 с
І2 t 1200 106 2 В І t
Т Т В с к Т T
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
7.4 Вибір трансформаторів струму
Трансформатори струму, згідно ПУЕ (розділ 1.6.6 – 1.6.8), вибираємо за
номінальною напругою, первинному та вторинному струмам, за родом
встановлення, конструкції, класу точності та перевіряємо на термічну стійкість
при короткому замиканні таблиця 6.1.
Попередньо обираємо трансформатор струму напругою 10 кВ типу
ТШЛП-10К
Таблиця 7.5 – Вибір трансформатора струму напругою 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані
Uн=110 кВ Uном=10 кВ
Iр=397,8 А Iном=1000 А
ідин kдин 2 Іном1
іу =4,42 кА
30 1,4 1000 кА=42 103 кА
Вк І2
n tк (4,42 103 )2 0,055 ІТ 31,5 кА; t
Т 4 с;
1,07 2
106 В2 с ІТ tТ 3969 106 В2 с
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:
ΣSприл
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 2
r 2 Н I2 Н (rприл rк )
пров , (7.2)
I2
2 Н
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 . , (7.3)
rпров .
25 0,02
F 2
пров 2,27 мм .
0,22
Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу з перерізом F 2,5 мм2 .
Визначаємо фактичний опір проводів, rпров.ф .
rпров.ф rприл. rн 0,6 Ом,
0,2+0,28=0,48<0,6
Якщо виконується умова тоді обраний трансформатор струму забезпечить
допустиму похибку в межах класу точності 0,5.
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 tgφ P, Q, S,
котушкою, Вт
Вт вар ВА
Вольтметр ЭВ0302 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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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
де tзах – тривалість дії захисту, с;
tвідкл – тривалість дії вимикаючої апаратури, с.
tпр=0,08+0,055=0,135 с.
У такому разі
3850 0,135
F 2
min 16,6 мм .
85
Розглянутий нами відрізок кабельної лінії (ГПП-ТП4), що має переріз F=25
мм2 повністю задовольняє умовам термічної стійкості, під час дії ударних
струмів КЗ.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 72
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 [2].
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 [10]. Кожний вид схем має свою
найбільш доцільну область застосування.
На рисунку 8.1 приведена проста радіальна схема цехової електричної
мережі.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.1 – 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.
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем
8.2.1 Загальні відомості
На промислових підприємствах 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 [5, 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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Норми освітлення побудовані на основній класифікації робіт, основною
ознакою яких є найменший розмір об’єктів, шинопроводів розрізняти в
залежності від розряду робіт, що виконуються; коректуються рівні освітленості,
якісні показники освітлювальних установок (показник засліпленості
(дискомфорту), пульсації освітленості, передача кольору, нерівномірність
розподілу освітленості) [9].
Світлотехнічна частина проекту також передбачає вибір найбільш
ефективного світильника для конкретного приміщення з урахуванням можливих
обмежень, а також принцип розміщення світильників.
При проектуванні світлотехнічної частини слід також враховувати умови
експлуатації освітлювальної установки.
Штучне освітлення проектується двох видів: загальне і комбіноване, коли
до загального додається місцеве освітлення робочих місць. Якість і
економічність освітлювальних установок залежить від правильності вибору
системи освітлення.
Систему загального освітлення застосовуються для освітлення всього
приміщення, в тому числі і робочих поверхонь. Загальне освітлення може
здійснюватись двома способами: з рівномірним і нерівномірним розміщенням
світильників під стелею освітлюваного приміщення. Освітлення з рівномірним
розміщенням світильників застосовують, якщо в виробничих приміщеннях
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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.д.). 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 [4, 9]. Для
прикладу нижче приведено розрахунки методом світлового потоку:
к з Еmin S zФ , (8.1)
N
де кз – коефіцієнт запасу, визначається за довідником [9];
Еmin – мінімальна освітленість, лк;
S – площа освітлювального приміщення, м2;
E
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z cp 1,11,15 ;
Emin
N – прийнята кількість світильників, шт.;
– коефіцієнт використання світлового потоку.
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
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
Після прийняття схеми розміщення світильників проводиться перевірка
освітленості в найбільш характерній точці точковим методом по кривим
просторових ізолюкс прийнятого світильника згідно виразу
n
Фсв ei
Е i1 , (8.4)
1000 к3
де Фсв – світловий потік прийнятого світильника, лм;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
– коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників,
1,11,2 ;
n
ei – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових
i1
ізолюкс, лк;
n – кількість врахованих світильників.
Виконаємо розрахунок освітлення цеху методом світлового потоку.
Виходячи із розряду зорової праці, згідно ПУЕ (розділ 6.1.1 – 6.1.11), по нормам
освітленості [2] визначаємо освітленість системи загального освітлення цеху
Ен 200 лк.
К Е S z
F з min
p , (8.5)
N Кв
де Кз – коефіцієнт запасу, визначається за довідником [13];
Emin – мінімальна освітленість, лк;
S – площа освітлювального приміщення, м2;
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z=1,1 – 1,15;
N – прийнята кількість світильників, шт;
Кв – коефіцієнт використання світлового потоку.
З таблиці 10.4 [9] приймаємо λе=Lв/h=1, тоді отримаємо відстань між
світильниками
Lв λе h, (8.6)
Lв 15,8 5,8 м.
Приблизну кількість світильників визначаємо за виразом
A B
N , (8.7)
L2
в
42 84
N 104 шт.
5,82
Коефіцієнт використання світлового потоку визначаємо по довідниковим
таблицям [13], в залежності від прийнятого типу світильника, коефіцієнтів
відбиття, від поверхонь приміщень і від індексу приміщення, що визначається за
виразом
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
А В
і ;
h(А В)
(8.8)
42 84
і 4,83.
5,8 (42 84)
де h – висота підвісу світильника, м.
1,6 200 3528 1,15
Fp 18632,3 лм.
104 0,67
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймаємо
світильник типу ЛСП04 з чотирма лампами типу ЛТБ-65, Рл=0,065 кВт, що має
світловий потік Фл=4650 лм. Загальний світловий потік від світильника буде
становити Фсв=18600 лм
Обрані лампи за світловим потоком відрізняється від розрахункового на
F
% cв Fр 18600 18454
100% 100% 0,79% (8.9)
Fр 18454
що є допустимо.
Згідно результатів проведеного розрахунку ми можемо зробити висновки,
що встановлена в приміщенні цеху світлова арматура загального призначення з
лампами типу ЛТБ-65в 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 освітленя
повинна застосовуватися напруга не вище 380/220 В змінного струму при
заземленій нейтралі та не вище 220 В змінного струму при ізольованій нейтралі
і у мережах постійного струму.
Для живлення окремих ламп варто використовувати напругу не вище
220В, що допускається для усіх стаціонарних світильників незалежно від висоти
їхньої установки у приміщеннях без підвищеної небезпеки. В приміщеннях із
підвищеною небезпекою та особливо небезпечних при установкі світильників
загального освітлення з лампами розжарення на висоті менше ніж 2,5 м при
відсутності спеціальної конструкції світильника (виключає доступ до лампи без
застосування необхідного інструмента) використовується напруга не вище 42 В.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Світильник з люмінесцентними лампами на напругу 127–220 В можна
встановлювати на висоті менше ніж 2,5 м від підлоги за умови неможливості
випадкових доторкань до їх струмоведучих частин.
Для живлення ксенонових, дугових, шинопроводів та натрієвих ламп,
розрахованих на напругу 380 В та пускорегулюючих апаратів для газорозрядних
ламп, які мають спеціальні схеми (наприклад, трифазні, із послідовним
з’єднанням ламп), застосовується напруга не вище 380 В в тому числі фазна
напруга систем 660/380 В із заземленою нейтраллю при дотриманні наступних
умов:
- введення в світильник або ПРА має виконуватися проводом чи кабелем
із мідними жилами та ізоляцією, розрахованою на напругу не менше,
чим 660 В;
- забороняється уводити в світильник двох або трьох проводів різних фаз
системи 660/380;
- нанесення на світильник відмінного знаку із вказівкою використовуваної
напруги «380 В» при встановленні світильника у приміщеннях
підвищеною небезпекою та особливо небезпечних;
- забезпечення одночасного відключення всіх фазних проводів, що
вводяться у світильник; це стосується також і багатолампових
світильників системи 380/220 В, за винятком світильників, що
встановлюються у приміщеннях без підвищеної небезпеки.
Для світильників місцевого стаціонарного освітлення із лампами
розжарювання застосовується напруга не вище 220 В у приміщеннях без
підвищеної небезпеки та не вище 42 В для приміщень із підвищеною
небезпекою та особливо небезпечних. Допускається застосування напруги до
220 В для світильників спеціальної конструкції: ті, які є складовою частиною
аварійного освітлення, під’єднаного до незалежного джерела живлення; ті, що
встановлюються в приміщеннях із підвищеною небезпекою (але не особливо
небезпечних).
Для місцевого освітлення допускається застосовувати світильники із
люмінесцентними лампами на напругу 127-220 В за умовою неможливості
випадкових доторкань до їх струмоведучих частин. Застосування
люмінесцентних ламп місцевого освітлення у вологих, особливо сирих, жарких і
приміщеннях та хімічно активним середовищем допускається тільки у арматурі
спеціальної конструкції.
Для живлення ручних світильників переносного освітлення уприміщеннях
з підвищеною небезпекою і особливо небезпечних повинна використовуватись
напруга не вище 42 В, а при особливо несприятливих умовах – не вище 12 В.
Схеми живлення освітлювальних установок повині забезпечувати:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
- необхідний рівень надійності живлення;
- регламентовані рівні напруги та постійність напруги джерела живлення;
- простоту та зручність експлуатації;
- економічність установки.
В більшості випадків освітлювальні навантаженя живляться від силових
цехових трансформаторів напругою 6(10)/0,38 кВ з заземленою нейтраллю
вторинної обмотки.
Використання самостійних освітлювальних трансформаторів обмежується
у випадку, коли характер силового навантаження не надає можливості
забезпечити необхідну якість напруги, а також при використанні для силових
навантажень напруги вище 380 В та коли система напруг 380/220 або 220/127 В
недопустима для освітлювальної установки за умовами безпеки.
Освітлювальні мережі поділяються на лінії живлення та групові лінії.
Лінія живлення з’єднує джерело живлення із груповими щитками освітлення.
Групові лінії призначені для приєднання світильників до групових щитків.
Групові щитки мають ввідний апарат захисту та апарати захисту на кожну
відходячу групову лінію. Згідно ПУЕ на групових лініях струм захисних
апаратів не повинен перевищувати 25 А за винятком ліній, які живлять лампи
розжарювання одиничною потужністю 500 Вт та більше чи газорозрядні лампи
потужністю 125 Вт та більше; в цьому випадку струм захисного апарата не
повинен перевищувати 63 А.
В конструктивному виконанні лінії живлення виконуються шинопроводів
у мережах з заземленою нейтраллю та трифазними у мережах з ізольованою
нейтраллю. Групові лінії бувають однофазними (одна фаза і нейтральний
провід), двофазними (дві фази), двофазними із нульовим проводом (дві фази і
нульовий провід), трифазними (три фази) та трифазними шинопроводів (три
фази і нейтральний провід). Останній тип лінії використовується найбільш
часто, так як дозволяє зменшити переріз провідникового матеріалу і забезпечити
рівномірне навантаження фаз, а також знизити коефіцієнт пульсації при
живленні світильників від різних фаз.
Середня довжина групових ліній системи напругою 380/220 В складає 80
м, для системи з напругами 220/127 В – 60 м, довжина двопровідних групових
ліній – відповідно 35 і 25 м.
Відрізняють радіальні, магістральні та змішані схеми живлення
освітлювальних установок (рис. 8.3). Радіальні схеми використовують при
високих навантаженнях групових щитків (приблизно 100–200 А) та
забезпечують більш високу надійність живлення. Магістральні схеми
дозволяють заощаджувати провідний матеріал та апаратуру на розподільчих
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
пунктах, але мають меншу надійність живлення. Змішані схеми отримали
найширше поширення через їхню гнучкість.
Рисунок 8.3 – Типи схем електропостачання освітлювальних установок:
а – радіальна схема; б – магістральна схема; в – змішана схема
Для живлення освітлювальних установок обираю радіальну схему
відповідно для умови забезпечення високої надійності живлення.
Систему аварійного освітлення планують живити перехресним способом,
а саме від іншого трансформатора по відношенню до трансформатора робочого
освітлення (рисунок 8.4).
Рисунок 8.4– Схема електропостачання освітлювальних установок від
двохтрансформаторної підстанції
Визначення розрахункових навантажень системи освітлення
Розрахункова потужність освітлювальних установок визначається за
допомогою світлотехнічного розрахунку після вибору потужності та кількості
світильників, тобто відповідно до встановленої потужності світильників.
Для освітлювальної установки із газорозрядними лампами необхідно
враховувати втрати в ПРА:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
��роз = кп ∙ кдод ∙ ��ном , (8.10)
де кдод – коефіцієнт додаткових втрат, для ламп ЛДЦ кдод = 1,12 [9].
Згідно коефіцієнт попиту для невеликих будівель виробничого характеру
складає кп = 1,0.Коефіцієнт попиту для групової
мережі освітлення та всіх ланок мережі аварійного освітлення приймають 1,0.
��роз = 0,95 ∙ 1,12 ∙ (4 ∙ 0,065) = 28,7 кВт.
Вибір перерізу провідників освітлювальної мережі за допустимим струмом
навантаження
Кабеля освітлювальної мережі повинні відповідати вимогам по
відношенню гранично допустимого нагріву при нормальних режимах роботи.
Нагрів провідників створюється проходженням протіканням по них
електричного струму.
Межі нагріву суворо нормуються ПУЕ, при цьому кожному перерізу
провідника або кабелю у залежності від його конструкції та способу
прокладення відповідає допустимий нормований струм (Iдоп, А).
При практичних розрахунках користуються довідниковими таблицями з
даними допустимих тривалих навантажень, а також нормами ПУЕ і
нормативною документацією.
Зазначені таблиці сформовані для визначення температурних режимів
повітря та землі, які мають значення відповідно +25°С та +15°С. Якщо
температури відрізняються від табличних, то користуються коефіцієнтами
перерахунку, які наведяться у ПУЕ.
Тому умовою перевірки вибраного перерізу провідника за допустимим
струмом навантаження:
��доп > ��роз,
де ��роз – розрахунковий струм, який протікає через провідник, А.
Для порівняння необхідно визначати максимальний розрахунковий струм
для кожної ділянки освітлювальної мережі.
Розрахунковий струм для трифазних шинопроводів освітлювальних мереж
визначається за виразом:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
��роз ∙ 10 ��роз ∙ 10
��роз = = , (8.11)
√3 ∙ �� ∙ cos �� 3 ∙ ��ф ∙ cos ��
л
де ��роз – розрахункова потужність, кВт;
��ф, ��л – відповідно фазна і лінійна напруга, В;
cos �� – коефіцієнт потужності, для газорозрядних ламп з конденсаторами
cos �� = 0,9.
28,7 ∙ 10
��роз = = 48,6 А.
√3 ∙ 380 ∙ 0,9
Визначений показник струму використаємо для вибору кабельно-
провідникової продукції та комутуючого обладнання.
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 ГОСТ 13109-97 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;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
��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)
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 ∙ 5,5
�� = = 1,37 %;
400
�� = 5,5 − 1,34 = 5,33 %;
∆��тр = 0,87 ∙ (1,34 ∙ 0,9 +5,33 ∙ 0,44) = 3,08 %;
∆��м = 105 − 3,08 − 97,5 = 4,42 %.
Розрахункове значення втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної
мережі (%) визначається за виразом:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
��
∆�� = , (8.15)
�� ∙ ��
де �� – момент освітлювальногонавантаження, кВт∙м;
�� – постійний коефіцієнт, що залежить від номінальної напруги, обраної
системи мережі і матеріалу провідника [13];
�� – переріз провідника, обраного за умовами нагрівання, мм2.
Момент освітлювального навантаження визначається в залежності від
схеми підключення світильників і їхньої потужності за загальновідомими
співвідношеннями.
При складній розгалуженій мережі втрата напруги визначається для
кожної окремої ділянки:
�� = �� ∙ �� , (8.16)
де �� – відстань між лініями живлення світильників;
�� – потужність лінії.
Рисунок 4.1 – Схема підключення світильників
�� = �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� ;
�� = 6 ∙ 4.1 + 12 ∙ 4.1 + 18 ∙ 4.1 + 24 ∙ 4.1 + 30 ∙ 4.1 + 36 ∙ 4.1 + 42 ∙ 4.1
= 688,8 кВт ∙ м;
688,8
∆�� = = 0,759 %.
54 ∙ 16,8
От же умова виконується, втрата напруги у найбільш віддаленій точці
перевищує 5%. Тому ми встановлюємо щиток освітлення в безпосередній
близькості від КТП і першої лінії освітлювальної мережі.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 86
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву
Основним завданням цього розділу є вибір перерізу кабелів, проводів,
шинопроводів для всіх рівнів системи електропостачання на напругу до 1 кВ.
Вихідними даними для проведення розрахунків є: схема цехової
електричної мережі, номінальна напруга мережі Uном , результати розрахунку
навантаження цеху.
Для мереж напругою до 1 кВ визначальними при виборі перерізу
провідника є не економічні, а технічні вимоги та умови: нагрів провідників, їх
механічна міцність, втрати напруги, термічна стійкість до струмів короткого
замикання.
В цьому підрозділі необхідно визначити мережі та її елементи, що не
підлягають перевірці на економічну густину струму. Їх треба окремо
проаналізувати та обов’язково вказати ( у вигляді переліку або таблиці).
Вибір перерізу провідників здійснюється за таблицях [1] або згідно
технічної документації на них (що є більш прийнятним) . При цьому повинна
виконуватися умова
Ipоз Iдоп , (8.17)
де Iдоп – допустимий тривалий струм навантаження в кабелі, проводі и шині для
даного перерізу згідно ПУЕ.
Під час визначення допустимих тривалих струмів для кабелів,
неізольованих та ізольованих проводів і шин, а також для жорстких і гнучких
струмопроводів, прокладених у середовищах, температура яких істотно
відрізняється від зазначеної в 1.3.12-1.3.15 і 1.3.22 ПУЕ, слід застосовувати
коефіцієнти, наведені в таблиці 1.3.3 ПУЕ.
Конкретні особливості прокладки кабелів в цеху слід також враховувати
за допомогою відповідних коефіцієнтів згідно ПУЕ.
Обраний переріз провідника по умовам нагріву довготривалим струмом
необхідно перевіряти за нагрівом струмом післяаварійного режиму відповідно
до схеми цехової мережі. Отримані дані заносяться у таблицю.
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж
Основним задачею електричних розрахунків є вибір перерізів кабелів,
проводів, шинопроводів та захисних апаратів для усіх рівнів системи
електропостачання на напругу до 1 кВ. Обрані перерізи повинні забезпечувати
допустимі відхилення напруги на затисках всіх ЕП, які нормуються стандартом
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 87
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
з якості електроенергії. Для кожної ділянки цехової мережі за розрахунковим
півгодинним максимумом навантаження та значенням максимального пускового
чи пікового струму обирається переріз провідника, а також тип та значення
вставок апаратів захисту від ненормальних режимів у мережі: тривалих,
непередбачених перевантажень мережі та коротких замикань.
Вихідними даними для проведення розрахунків:
– схема цехової електричної мережі із розташуванням апаратів захисту;
– Uном мережі;
– розрахунковий півгодинний максимум навантаження кожної ділянки
мережі Рmax ;
– пікові (пускові) значення струмів на різних рівнях схеми;
– номінальні потужності ЕП.
Вибір площі поперечного перетину провідника пов’язано з вибором
апаратів захисту, тому вибір перерізу провідникової продукції цехової мережі та
захисних апаратів виконується разом.
Необхідно враховувати вимоги ПУЕ щодо особливості вибору перетину
провідників для мереж напругою до 1 кВ, а саме: необхідно робити акцент, яким
вимогам та які умови є визначальними – економічні, нагрівання провідників,
механічна міцність, втрата напруги, термічна стійкість до струмів КЗ.
Вказати, які силові мережі до 1 кВ відповідають рекомендаціям ПУЕ та не
підлягають розрахунку за економічною густиною струму.
Вказати, чи враховується фактор економічної густини струму у зв’язку
загальним живленням силового та освітлювального навантажень.
Вибір перерізу провідниково-кабельної продукції за технічними умовами
включає:
– вибір за умовою теплового нагріву;
– за пропускною спроможністю і умовами захисту;
– за втратами напруги;
– за термічною стійкістю до струмів КЗ;
– механічна міцність;
–умова виникнення корони.
Необхідно оцінити вплив та врахування всіх факторів при виборі перерізу
для кабельних та повітряних ліній, так як перелічені фактори порізному
впливають залежно від номінальної напруги, конструктивного виконання
(кабель, шинопровід), призначення мережі (силова, двигуневий ЕП,
освітлювальна тощо). Тому рішення необхідно приймати для кожного
конкретного випадку та на підставі довідкових даних ПУЕ та інших
нормативних документів.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 88
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
нагріву та захисту
Провідникова продукція будь-якого призначення повинна відповідати
вимогам щодо гранично допустимого нагрівання із врахуванням не тільки
нормальних, а також післяаварійних режимів, режимів в період ремонтування і
можливих нерівномірностей розподілу струмів між лініями, секціями шин та
інше. При перевірці на нагрівання приймають півгодинний максимум струму,
найбільший з середніх півгодинних струмів елемента мережі.
Необхідно враховувати, що у різних режимах роботи ЕП в у якості
розрахункового струму для перевірки перерізу провідників по нагріву слід
приймати струм, значення якого залежить від режиму роботи (повторно-
короткочасний, короткочасний, тривалий).
Вимоги для номінальних навантажень та післяаврійних перевантажень
відповідають кабелям і встановлених на них з’єднувальних та кінцевих муфт і
окінцевань.
Основною умовою вибору перертину провідників є величина нагріву їх
електричним струмом у нормальному, форсованому та аварійному режимі.
Якщо температура нагріву перевищує допустиму, то залежно від величини
перевищення та тривалості часу, елемент може бути зломаний, що спричинить
порушення нормальної роботи системи, а в поганому випадку (загоряння
ізоляції) може призвести до пожежі. Тому для усіх видів провідників та умов їх
використання головним у виборі перетину є нагрів, який визначається двома
ефектами теплового впливу: максимальною допустимою температурою та
тепловим зношенням ізоляції для режиму і класу ізоляції.
Критерієм допустимості того чи іншого режиму за нагрівом,
використовують сумарний вплив на термін служби провідника максимальної
температури і тривалості зношення ізоляції за розглянутий період. При різких
піках навантаження найбільшу небезпеку вносить можливість перевищення
максимально допустимої температури. Якщо графік навантаження рівномірний,
то більшу перевагу має складова теплового зношення ізоляції.
Перетин провідника в основному залежить від величини розрахункового
струму ( Іmax чи Іроз ), від того, або потрібно захищати мережу від
перевантаження або непотрібно, від температурних умов навколишнього
середовища, характеру приміщення ти виду ізоляції провідника. Перш за все
потрібно обрати марку провідника, визначитися з умовами його прокладання і
потім виконати розрахунок.
Мінімально допустимий перетин провідника – це такий перетин, при
якому провідник, маючи початкову температуру, що дорівнює максимальній
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 89
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
допустимій Qтр. доп , нагрівається струмом КЗ до 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 22365 49/04 ПЗ 90
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 МЕК 60364-5-52:2009 «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.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 91
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Поправочні коефіцієнти відносяться до струмів третьої гармоніки. Якщо
очікуються значні вищі гармоніки, такі як 9-я, 12-я тощо, тобто вони становлять
понад 15 %, поправочний коефіцієнт повинен бути зменшений. Якщо дисбаланс
між фазними навантаженнями перевищує 50 %, то поправочний коефіцієнт
може бути зменшений. Розрахунковий поправочний коефіцієнт для визначення
допустимого струмового навантаження для кабелів з трьома робочими
провідниками приймається, як для кабелю з чотирма робочими провідниками, у
якого струм в четвертому проводі викликаний гармоніками. Поправочні
коефіцієнти також враховують фактор нагріву фазних провідників струмами
гармонік.
Коли значення струму в нейтральному провіднику очікується вище, ніж
фазний струм, розмір кабелю визначається по нейтральному провіднику.
Якщо переріз кабелю визначено по нейтральному провіднику, то
необхідно зменшити розрахункове навантаження для трьох робочих
провідників.
Якщо струм в нейтральному провіднику більше, ніж 135 % фазного
струму і переріз кабелю вибирається по нейтральному провіднику, то три
фазних провідника не можуть бути повністю завантажені. Зменшення
тепловиділення фазними провідниками компенсує тепловиділення нейтрального
провідника в такій мірі, що немає необхідності застосовувати інші поправочні
коефіцієнти щодо трьох робочих провідників.
За відсутності спеціальних вимог необхідно виконувати такі вказівки:
Площа поперечного перерізу нейтрального провідника повинна бути,
принаймні, рівною площі поперечного перерізу лінійних провідників у
наступних випадках:
– в однофазних двопровідникових колах, незалежно від площі
поперечного перерізу провідника;
– в багатофазних колах, де площа поперечного перерізу лінійних
провідників - менше або дорівнює 16 мм2 по міді або 25 мм2 по алюмінію;
– в трифазних схемах, де частка струмів третьої гармоніки і гармонік,
кратним трьом, лежить в межах від 15 % до 33 %.
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;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 92
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
– 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):
Для подальшого вибору апаратів попередньо визначимо струм на
затискачах вторинної обмотки силового трансформатора цехової ТП за
співвідношенням
ΣSн.тр к
Ір з
; (8.22)
3 U н
де ΣSн.тр – загальна потужність силових трансформаторів цеху, кВА;
кз - коефіцієнта завантаження трансформаторної підстанції.
800 0,59
Ір 718 А .
3 0,38
Визначимо силові елементи схеми живлення цеху на стороні 0,4 кВ.
Тип ввідного автоматичного вимикача приймаємо згідно каталожних даних [13]
в залежності від типу шафи за умовами
Ін.а≥Ін.т.рІн.т.р>1,1.Ір
1600 ≥800 800>1,1.718=789,7.
де Ін.а– номінальний струм автоматичного вимикача А;
Ін.тр– номінальний струм теплового розчіплювача автоматичного вимикача
(каталожні дані), А
Приймаємо ввідний автоматичний вимикач виробництва компанії SIMENS
Elektrik серії ETU35WT, Iн=1600 A.
Для забезпечення секціонування, в аварійному режими роботи, ми
застосуємо, секційний вимикач згідно співвідношення:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 93
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
0,5(Sн.тр кз )
І ; (8.23)
р.СВ
3 Uн
0,5 (800 0,59)
Ір.СВ 359 А .
3 0,38
Тип секційного автоматичного вимикача приймаємо згідно каталожних
даних[13] в залежності від типу шафи за умовами
І .
н.а≥Ін.т.рІн.т.р>1,1 Ір
1600 ≥400 400>1,1.359=394,8 А.
де Ін.а– номінальний струм автоматичного вимикача А;
Ін.тр– номінальний струм теплового розчіплювача автоматичного вимикача
(каталожні дані), А
Приймаємо секційний автоматичний вимикач виробництва компанії
SIMENS Elektrik серії ETU35WT, Iн=1600 A.
Вибір перерізу шин по напрузі 0,4 кВ згідно [6] виконуємо за умови
І >І .
д.д р кз,
1250>718.1.
де кз – коефіцієнт запасу для шин 0,4 кВ дорівнює кз=1;
Ід.д– довго тривало допустимий струм на шинах 0,4 кВ, А;
Приймаємо шинопровід типу ШМА-4; Ід.д=1250 А; Uн =0,4 кВ.
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
Ір
Н ,
(8.24)
3 Uн cos
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 94
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Таблиця 8.1 – Розрахункова таблиця вибору ліній живлення цеху
Рн Iр, Imax., Iн.доп.л
Назва споживача Марка
кВт А А А
Складальна конвеєрна лінія 0,8 1,6 2,0 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Кліматична установка 2,5 4,3 5,4 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Прес гідравлічний 18,0 31,8 39,8 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Плавильнопресувальнй автомат 78,0 129 161,2 166 АПвВГ(3×50)+(1×25)
Компресорна установка 7,5 14,6 18,3 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Насос водяний 3,3 5,8 7,3 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Термо-пласт автомат 36,5 61,7 77,1 87 АПвВГ(3×16)+(1×10)
Фрезерний верстат 6,2 11,4 14,2 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Токарний верстат 4,4 8,4 10,5 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Точковий зварювальний автомат 11,0 19,2 24,0 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Автоматична фарбувальна камера 24,0 40,6 50,7 67 АПвВГ(3×10)+(1×6)
Щиток освітлення 27 45,7 57 67 АПвВГ(3×10)+(1×6)
Конденсаторна установка 40 квар 60,8 76 87 АПвВГ(3×16)+(1×10)
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 ,
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 95
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
де Кн - коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Для нашого випадку Кн = 0,7.
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
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 96
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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:
�� ∙ �� = �� − ∆��тр + ��м + ∆��сп ≥ −5, (8.25)
де �� – величина додаткової напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
∆��тр – втрата напруги в трансформаторі, %;
∑ ��м – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача, %;
�� – кількість послідовних магістралей до споживача;
∆��сп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
−5% - припустиме усталене відхилення напруги згідно [14].
Знайдемо відхилення напруги до найбільш віддаленого споживача.
Оскільки напруга на затискачах найбільш віддалених споживачів повинна
становити не менше 0,95 ∙ ��ном, формула 8.25. матиме вигляд:
\
��ном − ∆��т − ∆��л ≥ 95 %, (8.26)
де ∆��т – втрати напруги у трансформаторі. ��т = 3,28 %;
∆��л – втрати напруги у лінії, що живить споживача:
∆��л = √3 ∙ ��р ∙ ��кл ∙ (�� ∙ cos �� + �� ∙ sin ��), (5.3)
��ном 474,8
��р = = = 27,4 А;
√3 ∙ 10 √3 ∙ 10
де Sном- повна потужність цеху кВа;
��кл – довжинакабеля, який живить споживача; ��кл = 100 м;
�� , �� – активнийта індуктивний опори кабелю
Приймаємо найближчий, по параметрам, кабель марки АПвВнг
АПвВнг(3×25) Ідоп=116 А
�� = 1,1 Ом/км,
�� = 0,068 Ом/км [6].
∆��л = √3 ∙ 27,4 ∙ 0,1 ∙ (1,1 ∙ 0,89 + 0,068 ∙ 0,45) = 0,17 В;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 97
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
0,17
∆��л(%) = ∙ 100% = 0,017 %;
10 ∙ 10
100 − 3,28 − 0,017 = 96,5 ≥ 95 %.
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 інші.).
Низьковольтна комплектна установка (НКУ) – сукупність апаратів
напругою до 1,0 кВ змінного струму і до 1,5 кВ постійного струму, пристроїв
керування, вимірювання, сигналізації, захисту, регулювання з усіма
внутрішніми електричними і механічними з’єднаннями, змонтованих на єдиній
конструктивній основі у вигляді щитів, шаф, пультів, шинних приєднань тощо.
Необхідно проаналізувати ознаки, за якими класифікують НКУ, щоб з
врахування всіх факторів зробити обґрунтований вибір низьковольтних
комплектних установок.
Вибір проводів, шин, апаратів, приладів і конструкцій НКУ необхідно
здійснювати як за нормальним режимом роботи (відповідність робочій напрузі і
струму основних і допоміжних кіл, частоти мережі, заданому класу точності,
умовам експлуатації тощо), так і за умовами роботи в разі короткого замикання
з урахуванням термічних і електродинамічних впливів, комутаційної
спроможності.
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від їх технічних
характеристик ( кількості приєднаних електроприймачів, сумарного струму
І роз, РП споживачів, що приєднані до РП, тощо). І роз, РП визначається за
виразом
І роз, РП = Іном КП , (8.41)
де КП – коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Після розрахунку струмів короткого замикання та обрання
автоматичних вимикачів, РП перевіряють за номінальним струмом
автоматичних вимикачів, та струмів теплових розщіплювачів, які захищають
приєднанні електроприймачі.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 98
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Далі за довідковими даними обирається конкретний тип НКУ, вказуються
його технічні характеристики, включаючи напругу, номінальний струм, апарати
захисту тощо, у тому числі конструктивне виконання та особливості
застосування.
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від приєднаних
електроприймачів (від 2 до 12 максимально); номінального струму
автоматичних вимикачів, та струму теплових розчіплювачів, які захищають
приєднанні електроприймачі; сумарного струму Ір РП споживачів, що приєднані до
РП, який визначається за виразом
Ір.РП ІН КН ,
де Кн - коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі. Для нашого випадку Кн = 0,7.
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
І ,А
Найменування РП І Н.ДОП.Л
р.РП ,А Іmax ,А Марка
1 2 3 4 5
Розподільчий пункт РП-1 38,8 48,4 50 АПвВГ(3×6)+(1×4)
Розподільчий пункт РП-2 89 111,3 113 АПвВГ(3×25)+(1×16)
Розподільчий пункт РП-3 15,4 19,2 42 АПвВГ(3×4)+(1×2,5)
Розподільчий пункт РП-4 131 163 166 АПвВГ(3×50)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-5 88,9 111 113 АПвВГ(3×25)+(1×16)
Вибрана кабельно-провідникова продукція, живлення споживачів цеху,
прокладена в кабельних каналах підлоги цеху.
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання мережі до 1000В
Розрахунок струмів короткого замикання в цехових мережах, тобто
мережах напругою до 1000 В має свої особливості, які регулюються
міждержавним стандартом [15] та керуючими вказівками [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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 99
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Рисунок 8.5 - Розрахункова схема і схема заміщення прямої
послідовності частини мережі 0,38 кВ
Активну складову опору трансформатора rтр (Ом) розраховуємо за виразом
ΔР 103
rтр к.з , (8.42)
3 І2
н.тр
де ΔРкз – потужність КЗ трансформатора, кВт;
5,5 103
rтр 0,005 Ом.
3 608,4
Ін.тр– номінальний струм вторинної обмотки трансформатора, А;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 100
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Sн.тр
І 3
н.тр 10 , (8.43)
3 U н
400
Ін.тр 103 608,4 А.
3 380
Повний опір дорівнює
U U 2 103
z к.з. н
тр , (8.44)
100 Sн.тр
4,5 3802 103
z тр 0,0162 Ом.
100 400
Індуктивна складова опору трансформатора хтр (Ом)
х 2 2
тр zтр rтр , (8.45)
х 0,01622 0,0052
тр 0,0155 Ом.
Визначимо повний опір схеми заміщення до точки короткого замикання К1
n 2
m
Z
(К1) ri x i , (8.46)
i1 i1
Z 2 2
(К1) rтр rав rтс rш rпр хтр хав хтс хш ,
0,0005 0,00014 0,00002 0,00003 2
0,00008
Z
(К1) 0,016 Ом.
2
0,0155 0,00008 0,00002 0,000014
Величину струму КЗ, в розрахунковій точці К1 визначаємо за виразом
І (3) U0
к.з.(К1) , (8.47)
3 Z
де U0 – напруга х.х вторинної обмотки трансформатора, В,U .
0=1,4 Uн;
Z – повний опір до точки КЗ;
399
І(3)
к.з.(К1) 18,7 кА.
3 0,016
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 101
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для визначення струму КЗ, в розрахунковій точці К2, до опорів точки К1
додамо сумарні опори точки К2, згідно виразу
Z(К2) r(К1) rш rав rл r 2 2
ав rпр х(К1) хш хав хл хав ,
2
0,0052 0,0001 0,0001 0,0223 0,00017 0,00008
Z
(К2) 0,0148 .
2
0,0155 0,00013 0,00025 0,0000306 0,00065
де активний rл (Ом) і індуктивний хл (Ом) опір кабельної лінії знаходимо за
виразами
l 3
r л 10
л , (8.48)
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
хл lл х0 , (8.49)
хл 0,005 0,21 0,00105 Ом.
Величину струму КЗ, в розрахунковій точці К2 визначаємо за виразом
І (3) U 0
к.з.(К2) , (8.50)
3 Z (К2)
399
І(3)
к.з.(2) 12,5 кА.
3 0,0148
Таким чином, струм однофазного короткого замикання значно менше
струмів як трифазного, так і двофазного короткого замикання.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 102
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
8.5 Захист цехових електричних мереж
Захист електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно глави
3.1 ПУЕ [2].
У цехових мережах можуть виникати наступні ненормальні за струмом
режими роботи:
– збільшення струму внаслідок перевантаження;
– збільшення струму в момент пуску або самозапуску двигунів;
– збільшення струму внаслідок короткого замикання.
Захист від струмів КЗ є обов’язковим для всіх елементів мережі, такий
захист повинен забезпечувати по можливості найменший час вимкнення.
У підрозділі повинно бути ретельно проаналізовано і вказані всі мережі,
що захищаються від перевантаження.
Вказується окремі мережі, у яких забороняється встановлення апаратів
захисту.
Приводяться критерії, за якими допускається відмовлятися від
застосування захисту провідників від перевантаження.
Повинен бути наведений перелік мереж, що згідно ПУЕ мають бути
захищеними від перевантаження, у тому числі силові і освітлювальні мережі,
мережі всередині приміщень (залежно від способу прокладення та
характеристик ізоляції).
8.5.1 Вибір апаратів захисту
Захист кабельних ліній, що живляться РП та окремі електроприймачі, як
правило, здійснюється автоматичними вимикачами.
Умовами їх вибору є вирази
Ін.т.р 1,1 Ір ;
Ін.е.р 1,25 Іп ;
де Ін.т.р.,Ін.е.р. - номінальний струм відповідного теплового та
електромагнітного розчіплювача, А;
Іп – пікове навантаження, Іп=(5-7.Ір), А.
При виборі типу вимикача орієнтуємося попередньо на апарати
виробництва компанії SIMENSElektrik. Ці автоматичні вимикачі, призначені
для групового захисту розподільчих пунктів, мають дві системи захисту —
електро-теплову і електромагнітну, та виконані згідно ГОСТ 14254-96 зі
ступенем захисту не нижче ІР30.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 103
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 і вибір позиційних автоматичних вимикачів 0,4 кВ
Ір, 1,1.Ір Ін, Ін.т.р, Ін.е.р,
Найменування обладнання Тип апарату
А А А А А
1 2 3 4 5 6 7
Складальна конвеєрна лінія 1,6 1,8 5SL6 306-6 63 2 500
Кліматична установка 4,3 4,7 5SL6 306-6 63 6 500
Прес гідравлічний 31,8 35,0 5SL6 340-6 63 40 500
Плавильнопресувальнй автомат 129 141,9 VL160X/3VL1 160 160 1600
Компресорна установка 14,6 16,1 5SL6 320-6 63 20 500
Насос водяний 5,8 6,4 5SL6 310-6 63 10 500
Термо-пласт автомат 61,7 67,9 VL160X/3VL1 160 80 1600
Фрезерний верстат 11,4 12,5 5SL6 313-6 63 13 500
Токарний верстат 8,4 9,2 5SL6 310-6 63 10 500
Точковий зварювальний автомат 19,2 21,1 5SL6 325-6 63 25 500
Автоматична фарбувальна камера 40,6 44,7 5SL6 350-6 63 50 500
Щиток освітлення 45,7 50,3 5SL6 363-6 63 63 500
Розподільчий пункт РП-1 38,8 42,7 5SL6 350-6 63 50 500
Розподільчий пункт РП-2 89 97,9 VL160X/3VL1 160 100 1600
Розподільчий пункт РП-3 15,4 16,9 5SL6 320-6 63 20 500
Розподільчий пункт РП-4 131 144 VL160X/3VL1 160 160 1600
Розподільчий пункт РП-5 88,9 97,8 VL160X/3VL1 160 100 1600
Конденсаторна установка 60,8 66,9 VL160X/3VL1 160 80 1600
Вибрані,згідно ПУЕ (розділ 1.4.19 – 1.4.22), автоматичні вимикачі
встановлені сталевих шафах силових РП, що знаходяться в безпосередній
близькості від сформованих груп технологічного електрообладнання.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 104
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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;
��зах- струм спрацьовування апарату захисту, А.
Для прикладу перевіримо лінію, для якої Ір=88,9 А, Ідоп.л=113 А, Ізах=100 А.
1 ∙ 113 ≥ 1 ∙ 100 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 мережі перевіряють на допустимі відхилення напруги у споживачів.
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:
�� ∙ �� = �� − ∆��тр + ��м + ∆��сп ≥ −5, (5.1)
де �� – величина додаткової напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
∆��тр – втрата напруги в трансформаторі, %;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 105
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
∑ ��м – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача, %;
�� – кількість послідовних магістралей до споживача;
∆��сп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
−5% - припустиме усталене відхилення напруги згідно [14].
Знайдемо відхилення напруги до найбільш віддаленого споживача.
Оскільки напруга на затискачах найбільш віддалених споживачів повинна
становити не менше 0,95 ∙ ��ном,формула 5.1. матиме вигляд:
��ном − ∆��т − ∆��л ≥ 95 %, (5.2)
де ∆��т – втрати напруги у трансформаторі. Згідно пункту 4.2.6
пояснювальної записки ��т = 3,28 %;
∆��л – втрати напруги у лінії, що живить споживача:
∆��л = √3 ∙ ��р ∙ ��кл ∙ (�� ∙ cos �� + �� ∙ sin ��), (5.3)
��ном 477,6
��р = = = 27,6А;
√3 ∙ 10 √3 ∙ 10
де Sном- повна потужність цеху кВа;
��кл – довжина кабеля, який живить споживача; ��кл = 300 м;
�� , �� – активнийта індуктивний опори кабелю
Приймаємо найближчий, по параметрам, кабель марки АПвЭВ
�� = 3,84 Ом/км,
�� = 0,068 Ом/км [13].
∆��л = √3 ∙ 27,6 ∙ 0,25 ∙ (3,84 ∙ 0,88 + 0,068 ∙ 0,54) = 40,9 В;
40,9
∆��л(%) = ∙ 100% = 0,49 %;
10 ∙ 10
100 − 3,28 − 0,49 = 96,2 ≥ 95 %.
Оскільки відхилення напруги не перевищує допустимого значення,
обирати відпайки для цехової КТП не потрібно.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 106
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
Рисунок 8.6 – Типова комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування
Для нашого цеху з урахуванням приведених вище міркувань обираємо
комплектну трансформаторну підстанцію 2КТПЦ Новокаховського
електромеханічного заводу.
Обрана двотрансформаторна підстанція 2КТПЦ–400/10/0,4 УЗ призначена
для надійного електропостачання промислових об’єктів, має потужність
трансформаторів 400 кВ∙А, з захистом і автоматикою.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 107
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Склад підстанції 2КТПЦ–400/10/0,4–04 У3:
1. Пристрій вводу з боку високої напруги (УВН).
2. Силовий трансформатор.
3. Кожух виводів силового трансформатору.
4. 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 8.6 приведено загальний вид шафи секційного
вимикача, на рисунку 8.7 – загальний вид шафи управління.
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
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 108
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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.
У складі підстанції використовуються масляні трансформатори серії ТМ,
що виготовляється у герметичному гофробаку і не потребує обслуговування на
протязі всього терміну експлуатації. Загальний вид трансформатору серії ТМ
приведено на рисунку 8.9.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 109
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.9 – Загальний вид трансформатору серії ТМ
В таблиці 8.4 приведені основні технічні характеристики
Таблиця 8.4 – Технічні характеристики 2КТПЦ-400/10/0,4 У3
Найменування параметра Значення
параметра
Потужність силового трансформатора, кВА 400
Номінальна напруга на стороні ВН, кВ 10
Найбільша робоча напруга на стороні ВН, кВ 12
Номінальна напруга на стороні НН, кВ 0,4
Номінальний струм збірних шин ВН, А 100
Номінальний струм збірних шин НН, А 1250
Струм термічної стійкості на протязі 1 с на стороні ВН, кА 20
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 110
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вимоги стійкості до зовнішнього середовища обраної КТПВ наступні:
- температура оточуючого повітря – від мінус 25 до плюс 50 °С;
- висота над рівнем моря – не більше 1000 м;
- середньорічне значення відносної вологості повітря – 75% при
температурі +15 °С;
- оточуюче середовище не вибухонебезпечне, не містить
вибухонебезпечного пилу, агресивних газів в концентраціях, що можуть
пошкодити метали та ізоляцію;
- верхнє значення відносної вологості повітря – 98% при температурі +25
°С;
- атмосферний тиск – від 86,6 до 106,7 кПа.
Таблиця 8.5 – Класифікація виконання 2КТПЦ-400/10/0,4 У3
Призначена для встановлення
За типом силового трансформатора
масляного трансформатора типу ТМ
За способом виконання нейтралі
З глухозаземленою нейтраллю
трансформатора на стороні НН
За взаємним розташуванням виробів Дворядне виконання
За виконанням високовольтного ввода Через пристрій ПВН
Наявність ізоляції шин в РУНН З ізольованими шинами
За видом оболонок і ступенем захисту
ІР31
згідно ГОСТ 14254
За способом установки автоматичних
З викотними вимикачами
вимикачів в РУНН
Шафи високовольтного вводу з вимикачами навантаження ВВЭ-6(10)
призначені для комутації електричних мереж трифазного змінного струму з
ізольованою нейтраллю частотою 50 Гц, з номінальною напругою 6(10) кВ і
застосовуютсья в якості ПВН КТПВ.
ПВН представляють собою металеву оболонку закритого виконання.
Обираю до встановлення ПВН типовиконання ШВВ-3 з встановленим
обладнанням:
- вимикачем вакуумним типу ВВЭ-10-20/630 У2;
- роз’єздувачем типу РВЗ-10/630 У2;
- трансформаторами струму типу ТОЛ-10-1.
Для забезпечення безпечної роботи обслуговуючого персоналу силові
шири, що йдуть від ПВН до силового трансформатора, розташовані в коробі, що
закріплений на боковій стінці ПВН. Для локалізації дуги, що виникає при КЗ в
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 111
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ПВН, в пристрої передбачене вікно, в якому закріплений клапан зкидування
тиску.
Установки конденсаторні для компенсації реактивної потужності УК4-
0,38-100-50 У3 призначені для підвищення автоматичного регулювання
коефіцієнта потужності (cos ��) електроустановок промислових підприємств і
розподільчих мереж напругою 0,4 кВ частотою 50 Гц. Установки
забезпечуються заданий cos �� в періоди максимальних та мінімальних
навантажень, а також виключають можливість виникнення режиму генерування
реактивної потужності.
Конденсаторні установки дозволяють:
- підтримувати необхідне для споживача значення коефіцієнта потужності
як в автоматичному, так і в ручному режимі в межах 0,8…1 шляхом
підключення/відключення ступенів конденсаторних батарей;
- здійснювати моніторинг значення коефіцієнта потужності;
- знизити загальні витрати на електроенергію, а також підвищити її якість
безпосередньо в мережах підприємства;
- збільшити строк служби елементів розподільчої мережі шляхом
зменшення їх навантаження.
Установки монтуються в напольних шафах одностороннього
обслуговування, що складаються з однієї-двох секції одного габариту та
конструктивного виконання. На лицьовій панелі встановлюється контролер
(регулятор реактивної потужності, ручка вимикача та амперметр).
План КТП наведений на аркуші 7 (Компоновка КТП) графічної частини
випускної роботи.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 112
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Застосування автоматичного регулювання зусиллям на пресу формування
корпусних складових
Класифікація штампувальних пресів. В технологічних процесах холодного
штампування застосовуються різноманітні типи пресів, призначені для різних
умов роботи (рисунок 9.1).
Рисунок 9.1 - Класифікація штампувальних пресів
Найпоширенішими в штампувальному виробництві є приводні механічні
кривошипні преси.
За способом дії на штампований матеріал приводні преси розділяються на
преси простої, подвійної і потрійної дії.
Преси простої дії мають один повзун, що рухається, і застосовуються для
найрізноманітніших штампувальних робіт. Преси подвійної дії мають два
незалежних повзуна, що рухаються і застосовуються для витяжних. Преси
потрійної дії мають або два верхніх і один нижній повзун, що проводить
витяжку у зворотному напрямі, або два повзуни і стіл, що рухається назустріч.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 113
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Перші застосовуються для складної глибокої витяжки деталей, а другі - для
виробництва здвоєної або строєної глибокої витяжки.
Залежно від умов роботи і виду вживаної заготівки кривошипні преси
мають станини різної форми і розташування: вертикальну, горизонтальну,
похилу, одностоєчну і двохстоєчну.
Одностоєчні преси мають кривошипно-шатунний механізм на консольному
кінці робочого валу; вони відкриті спереду і з боків і призначені для роботи із
смуговим матеріалом, а також з штучними заготівками.
Кривошипні одностоєчні преси виготовляють з нерухомим, поворотним або
підйомним столом.
Основні технологічні характеристики цих пресів приведені в таблиці 9.1.
Таблиця 9.1 - Основні технічні характеристики кривошипних пресів
Найбільше Число Хід Закрита Габарити
Модель преса зусилля ходів повзу висота столу
преса повзуна n на робочого ВL, мм
К2110Б 1 500 20 130 160240
К2114 2,5 400 30 150 170260
К2116Б 4 320 45 160 180280
К2318, 6,3 170, 250 5-45 170 200300
К2318Б
К2320, 10 170 5-50 200 240360
К2320Б
К2322, 16 120 10-55 220 280420
КБ2322
К2124, К2324 25 120 10-65 250 340500
КВ2324
К3О 30 100 10-80 250 395570
КА234 40 90 8-80 330 460700
К115А 50 90 20-80 280 440660
КВ235, КБ245 63 45-90 16-100 400 570900
К116Б 70 100 20-84 220 480720
ЭП80 80 63 20-100 330 500880
К2330Б 100 100 25-130 400 560850
К372А 160 20 160 650 12502000
К2535А 315 16 400 710 10001000
Двустоєчні преси мають кривошипно-шатунний механізм, розташований
між двома кореневими підшипниками.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 114
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кривошипні преси прості по конструкції, порівняно дешеві, надійні в
роботі; їх обслуговування і ремонт не вимагають великих витрат. Проте вони
відрізняються невеликою величиною робочого ходу і не допускають
перевантаження, яке може привести до аварії преса.
Сучасне конструювання пресів загального призначення засновано на
випуску гамми пресів, побудованої по геометричному ряду (наприклад, для
дрібних пресів 10, 16, 25, 40, 63 і 100 т). При цьому в максимальному ступені
використовується уніфікація і нормалізація окремих вузлів, що дозволяє з
якнайменшими виробничими витратами створити різні типи пресів.
Електромагнітні преси є новим видом штампувального устаткування. Вони
не мають приводу і кривошипно-шатунного механізму, а здійснюють робочий
хід повзуна в результаті втягування якоря електромагніту, безпосередньо
пов'язаного з повзуном преса. Якір електромагніту повертається в початкове
верхнє положення під дією пружин. Живлення пресів електромагнітної дії
здійснюється імпульсами постійного струму від випрямляча з релейною
системою включення.
Вельми ефективно застосування електромагнітних штампів, призначених
для пробивки отворів в крупних листах і заготівках. В даному випадку пробивка
великої кількості отворів не вимагає застосування крупногабаритних пресів і
може проводитися на плиті з пазами для кріплення переставних пробивних
штампів електромагнітної дії.
Враховуючи усі виробничі характеристики пресів ми проведемо розробку
електронного пристрою автоматичного регулювання зусиллям на пресу
формування корпусних складових, основне призначення яких – дотримання
необхідної товщини штампованих заготівок шляхом регулювання необхідного
рівня зусилля через використання в ньому схеми електронного динамометра; та
проведемо розрахунок диференціюючої схеми блоку електронного
динамометру.
Розробка електронного пристрою автоматичного регулювання ступеня
зусиллям на заготовку. Електронний пристрій автоматичного регулювання
зусиллям на пресу формування корпусних складових призначений для
дотримання необхідної товщини штампованих заготівок крильчаток
вентилятора канального кондиціонера шляхом регулювання необхідного рівня
зусилля через використання в ньому схеми електронного динамометра.
Контроль точності відбувається за допомогою зміни індуктивності датчика,
який в залежності від зміни індукованого струму керує режимом роботи двигуна
пневмоприводу формувального преса.
Функціональна блок-схема електронного пристрою автоматичного
регулювання зусиллям на пресу формування корпусних складових. Блок-схема
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 115
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
електронного пристрою автоматичного регулювання зусиллям на пресу
формування корпусних складових наведена на рисунку 9.2.
Генератор несучого імпульсу призначений для формування еталонного
несучого імпульсу. Несучий імпульс формується з метою усунення випадкового
спрацювання пристрою контролю від зовнішніх магнітних наведень.
380 В; 50 Гц
Генератор несу- Блок електронного Прийомний Блок обробки
чого імпульсу динамометру блок сигналу
Блок Блок елект-
Комутаційний
живлення ронного реле блок
2 20 В
М1
Рисунок 9.2 – Функціональна блок-схема електронного пристрою
автоматичного регулювання зусиллям на пресу формування корпусних
складових
Принцип роботи вузла прийомного пристрою оснований на зміні індукції
магнітного поля на індуктивність датчику індуктивного типу L1 і до складу
якого входить прийомний блок, блок обробки сигналу та виконавчий пристрій –
блок електронного реле.
Особливістю вузла регулювання режимом роботи асинхронного
електричного двигуна є великий діапазон та точність частот керування – від
одиниць Герц до сотень кілоГерц. Основною вузла регулювання є
мультивібратор, який грає роль часозадаючого ланцюга та генератор коротких
імпульсів.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 116
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА
Розрахунок вартості встановлення та підключення ГПП на заводі
Основним завданням економічної частини випускної кваліфікаційної
роботи бакалавра є економічна оцінка спроектованої системи
електропостачання промислового підприємства та оцінка економічної
ефективності проектної розробки з енергозбереження на основі розрахунку
комплексу техніко-економічних показників.
При виборі раціональної схеми зовнішнього електропостачання
підприємству необхідно враховувати категорію споживачів електроенергії,
потужність, що споживається ними, особливості технології виробництва,
кліматичні умови, забрудненість оточуючого середовища та інші фактори.
Джерелом електропостачання нашого підприємства є зовнішня
енергомережа 110 кВ. Живлення від енергосистеми здійснюється по двом лініям
електропостачання з установкою на підстанції 110/10 кВ двох трансформаторів
ТМН-6300-110/10.
Укрупнені вартісні показники (УВП) електричних мереж напругою 110 кВ
і вище призначені для виконання:
- техніко-економічних розрахунків при зіставленні варіантних рішень вибору
схем електричних мереж («схемне проектування»);
- розробки обґрунтувань інвестицій і бізнес-планів;
- оцінки обсягу інвестицій при плануванні нового будівництва, а в окремих
випадках і при здійсненні реконструкції електромережевих об'єктів.
В основу визначення УВП покладені:
- матеріали, узагальнювальні кошторисні розрахунки до проектів конкретних
об'єктів;
- вимоги до будівельної і механічної частиниелектромережевих об'єктів, які
визначені «Правилами побудови електроустановок»;
- «Загальні технічні вимоги до підстанцій 330-750 кВнового покоління»;
«Загальні технічні вимоги до повітряних ліній електропередач 110-750 кВ
нового покоління»;
- ціни, що діють на устаткування і матеріали підприємств-постачальників.
Базисні УВП враховують вартісні показники на 1 км. повітряних і
кабельних ліній, а також на підстанції в цілому і по їх основним елементамдля
середніх умов будівництва в європейській частині.
УВП враховують усі витрати на повітряних ліній і підстанцій по об'єктах
виробничого призначення (базисні показники вартості), витрати на відведення
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 117
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
земельної ділянки (вилучення, надання і передача її у власність або оренду, а
також витрати по оренді земельної ділянки в період будівництва) визначаються
у відповідності із земельним законодавством.
Засоби на відшкодування втрат сільськогосподарського виробництва,
викликані вилученням (або тимчасовим заняттям) земельних ділянок,
визначаються у розмірі вартості освоєння рівновеликої площі нових земель.
Розрахунки УВП мереж зовнішнього електропостачання підприємства
проводимо в наступній послідовності:
- розрахунок вартості монтажу повітряної лінії електропостачання;
- розрахунок вартості встановлення та підключення ввідної підстанції;
- розрахунок вартості прокладання та підключення кабельних каналів;
- розрахунок вартості встановлення та підключення цехових підстанцій;
- визначення сумарних капітальних вкладень в будівництво та монтаж системи
зовнішнього електропостачання підприємства.
Вартісні показники підстанції (ПС) ПС 110 кВ наведені по підстанціям в
цілому і по окремим складовим: відкриті і закриті розподільні пристрої (ВРП,
ЗРП), блоки вимикачів, трансформатори (автотрансформатори), регулюючі
пристрої (конденсаторні батареї, статичні тиристорні компенсатори тощо),
постійна частина витрат. Базові показники вартості ПС повинні відповідати
середнім умовам будівництва, враховують усі витрати виробничого
призначення. У базові показники вартості ПС включені стаціонарні пристрої для
ревізії трансформаторів (500 кВ і вище) і витрати на зовнішні інженерні мережі
(дороги, водопровід тощо) в обсягах, передбачених нормами технологічного
проектування підстанцій.
Для визначення повної вартості ПС до базових показників додається
вартість постійного відведення землі. Вартість відведення землі приймається з
урахуванням розрахункової площі земельної ділянки під ПС:
Cв.з Cн.з S ,
де Сн.з – вартість 1 м2 відчужених від сільськогосподарських потреб під
установку ПС земель; Сн.з = 136,8 грн/м2;
S – площа земельної ділянки, відведеної під ПС; S = 54×30 = 1620 м2.
Cв.з 136,8 1620 221616 грн.
Показники вартості комірок ВРП, ЗРП враховують встановлення
устаткування (вимикач, роз‘єднувач, трансформатори струму і напруги,
розрядники, а також панелі управління, захисту і автоматики, встановлені в
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 118
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
пункті загальнопідстанційного управління - ЗПУ, що відносяться до ВРП, ЗРП
або комірки, і кабельне господарство в межах комірки і до панелей в ЗПУ тощо),
а також будівельні і монтажні роботи.
Підсумовуючи окремі складові, можна визначити вартість будівництва
ГПП до якої входить вартість основних складових ПС, їх транспортування до
місця встановлення та вартість установки і підключення елементів ПС між
собою і до ПЛЕ з урахуванням формул та таблиць укрупнених показників
вартості на ПС та монтажні роботи, таблиця10.1 [16].
Таблиця 10.1 – Вартісні показники будівництва ГПП
Вартісні показники
Установки та/або
Елементу Транспортування,
Елемент ГПП . підключення до ПЛЕ,
ГПП, СГППі СтрГПП = 0,15 СГПП
С .
устГПП = 0,25 СГПП
грн. грн. люд.-днів грн.
Трансформатор силовий
2 2 700 000 810 000 21 1 350 000
ТНМ-6300-110/10
Комірки КРУ-10 20 217 200 32 580 13 1 086 000
Роз‘єднувач шинний
2 39 600 5 940 2 19 800
(секційний)
Роз‘єднувач шинний
4 27 000 4 050 2 27 000
(лінійний)
Розрядник 6 8 200 1 230 1 12 300
Вимикач масляний
1 9 430 1 414,5 0,5 2 357,5
секційний В-110
Вимикач масляний
2 102 000 15 300 1 51 000
ввідний СВ-110
Конденсаторна
установка 2 107 040 32 112 8 53 520
УКЛ-10,5-1350 У3
Трансформатор власних
2 1 806 240 541 872 12 903 120
потреб ТН-110-1
Трансформатор струму 6 14 784 2 217,6 8 22 176
Портал лінійний 4 18 360 5 508 6 18 360
Мачта блискавкозахисту 4 9 360 2 808 2 9 360
Приміщення КРУ-10 1 826 500 61 987,5 25 206 625
Огорожа 154 3 060 70 686 15,4 117 810
ВСЬОГО С .
ГПП = Σ (ni СГППі + СтрГПП + СустГПП) = 20 984 848,1 грн.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 119
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кількість, ni,
шт
Постійні витрати по ГПП (витрати на підготовку і впорядкування
території, облаштування доріг, трансформаторне і масляне господарство тощо)
приймаються [16]: Сп.в = 400 000 грн.
Після закінчення всіх монтажних робіт на огорожу наносяться
інформаційні знаки з вказівкою ширини охоронної зони; попереджувальні
плакати. Після запуску і тестування комплексу ГПП, приймальна комісія
оформлює акт передачі ГПП в експлуатацію. При цьому вартість роботи
приймальної комісії [16]: Сп.к = 8 568 грн.
Дані по вартості встановлення та підключення ГПП наведені в таблиці
10.2.
Таблиця 10.2 - Витрати на встановлення та підключення ввідної підстанції
Стаття витрат Сума, грн.
Витрати на відведення земель під ГПП, Св.з 221 616
Витрати на придбання складових елементів ГПП, СГПП 15 517 714
Витрати на транспортування елементів ГПП, Стр, хр 1 587 705,6
Вартість підряду на установку і підключення до ПЛЕ,
3 879 428,5
СустГПП
Постійні витрати по ГПП, Сп.в 400 000
Вартість роботи приймальної комісії, Сп.к 8 568
Разом 21 615 032,1
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 120
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
11 ОХОРОНА ПРАЦІ
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії
під час розробки системи електропостачання заводу
Проектування системи електропостачання заводу проводиться в проектно-
технічній лабораторії, де також проводяться роботи з ремонту та
налагоджування різноманітних електротехнічних приладів, з використанням
вимірювальних електронних приладів. Тому необхідно створити раціональні та
безпечні умови праці працівників лабораторії, зокрема, й під час роботи з
обладнанням, при цьому особливу увагу потрібно звернути на фактори
виробничого середовища які безпосередньо впливають на працюючого, що
може призвести до зміни продуктивності його праці і навіть захворювання.
За рівнем фізичних навантажень дана робота відноситься до категорії I б,
оскільки потребує деякого фізичного навантаження при роботі з
електрифікованим інструментом.
Робоче місце співробітника лабораторії є постійним і представляє собою
стіл (для вільного переміщення інженера за столом встановлено рухоме крісло,
яке повторює анатомію тіла людини), в лівій і правій частині якого встановлені
електровимірювальні та інші прилади: осцилограф, мілівольтметр, блок
живлення та персональний комп'ютер. Робоче місце знаходиться в окремій
лабораторії, мебльованій столами зі встановленими на них обладнанням,
зокрема ПК. Монітори комп'ютерів розміщені так, щоб відстань від очей
користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут зору 30о, для мінімізації
впливу випромінювання на зір.
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4,5 м, довжина – 8 м, висота
стелі – 3 м, площа приміщення складає 36 м2. Лабораторія розрахована на
максимальну кількість працюючих 4 особи. Звідси площа, яка припадає на одну
людину, дорівнює: 9 м2. Об’єм приміщення складає: 108 м3. Звідси об'єм, який
припадає на одну людину, дорівнює 27 м3, що відповідає нормативним вимогам.
Лабораторія розташована в північній частині корпусу підприємства, стіни
мають світле забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 48-52%, колір має
матову структуру.
В лабораторії в холодний період року функціонує система
централізованого водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013
«Опалення, вентиляція та кондиціювання». Для її забезпечення встановлено 5
сучасних радіаторів, що підтримують нормативну температуру повітря в
холодний період року.
Фактори мікроклімату в робочому приміщенні мають дуже важливе
значення, оскільки вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття
співробітника. Згідно з 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).
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 121
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
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 – 23 - 24 °С ;
- в холодний період року – 21 - 22 °С .
2. Вологість повітря:
- в теплий період року – 52 - 55%;
- в холодний період року – 54 - 55 %.
3. Швидкість руху повітря:
- в теплий період року – 0,1 м/с;
- в холодний період року – 0,1м/с.
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99.
Проектно-технічна лабораторія - це приміщення з однобічним природним
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне
освітлення забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення
однакові і становлять 1,31,4 м.
Згідно з ДБН В.2.5-28:2018 нормування природного освітлення
проводиться за допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд
зорової праці – II в, найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає
дуже високому ступеню точності зорової праці. Контрастність найменшого
об’єкту розрізнення та фонів: між текстом на моніторі та фоном, між текстом на
аркуші паперу та аркушем, букв на клавіатурі, між платою та деталями є
середньою. Фактичне значення КПО становить 22-27 %, що відповідає вимогам
ДБН В.2.5-28:2018.
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру
об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном.
Лабораторія обладнана двома світлодіодними світильниками по 60 Вт
кожен. Фактичний рівень штучного освітлення складає 150 лк. Отже, рівень
штучного освітлення на робочому місці не відповідає ДБН В.2.5-28:2018, тому
система загального штучного освітлення потребує модернізації.
Головним джерелом шуму в приміщенні лабораторії є вентилятор
охолодження в системному блоці комп’ютера, осцилографа та принтер.
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих
місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові
діяльності та типу робочого місця складає 60 дБА, а рівень фактичного шуму
становить 50-52 дБА, що відповідає нормативному.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 122
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не
перевищує нормативне значення, визначене в НАОП 0.03-3.31-91 «Санітарні
норми та правила виконання робіт в умовах впливу полів промислової частоти
(50 Гц)» та НАОП 0.03-3.16-86 «Граничні допустимі рівні впливу полів частот
від 0,06 до 300 МГц».
Умови праці інженерів - розробників при роботі з обладнанням крім стану
параметрів виробничого середовища, визначаються також характеристиками
використовуваного устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні,
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Тип робочого
крісла обирається у відповідності ДСТУ 7951:2015 та в залежності від
тривалості роботи: при тривалій - масивне, при короткочасній - крісло легкої
конструкції, в якому легко пересуватися. Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що
знаходяться на ньому розташовані на відстані не більш 75 см від працівника,
отже вони знаходяться в робочій зоні.
Електропроводка в даному приміщенні прихованого типу. Приміщення
відноситься до 2 класу приміщень: приміщення з підвищеною небезпекою
ураження людини електричним струмом (оскільки в приміщенні
струмопровідна залізобетонна підлога). Обладнання, встановлене в ньому
живиться напругою 220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. Деяке
обладнання, зокрема осцилограф, мілівольтметр, системний блок ПК, має
металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в лабораторії повинна
бути передбачені заходи, щодо захисту працівників від ураження електричним
струмом.
Під час роботи з електрообладнанням працівник зобов'язаний виконувати
ряд правил, а саме:
- при раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно
вимкнути електрообладнання;
- категорично забороняється ремонтувати електрообладнання, вмикати
та вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи;
- категорично забороняється проводити будь-які перемикання на
головному розподільному щиті;
- не знімати запобіжні кожухи;
- у випадку виявлення неполагодженого електрообладнання,
вимірювальних приладів і дротів, терміново вимкнути напругу;
- прилади керування та вимірювальні прилади слід розміщувати таким
чином, щоб було зручно проводити вимірювання, не перегинаючись через
прилади та провідники;
- у випадку враження електричним струмом слід терміново
звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої
допомоги, при необхідності викликати лікаря.
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією вибухопожежо-
небезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-38:2016 (горючі та важкогорючі
рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини, а також речовини, здатні горіти
тільки при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним.). В даному
приміщенні забезпечуються необхідні заходи щодо протидії виникнення
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 123
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
пожежонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної
безпеки в Україні». План евакуації розміщений на стіні з вільним доступом до
неї. Для попередження пожеж в ній використовується електрична пожежна
сигналізація променевого типу та теплові датчики типу (ИП-105-2) у кількості 4
шт відповідно ДБН В.2.5.56-2014.
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима.
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань
охорони праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка
здійснюється згідно затвердженого переліку запитань.
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову)
незалежно від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. Первинний
інструктаж проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до
початку роботи. Запис про проведення інструктажу робиться у спеціальному
журналі.
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма
працівниками та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою – 1 раз у
квартал, на інших роботах – 1 раз на півріччя.
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці інженера-
розробника є можливість його ураження електричним струмом. Тому необхідно
розробити заходи захисту працівників від ураження електричним струмом.
11.2 Способи захисту працівників лабораторії від ураження
електричним струмом
Для забезпечення захисту від ураження електричним струмом в
електроустановках повинні застосовуватися технічні способи і засоби захисту.
Вибір того або іншого способу або засобу захисту (або їх поєднань) в
конкретній електроустановці і ефективність його застосування залежать від
цілого ряду чинників, зокрема від:
- номінальної напруги;
- роду, форми і частоти струму електроустановки;
- способу електропостачання (від стаціонарної мережі, від автономного
джерела живлення електроенергією);
- режиму нейтралі джерела трифазного струму (середньої точки джерела
постійного струму) - ізольована нейтраль, заземлена нейтраль;
- виду виконання (стаціонарні, пересувні, переносні);
- умов зовнішнього середовища;
- схеми можливого включення людини в ланцюг протікання струму
(прямий однофазний, прямий двофазний дотик; включення під напругу кроку);
- виду робіт (монтаж, наладка, випробування) і ін.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 124
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Крім того, за принципом дії, всі технічні способи захисту поділяються на:
- що знижують до допустимих значень напруги дотику і кроку;
- що обмежують час дії струму на людину;
- що запобігають прямому дотику до струмопровідних частин.
Основними технічними засобами захисту є:
- захисне заземлення;
- автоматичне відключення живлення (занулення);
- пристрої захисного відключення.
Заземлення знижує до безпечної величини напругу відносно землі
металевих частин електроустановки, які опинилися під напругою при
пошкодженні ізоляції.
Захисне заземлення – навмисне електричне з'єднання із землею або її
еквівалентом неструмопровідних частин електроустановки, які можуть
опинитися під напругою унаслідок замикання на корпус або з інших причин
(індуктивний вплив сусідніх струмопровідних частин, винесення потенціалу,
розряд блискавки і т. ін.). Електричний опір такого з'єднання має бути
мінімальним (не більше 4 Ом для мереж з напругою до 1000 В і не більше 10 Ом
для інших). При цьому корпус електроустановки і обслуговуючий її персонал
знаходитимуться під рівними, близькими до нуля, потенціалами навіть при
пробої ізоляції і замиканні фаз на корпус.
Призначення захисного заземлення - усунення небезпеки ураження
струмом у разі дотику до корпусу електроустановки і іншим неструмопровідним
металевим частинам, що опинилися під напругою унаслідок замикання на
корпус і з інших причин.
Розрізнюють два типи заземлення: виносне і контурне.
Виносне заземлення характеризується тим, що заземлювач (елемент
заземлюючого пристрою, що безпосередньо контактує із землею) винесений за
межі майданчика, на якому встановлено устаткування. Такий спосіб
використовується для заземлення устаткування механічних і складальних цехів.
Виносне заземлення називають також зосередженим.
Суттєвий недолік виносного заземлення – віддаленість заземлювача від
устаткування, що захищається, тому заземлюючі пристрої цього типу
застосовуються лише при малих струмах замикання на землю, зокрема в
установках до 1 кВ, де потенціал заземлювача не перевищує значень допустимої
напруги дотику.
Перевагою виносного заземлення є можливість вибору місця розміщення
електродів заземлювача з найменшим опором ґрунту (сирий, глинистий, в
низинах і т. ін.).
Необхідність у влаштуванні виносного заземлення може виникнути в
наступних випадках:
- при неможливості за яких-небудь причин розмістити заземлювач на
території, що захищається;
- при високому опорі землі на даній території (наприклад, піщаний або
скелястий грунт) і наявності поза цією територією місць із значно кращою
провідністю землі;
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 125
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
- при розосередженому розташуванні устаткування (наприклад, в гірських
виробках), що заземлюється.
Контурне заземлення складається з декількох зєднаних заземлювачів,
розміщених по контуру (периметру) майданчика, на якому знаходиться
устаткування, що заземлюється, а також усередині цього майданчика. Такий тип
заземлення застосовують в установках вище 1 кВ. Контурне заземлення
називається також розподіленим. Принцип дії захисного заземлення – зниження
до безпечних значень напруги дотику і кроку, обумовлених замиканням на
корпус та іншими причинами. Це досягається шляхом зменшення потенціалу
заземленого устаткування (зменшенням опору заземлювача), а також шляхом
вирівнювання потенціалів опори, на якій знаходиться людина, і заземленого
устаткування (підйомом потенціалу опори, на якій знаходиться людина, до
значень, близьких до значення потенціалу заземленого устаткування).
У мережах змінного струму із заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ
захисне заземлення як основний захист від ураження електричним струмом при
непрямому дотику не застосовується, оскільки воно не ефективне.
Сфера застосування захисного заземлення:
- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних трипровідних мережах
змінного струму з ізольованою нейтраллю (система IT);
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних двопровідних мережах
змінного струму ізольованих від землі;
- електроустановки напругою до 1 кВ в двопровідних мережах постійного
струму з ізольованою середньою точкою обмоток джерела струму (система IT);
- електроустановки в мережах напругою вище 1 кВ змінного і постійного
струму з будь-яким режимом нейтралі або середньої точки обмоток джерел
струму.
Заземлення електроприладів. Металеві корпуси електроустановок і
приладів обов'язково мають бути заземлені шляхом з'єднання з нульовим
дротом електромережі. Використання металевих труб і інших деталей
водопроводу, опалювальній або каналізаційній мережі для заземлення
(занулення) заборонено.
Занулення - навмисне електричне з'єднання з глухо заземленою нейтраллю
трансформатора в трифазних мережах металевих неструмопровідних частин, які
можуть опинитися під напругою. В мережах однофазного струму частини
електроустановки з'єднуються з глухозаземленим виводом джерела струму, а
мережах постійного струму – із заземленою точкою джерела. При зануленні
нейтраль заземлюється у джерела живлення. Ця система має найбільше
розповсюдження. Воно вважається за основний засіб забезпечення
електробезпеки в трифазних мережах із заземленою нейтраллю напругою до
1000 В.
В мережі із зануленням слід розрізняти нульові захисний і робочий
провідники. Для з'єднання відкритих провідних частин споживача
електроенергії з глухозаземленою нейтральною точкою джерела
використовується нульовий захисний провідник. Нульовим захисним
провідником називається провідник, що сполучає зануляємі частини споживачів
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 126
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
(приймачів) електричної енергії із заземленою нейтраллю джерела струму.
Нульовий робочий провідник використовують для живлення струмом
електроприймачів і теж сполучають із заземленою нейтраллю, але через
запобіжник.
Використовувати нульовий робочий дріт як нульовий захисний не можна,
оскільки при перегоранні запобіжника всі приєднані до нього корпуси можуть
опинитися під фазною напругою! Занулення необхідно для забезпечення
захисту від ураження електричним струмом при непрямому дотику за рахунок
зниження напруги корпусу до землі і швидкого відключення електроустановки
від мережі.
Сфера застосування занулення:
- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних мережах змінного
струму із заземленою нейтраллю (система TN – S; звичайно це мережі 220/127,
380/220, 660/380 В);
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних мережах змінного
струму із заземленим виводом;
- електроустановки напругою до 1 кВ в мережах постійного струму із
заземленою середньою точкою джерела.
Захисним відключенням називається автоматичне відключення
електроустановок при однофазному дотику до частин, що знаходяться під
напругою, неприпустимою для людини, і (або) при виникненні в
електроустановці струму витоку (замикання), що перевищує задані значення.
Призначення захисного відключення – забезпечення електробезпеки, що
досягається за рахунок обмеження часу дії небезпечного струму на людину.
Захист здійснюється спеціальним пристроєм захисного відключення (ПЗВ), який
забезпечує електробезпеку при дотику людини до струмопровідних частин
устаткування, дозволяє здійснювати постійний контроль ізоляції, відключає
установку при замиканні струмопровідних частин на землю. Для захисту людей
від ураження електричним струмом застосовуються ПЗВ із струмом
спрацьовування не більше 30 мА.
Сфера застосування захисного відключення: електроустановки в мережах
з будь-якою напругою і будь-яким режимом нейтралі. Найбільше поширення
захисне відключення набуло в електроустановках, використовуваних в мережах
напругою до 1 кВ із заземленою або ізольованою нейтраллю.
Принцип роботи ПЗВ полягає в тому, що він постійно контролює вхідний
сигнал і порівнює його із заданою величиною. Якщо вхідний сигнал перевищує
цю величину, то пристрій відключає захищену електроустановку від мережі. Як
вхідні сигнали пристроїв захисного відключення використовують різні
параметри електричних мереж, які несуть в собі інформацію про умови
ураження людини електричним струмом. ПЗВ реагує на «струм витоку» і
протягом сотих доль секунди відключає електрику, захищаючи людину від
ураження електричним струмом, воно уловлює щонайменший витік струму і
розмикає контакти.
Конструктивно ПЗВ бувають двох видів:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 127
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
- електронні, залежні від напруги живлення, їх механізм для виконання
операції відключення потребує енергії, що отримується або від контрольованої
мережі, або від зовнішнього джерела;
- електромеханічні, незалежні від напруги живлення, вони дорожче
електронних ПЗВ, але мають більшу чутливість. Джерелом енергії, необхідної
для функціонування таких ПЗВ є сам вхідний сигнал – диференціальний струм,
на який воно реагує.
Рисунок 11.1 – Структурна схема пристрою захисного вимкнення
Всі ПЗВ за вхідним сигналом класифікують на декілька типів:
- що реагує на напругу корпусу щодо землі;
- що реагує на диференціальний (залишковий) струм;
- що реагує на комбінований вхідний сигнал;
- що реагує на струм замикання на землю;
- що реагує на оперативний струм (постійний; змінний 50 Гц);
- що реагує на напругу нульової послідовності.
Застосування ПЗВ повинне здійснюватися відповідно до Правил
улаштування електроустановок (ПУЕ).
ПЗВ вибираються за двома параметрами: чутливість (номінальний
вимикаючий диференційний струм) і номінальний струм. Для захисту людини
від ураження струмом пропонується ПЗВ Schneider Electric Resi9 чутливістю 30
мА. Для захисту від виникнення пожежі із-за зносу або пошкодження ізоляції
використовують ПЗВ чутливістю 30 мА (для простих схем) та 100 або 300 мА
(для каскадних складних схем). Номінальний струм навантаження ПЗВ
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 128
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
(Schneider Electric Resi9) повинен бути вище або дорівнювати струму пристрою
захисту.
Вимикач диференційного струму реалізує:
- захист ланцюгів від пошкоджень ізоляції;
- захист людей від ураження електричним струмом при прямих або
непрямих контактах із струмопровідними частинами;
- захист електроустановки від спалаху;
- селективність захисту при каскадному з'єднанні апаратів на струми
витоку 30 і 300 мА.
Рисунок 11.2 – Вимикач диференційного струму (диференційний автомат)
Schneider Electric Resi9
Характеристики:
- клас: АС;
- номінальний струм: 16 А;
- струм витоку: 30 мА;
- номінальна напруга: 230 В змінного струму;
- перетин кабелів:
мінімальний: 1 мм2 для жорстких або гнучких кабелів;
максимальний: 25 мм2 для жорстких кабелів.
Диференційний вимикач навантаження не замінює автоматичний вимикач
і використовується тільки з ним в парі. Без автоматичного вимикача він може
згоріти при короткому замиканні в ланцюзі. Пристрій захисного відключення -
це амперометричний пристрій, який відключає ланцюг, що ним захищається,
при істотному збільшенні струму витоку на землю. Диференціальні вимикачі
навантаження Schneider Electric Resi9 застосовуються для захисту ланцюгів від
пошкодження ізоляції, для захисту людей від ураження електричним струмом,
для захисту установок від загоряння і для забезпечення селективного захисту
при каскадному з'єднанні апаратів на струми витоку 30 і 300 мА. Установка
диференціального вимикача навантаження повинна бути передбачена на вводі
лінії живлення в розподільних щитах, розташованих в приміщенні без
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 129
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
підвищеної небезпеки ураження електричним струмом, в місцях, доступних для
обслуговування. В приміщеннях з підвищеною небезпекою встановлення
диференційних вимикачів навантаження повинна передбачатися в
пиловологонепроникних щитах класу захисту не нижче ІР54. Вибір місця
установки диференціального вимикача навантаження в електроустановках
будинків необхідно виконувати за умовою включення в зону захисту вимикача в
першу чергу споживачів з підвищеною ймовірністю ураження людей при
ненавмисному дотику людей до струмоведучих частин електроустановки або
провідних частин, які внаслідок пошкодження ізоляції можуть опинитися під
напругою. Диференціальний вимикач навантаження повинен включатися в
схему послідовно з автоматичним вимикачем. При цьому номінальний струм
диференціального вимикача навантаження повинен бути вище або дорівнює
номінальному струму автоматичного вимикача.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 130
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Правила улаштування електроустановок. ПУЕ 5-тє вид., перероб. та
доповнене. – Х.: , 2017. – 736 с.
2. ДСТУ EN 50160:2014 (ЕN 50160:2010, IDТ) Національний стандарт України.
Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах
загальної призначеності.
3. Електропостачання промислових підприємств. Посібник для курсового та
дипломного проектування / Шестеренко В.Є., Шестеренко О.В. – Київ, 2013.
– 424 с.
4. Електропостачання промислових підприємств : Підручник для студентів
електромеханічних спеціальностей / В.І. Мілих, Т.П. Павленко. – Харків :
ФОП Панов А. М., 2016. – 272 с.
5. Бурбело М.Й., Бірюков О.О., Мельничук Л.М. Системи електропостачання.
Елементи теорії та приклади розрахунків. Вінниця: ВНТУ, 2011. 204 с.
6. Коліушко Д. Г. Проєктування систем електропостачання промислових
підприємств: навч.-метод. посібник до виконання курсового проєкту за
курсом "Електропостачання промислових підприємств та
енергозбереження": для студентів дистанц. форми навчання за спец.141–
Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка за освітньою
програмою 03 "Електропривід, мехатроніка та робототехніка" / Д. Г.
Коліушко, Л. В. Асмолова ; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". – Харків:
ПромАрт, 2021. – 96 с.
7. Споживачі електричної енергії. Електричне освітлення : навч. посіб. / О. І.
Соловей, А. В. Чернявський, О. О. Ситник, В. Ф. Ткаченко, Г. В. Курбака ; за
ред. Солов’я О. І.; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. –
Черкаси : ФОП Гордієнко Є.І., 2018. – 132 с.
8. СОУ-Н ЕЕ 20.178:2008. Схеми принципові електричні розподільчих
установок напругою від 6 кВ до 750 кВ електричних підстанцій.
9. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:202015 Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств.
10. СОУ-Н МПЕ 40.1.20.510:2006 Методика визначення економічно доцільних
обсягів компенсації реактивної енергії, яка перетікає між електричними
мережами електропередавальної організації та споживача.
11. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для вузів. /
Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рибалко, Л.І. Несен. –
Дніпропетровськ, 2002. – 597 с.
12. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015 «Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств».
13. Букович Н. В. Розрахунок струмів короткого замикання
електроенергетичних систем. Львів : Вища шк., 2008. 248 с.
14. Зорін В.В., Штогрин Є.А., Буйний Р.О. Електричні мережі та системи.
Ніжин: Аспект-Поліграф, 2011. 224 с.
15. Струми короткого замикання у трифазних системах змінного струму. Ч. 0.
Обчислення сили струму (ІЕС 60909- 0:2001, IDТ). Видання офіційне. Київ:
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 131
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Держспоживстандарт України, 2009. 51 с.
16. Методичні рекомендації до підготовки випускної роботи бакалавра для
здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм
навчання [Електронний ресурс] / [Упоряд. : Ситник О.О., Яценко І.В.,
Ключка К. М., Самойлик О.В.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ.
технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2022. – 98 с.
17. Соловей О.І. Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання
промислових підприємств / О.І. Соловей, О.О. Ситник, В.П. Розен, В.В.
Демиденко, Г.В. Курбака, А.В. Чернявський та С.М. Мильніченко // Черкаси:
ЧДТУ, 2012, с. 247.
18. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці» в дипломних
проектах (випускних роботах) бакалаврів /Укл.: В.І.Биков, О.С.Кожем’якін,
В.Л.Цікановський, С.В.Ротте – Черкаси: ЧДТУ, 2014. – 33 с.
Арк.
ЧДТУ А1 22365 49/04 ПЗ 132
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата