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/7366| Title: | Електропостачання підприємства з виробництва джерел безперебійного живлення |
| Authors: | Кисельова, Ганна Олексіївна Нищун, Дмитро Олександрович |
| Keywords: | електропостачання;розрахунок електричних навантажень;компенсація реактивної потужності;релейний захист та автоматика |
| Issue Date: | Jun-2023 |
| Abstract: | У даній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проєктування електропостачання підприємства з виробництва джерел безперебійного живлення. 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. Кваліфікаційна робота бакалавра виконана у відповідності до вимог методичних рекомендацій з використанням сучасної довідкової літератури, всі розрахунки та креслення електричної частини відповідають вимогам ДСТУ та ЄСКД. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7366 |
| Appears in Collections: | 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ВКРБ_Нищун.pdf Restricted Access | 7.04 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»
Зав. кафедри ЕТС
__________ О.О. Ситник
(підпис) (ініціали, прізвище)
«___»___________2023р.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ЧДТУ А1 21071 45/04
на тему:
«Електропостачання підприємства з виробництва джерел
безперебійного живлення»
(назва теми згідно наказу)
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,
групи СКЕСЕ – 16
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
Нищун Дмитро Олександрович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
Керівник _______________ Кисельова Г.О.
( прізвище та ініціали)
Рецензент _______________ _______________
(прізвище та ініціали)
Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань
Здобувач вищої освіти ______________
(підпис)
Черкаси 2023 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
____________ О.О.Ситник
(підпис)
“_____” __________2023 р.
З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ
Нищуну Дмитру Олександровичу
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання підприємства з виробництва джерел безперебійного
живлення»
Керівник кваліфікаційної роботи Кисельова Ганна Олексіївна, ст.викладач
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
« 28» лютого 2023 року № 45/04
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 –
5897,6 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 1600 МВА; 5. Розміри цеху –
42×60×6 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 69 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 916,4 кВт; 8. Індивідуальне завдання – Розробка автоматичної
системи керування режимами лазерного вирізного верстату; 9. Техніко-економічні
розрахунки – Розрахунок техніко-економічних показників системи електропостачання
підприємства; 10. Охорона праці – Розрахунок системи механічної витяжної вентиляції
лабораторії.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)
1 Умови проектування
2 Розрахунок електричних навантажень
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства. Розрахунок живлячої мережі
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності
5 Вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання напругою 10 кВ
6 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В
7 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП. Вибір високовольтної апаратури.
Перевірка кабельних ліній
8 Розрахунок системи електропостачання цеху
9 Індивідуальне завдання – Розробка автоматичної системи керування режимами
лазерного вирізного верстату
10 Техніко-економічні розрахунки – Розрахунок техніко-економічних показників системи
електропостачання підприємства
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
Розділ Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
консультанта завдання видав завдання прийняв
Охорона праці ст. викл. Кожем´якін О.С.
7. Дата видачі завдання до кваліфікаційної роботи 1 березня 2023 року
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи Строк виконання
з/п етапів кваліфікаційної Примітка
роботи
1 Умови проектування 01.03.23 – 03.03.23
2 Розрахунок електричних навантажень 04.03.23 –08.03.23
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення
підприємства. Розрахунок живлячої мережі 09.03.23 – 15.03.23
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації
реактивної потужності 15.03.23 – 20.03.23
5 Вибір схеми внутрішньозаводського
електропостачання напругою 10 (6) кВ 21.03.23 – 24.03.23
6 Розрахунок струмів короткого замикання в
мережах вище 1000 В 25.03.23 – 30.03.23
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 01.04.23 – 16.04.23
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 17.04.23 – 17.05.23
9 Індивідуальне завдання 18.05.23 – 21.05.23
10 Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
промислового підприємства 22.05.23 – 23.05.23
11 Охорона праці 23.05.23 – 25.05.23
12 Виконання креслень графічної частини роботи 26.05.23 – 07.06.23
13 Підготовка доповіді та супровідних документів, 08.06.23 – 12.06.23
збір необхідних підписів
Здобувач вищої освіти-дипломник ______________ Нищун Д.О.
(підпис) (прізвище та ініціали)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Кисельова Г.О.
(підпис) (прізвище та ініціали)
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ 6
ВСТУП ......................................................................................................................... 7
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ ................................................................................... 8
1.1 Характеристика об’єкта проектування .......................................................... 10
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху з виготовлення
інверторних блоків ................................................................................................. 10
1.3 Характеристика цехів об’єкта, особливості їх електропостачання ............ 13
1.4 Характеристика джерела живлення ............................................................... 13
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ ......................................... 14
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів ............. 15
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень від
однофазних електроприймачів ............................................................................. 22
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від освітлювальних
систем ...................................................................................................................... 25
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової підстанції
.................................................................................................................................. 26
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях системи
електропостачання ................................................................................................. 27
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху та
підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних підстанцій ...... 29
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху .......................... 29
2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства ............................ 29
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП) ............................................ 33
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ ................................................................... 35
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства ................................ 35
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі ........................................................... 37
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ........................................... 38
ЧДТУ А1 21071 45/04
Ли Зм. № докум. Підпис Дата
тР озроб. Нищун Д.О. Літ Арк Аркушів
Електропостачання підприємства
Перев. Кисельова Г.О. 3 157
Т. контр. з виробництва джерел
Н. конт р. Ключка К.М. безперебійного живлення ФЕТАМ, СКЕСЕ-16
Затв. Ситник О.О.
Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ
ПОТУЖНОСТІ .......................................................................................................... 44
4.1 Вибір трансформаторів ГПП .......................................................................... 44
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з врахуванням
компенсації реактивної потужності ..................................................................... 48
4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві ................................. 53
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
НАПРУГОЮ 10 (6) кВ.............................................................................................. 56
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції внутрішньозаводської мережі 56
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж ..................................................... 57
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ
1000 В ......................................................................................................................... 62
6.1 Вихідні дані для розрахунків .......................................................................... 62
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в характерних
точках ...................................................................................................................... 63
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі 110 кВ .. 67
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП. ВИБІР
ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ. ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ......... 70
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП ...................................... 70
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН .......................................................... 72
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН ............................................. 73
7.4 Вибір трансформаторів струму ...................................................................... 74
7.5 Вибір трансформаторів напруги ..................................................................... 76
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість ....................................................... 77
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ ........................ 79
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху .................................... 79
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем ............................ 80
8.2.1 Загальні відомості ...................................................................................... 80
8.2.2 Розрахунок освітленості ............................................................................ 81
8.2.3. Електропостачання освітлювальних установок .................................... 83
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву ....................... 90
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж .......................... 90
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами нагріву
та захисту ............................................................................................................. 91
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги ........................... 94
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 4
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ ............................ 97
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В ................... 99
8.4.1 Розрахунок опорів елементів мережі ..................................................... 101
8.4.2 Розрахунок начального значення періодичної складової струму
трифазного КЗ ................................................................................................... 105
8.4.3 Розрахунок аперіодичної складової струму КЗ .................................... 106
8.4.5 Розрахунок струму однофазного КЗ ...................................................... 107
8.5 Захист цехових електричних мереж ............................................................. 108
8.5.1 Вибір апаратів захисту ............................................................................ 109
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність .......................................................... 111
8.5.3 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
термічної стійкості до струмів короткого замикання ................................... 111
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної підстанції .. 112
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної підстанції .... 114
9 IНДИВIДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ ........................................................................ 119
10 ТЕХНІКО ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА ................................................................ 121
11 ОХОРОНА ПРАЦІ ............................................................................................. 124
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії ремонту
радіоелектронного обладнання ........................................................................... 124
11.2 Розрахунок системи механічної витяжної вентиляції лабораторії ......... 127
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................... 134
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 5
Зм 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 21071 45/04 6
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
ВСТУП
Розвиток усіх без винятку галузей господарства в сучасних умовах в
значної мірі залежить від ефективного використання енергоресурсів.
В свою чергу ефективне використання енергоресурсів неможливе без
раціонально виконаної системи електропостачання (СЕП) підприємства, яка
повинна забезпечувати надійність, безпеку, економічність та зручність
експлуатації.
Сучасна система електропостачання базується на грамотному
проектуванні, точних розрахунках очікуваних електричних навантажень,
аналізі тенденцій у виборі апаратів, схеми і компоновки підстанції
підприємства, тобто в використанні всього набору технологічних і технічних
засобів та способів, які має в своєму арсеналу інженер-електрик.
Дана випускна кваліфікаційна робота бакалавра присвячена саме розробці
такої системи, а саме електропостачанню підприємства з виробництва джерел
безперебійного живлення.
У ході проектування з врахуванням умов проектування здійснено
електричні розрахунки по електропостачанню підприємства, в тому числі:
розраховані електричні навантаження по окремим цехам та підприємству в
цілому, зроблений розрахунок освітлення, вибір числа і потужності
трансформаторів ГПП і цехових трансформаторів, передбачена компенсація
реактивної потужності, зроблений розрахунок цеху з виготовлення інверторних
блоків з вибором мережі внутрішнього електропостачання, вибір устаткування
підстанцій.
Розділ «Індивідуальне завдання» присвячений розробці автоматичної
системи керування режимами лазерного вирізного верстату.
Розділ «Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП промислових
підприємств» присвячений розрахунку техніко-економічних показників
системи електропостачання підприємства.
У розділі «Охорона праці» зроблено аналіз небезпек та шкідливостей, які
виникають в лабораторії ремонту радіоелектронного обладнання, а також
розраховано систему механічної витяжної вентиляції лабораторії.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 7
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
1 УМОВИ ПРОЄКТУВАННЯ
Електропостачання промислового підприємства складається з мереж
напругою до 1 кВ та вище, головної понижуючої підстанції, розподільчих
пунктів, трансформаторних підстанцій та силових пунктів у цехах. Призначена
система для забезпечення вимог виробництва в передачі електроенергії від
джерела живлення до місця споживання її у відповідній кількості та якості [1,2].
Як відомо [3], 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 слід
проводити згідно з [1, 4] та інших нормативних документів.
Основними чинниками при проектуванні мають бути 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 мають бути
розробляться з урахуванням наступних основних принципів [4]:
а) Джерела живлення мають бути максимально наближені до
споживачів електричної енергії.
б) Число ступенів трансформації і розподілу електроенергії на
кожної напрузі має бути мінімально можливим.
в) Розподіл електроенергії рекомендується здійснювати по
магістральних схемах. Радіальні схеми можуть бути застосовувати у
обґрунтованих випадках.
г) Схеми електропостачання і електричних з'єднань підстанцій
мають бути виконано таким чином, щоб належній рівень надійності і
резервування було забезпечено найменшою кількістю електрообладнання
та провідників.
д) Схеми електропостачання повинні виконуватися по блочному
принципу з урахуванням технологічної схеми підприємства. Живлення
електроприймачів паралельних технологічних ліній слід здійснювати від різних
секцій шин підстанцій, взаємозв'язані технологічні агрегати повинні живитися
від однієї секції шин. Живлення вторинних ланцюгів не повинно порушуватися
при будь-яких перемиканнях силових ланцюгів паралельних технологічних
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 8
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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 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 оточуючого
середовища, вимоги вибухопожежної та екологічної безпеки.
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.
Категорії електроприймачів (ЕП) по надійності електропостачання повинні
відповідати ПУЕ. При цьому не слід допускати необґрунтованого віднесення
ЕП до більш високої категорії, а саме [1]:
- ЕП, які працюють на склади, проміжні нагромаджувачі, що виконують
допоміжні технологічні операції, частину обладнання інженерного
забезпечення будівлі, слід відносити до III категорії. Віднесення вказаних
електроприймачів до II категорії приводе до необґрунтованого завищення не
тільки потужності встановлених трансформаторів, але і вимог до резервування
живлення споживачів.
До II категорії слід відносити тільки таке технологічне та інше обладнання,
без якого неможливе продовження роботі основного виробництва на час після
аварійного режиму.
- електроприймачі, відключення яких приводе до масового недовідпуску
продукції , нерідко відносять не до II категорії, а до І категорій, що мотивується
тім, що наносяться "значні збитки народному господарству".
Зазначимо, що поняття "значні збитки народному господарству" слід
відносити до групи виробництв, регіону, галузі, але не до одного підприємства.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 9
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Поняття "категорія електроприймача по надійності електропостачання" не
слід відносити 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 проектувати в даній
кваліфікаційній роботі, займається виготовленням безперебійних блоків
живлення. На території підприємства розміщені будівлі і цехи основного та
допоміжного виробництва.
При проектуванні системи електропостачання (СЕП) підприємства ми
враховуємо основні вимоги "Норм технологічного проектування СЕП
промислових підприємств", і відповідних розділів «Правил улаштування
електроустановок 2017».
Структура підприємства приведена на генплану (лист №1) і включає як
цеха основного виробництва, так і допоміжні приміщення та підрозділи.
При проектуванні системи електропостачання враховано рельєф
місцевості, характер та вид ґрунту, характеристики приймачів електричної
енергії окремих цехів та споруд, особливості технологічних процесів на
підприємстві, характеристику оточуючого середовища.
Головна понижуюча підстанція (ГПП) підприємства розташована з
врахуванням місця знаходження теоретичного центру електричного
навантаження. При цьому було враховано домінуючий напрямок вітру.
Основним високовольтним обладнанням підприємства є понижуючі
трансформатори цехових трансформаторних підстанцій.
При розробці системи електропостачання підприємства враховувалося, що
всі підстанції підприємства телемеханізовані та будуть працювати без
чергового персоналу.
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху з
виготовлення інверторних блоків
Силові електроприймачі цеху з виготовлення інверторних блоків
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 10
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
№ Кількість, Встановлена
Електроприймач cos
поз. шт. потужність, кВт
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
1 Вентилятор витяжний 10 3,7 0,88
2 Миючий автомат 3 11,2 0,82
3 Міжпозиційний маніпулятор 18 7,5 0,9
4 Верстат розпилення кислоти 3 8,2 0,83
5 Верстат покриття фосфором 3 12,3 0,81
6 Верстат покриття лаком 3 12,4 0,81
7 Верстат нанесення анодного шару 3 7,8 0,87
8 Вакуум автомат 3 15 0,82
9 Верстат покриття алюмінієм 3 12,3 0,9
10 Піч термічна 2 110 0,95
11 Установка монтажу 3 4,8 0,85
12 Роботозований паяльний автомат 3 17,3 0,88
13 Конвеєр стрічковий 1 32 0,8
14 Вузол живлення складальних
1 5,6 0,9
верстатів
15 Насос дистильованої води 2 7,5 0,83
16 Насос гідрофлюаридної кислоти 2 10 0,86
17 Вентилятор приточний 3 36 0,88
18 Дистилятор 3 13,3 0,92
69
Однофазні електроприймачі
20 Роторейзер 3 0,5 0,89
21 Паяльник 3 1,5 0,95
6
В цеху на рівні технологічних зв’язків здійснюється відповідне
резервування.
Основне обладнання цеху відноситься до ІІ категорії. Як відомо [1], до ІІ
категорії слід відносити обладнання без якого не можливе продовження роботи
основного виробництва на час після аварійного режиму.
Обладнання цеху розташовано з урахуванням технологічних особливостей
виробничих процесів.
Виробничо - сформоване електрообладнання живляться від власних
розподільних пунктів РП.
План цеху та розташування обладнання зображено на листі 5 графічної
частини, а також на рисунку 1.1.
Особливостями розташування обладнання у приміщенні цеху є такі, що
потребують практично рівномірну освітленість цеху.
Проектом передбачено загальновиробниче освітлення 380/220 В, та
аварійне освітлення 220 В.
Розміри цеху, електропостачання якого ми будемо розраховувати,
складають: 42×60×6, з площею освітлення S=2520 м2.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 11
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 12
Зм 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 повинні виконувати всі вимоги ПУЕ у цієї частини.
До відкритих, або зовнішніх електроустановок відноситься кран козловий.
Приміщення цехів підприємства відносяться до так званих нормальних, тобто є
сухими приміщеннями, в яких вологість повітря не перевищує 60 % та відсутні
умови, наведені у п. 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 ремонтно-механічний цех
підприємства. Але цей цех відноситься до приміщень з не струмопровідним
пилом.
Запилені приміщення, як зі струмопровідним пилом, так і приміщення з
неструмопровідним пилом, відсутні.
Також на підприємстві відсутні приміщення з хімічно активним
середовищем, в яких постійно або протягом тривалого часу містяться агресивні
пари, гази, рідини, утворюються відкладення або цвіль, що руйнують ізоляцію і
струмові дні частини електроустаткування.
1.4 Характеристика джерела живлення
Живлення даного підприємства 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=1600 МВ • А;
- довжина повітряної лінії Lпл = 50 км.
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на границі
балансової приналежності Qек = 91,9 квар в часи її максимуму навантаження.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110кВ±5%, що дає змогу нормально працювати електрообладнанню.
Оплата за спожиту активну електроенергію здійснюється згідно договору
про споживання електроенергії, який укладається з усіма підприємствами
промислового району і енергопостачальною організацією.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 13
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Знання електричних навантажень необхідне для вибору і перевірки
провідників (шин, кабелів та ін.) і трансформаторів по пропускній
спроможності і економічній густині струму, а також для розрахунку втрат і
відхилення напруги, вибору апаратів захисту та засобів компенсації реактивної
потужності.
Правильне визначення електричних навантажень при проектуванні є
основою для раціонального рішення всього комплексу питань
електропостачання сучасного промислового підприємства, у тому числі,
окремого цеху.
Поняття «розрахункове навантаження» випливає з визначення
розрахункового струму Іроз , за величиною якого вибирають всі елементи
мережі і електрообладнання системи електропостачання.
В найпростішому випадку, коли навантаження постійне в часі
І const Іроз .
При змінному навантаженні, коли його графік має випадкових характер,
використовується співвідношення
t
1
I (t) I(t) dt ,
t
де – тривалість інтервалу усереднення ( t T - ), що приймається
для графіків навантаження, практично незмінних у часі, рівної 3 T0 (у
решті випадків – 3 T0 ); T – інтервал реалізації випадкового процесу; T0 –
постійна часу нагріву провідника до максимальної допустимої температури (за
час, рівний 3 T0 , провідник нагрівається до 95 % сталого рівня).
Умовно приймають T0 10 хв., 30 хв. незалежно від перетину
провідника, звідки і витікає поняття «півгодинний максимум».
З наведеного вище співвідношення вводять поняття «розрахунковий
струм» Іроз – це такий струм, що приводе до такого ж максимального нагріву
провідника або викликає такий же тепловий знос, що й початкове змінне
навантаження I(t) .
Значення Іроз звичайно визначають з виразу
Ppоз 3 U Ipоз cos . (2.1)
В якості розрахункового навантаження приймають середнє навантаження
P за активною потужністю впродовж часу
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 14
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
t
1
P P(t)dt .
t
Активне розрахункове навантаження Ppоз аналогічне поняттю
«розрахунковий максимум» Pmax або «максимального навантаження»
Imax Iроз , тобто найбільшому значенню струму із середніх у 30-хвилиних
інтервалах усереднення.
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів
Визначення розрахункових електричних навантажень необхідно проводити
згідно методики [5], 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 .
У розрахунках використані загальноприйняті позначення: для груп
електроприймачів – Р , для одного електроприймача – р . При цьому для
окремого електроприймача встановлена потужність дорівнює:
1) для електродвигунів, які працюють у довготривалому режимі
pу pном pпасп ;
2) для електродвигунів, які працюють у повторно-короткочасному режимі:
pу pном pпасп ТВ ,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 15
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
де ТВ – тривалість включення в частках одиниці (задається у паспорті, як
правило, у відсотках).
Рисунок 2.1 – Рівні (ступені) системи електропостачання
Групова номінальна (встановлена) активна потужність – це алгебрична
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у
групу ЕП
n
Рном рном , (2.2)
1
де n – кількість електроприймачів у групі.
n
Pном,1 pном n 3,7 10 37 кВт.
1
n
Рном цеху Pном .n 916,4 кВт.
1
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 16
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Групова номінальна реактивна потужність – це алгебраїчна сума
номінальних реактивних потужностей електроприймачів, що входять у групу
n n
Qном qном рном tg 37 0,88 32,6 квар, (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:
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 [5] приймаються наступні постійні часу нагріву:
– Ta 10 хв. – для мережі напругою до 10 кВ, що живлять розподільчі
шинопроводи, пункти, щити. Значення Кр для таких мереж приймають за
номограмою (рисунок 2.2) або згідно таблиці 2.1;
– Ta 2,05 год – для магістральних шинопроводів і цехових
трансформаторів. Для таких випадків значення Кр приймають згідно
таблиці 2.2;
– Ta 30 хв. – для кабелів напругою 6 кВ і вище, що живлять цехові
трансформаторні підстанції та розподільчі установки. Розрахункова потужність
для цих елементів визначається за умовою Кр 1.
Відмітимо, що добуток Кв Рном є проміжною допоміжною розрахунковою
величиною, але не середнім значенням очікуваного навантаження, як це
вважалося раніше.
Величину ефективної кількості електроприймачів nе визначаємо за
співвідношенням
n 2
Pном
n 1
е . (2.5)
n
n р2
ном
1
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 17
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Величину nе можна також визначати за спрощеним співвідношенням
2 p
n ном 2 916,4
е 16,7шт.
pном max 110
Значення коефіцієнту використання кв за кожним окремим
електроприймачем визначаємо за довідковими даними.
Груповий коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними n e
знаходимо за формулою
n
кв р
i номi
Кв
1 (2.6)
n
рномi
1
Рисунок 2.2 – Графіки коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 18
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе для живлячих мереж напругою до 1000 В
n Коефіцієнт використання Кв
е 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14 1,0
2 6,22 4,33 3,39 2,45 1,98 1,60 1,33 1,14 1,0
3 4,05 2,89 2,31 1,74 1,45 1,34 1,22 1,14 1,0
4 3,24 2,35 1,91 1,47 1,25 1,21 1,12 1,06 1,0
5 2,84 2,09 1,72 1,35 1,16 1,16 1,08 1,03 1,0
6 2,64 1,96 1,62 1,28 1,11 1,13 1,06 1,01 1,0
7 2,49 1,86 1,54 1,23 1,12 1,10 1,04 1,0 1,0
8 2,37 1,78 1,48 1,19 1,10 1,08 1,02 1,0 1,0
9 2,27 1,71 1,43 1,16 1,09 1,07 1,01 1,0 1,0
10 2,18 1,65 1,39 1,13 1,07 1,05 1,0 1,0 1,0
11 2,11 1,61 1,35 1,1 1,06 1,04 1,0 1,0 1,0
12 2,04 1,56 1,32 1,08 1,05 1,03 1,0 1,0 1,0
13 1,99 1,52 1,29 1,06 1,04 1,01 1,0 1,0 1,0
14 1,94 1,49 1,27 1,05 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0
15 1,89 1,46 1,25 1,03 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
16 1,85 1,43 1,23 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
17 1,81 1,41 1,21 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
18 1,78 1,39 1,19 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
19 1,75 1,36 1,17 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 19
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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
Груповий коефіцієнт використання по цеху у цілому (середньовиважений
коефіцієнт) дорівнює
n
Кв Р
i номi
1 643,6
Кв, цеху 0,7 . (2.7)
n 916,4
Рномi
1
З урахуванням (2.7) співвідношення (2.3) визначаємо розрахункову
активну потужність
n
Рроз цеху Кр Кв, цеху Рном Кр Кв Рном 1,06 643,6 682,2 кВт. (2.8)
i i
1
Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП, розраховуємо за
співвідношенням
Qроз цеху Кр Кв Рном tgі 1,06 324,2 343,6
i i . квар (2.9)
і
До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругої до 1 кВ буде додане освітлювальне навантаження
Pроз. оc , Qроз. оc .
Повна розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів напругою
до 1 кВ визначається за формулою
S 2 2 2 2
роз Pроз Qроз 682,2 343,6 763,8 кВА. (2.10)
Результати розрахунків за формулами (2.2) – (2.10) та вихідні дані цеху
заносяться у відповідні місця таблиці 2.3, виконаної за формою Ф 636–92 [5].
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 20
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 21
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних навантажень
від однофазних електроприймачів
Електричні навантаження ЕП однофазного струму повинні бути по
можливості 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 рівною потроєній величині
навантаження найбільш завантаженої фази.
При кількості однофазних ЕП до трьох з достатньою для практичних цілей
точністю, умовна трифазна номінальна потужність Рном у (кВт) визначається
так:
– при включенні ЕП на фазну напругу за формулою
Рном y 3 Рном max ф або Рном у 3 Sпасп ТВ cosпасп , (2.11)
де Рном max ф – номінальна потужність максимально навантаженої фази, кВт;
Sпасп – паспортна потужність, кВА, ТВ – відносна тривалість включення в
долях одиниці;
– при включенні однофазних ЕП на лінійну напругу умовна трифазна
номінальна потужність Рном у при кількості електроприймачів від одного до
трьох, включених по можливості рівномірно в різні плечі трифазної системи,
визначаються за формулами:
при одному електроприймачі
Рном у 3 Рном. ; (2.12)
при двох або трьох електроприймачах
Рном у 3 Рном max ф . (2.13)
При числі однофазних ЕП більше трьох і однакових значеннях Кв і cos ,
включених на фазну і лінійну напругу, максимальне розрахункове
навантаження визначається за формулою
Рроз, у 3 Кв Кр Рном max ф . (2.14)
Величина ne при визначенні Кр для однофазних ЕП визначається за
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 22
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
формулою
2 p
nе
ном ф , (2.15)
3 pном max ф
де pном ф – сума номінальних потужностей однофазних ЕП даного
розрахункового вузла, кВт; pном max ф – номінальна потужність найбільшого
ЕП однофазного струму, кВт.
Якщо кількість однофазних електроприймачів з різними Кв і cos більше
трьох і при включенні їх на фазну і лінійну напругу вони розподіляються по
фазах по можливості рівномірно, то визначаються середні навантаження за
найбільш завантажену зміну по кожній фазі.
Загальне середнє навантаження окремих фаз визначається додаванням
середніх однофазних навантажень даної фази (фаза – нуль) і однофазних
навантажень, що включені на лінійну напругу з відповідним зведенням
останніх до навантажень однієї фази та фазної напруги.
P(a) Кв,i Раb,i (аb)а,i Кв,i Рac,i (аc)а,i Кв,i Рао,i
P(b) Кв,i Раb,i (аb)b,i Кв,i Рbc,i (bc)b,i Кв,i Рbо,i (2.16)
P(c) Кв,i Раc,i (аc)c,i Кв,i Рbc,i (bc)c,i Кв,i Рcо,i
Q(a) Кв,i Раb,i q(аb)а,i Кв,i Раc,i q(аc)а,i Кв,i Qао,i
Q(b) Кв,i Раb,i q(аb)b,i Кв,i Рbc,i q(bc)b,i Кв,i Qbо,i
Q(c) Кв,i Раc,i q(аc)c,i Кв,i Рbc,i q(bc)c,i Кв,i Qcо,i , (2.17)
де Кв , Кв – коефіцієнти використання однофазних ЕП різного режиму роботи;
значення інших параметрів приведено для фази а:
– Paв, Pac – навантаження, що включені на лінійну напругу відповідно між
фазами аb і ас;
– Pao , Qao – навантаження, що приєднані на напругу фази а (між фазним та
нульовим проводами);
– (ав)а , (ас)а , q(ав)а , q(ас)а – коефіцієнти зведення навантажень, що включені
на лінійну напругу до фази а (визначаються за довідковими даними, наприклад
[6]).
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 23
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Для кожної фази (a, b, c):
Q
tg (ф), і
і, ф .
P(ф), і
Визначається найбільш завантажена фаза (наприклад, фаза b);
нерівномірність навантаження по фазах за формулою
p
p ном max ф pном min ф .
pном min ф
Еквівалентне трифазне навантаження мережі від однофазних
електроприймачів (у нашому прикладі фази b)
Рном у 3 P(b) ; Qном у 3 Q(b) .
Середньовиважене значення для найбільш завантаженої фази (у нашому
прикладі фази b)
Р
Кв(b)
(b) .
Р1.ab P2.ab Рbc Р
2 b,0
Ефективну кількість однофазних електроприймачів визначаємо по
співвідношенню (2.15)
2 P
n (o)
e(o) .
3 pmax(o)
При відомих ne(o) та Кв(b) з таблиці 2.1, яка є актуальною і для
однофазних навантажень, отримаємо значення Кр .
Умовна розрахункова активна потужність однофазних ЕП для випадку, що
розглядається, дорівнює
Рроз у Кр Кв(b) Ру .
Розрахункова реактивна потужність визначається так:
– для живлячих мереж напругою до 1 кВ у залежності від nе :
при nе 10 Qроз 1,1Кв Рном tg ; (2.18)
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 24
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
при nе 10 Qроз Кв Рном tg . (2.19)
Для прикладу, для фази b
Qроз у 1,1Кр Кв(b) Ру tg
i і .
і
Повна умовна розрахункова потужність Sроз у силових однофазних
електроприймачів напругої до 1 кВ визначається формулою (2.10)
Sроз у P2 2
роз у Qроз у .
Аналогічно визначаються середні однофазні навантаження для фаз b і с,
знаходиться найбільш завантажена фаза по активній потужності, наприклад
фаза с, а потім еквівалентне трифазне навантаження мережі від однофазних
електроприймачів.
Р 3 Р(с) і Q 3 Q(c) .
Таким чином, використовуючи співвідношення (2.11) – (2.19) визначається
еквівалентне трифазне навантаження мережі від однофазних електроприймачів.
Враховуючи те що, однофазне обладнання в нормальних режимах в цеху
використовується, розрахунки однофазних електроприймачів здійснюємо.
Рроз у 3 0,5 3 1,5 6 кВт.
Qроз у Рном tg1,5 0,89 4,5 0,95 5,4 квар.
Sроз у P2 Q2 2 2
роз у роз у 6 5,4 8,1 кВА.
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем
Для визначення електричних навантажень освітлювальних установок
використовується метод питомої потужності.
Для знаходження питомої фактичної потужності ЕН освітлювальних
установок (��п.ос.ф.) використовуються наступні дані: тип світильника, коефіцієнт
запасу ��з, освітленість ��ф, значення розрахункової висоти ��, площа
освітлювального приміщення ��. По обраному типу світильника, площі
освітлювального приміщення та висоті підвісу світильників згідно [7]
визначаємо питому потужність загального рівномірного освітлення необхідну
для забезпечення необхідного значення норми освітленості.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 25
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Максимальну активну потужність освітлювальних установок �� ос.
визначимо згідно виразу:
�� ос. = ��п ∙ ��п.о.ф ∙ ��, (2.20)
де ��п – коефіцієнт попиту освітлення [7], ��п = 0,95 ;
S – площа приміщення, �� = 2880 м ;
��п.о.ф – питома фактична потужність освітлювальних установок, Вт/м2, яка
визначається за формулою:
��ф ��з.ф
��п.о.ф = ��п.ос.табл ∙ ∙ ∙ �� , (2.21)
100 ��з.табл
де ��п.ос.табл – питома потужність освітлювальної установки, Вт/м2 [7];
��ф – фактична нормаосвітленості для виконуваного виду робіт [7],
��ф = 200 лк;
��з.ф – фактичний коефіцієнт запасу для виконуваного виду робіт [7], ��з.ф =
1,4;
kз.табл – коефіцієнт запасу табличний для виконуваного виду робіт [4],
��з.табл = 1,5;
�� – коефіцієнт зміни відбиття від поверхонь приміщення [4], k = 1,15.
200 1,8 Вт
��п.о.ф = 14,6 0,3 9,78 ,
100 1,6 м
�� ос. = 0,95 9,78 2520 23400 кВт.
Для газорозрядних ламп максимальна реактивна потужність:
�� ос. = �� ос. ∙ ������ , (2.22)
де tgφ – відповідно cosφ для кожного типу ламп.
�� ос. = 23,4 0,2 4,7 квар.
Проектом передбачається: загальне робоче освітлення 380/220В; аварійне
освітлення 220В.
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової
підстанції
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 26
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Сумарну активну та реактивну розрахункові потужності на шинах 0.4 кВ
визначаємо за виразами:
P0,38 цеху Рроз цеху Рроз ос. цеху Рроз у 682,2 23,46 705,7 кВт, (2.23)
Q0,38 цеху Qроз. цеху Qроз ос. цеху Qроз. у 343,64,7 5,4348,3 квар. (2.24)
Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанції за виразом
2 2
SТП Р0,4 цеху Q0,4 цеху 705,72 348,32 747,6кВА. (2.25)
та заносимо у графу 10 таблиці 2.4.
Аналогічно для кожного і-го цеху розраховуємо за співвідношеннями
(2.23) – (2.25) Р0,4 цеху , Q0,4, цеху S ТПі та отримані значення 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]. У нашому випадку він дорівнює Ко 0,9 .
Приблизну потужність підприємства (на шинах РУНН) SНН ГПП
визначаємо за формулою
N 2 2
N
SННГПП К 2
о P0,4цеху Q0,4цеху 0,9 6496,3 3871,62 7562,4 кВА (2.26)
i i
i i
Таким чином, нами з використанням нормативної методики, виконано
розрахунок електричних навантажень по підприємства з виробництва джерел
безперебійного живлення, а приблизна розрахункова потужність має значення
Sпр= 7562,4 кВА.
Дані про електричне навантаження інших цехів підприємства приводимо у
вигляді таблиці 2.4. Значення навантажень відповідають вихідним даним,
характеру і специфіці виробництва, загальної потужності підприємства.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 27
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 28
Зм 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
Для визначення умовного центру електричних навантажень існують
декілька методів. Враховуючи наявність впливу сукупності факторів на вибір
місця розташування підстанції, доцільно використовувати достатньо точні
методи, які дозволяють визначити координати ЦЕН (при похибці приблизно
510 %).
Використовуючи обрані методи, необхідно обчислити координати ЦЕН
ХЦЕН та УЦЕН як для активної так і реактивної потужності. При цьому у якості
навантаження Рроз i (Qроз і ) має використовуватися розрахункове значення
потужності (активної і реактивної відповідно), що отримано у попередніх
розділах (або міститься у вихідних даних), а у випадку окремих
електроприймачів − номінальна активна і реактивна потужність окремого ЕП.
Вихідні дані, проміжні величини та результати розрахунку представляють
у вигляді відповідної таблиці.
Розрахунки ЦЕН, враховуючи достатньо велику кількість
електроприймачів цеху (декілька десятків), доцільно виконувати за допомогою
відповідних прикладних комп’ютерних програмам.
Необхідність (або відсутність) розрахунку координат ЦЕН реактивного
навантаження має бути обґрунтовано.
Якщо добові графіки навантажень істотно змінюються в часі, знайдені
координати ЦЕН не дозволяють остаточно вирішити задачу вибору місця
розташування ГПП. В цьому випадку координати змінюються в часі в межах
зони, обмеженої еліпсом. Параметри еліпсу розраховуються за відомими
методиками.
При вказаних розрахунках враховують наявність у цеху високовольтних
двигунів, які є джерелами реактивної потужності, а також попередньо обраний
спосіб компенсації реактивної потужності.
2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства
Головні понижувальні підстанції з метою економії електроенергії і металу
рекомендується розміщувати в центрі електричного навантаження (ЦЕН). Для
встановлення ГПП поблизу ЦЕН підприємства часто існують обмеження, що
накладаються технологічними особливостями, умовами генплану тощо. Перше
уявлення про характер розподілу навантажень по території об’єкта отримують
за допомогою картограми навантажень. Картограму навантажень будують як на
плані розташування приймачів електроенергії в цехах, так і на генеральному
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 29
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
плані всього промислового підприємства. В останньому випадку в якості
приймачів електроенергії розглядаються самі цехи.
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу навантажень
на картограмі виконують різними способами. Найбільш простий з них полягає в
зображенні ступеня інтенсивності розподілу навантажень приймачів за
допомогою кіл. Він полягає в наступному. В якості центру кола вибирають
центр електричного навантаження приймача електроенергії, а радіус кола
пов’язують з розрахунковою потужністю приймача; значення його знаходять з
умови рівності розрахункової потужності в деякому масштабі площі кола
P 2
роз r m
i ,
де Pрозi – максимальне електричне навантаження i-го підрозділу; r – радіус
кола; m – масштаб.
Кожне коло може бути розділено на сектори, площі яких дорівнюють
відповідно силовому та освітлювальному навантаженні. В цьому випадку
картограма дає уявлення не тільки про значеннях навантажень, але і про їх
структуру.
Оскільки при проектуванні систем промислового електропостачання
вирішують і завдання визначення розташування джерел живлення для
реактивних навантажень, рекомендується мати дві картограми: одну для
активних, іншу для реактивних навантажень.
Побудова картограм реактивних навантажень проводиться аналогічним
способом. Реактивні навантаження можуть живитися від конденсаторних
установок, які розташовуються в місцях споживання реактивної потужності, а
також від синхронних компенсаторів і синхронних електродвигунів. У зв’язку з
цим, в загальному випадку, для відшукання оптимальних умов і місць
установки джерел реактивної потужності потрібно знаходити окремо центри
споживання реактивної потужності підприємства.
У кожному з отриманих кіл виділяємо сектори, що відповідають силовому,
а також освітлювальному навантаженням
360 P
роз цеху
с.н ; (2.27)
Р0,4 цеху
360 P
роз ос. цеху
оc.н , (2.28)
Р0,4 цеху
де i – величина сектору у градусах.
Розраховуємо на прикладі вибраного цеху з виготовлення інверторних
блоків вказані параметри картограми електричних навантажень
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 30
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
3600 682,2
αс.н 348.
705,7
3600 23,4
αо.н 12.
705,7
Р
r р0,38 978,8 1000
i 51 мм.
3,14 m 3,14 120
Розрахункові значення заносимо у графу 8 таблиці 2.5
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як точку з
координатами:
n
(Pp.i xi )
Х i1 ; (2.29)
n
Pp.i
i1
n
(Pp yi )i
Y i1 , (2.30)
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.
Таблиця 2.5 – Дані для побудови картограми ЕН
Розрахункові навантаження
Найменування P , ,
роз.цеху Pроз.ос.цеху . P с.н , о.н ,
0,38цеху. ri, мм
об’єкта кВт кВт , град град
кВт
1 2 3 4 5 6 7
Цех сонячних
батарей. Інженерно- 415,9 168,4 584,3 256 104 39,4
дослідницький відділ
Цех з виготовлення
682,2 23,4 705,7 348 12 43,3
інверторних блоків
Цех зарядних
597,3 24,5 621,8 346 14 40,6
пристроїв
Цех пластичного
854,6 36,8 891,4 345 15 48,6
лиття
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 31
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Монтажний цех 455,7 41,1 496,8 330 30 36,3
Акумуляторний цех 913,4 65,4 978,8 336 24 51
Продовж. табл.. 2.5
1 2 3 4 5 6 7
Цех виготовлення
систем керування та 387,3 19,7 407 343 17 32,9
АВР
Цех з виготовлення
пристроїв індикації та 312,5 84,6 397,1 283 77 32,5
інтерфейсу
Цех монтажних плат.
Цех струмопровідних
паст. Насосна станція. 674,9 56,4 731,3 332 28 44,1
Котельня. Цех
упаковки
Трансформаторний
цех. Цех переробки
електронних
компонентів. Цех 603,8 78,3 682,1 319 41 42,5
регенерації
електролітичних
стоків
Дані, необхідні для розрахунку координат ЦЕН згідно виразів (2.26),
(2.27) заносимо у відповідні графи таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 – Дані для визначення ЦЕН підприємства
Найменування P P -4 -4
роз.цеху роз.ос.цеху P0,38цеху. Х, Y, Pр.0,38X10 , Pр0,38Y10 ,
об’єкта кВт кВт кВт м м кВтм кВтм
1 2 3 4 5 6 7 8
Цех сонячних
батарей.
Інженерно- 415,9 168,4 584,3 100 370 58430 216191
дослідницький
відділ
Цех з
виготовлення
682,2 23,4 705,7 240 380 169368 268166
інверторних
блоків
Цех зарядних
597,3 24,5 621,8 340 370 211412 230066
пристроїв
Цех пластичного
854,6 36,8 891,4 60 300 53484 267420
лиття
Монтажний цех 455,7 41,1 496,8 60 210 29808 104328
Акумуляторний
913,4 65,4 978,8 230 270 225124 264276
цех
Цех виготовлення 387,3 19,7 407 340 280 138380 113960
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 32
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
систем керування
та АВР
Продовж. табл.. 2.6
1 2 3 4 5 6 7 8
Цех з
виготовлення
пристроїв 312,5 84,6 397,1 210 150 83391 59565
індикації та
інтерфейсу
Цех монтажних
плат. Цех
струмопровідних
674,9 56,4 731,3 90 90 65817 65817
паст. Насосна
станція. Котельня.
Цех упаковки
Трансформаторни
й цех. Цех
переробки
електронних
603,8 78,3 682,1 280 50 190988 34105
компонентів. Цех
регенерації
електролітичних
стоків
1226202 1623894
Визначаємо координати ЦЕН
n
(Pp.i xi )
Х i1 1226202
=188,8 м,
n
P 6496,3
p.i
i1
n
(Pp y )
i i
i 1 1623894
Y =250 м.
n
P 6496,3
p i
i1
Таким чином, нами розраховані дані для побудови картограми
навантаження (таблиця 2.5) та координати ЦЕН (таблиця 2.6) які ми будемо
використовувати при виборі місця розташування ГПП.
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)
При виборі місця розташування ГПП враховують характер розподілу
навантаження по території об’єкта, умови оточуючого середовища, наявність
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 33
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
зон з підвищеним забрудненням, а також архітектурно - будівельні обмеження .
При виборі місця розташування цехової трансформаторної підстанції
потрібно вказати у якій мірі враховуються, зокрема, вимоги щодо зворотних
потоків енергії до джерела живлення, розташування відносно розрахованого
ЦЕН та інші фактори, врахування яких вимагають діючі нормативи.
Правильне розміщення трансформаторних підстанцій – одне з важливих
питань при побудові раціональної системи електропостачання.
При розташуванні ГПП (цехової ТП) враховують зокрема, наступні
вимоги:
а) максимальне приближення до центру електричних навантажень;
б) зведення до мінімуму зворотних потоків енергії до джерела живлення;
в) бажано щоб трансформатори розташовувались на відкритому повітрі;
г) цехові підстанції повинні займати як можна меншу корисну площу
цеху;
д) ГПП (ТП) не повинні створювати перешкод виробничому процесу;
е) виконання вимог електричної та пожежної безпеки.
ГПП (ТП) з метою економії металу і електроенергії рекомендується
встановлювати в центрі електричних навантажень (ЦЕН).
Встановлення трансформаторних підстанцій у вказаних центрах дозволяє:
а) приблизити високу напругу до центрів споживання електричної енергії;
б) зменшити витрати провідникового матеріалу;
в) мінімізувати втрати електричної енергії або сумарних зведених річних
витрат.
ГПП (ТП) розташовують як можна ближче до центру електричних
навантажень (ЦЕН) у мертвій зоні обслуговування підйомних кранів, між
колонами тощо.
ТП розташовують поза межами цеху лише у випадках неможливості
встановлення їх у приміщенні цеху. Для цього використовують, як правило,
прибудовані та вбудовані підстанції.
Розрахунок координат ЦЕН реактивного навантаження цеху має сенс у
тому випадку, коли компенсацію реактивної потужності здійснюють в місцях
концентрації таких споживачів, або в цеху встановлено високовольтні двигуни,
які є джерелами реактивної потужності.
На основі аналізу структури електроспоживання цеху приймаємо рішення
про компенсацію реактивної потужності на шинах цехової ТП, координати
ЦЕН реактивного навантаження цеху не розраховуємо.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 34
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства
Схема електропостачання показує зв’язок між джерелом живлення та
споживачами електроенергії підприємства.
Для підприємств з електричним навантаженням десятки мегават,
приймальними пунктами можуть бути головні понижуючі підстанції (ГПП),
підстанції глибокого вводу (ПГВ).
Живлення ГПП, ПГВ від мереж енергосистеми повинне виконуватися не
менше ніж по двох лініях, підключеними до незалежних джерел живлення.
При виході з ладу однієї з живильних ліній, лінії, що залишилися в роботі,
повинні забезпечити все навантаження підприємства. При виході з ладу одного
незалежного джерела живлення, джерело, що залишилися в роботі, повинне
забезпечити живлення всіх електроприймачів I і II категорії, які необхідні для
функціонування основних виробництв.
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 приєднань.
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.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 35
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
На основі узагальнюючих вище приведених міркувань, а також загальних
вимог до систем електропостачання, обираємо схему РУВН “110-5Н” –
прохідну двохтрансформаторну ГПП з двостороннім живленням при
необхідності збереження у роботі двох трансформаторів при КЗ (пошкодженні)
на ВЛ в нормальному режимі роботи ПС (при рівномірному графіку
навантажень, приведену на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 – Схема РУВН “110-5Н” підстанції 110/10 кВ
Вказаний підхід зберігається при виборі і обґрунтуванні схем РУНН.
В якості трансформаторної підстанції у цеховій мережі зазвичай
використовуються комплектні трансформаторні підстанції КТП різної
модифікації. Це обумовлено тим, що при використанні комплектного
обладнання підвищується якість систем електропостачання, надійність її
роботи, зручність і безпека обслуговування,забезпечується швидке розширення
та мобільність електрогосподарства.
На рисунку 3.2 наведена електрична схема типової розподільчої установки
РУ НН 6 (10) кВ у складі цехової ТП.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 36
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 3.2 – Схема РУ НН 6 (10) кВ у складі ТП
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі
Для живлення ГПП (напруга 35, 110 або 220 кВ) в більшості випадків
використовуються повітряні лінії. Кабельні лінії застосовують при забрудненій
атмосфері та інших випадках, передбаченими нормативними документами.
Вказуються основні вимоги щодо ліній електропередач, яким вони
повинні відповідати згідно діючим нормативам щодо гранично допустимого
нагріву з урахуванням не тільки нормальних, а й післяаварійних режимів, а
також режимів у період ремонту і можливих нерівномірностей розподілу
струмів між лініями. Переріз, що відповідає таким вимогам, визначається
згідно ПУЕ.
Перерізи провідників мають бути перевірені за економічною густиною
струму, а при відповідної напрузі – мають бути перевіреними за умовами
утворення корони. Крім того, перерізи провідників мають бути перевірені, при
необхідності, на мінімальний переріз згідно механічної міцності.
На цьому етапі проектування попередньо визначається переріз живлячих
ліній. Вихідними даними служать номінальна напруга Uном РУВН і приблизна
потужність SВН ГПП на стороні ВН ГПП.
Потужність SВН ГПП визначається за формулою, у якої враховано втрати
потужності у силових трансформаторах ГПП
N 2 2
N
SВН ГПП Ко (P0,4 цеху і PT ) (Q0,4 цеху і QT ) , (3.1)
i i
SВН ГПП 0,9 (6496,3151,2)2 (3871,6 756,2)2 8099,8 кВА.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 37
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
де PT і QT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Рт 0,02 Sпр 0,02 7562,4 151,2 кВт,
Qт 0,1Sпр 0,17562,4 756,2 квар.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно виразу
S 8099,8 1,4
І ВН ГПП
роз = К
зав.Л 42,6 29,8 А, (3.2)
2 3 Uном 3 110 2 1,732 110
де Кзав.Л =1,4 – 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.
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=265 А.
Вибраний переріз лінії живлення перевіряємо на:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи (к – коефіцієнт, що
враховує фактичну розрахункову температуру середовища к=1);
29,8 А ≤1∙265 А,
– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим відключення
однієї з ліній живлення)
де – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп =1,25.
2. 29,8 А <1.1,25.265 А;
– на мінімальний переріз згідно механічної міцності – згідно з місцем
розташування підприємства визначається величина стінки ожеледі за її
товщиною і по [1] визначається мінімальна площа перерізу;
– на мінімальний переріз за умовою корони – мінімальний переріз
повітряної лінії 110 кВ за умовою корони складає 70 мм2.
Таким чином, користуючись проведеними розрахунками, остаточно
обираємо для повітряної лінії провід АС-70 [1, 6].
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 38
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
напруги мають істотно різну величину.
Відмітимо характерні особливості повітряних ліній різного класу напруги.
Для повітряних ліній напругою 110 кВ і вище індуктивний опір Х
повітряної лінії більше активного опору R: XR , причому для ЛЕП напругою
220 кВ і вище справедливе співвідношення: ХR .
Тому при значних протяжностях таких ліній або при роботі мереж, що
містять ці елементи, з навантаженнями, близькими до проектних, значення
кутів зсуву стають великими, як правило, близько 1525 , зі збільшенням
до 3555 при збільшеній протяжності ЛЕП або передачі потужностей,
близьких до нормативних по статичній стійкості. У цих випадках врахування
поперечної складової U/ / вносить уточнення в розрахунки напруги, що
істотно перевищують погрішності інформації про параметри мережі, а тому
аналіз електричних режимів повинен виконуватися з урахуванням поперечної
складової падіння напруги.
Для ділянок напругою 110 кВ і менше XR , кут невеликий (менше
2 3 ).
Зв’язок між напругою на початку (напруга джерела живлення) і кінці
ділянки лінії (напруга на РУВН ГПП) знаходиться шляхом традиційних
розрахунків з використання схеми заміщення (рисунок 3.3):
Рисунок 3.3 – Схема заміщення фази ділянки мережі
На рисунку 3.3 S1 , S2 – повна потужність у началі і кінці ділянки
(комплексні значення); Rн , Хн – опір навантаження (активний і індуктивний).
Повздовжня (по напряму U2ф ) складова падіння напруги в лінії U/
ф
U/
ф Iа R Iр X I (RcosXsin) . (3.5)
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 39
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
R R0 L ,
X X0 L .
Для визначення складових струму використовують відомі співвідношення:
Ia
Pі ;А; I Qі
p . (3.6)
3 Uі 3 Uі
Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння напруги
в лінії U//
ф
U//
ф Iа X Iр R I (X cosR sin) . (3.7)
Знаючи складову падіння напругу Uф , можна визначити, відповідно,
вектор напруги на початку ділянки
U //
ф1 Uф2 Uф Uф2 Uф jUф
(3.8)
Uф2 (I R I j
a pX) j(IaX IpR) Uф1 e ,
де модуль U1ф цієї напруги
U (U U/ 2 / / 2
ф1 ф2 ф) (Uф ) , (3.9)
та його фаза
U/ /
arctg ф
/ .. (3.10)
Uф2 Uф
Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф . Втрата
напруги» Uф , для ділянки електричної мережі
Uф Uф1 Uф2 .В. (3.11)
Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної мережі має
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 40
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
вид
Рисунок 3.4 – 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 . (3.12)
i1
В цьому випадку з достатньою точністю (помилка менше 0,5 %) можна
вважати, що падіння напруги U1 дорівнює його поздовжній складовій U / .
Тоді втрати напруги U приблизно визначається за формулою
U / PіR QіX PіR Q X
3 (Ia R I і
p X) . , (3.13)
Uі Uном
де потужність і напруга відповідають одному і тому ж вузлу або у формулу
підставляється номінальна напруга Uном ділянки.
Повні активний і реактивний опір визначаються за відомими формулами.
Значення повного активного і реактивного опору для ЛЕП визначаються за
загальним виразом
П П0 L , (3.14)
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 41
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
D
X0 0,144 lg cp 0,0157 Х/
0 Х/ /
0 , (3.15)
rпр
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 (3.16)
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
rпр
F F
1,15 1,20 cт , (3.17)
Активний погонний опір лінії визначається по формулі, Ом/км
R0 , (3.18)
F
де – питомий активний опір матеріалу проводу, Оммм2 / км;
F – переріз фазного проводу (жили), мм2 .
Для технічного алюмінію залежно від його марки можна прийняти
29,531,5 Ом мм2 / км , для міді 18,0 19,0 Ом мм2 / км .
Для визначення складових струму використовують співвідношення (3.6):
Pі 6496,3 Q 3871,6
Ia 34,1А; I і
p 20,3А.
3 Uі 1,73 110 3 Uі 1,73 110
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 42
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
R0 = 0,132 Ом/км, X 0 =0,38 Ом/км при Dср = 0,8 м, cos 0,8, sin 0,64 .
Для ділянки мережі довжиною 75 км для провода марки АС 70:
R R0 L , R 0,13250 =6,6 Ом,
X X0 L , X = 0,3850= 19 Ом.
U/
ф 34,16,6+20,3 19 610,8 В.
Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння напруги
в лінії U//
ф
U//
ф 20,31934,16,6160,6 В.
модуль U1ф цієї напруги
U (110000610,8)2
ф1 (160,6)2 110610,9 В,
та його фаза
U/ /
160,6
arctg ф
/ 0,002 .
Uф2 Uф 110000 610,8
Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф .
Втрата напруги» Uф , для ділянки електричної мережі
Uф Uф1 Uф2 110610,9 110000 610,9 В.
Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при проектної
потужності
U
ф 610,9
U% 100% 100% 0,56%.
Uном 110000
В результаті аналізу втрат напруги, що отримані за співвідношеннями (3.5)
– (3.18), можна зробити висновок, що вибрані параметри провідника цілком
забезпечують передачу необхідної потужності до ГПП при допустимих втратах
напруги.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 43
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
4.1 Вибір трансформаторів ГПП
Головними вимогами при виборі трансформаторів ГПП є:
- забезпечення надійності електропостачання відповідно категорії споживача у
нормальних, аварійних і ремонтних умовах так, щоб трансформатор, що
залишився у роботі, забезпечував роботу підприємства на час заміни вибулого
трансформатора з урахуванням можливого обмеження навантаження без збитку
для діяльності підприємства і з використанням допустимого перевантаження;
- забезпечення мінімуму зведених затрат на трансформатори з
урахуванням динаміки росту електричних навантажень.
Розглянемо викладене детальніше. Надійність ГПП забезпечується такими
заходами [4]:
- число трансформаторів ГПП вибирається, виходячи з категорії
споживача:
I категорія - обов'язково два трансформатори;
II категорія - два трансформатори, але це вимагає обґрунтування на
техніко-економічному рівні;
III категорія - один трансформатор.
- навантажувальна здатність трансформатора перевіряється при
вимкненні одного трансформатора. При цьому враховується можливість
тривалого перевантаження трансформатора за рахунок:
а) добового недовантаження;
б) сезонного недовантаження.
Після виявлення усіх перерахованих показників варіантів, що
порівнюються, розглядають питання забезпечення необхідної надійності та
резервування електропостачання при аварійному виході з ладу одного із
трансформаторів.
- схема ГПП будується так, щоб усі її елементи постійно знаходилися
під навантаженням і споживачі І та II категорій мали два джерела
живлення, тобто обидва трансформатори незалежно від навантаження
мають бути постійно ввімкнені.
Приймаємо до установки два трансформатори однакової потужності з
вбудованим регулюванням напруги під навантаженням. Потужність
трансформатора вибирається таким чином, щоб при відключенні одного з
трансформаторів інший міг передавати задану потужність без порушення ПТЕ,
якими передбачається припустиме перевантаження трансформаторів до 40 % у
після аварійному режимі під час максимуму навантаження тривалістю не
більше 6 годин протягом не більше 5 діб.
Як розрахункова потужність приймається максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразом
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 44
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Ртр 0,02 Sпр ; (4.1)
Qтр 0,1 Sпр , (4.2)
де Sпр. – наближено повна потужність об’єкта проектування, кВА;
Рт 0,02 Sпр 0,02 7562,4 151,2 кВт,
Qт 0,1Sпр 0,17562,4 756,2 квар.
Загальне навантаження об’єкта визначається виразом
S 2 2
np(6 ст.) SВН ГПП Ко (Р0,38цеху i Ртр) (Q Q ); (4.3)
0,38цеху i тр
SВН ГПП 0,9 (6496,3151,2)2 (3871,6 756,2)2 8099,8 кВА.
Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу
де PT і QT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
S
S np(6 ст.)
тр ; (4.4)
2 0,7
8099,8
Sтр 5785,6 кВ А.
2 0,7
По отриманому значенню потужності вибирається номінальна потужність
трансформатора SномТ. Якщо різниця між потужностями SТP і Sном ТР і незначна
(± 10%), то для розгляду приймається один варіант, в іншому випадку
розглядається варіант з більшою і меншою стандартною потужністю
трансформатора відносно SТР.
За умовами нормального режиму роботи до установки можна було б
прийняти трансформатори номінальною потужністю SномТ=6300 кВА, що
працювали б із допустимим перевантаженням Kз 1,08. Однак при перевірці
на перевантажувальну спроможність трансформаторів в аварійному режимі
вони не підійшли K з.а 2,16. Згідно попередніх розрахунків вибираємо два
силових трансформатора з регулюванням напруги під навантаженням
потужністю 6300 кВА з напругами UВН = 115 кВ; UНН=11 кВ. Марка вибраного
нами трансформатора ТМН 6300/110. Коефіцієнт завантаження в
післяаварійному режимі складе Kз.а 1,37, що згідно 8 допустимо впродовж
12 годин.
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 45
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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
9000
8500
Sмакс
8000
8100
7500
7000 7290
6500 Sн.тр
6480
6000
5500 5828
5670
5000
4500 4860 4860
4000
4050
3500
3000 3240 3240 3240
2500
2000 2430 2430
1500
1000
500
0
1 2 4 5 6 8 11 14 16 19 22 23 24
t год
Рисунок 4.1 – Упорядкований добовий графік навантаження для вибору
трансформаторів ГПП
Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора визначаємо згідно
виразу
n
(S 2
i ti )1
К 1i (4.5)
І S n
н.тр ti
i1
де Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, кВА;
n – кількість ступенів потужності графіка навантаження трансформатора,
за яких навантаження менше або дорівнює номінальному трансформатора
шт.;
Δtі – проміжки часу, у які навантажувальна потужність не перевищує
потужність трансформатора, год;
Sі – потужності, що відповідають цім проміжкам часу Δtі , МВА.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 46
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
(3,24 1) (2,43 1) (2,43 2) (3,24 1) (5,82 1)
1
(5,67 3) (4,86 3) (4,86 3) (4,05 1) (3,24 1)
К
1 0,66 .
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
(S 2
i ti )1
К 1i (4.6)
2 ;
S m
н.тр ti
i1
` 1 ((7, 29 2) (6, 48 2) (8,1 3))
К2 0, 43.
6,3 (2 2 3)
де m – кількість ступенів потужності графіка навантаження, за яких його
більше від номінальної потужності трансформатора.
Величину К``2 визначаємо за виразом
К `` 0,9 Snp (6 ст.)
2 ,
Sн.тр
`` 0,9 8099,8
К2 1,16 .
6300
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≥1,16.
У післяаварійному режимі (при вимиканні одного з двох трансформаторів)
для надійного електропостачання усіх або значної частини споживачів ПС
передбачається живлення від трансформатора, який залишився у роботі, в
межах допустимого перевантаження.
Таким чином, якщо на ГПП два трансформатора, то номінальна потужність
Sном Т=6300 кВА кожного з них має відповідати двом умовам.
По-перше, номінальна потужність одного з них не повинна бути менше
половини розрахункового повного навантаження Snp(6 ст.) тому що в разі
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 47
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
аварійного вимикання одного з трансформаторів і автоматичним вмиканням
секційного вимикача РУ НН, інший трансформатор бере на себе все
навантаження підстанції. Цю умову можна записати так:
S
S np(6 ст.)
ном Т . (4.7)
2
6300 4049,9 .
На основі проведених розрахунків попередньо вибираємо трансформатор
ТМН–6300/110 із номінальними параметрами: Sном.Т=6,3МВА, Uном.В=115 кВ, =,
Uном.Н =11кВ, UКЗ =10,5%, ΔРХХ= 10 кВт, ΔРКЗ= 44 кВт може систематично
перевантажуватися у вибраних умовах.
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 об’єкта Sроз, згідно чого робиться
масштаб по вісі навантажень (рисунок 4.1).
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 [10].
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 значної 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;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 48
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
- при питомої густині навантаження 0,2-0,5 кВА/м2 - 1600 кВА;
- при питомої густині навантаження більше ніж 0,5 кВА/м2 - 2500, 1600
кВА.
Але ж ці критерії чинні лише при рівномірному навантаженні.
Для енергоємних підприємств рекомендується уніфіковувати одиничні
потужності трансформаторів.
Вибір числа і економічної потужності цехових трансформаторів
здійснюється одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів
(НБК) у такій послідовності на прикладі обраного раніше цеху.
Вибір виконується у два етапи:
1) Вибирається економічне оптимальне число цехових
трансформаторів NТЕ та економічне оптимальне значення потужності НБК
QНК1.
2) Визначається додаткова потужність НБК QНК2 з метою оптимального
зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі напругою 10 кВ.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2 , (4.9)
де QНК1 та QНК2 – сумарні потужності НБК, які визначаються на першому
та другому етапах.
Вибір оптимальної кількості цехових трансформаторів на прикладі
розглянутого нами цеху.
Потужність цехових трансформаторів рекомендується визначати за
питомою густиною навантаження, кВА/м2
S
ТПцеху
S ; (4.10)
S
де SТП – в даному випадку максимальне навантаження ТП 2, кВА;
S – площа приміщення, м2.
747,6
S 0,3 кВА .
2520 м2
Мінімальне число цехових трансформаторів Nmin однакової потужності
SН.ТР , що призначені для живлення технологічно зв'язаних навантажень:
P
Nmin
м N ; (4.11)
кз Sн.тр
де Рм. – максимальне активне навантаження даної ТП 4, кВт;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 49
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
кз – коефіцієнт завантаження трансформатора, (для двохтрансформаторних
підстанцій приймається 0,7 – 0,75), а (для однотрансформаторних – 0,95);
Sн.тр – номінальна потужність трансформатору, кВА;
N – дробовий додаток до найближчого цілого числа.
705,7
Nmin 0,51 2 шт ,
0,75 630
Економічну кількість трансформаторів Ne знаходимо за виразом
N е N min m; (4.12)
де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [10] 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
Qmax .T (Nе кз.ф S 2 2
н.тр) - Рр.0,38 ; (4.13)
де кз.ф – фактичний коефіцієнт завантаження,
S
к мТП 747,6
з.ф , кз.ф 0,59;
Ne Sн.тр 2 630
Qmax.T (2 0,59 630)2 - 705,72 246,9 квар.
Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних конденсаторів
QНК1 складе:
Q _
НК1 Qм0,38 QmaxТ ;
де Qм0,38 – сумарна реактивна потужність напругою 0,38 кВ за найбільш
завантажену зміну, квар.
QHK1 348,3 - 246,9 101,4 квар.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 50
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
При QНК1 ≤ 0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку не
потрібно. У нашому випадку QНК1≥0 квар, 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
QHK 2 Q _
м QHK1 Nе Sн.тр; (4.14)
0,38
де – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників
К1 К2, схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі (для радіальної
мережі визначається згідно рисунок 4.8, для магістральної схеми - рисунок
4.9. для двоступеневої схеми живлення трансформаторів від РП 6-10 кВ, на
К
яких відсутні джерела реактивної потужності р1 [10]).
60
Показник К1 характеризує відношення питомих витрат на низько та
високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної
системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при двозмінній
роботі - 12, при однозмінній - 24. Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП
ГПП та потужність трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з
даними таблиці 4.7 у залежності від потужності трансформаторів та довжині
живлячої лінії [10].
QHK 2 348,6_101,4_( 0,18 2 630 ) 20,1квар
Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2<0 додатково встановлювати
конденсаторні батареї не потрібно.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складає
QHK QHK1 QHK2 ,
QНК=101,4+20,1=121,5 квар.
Орієнтуючись на двотрансформаторну комплектну трансформаторну
підстанцію внутрішньої установки (КТПВ) попередньо приймаємо до
встановлення два трансформатори типу ТМ номінальною потужністю ��ном.тр =
630 кВА та дві конденсаторні установки потужністю ��ККУ = 60 квар із
напругою живлення �� = 0,38 кВ кожна.
Приймаємо згідно ПУЕ глава 5.6, дві конденсаторні установки марки УК3-
0,415-60 Т3 Qкку=60 квар і напругою живлення U=0,4 кВ.
Аналогічно проводимо розрахунки для інших цехів і результати заносимо
у таблицю 4.1.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 51
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 52
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
4.3 Компенсація реактивної потужності на підприємстві
Заходи з компенсації реактивної потужності застосовують на основі ТЕР,
виконаних комплексно на базі єдиного перспективного плану розвитку даного
району з урахуванням балансу реактивної потужності, виходячи із допустимих
меж коливань напруги та спотворення форм кривої напруги і струму,
встановлених ДСТУ EN 50160 та [14].
Вибір засобів компенсації виконується одночасно з вибором усіх елементів
живлячої і розподільної електричної мережі для нормального і післяаварійного
режимів роботи [10].
В якості засобів компенсації реактивної потужності приймають батареї
низьковольтних і високовольтних конденсаторів напругою 0,4 кВ і 6 (10) кВ
відповідно та синхронні електродвигуни 6 (10) кВ, статичних тиристорних
компенсаторів.
Під час вибору компенсуючого пристрою враховувалось:
– забезпечення допустимих навантажень елементів електричної мережі і
трансформаторів;
– використання компенсуючого пристрою в якості одного із засобів
забезпечення якості електроенергії в електричній мережі;
– забезпечення балансу і обумовленого резерву реактивної потужності в
вузлах мережі за наявністю джерел реактивної потужності в допустимих межах;
– забезпечення статичної стійкості роботи мереж і ЕП.
Вибір компенсуючих пристроїв виконувавсь одночасно з вибором інших
основних елементів системи електропостачання підприємства з урахуванням
динаміки зростання ЕН і постійного розвитку системи. Вибір виконують на
основі наступних початкових даних:
– максимальних, мінімальних і післяаварійних режимів реактивних
потужностей, які споживають ЕП підприємства;
– технічних умов енергосистем з вказаною величиною реактивної
потужності, яка передається із мережі енергосистем в мережу підприємства в
режимі найбільших активних навантажень енергосистеми.
Під час вибору компенсуючого пристрою потрібно:
– визначати доцільну ступінь використання реактивної потужності
генераторів власних електростанцій підприємства і синхронних двигунів в
мережах на напругу до 1000 В і вище;
– враховувати реактивну потужність, що генерується силовими
трансформаторами, ПЛ, струмопроводом і КЛ напругою вище 20 кВ, а також
КЛ напругою 6 (10) кВ значної протяжності;
– розглядати доцільність застосування для компенсації реактивної
потужності перетворювальних установок, спеціальних засобів компенсації.
Для підприємств з великою нерівномірністю графіків навантажень
передбачається автоматичне регулювання:
– збудження синхронних електродвигунів;
– потужності частин конденсаторних батарей в залежності від режиму
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 53
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
роботи системи електропостачання;
Кількість і потужність нерегульованих конденсаторних батарей
приймалося за найменшим реактивним навантаженням електричної мережі
підприємства.
Кількість і потужність ступенів регулювання конденсаторних установок
визначають в відповідності з графіком навантажень та з урахуванням технічних
умов енергосистем.
Як правило, слід застосовувати дво- або триступеневе регулювання
конденсаторних батарей з розподілом їх на секції однакової потужності. У разі
невеликої різниці в навантаженнях двох денних змін слід застосовувати
двоступеневе регулювання.
В необхідних випадках для збільшення кількості ступенів регулювання
допускають застосовувати секції компенсуючих пристроїв різної потужності.
У разі наявності на підприємстві декількох конденсаторних установок
застосовується багатоступеневе регулювання сумарної реактивної потужності,
яка генерується усіма конденсаторними установками підприємства, шляхом
різночасного увімкнення окремих батарей у відповідності з графіком
навантаження.
Розподіл компенсуючих пристроїв на різних ступенях системи
електропостачання виконується на підставі ТЕР. Найбільший економічний
ефект забезпечується розташуванням цих засобів близько від ЕП з найбільшим
споживанням реактивної потужності.
Конденсаторні батареї напругою до 1000 В встановлюють, як правило, в
цеху біля розподільчих пунктів або приєднують до магістральних
шинопроводів.
Централізована установка конденсаторів напругою до 1000 В на ТП або на
головній дільниці магістрального шинопроводу допускається лише в тих
випадках, коли установка конденсаторів в цеху можлива за умовами пожежної
безпеки.
Установку конденсаторів напругою 6 (10) кВ передбачають:
– на цехових підстанціях, які мають РУ на напругу 6 (10) кВ;
– на розосереджених ПГУ або ГПП, безпосередньо від яких виконується
розподіл електроенергії між цеховими підстанціями.
Індивідуальна компенсація може бути допущена як виключення у
потужних ЕП з низьким коефіцієнтом потужності та з великою кількістю годин
роботи на рік.
У разі ввімкнення конденсаторних батарей до мереж з джерелами вищих
гармонік потрібно перевіряти ймовірність перенавантаження конденсаторів
струмом в розрядженому або близьких до цього режимах і застосовувати
необхідні заходи з їх усунення.
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.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 54
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Вибір потужності засобів компенсації відбувається згідно [10].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними даними є
максимальна реактивна потужність Qтах та вхідна реактивна потужність Qек ,
що погоджена з енергопостачальною організацією на межі балансової
приналежності.
Максимальна реактивна потужність Qвк на шинах розподільчої
установки 10 кВ підстанції, яка повинна бути скомпенсована високовольтними
батареями статичних конденсаторів, визначається за виразом
Qвк кнс Qmax Qт - Qек - Qнк.ф ,
де кнс – коефіцієнт, що враховує неспівпадання за часом найбільшого
навантаження підприємства з максимумом навантаження енергосистеми
(для нашого випадку кнс =0,89)
Qmax – розрахункова реактивна потужність підприємства, квар;
Qт – сумарна втрата реактивної потужності в трансформаторах, квар;
Qек – економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою в
часи її максимуму навантаження, квар;
Qнк.ф – сумарна встановлена потужність низьковольтних
конденсаторів, квар.
Qвк 0,92 3871, 6 756, 21 91,9 1710 2700 квар.
Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення [4] два комплекти
високовольтних блоків статичних конденсаторів. Марки прийнятих блоків
статичних конденсаторів УКЛ-10,5-1350 У3. Сумарна ємність блоків статичних
конденсаторів складає ΣQБСК10=2700 квар, при номінальній напрузі живлення
10,5 кВ.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 55
Зм 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 [12]. Вибір схеми визначається категорією
надійності споживачів електроенергії, їх територіальнім розміщенням,
особливостями режимів роботи.
Одноступеневі радіальні схеми застосовують на невеликих та середніх за
потужністю 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
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.
Живлення трансформаторних підстанцій окремих корпусів відбувається з
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 56
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
РП 10(6) кВ підстанції підприємства за допомогою кабельних ліній. В більшості
випадків використовуються магістральні схеми живлення підстанцій, при
цьому від кожної магістралі може живитися до 3-4 трансформаторних
підстанцій в залежності від потужності трансформаторів. Для окремо
розташованих, а також дуже відповідальних споживачів можуть
використовуватися радіальні схеми живлення.
На підприємствах значної електричної потужності (потужність
трансформатора ГПП 6,3 МВА і вище) доцільно проводити розукрупнення
підстанцій, тобто використовувати додаткові розподільчі пункти 10(6) кВ, які
живляться від розподільчого пункту ГПП двома кабельними лініями. Така
підстанція повинна розташовуватися в центрі навантаження частини підпри-
ємства. При використанні високовольтних двигунів доцільно в цехах, де вони
встановлені, передбачати додатковий розподільчий пункт, щоб скоротити
мережу живлення для кожного двигуна. Від цієї підстанції можна живити
розташовані поблизу підстанції.
Прийняття додаткових розподільчих пунктів 10(6) кВ повинно мати
економічне обґрунтування. При прийнятті в проекті додаткового розподільчого
пункту 10(6) кВ слід враховувати економічні показники:
для схеми з додатковим РП 10(6) кВ;
– збільшення апаратів високої напруги (2 ввідні комірки шиноз'єднувальні, 2
комірки вимірювальних трансформаторів, 1 резервна комірка фідерна);
– річна вартість амортизаційних відрахувань на вказане електрообладнання;
– амортизаційні відрахування на долю будівлі для встановлення
електрообладнання;
для схеми без додаткового розподільчого пункту:
– збільшення довжини кабельних ліній на відстань від РП підстанції до
додаткового РП для підстанцій і високовольтних двигунів, що намічалося
живити від додаткового РП - річна вартість амортизаційних відрахувань на
вказані кабелі;
– збільшення втрат електричної енергії за рахунок збільшення довжини
вказаних кабелів – вартість втрат енергії у вказаних кабелях.
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж
Переріз жил кабелів напругою 10 кВ вибирають 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.
При визначенні перерізу жил кабелів для живлення цехових ТП за
розрахункову потужність кожного трансформатора приймають максимальне
навантаження (Рmax 10 і Qmax 10 ) з врахуванням втрат потужності в
трансформаторі. Втрати активної Р т та реактивної Qт потужності в
трансформаторі з достатньою для практики точністю приймають рівними
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 57
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
відповідно 2 % и 10 % повної максимальної потужності із сторони низької
напруги трансформатора
Рmax 10= Рроз 0,4+ РТ= Рроз 0,4+ 0,02 Sном Т ; (5.1)
Qmax 10= Qроз 0,4+ QТ = Qроз 0,4+ 0,1Sном Т , (5.2)
де Рроз 0,4, Qроз 0,4 – розрахункові навантаження на стороні 0,4 кВ
(активне, реактивне).
Розрахункову потужність лінії з урахування електричної схеми живлення
визначаємо за співвідношенням
2 2
S Л = Рmax 10 і +
i Qmax 10 і ,
де Рmax 10 і , Qmax 10 і – відповідно розрахункова активна і реактивна потужність
лінії і-го трансформатора з врахуванням втрат в трансформаторах, що
розраховані за співвідношеннями %, 5.1 – 5.2). Розраховані дані заносимо у
таблицю 5.1.
Для прикладу виконаємо розрахунки для ГПП-ТП2
Рmax10= 705,70,02.630718,3 кВт,
Qmax10= 348,30,1.630 411,3 квар,
S 2 2
Л(ГППТП2) 718,3 411,3 827,7 кВА.
Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
№ ТП Р0,38, Q
0,38, Sном.т, Рмах10, Q мах10, Sл,
кВт квар кВ∙А кВт квар кВ∙А
ГПП-ТП1 584,3 279,1 1000 604,3 379,1 713,3
ГПП-ТП2 705,7 348,3 630 718,3 411,3 827,7
ГПП-ТП3 621,8 371,7 630 634,4 434,7 769,0
ГПП-ТП4 891,4 549,4 1000 911,4 649,4 1119,1
ГПП-ТП5 496,8 290,3 630 509,4 353,3 619,9
ГПП-ТП6 978,8 576,8 1000 998,8 676,8 1206,5
ГПП-ТП7 407 242,2 630 419,6 305,2 518,8
ГПП-ТП8 397,1 253,5 630 409,7 316,5 517,7
ГПП-ТП9 731,3 496,1 630 743,9 559,1 930,6
ГПП-ТП10 682,1 464,3 630 694,7 527,3 872,1
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 58
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Так як у нас радіальна система, у якої кожний окремий трансформатор
живиться по окремої лінії, для двохтрансформаторних заносимо значення
1 1
Р
2 м10, Q
2 м10 .
Отримані тільки таким чином значення SЛ будуть коректними для
визначення перерізу живлячих кабельних ліній.
Виконуємо перевірку обраного кабеля на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням
Іроз, Л Ідоп К1 К2 ,
де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та
повітря К1 1,05 ;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості числа кабелів
прокладених паралельно;
Ідоп – тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних умовах.
Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається за
виразом
2 Іроз Л Ідоп К1 К2 К3 ,
де К3 – допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3 .
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більш 5% Uном і визначається за виразом:
U= 3 Iроз Л LКЛ rо cos + xо sin ,
де LКЛ – довжина лінії, км;
ro, xo – відповідно питомий активний і реактивний опір лінії, Ом/км;
cos – коефіцієнт потужності навантаження лінії.
Для ГПП-ТП 2, який обрано у якості прикладу
827,7
IЛ(ГППТП2) 47,8 А.
3 10
Розраховані таким чином значення струму заносимо у таблицю 5.2.
Згідно економічної густини струму jек визначаємо стандартний переріз Fек
кабельної лінії, по якому визначається тривалий допустимий струм Ідоп,
значення якого заносимо до таблиці 5.2.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 59
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
І 47,8
F 34,1мм2
ек .
jек 1,4
Згідно отриманих розрахункових даних, для живлення трансформаторної
підстанції ТП-2, приймаємо трижильний алюмінієвий силовий кабель в
свинцевій оболонці типу АСБГ (3×25), Іном.каб=90 А.
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи
2 47,8 90 1, 04 0,87 1, 25 101, 79 А,
тобто умова виконується.
Значення cosφ та sinφ знаходимо з відомого співвідношення,
використовуючи дані таблиці 5.1 для відповідної кабельної лінії.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більше (5%.Uн=52,5 В) і визначається за виразом
ΔU 3 Іл L(r0 cosφ x0 sin φ);
де L – довжина лінії, км; r0,x0 - відповідно питомий активний та реактивний
опір лінії, Ом/км; cosφ – коефіцієнт потужності навантаження лінії.
Для лінії ГПП–ТП2
Р
мах10 718,3
сosφ 0,86 ,
Sл 827,7
sin φ 1 cos2 φ,
sin φ 1 0,862 0, 51.
ΔU 3 47,8 0,16 (1, 54 0,86 0, 072 0, 51) 18 В.
Умова виконується. Втрата напруги в лінії не перевищує 52,5 В.
Аналогічно робимо вибір та перевірку інших ТП та кабельних ліній.
Аналогічно виконуємо розрахунки для інших кабельних ліній і дані
заносимо в таблицю 5.2.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 60
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ
№ ТП LКЛ, Sл, Іроз Л, Fек, Iдоп, Прийнята F, мм2
м кВ∙А А мм2 А
ГПП-ТП1 140 713,3 41,2 29,4 90 АСБГ(3×25)
ГПП-ТП2 160 827,7 47,8 34,1 90 АСБГ(3×25)
ГПП-ТП3 250 769,0 44,5 31,8 90 АСБГ(3×25)
ГПП-ТП4 110 1119,1 64,7 46,2 115 АСБГ(3×35)
ГПП-ТП5 180 619,9 35,8 25,6 75 АСБГ(3×16)
ГПП-ТП6 20 1206,5 69,7 49,8 140 АСБГ(3×50)
ГПП-ТП7 160 518,8 30 21,4 75 АСБГ(3×16)
ГПП-ТП8 180 517,7 29,9 21,4 75 АСБГ(3×16)
ГПП-ТП9 270 930,6 53,8 38,4 115 АСБГ(3×35)
ГПП-ТП10 440 872,1 50,4 36 115 АСБГ(3×35)
ГПП-БСК10 10 1350 78 55,7 140 АСБГ(3×50)
де БСК10 – ємкісна потужність блока статичних конденсаторів 10 кВ.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 61
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖАХ
ВИЩЕ 1000 В
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 рисунку 6.1.
Sк.з 110 кВ
Хс
K1
Хпл
ТР Rпл
К1
Хтр К2
K2
Л1 K3 Л2 K4 Л3 K5
Хл3 Хл1 Хл2
Rл3 Rл1 Rл2
К3 К4 К5
ТП-2 ТП-5 ТП-10
Рисунок 6.1 – Електрична схема і схема заміщення розрахунку струмів КЗ у
високовольтній мережі
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
Iб б ,
3 U б
100
Iб1 0,5 кА,
3 115
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 62
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
100
Iб1 5,5 кА.
3 10,5
Визначаємо опори схеми заміщення у відносних базисних одиницях:
– електричної системи
S
Х б
*с ,
Sк.з.
100
Х с 0,063 .
1600
– повітряної лінії 110, кВ
S
R r l б
пл 0л л ,
U2
б1
100
Rпл 0,38 50 0,144;
1152
S
Xпл x0л l б
л ,
U2
б1
100
Хпл 0,06 50 0,023.
1152
– трансформатора ПГВ
U S
Хтр
кз б .
100 Sн.тр
де Uкз – напруга короткого замикання трансформатора [12], %;
Sн.тр – номінальна потужність трансформатора, МВА;
10,5 100
Х тр 1,66.
100 6,3
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в
характерних точках
Струм короткого замикання в розглядаємій точці визначаємо за виразом
І
І б1
кз(К1) ,
Х 2 R 2
сум(К1) сум(К1)
0,5
Ікз(К1) 2,99(кА).
0,0862 0,1442
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 63
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Х сум(К1) Х с Хпл ,
Х сум(К1) 0,063 0,023 0,086 ;
R сум(К1) R пл ,
R сум(К1) 0,144 .
Ударний струм короткого замикання в точці К1 визначаємо за виразом:
і уд(К1) 2 Ікз(К1) к уд(К1) ;
де куд – ударний коефіцієнт, що визначаємо за виразом
Rсум(К1)
3,14( )
к Х
1 е сум(К1)
уд(К1) ,
0,144
3,14( )
к 0,085
уд(К1) 1 2,718 1,07.
і уд(К1) 2 2,99 1,07 4,5(кА).
В точці К2
І
Ікз(К2)
б2 ,
Х 2 2
сум(К2) R сум(К2)
5,5
Ікз(К2) 3,13(кА)
1,7522 0,1442
Х сум(К2) Х с Хпл Х тр ,
Х сум(К2) 0,063 0,023 1,66 1,752 ;
R сум(К2) R пл ,
R сум(К2) 0,144 .
Ударний струм короткого замикання в точці К2 визначаємо за виразом:
іуд(К2) 2 Ікз(К2) куд(К2) ,
і уд(К2) 2 3,13 1 4,4 (кА)
Rсум(К2)
3,14( )
Х
к сум(К2)
уд(К2) 1 е ,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 64
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
0,144
3,14( )
к уд(К2) 1 2,718 1,752 1.
В точці К3
І
І б2
кз(К3) ,
Х 2 2
сум(К3) R сум(К3)
5,5
Ікз(К3) 2,2 (кА).
1,822 1,682
Х сум(К3) Х с Хпл Х тр Х л1 ,
Х сум(К3) 0,063 0,023 1,66 0,072 1,82 ;
R сум(К3) R пл R л1 ,
R сум(К3) 0,144 1,54 1,68 .
Ударний струм короткого замикання в точці (К3) визначаємо за виразом:
іуд(К3) 2 Ікз(К3) куд(К3) ,
і уд(К3) 2 2,2 1,04 3,23(кА).
Rсум(К3)
3,14( )
Х
к уд(К3) 1 е сум(К3) ,
1,68
3,14( )
к 1 2,718 1,82
уд(К3) 1,04.
В точці К4
І
І б2
кз(К4) ,
Х 2 2
сум(К4) R сум(К4)
5,5
Ікз(К4) 1,75 (кА).
1,8362 2,542
Х сум(К4) Х с Хпл Х тр Х л2 ,
Х сум(К4) 0,063 0,023 1,66 0,084 1,836 ;
R сум(К4) R пл R л2 ,
R сум(К4) 0,144 2,4 2,54 .
Ударний струм короткого замикання в точці К4 визначаємо за виразом:
іуд(К4) 2 Ікз(К4) куд(К4) ,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 65
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
і уд(К4) 2 1,75 1,06 2,6 (кА).
Rсум(К4)
3,14( )
к уд(К4) 1 Х
е сум(К4) ,
2,54
3,14( )
к 1 2,718 1,83
уд(К4) 1,06 .
В точці К5
І
І б2
кз(К5) ,
Х 2 2
сум(К5) R сум(К5)
5,5
Ікз(К5) 2,7 (кА).
1,8182 0,9132
Х сум(К5) Х с Х пл Х тр Х л3 ,
Х сум(К5) 0,063 0,023 1,66 0,066 1,818 ;
R сум(К5) R пл R л3 ,
R сум(К5) 0,144 0,769 0,913
Ударний струм короткого замикання в точці К5 визначаємо за виразом
іуд(К5) 2 Ікз(К5) куд(К5) ,
і уд(К5) 2 2,7 1,02 3,87(кА).
Rсум(К5)
3,14( )
к уд(К5) 1 Х
е сум(К5) ,
0,913
3,14( )
к 1 2,718 1,818
уд(К5) 1,02.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.1
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП
Точка КЗ Хсум.і, в.о. Rсум.і, в.о. Zсум.і, в.о. Ік.з. кА іуд. кА
К1 0,085 0,144 0,17 2,99 4,5
К2 1,752 0,144 1,76 3,13 4,4
К3 1,824 1,684 2,48 2,22 3,23
К4 1,836 2,544 3,14 1,75 2,6
К5 1,818 0,913 2,03 2,7 3,87
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 66
Зм 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 6.2 а; в) з струмом короткого замиканням в точці А. На базі цих схем
приводимо схему нульової послідовності (рисунок 6.3). 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
х л0 n x пл ,
де - коефіцієнт n в залежності від типу монтажу лінії, n=3,5 для
дволанцюгової лінії без тросів.
хл0 хл0 3,5 0,023 0,08.
А
Sк.з
а).
А
Хс Хл Хтр1 Хтр2
в).
Рисунок 6.2 – Електрична схема і схема заміщення для розрахунку
однофазного КЗ
А
Хс0 Хл0 Хтр1 0 Хтр2 0
Uл 0
Рисунок 6.3 – 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 6.3) мають ті ж значення, як і прямої
послідовності.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 67
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Однофазний струм короткого замикання на шинах 110 кВ підстанції
визначаємо через трифазний струм КЗ
S1
к k S3
к ,
де к – коефіцієнт, значення якого залежить від відстані КЗ, від шин
районної підстанції, 0 k 1,5 , при к.з, у віддаленій точці (поблизу
трансформатора ГПП) k=1,5.
S 1
к 1,5 1600 2400 кВА.
Струм однофазного КЗ, на шинах заводської підстанції визначаємо виразом:
1 S1
I kc к ,
3 U1
де U1 - номінальна напруга на шинах заводської підстанції, U1=110 кВ.
I 1
2400
kc 12,6кА.
3 110
Опір нульової послідовності системи ( x co у відносних одиницях)
визначаємо з виразу
I 1кc 3 1
;
Iб x c1 x c2 x co
з цього виразу находимо xС0
3 1 І
х б
со х с1 х с2 ,
І (1)
кс
де х с1, х с2 – відповідно опори прямої і оберненої послідовності системи,
х с1 х с2 х с .
3 1 5,5
х со 0,063 0,063 1,18 Ом.
12,6
Згідно з рисунком 6.3 визначаємо результативний опір схеми нульової
послідовності для однофазного струму КЗ, як паралельне з’єднання двох гілок
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 68
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
хо х со х ло х тр1о х тр2о ,
(1,18 0,08) (1,66 1,66)
х0 0,9 .
(1,18 0,08) (1,66 1,66)
Струм однофазного КЗ, у віддаленій точці визначаємо за виразом
1 3 1 I
І б
kA1 ,
х рез1 х рез2 х о
хрез1 хрез2 хс1 хл1,
х рез1 х рез2 х с1 х л1 0,063 0,023 0,085 ,
(1) 3 1 5,5
ІkА1 15,2 (кА).
0,085 0,085 0,9
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 69
Зм 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
Головна понижувальна підстанція (наведена на листі № 3 графічної
частини) складається:
- з двох понижувальних трансформаторів ТМН-6300/110.
- вимірювальних трансформаторів струму і напруг;
- розподільних установок;
- апаратури керування;
- апаратури захисту.
Знижувальні трансформаторні підстанції електроенергетичних систем за
призначенням поділяються на:
• районні;
• місцеві.
Районні підстанції живляться від ліній високої напруги 220…750 кВ і
призначені для постачання електроенергії великим районам з потужними
споживачами або для доставки електроенергії до найближчих пунктів
перетворення її параметрів, тобто до суміжних підстанцій. Вторинна напруга
районної ПС становить 35…110 кВ.
Високовольтне електрообладнання районної ПС розміщається, переважно,
на відкритій площадці. Трансформатори та вимикачі монтуються на бетонній
основі, а решта обладнання (роз’єднувачі, розрядники, вимірювальні
трансформатори, збірні шини) монтуються на стальних конструкціях.
Місцеві підстанції живляться від ліній 35…110 кВ, тобто від ліній
вторинної напруги районних ПС і призначені для постачання електроенергії
споживачам, які розташовані неподалік, що є випадком для нашої системи
електропостачання. Вторинна напруга місцевих ПС становить 6…10 кВ.
Залежно від розміщення устаткування наша підстанція відкритого типу –
устаткування розташоване на відкритому повітрі.
На рис. 7.1 зображена принципова схема такого типу підстанції.
На кожній підстанції влаштовується контур заземлення, який утворюють
вбиті у землю металеві труби чи кутники, сполучені між собою металевими
штабами (стрічками). До контуру заземлення приєднуються корпуси всього
електрообладнання, металеві конструкції, блискавковідводи. Заземлення
захищає електрообладнання від грозових та внутрішніх перенапруг і
обслуговуючий персонал від уражень струмом.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 70
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 7.1 – Принципова схема трансформаторного пункту: 1 – трижильний
високовольтний кабель 110 кВ, що живить ПС; 2 – силовий трансформатор; 3 –
високовольтний вимикач; 4 – роз’єднувач (для створення видимого розриву під час
проведення ремонтних робіт); 5 – вимірювальний трансформатор напруги; 6 –
вимірювальний трансформатор струму; 7 – секція шин (для приєднання до силового
трансформатора кабелів низької напруги); 8 – постійно розімкнутий секційний роз’єднувач,
якого замикають коли одного з силових трансформаторів виводять у ремонт; 9 –
чотирижильні кабелі (приєднання до шин) якими електроенергія передається до
освітлювального та силового навантаження; 10 – плавкі запобіжники (для захисту
приєднань від перевантажень і коротких замикань)
Розподільні установки та підстанції, як правило, виконуються як
комплектні. Комплектна розподільна установка(КРУ) складається з повністю
чи частково закритих шаф або блоків із вмонтованими в них комутаційними та
іншими апаратами, пристроями захисту і автоматики, що поставляються у
складеному чи повністю підготовленому для складання вигляді.
На підстанціях не тільки змінюються параметри електроенергії, але й
відбувається її розподіл. Для розподілу електроенергії використовуються
розподільні установки, які є невід’ємною частиною підстанції. Загальний потік
електроенергії, якій проходить через силові трансформатори, розподільні
установки розподіляють на менші потоки і спрямовують їх до різних пунктів з
метою перетворення параметрів чи споживання електроенергії, тобто до
суміжних підстанцій.
Схеми розподільних установок електричних станцій та підстанцій складні.
Основним їхнім елементом є шини (система металевих штаб, труб або проводів,
до яких приєднані відгалуження) та вмикачі (основні комутаційні апарати
призначені для вмикання ЛЕП та їх вимикання у нормальних і аварійних
режимах).
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 71
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН
При цьому як розрахунковий тип КЗ слід приймати трифазне коротке
замикання - для визначення електродинамічної та термічної стійкості апаратів;
для вибору апаратів за комутаційною здатністю - за більшим із значень, які ми
отримали для випадків трифазного і однофазного КЗ [13].
Апарати також повинні відповідати умовам навколишнього середовища,
виду установки (відкрита чи закрита), температурі, вологості, запиленості та
іншим показникам.
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 заносяться відповідні розрахункові дані, і
відповідні каталожні дані.
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 ШПЕ-44. Результати вибору зводимо в таблицю 7.1
Чисельні значення вказаних величин (каталожні дані) взято з [12].
Алгоритм вибору роз'єднувача відрізняється від алгоритму вибору
високовольтного вимикача однією особливістю, а саме: відсутня перевірка
струму відключення.
До силової апаратури мережі живлення відносяться вимикачі,
роз’єднувачі, що вибираються згідно ПУЕ розділ 1.4.19 – 1.4.22, по
максимальному струму і номінальній напрузі та перевіряються на
електродинамічну і термічну стійкість до струмів КЗ
Результати вибору заносимо до розрахункових таблиць.
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача
Розрахункові дані навантаження Каталожні дані вимикача
марки ВГТ-110ІІ* 40/2500У1
Uн=110 кВ Uном=110 кВ
Iмах=42,6 А Iном=2500 А
іуд =4,5 кА Im.дин= 102 кА
Іnt =2,99 кА Iвідкл. =40 кА
2 2 І 40 кА; t 3 с;
Вк І t Т Т
t
ф 4,5 0,035 0,7
І2
Т tТ 4800 106 В2 с
де Ім.м.ск. – номінальний допустимий струм термічної стійкості вимикача
на проміжку часу tm, с;
Вк – тепловий імпульс струму, що характеризує кількість теплоти, яка
виділяється в апараті під час дії струмів к.з;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 72
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Iвідкл. – струм спрацювання апарату захисту, кА;
tф – час спрацювання апарату захисту, с.
Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача
Розрахункові дані навантаження Каталожні дані роз’єднувача
марки РГН-110/1000 УХЛ1
Uн=110 кВ Uном=110 кВ
Iмах=42,6 А Iном=1000 А
іуд =4,5 кА Im.дин= 80 кА
ІТ 40 кА; tТ 3 с;
Іnt =2,99 кА
І2
Т tТ 4800 106 В2 с
де It.cт. – струм термічної стійкості роз`єднувача;
Iед.ст.- струм електродинамічної стійкості роз`єднувача.
Апаратура вважається правильно вибраним, якщо каталожні дані більше
(дорівнюють) розрахунковим.
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.
Високовольтні вимикачі на напругу 10 (6) кВ вибираються так, як і на
напругу 110 кВ; при виборі слід орієнтуватися на сучасні вимикачі. Умови
вибору вимикача навантаження напругою 10 (6) кВ ті ж самі, що і силових
вимикачів. У якості вимикачів навантаження використовуються вимикачі типу
ВН, ВНП та інші сучасні.
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 типу ВВЭ-10-20/1000 з вбудованим електромагнітним приводом
[12].
Плавкі запобіжники напругою вище 1000 В вибирають за конструктивним
виконанням, номінальною напругою та струмом, граничному струму
відключення та потужності, роду установки.
Вибираємо ввідний вимикач навантаження напругою 10 кВ.
Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані навантаження Каталожні дані вимикача
марки ВВЭ-10-20/1000
Uн=10 кВ Uн=10 кВ
Iмах(ввід)=445,9 А Iн=1000 А
іуд =4,4 кА Iм.м.ск.= 52 кА
Іnt =3,13 кА Iвідкл. =20 кА
Вк І2 2
t t ф 4,4 0,12 2,32 Вк І m t m 52 0,12 6,24
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 73
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
де Imax(ввід) – розрахунковий струм ввідного вимикача, А;
S
І розр
мах(ввід) ,
3 10,5
8099,8
Імах(ввід) 445,9 А.
3 10,5
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані навантаження Каталожні дані вимикача
марки ВВЭ-10-20/630
Uн=10 кВ Uн=10 кВ
Iмах(секційний)=222,9 А Iн=630 А
іуд =4,4 кА Iм.м.ск.= 52 кА
Іnt =3,13 кА Iвідкл. =20 кА
В 2
к І t t ф 4,42 0,12 2,32 Вк І m t m 52 0,12 6,24
де Imax(секційний) – розрахунковий струм ввідного вимикача, А;
0,5 Sрозр
Імах(секційний) ,
3 10,5
0,5 8099,8
Імах(секційний) 222, 9 А.
3 10,5
7.4 Вибір трансформаторів струму
Трансформатори струму, для живлення вимірювальних приладів,
вибираються [12]:
– за номінальною напругою
Uвст Uном ; (7.1)
– за номінальним струмом
Іроб.max І1ном , (7.2)
причому номінальний струм повинен бути якомога ближче до робочого
струму установки, оскільки недовантаження первинної обмотки призводить до
збільшення похибок;
– за конструкцією і класом точності;
– за електродинамічною стійкістю.
Слід враховувати, що електродинамічна стійкість у каталозі може
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 74
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
задаватися у двох формах: задано номінальний струм електродинамічної
стійкості iдин або кратність номінального струму електродинамічної стійкості
Кдин .
Умови перевірки на електродинамічну стійкість аналогічні умовам, що
використовуються при виборі вимикачів, але конкретна форма залежить від
параметра, яким стійкість задана у каталозі.
Термічна стійкість у каталозі також може задаватися у одній з двох форм:
– задана кратність номінального струму термічної стійкості Ктер і
допустимий час tтер протікання струму Iтер ;
– задано номінальний струм термічної стійкості Iтер і допустимий час tтер
його протікання.
Далі виконують перевірку за відомими методиками на термічну стійкість.
Для забезпечення обраного класу точності необхідно проводити
розрахунок і перевірку навантаження вторинної обмотки і його співвідношення
з нормованим для даного класу точності.
Попередньо обираємо трансформатор струму напругою 10 кВ типу
ТШЛП-10К.
Таблиця 7.5 – Вибір трансформатора струму напругою 10 кВ
Розрахункові дані навантаження Каталожні дані до
трансформатора струму марки
ТШЛП-10К; (500/5)
Uн=10 кВ Uн=10 кВ
Iмах(ввід)=445,9 А Iн=500 А
іуд =4,4 кА ід= 70 кА
В 2 2
к І t t ф 4,4 0,12 2,32 В 2
к І t t т.с. 70 1 70
Номінальний струм вторинної обмотки I2Н =5 А, допустима потужність S2Н
вторинної обмотки при cos = 0,8 клас точності 0,5 складає 15, ВА.
Сумарний опір приладів, Ом:
ΣSприл
rприл ,
I2
2Н
де Sприл – сумарна потужність приєднаних приладів (лічильники активної
та реактивної енергії та ін.),Sприл 7 ВА.
7
rприл 0,28 .
52
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 75
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Опір контактів rк 0,1 Ом.
Опір з'єднувальних проводів, Ом:
S2 Н I2
2 Н (rприл rк )
rпров ,
I2
2 Н
1552 (0,28 0,1)
rпров 0,22.
52
Довжина проводів lпров 25 (м).
Розрахункова довжина проводів при з'єднанні в зірку lp lпров 25 (м).
Переріз з'єднувальних проводів, мм2:
l p ρ
Fпров . ,
rпров .
25 0,02
Fпров 2,27.
0,22
Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу з перерізом F2,5
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
Вибір типу трансформаторів напруги визначається його призначенням. У
результаті аналізу потрібно обрати кількість необхідних однофазних або
трифазних трансформаторів.
Трансформатори напруги обираються:
– за класом напруги в місці встановлення
Uвст Uном ; (7.3)
– за конструкцією і схемою з’єднання;
– за класом точності;
– за вторинним навантаженням
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 76
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
S2 S2ном , (7.4)
де S2ном – номінальна потужність вторинної обмотки у обраному класі
точності. При визначенні потужності враховується схема з’єднання.
Результати розрахунку по формулам (7.1) - (7.4) навантаження основної
обмотки трансформатора для зручності подають у вигляді таблиці 7.6.
В мережі 10 кВ приймаємо до встановлення, згідно ПУЕ розділ 1.6.9,
трансформатор напруги типу НТМИ-10-66У3. Розрахунок навантаження
основної обмотки трансформатора виконаємо в таблиці 7.6.
Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги
Потужність, що
Потужність, що
Кількість cosφ споживається
Прилад Тип споживається
котушок
котушкою, Вт tgφ P, Q, S,
Вт вар ВА
Вольтметр Э-365 0,016 1 0,55/1,5 0,016 0,024 0,028
Лічильник СО-7000 0,016 2 0,65/1,17 0,032 0,037 0,048
Всього: - - 3 - 0,048 0,061 0,077
Так як номінальна потужність трансформатора напругою 10 кВ в класі
точності 0,5 S2H 120 ВА більше ніж Sф 0,077 ВА, трансформатор напруги
буде працювати з допустимою похибкою.
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість
Кабелі і шини вибирають за номінальними параметрами (струмом і
напругою) і перевіряють на термічну і динамічну стійкість при КЗ.
Величина мінімального перерізу кабелю з умови термічної стійкості до
струмів короткого замикання визначаємо за формулою
І
t tф
Fmin , (7.5)
С
де tф – фіктивний термін дії КЗ;
C – коефіцієнт, що визначається обмеженням допустимої температури
нагрівання кабелю в залежності від його матеріалу, А с / мм2 [12].
Фіктивний термін дії КЗ можна визначити за приблизним виразом
tпр tзах tвідкл , (7.6)
де t зах – тривалість дії захисту, с;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 77
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
tвідкл – тривалість дії відключаючої апаратури, с.
tпр=0,08+0,12=0,2 с.
У такому разі
3230 0,2
F 2
min 17,1 мм .
83
Розглянутий нами відрізок кабельної лінії (ГПП-ТП2), що має переріз F=25
мм2 повністю задовольняє умовам термічної стійкості, під час дії ударних
струмів КЗ Аналогічно виконуємо перевірку інших відрізків високовольтних
кабельних ліній, що застосовуються у кваліфікаційній роботі.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 78
Зм 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 [2].
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 [3].
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху
В процесі експлуатації цехова мережа повинна відповідати вимогам
надійності, можливості росту навантаження, економічності, можливості зміни
місця розташування електроприймачів, безпеці та зручності експлуатації.
Крім вказаних вимог до цехових мереж при її проектуванні і монтажу слід
враховувати умови оточуючого середовища, ступінь відповідальності
установки, ступінь пожежонебезпечності, індустріальності виконання монтажу.
Найважливішою умовою безпеки мереж і зручності їх обслуговування є
правильний їх вибір, який залежить також від технологічного призначення
приміщень цехів. Різноманітні місцеві фактори також впливають на
конфігурацію та схему цехової мережі.
При проектуванні розподілу електроенергії в цехах головне завдання
полягає у виборі раціональної схеми мережі. Розподіл електричної енергії в
цехових мережах може виконуватися за магістральною, радіальною, змішаною
чи замкнутою схемою залежно від територіального розміщення навантажень, їх
величини, від необхідності високого ступеня надійності живлення та інших
характерних особливостей об'єкта, що проектується [2].
Магістральні схеми широко застосовуються в приміщеннях з нормальним
середовищем і рівномірним розподілом технологічного обладнання.
Радіальні схеми живлення використовують в приміщеннях з любою
середою. Від ТП відходять лінії, які живлять безпосередньо потужні
електроприймачі, або розподільчі пункти (шафи) - ШР і силові шафи, від яких
окремими лініями живляться більш дрібні ЕП. Розподільчі шафи як правило
живляться від цехової ТП кабелями, марка і спосіб прокладки яких
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 79
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
визначається характером середовища в приміщенні.
З урахуванням приведеного вище міркування оберемо схему
електропостачання споживачів цеху та розподілимо їх по відповідним РП,
беручі до уваги технологічні зв'язки, місце розташування обладнання, план
цеху та інші фактори.
При розподілі споживачів по РП використаємо результати розрахунків
електричних навантажень обраного у якості прикладу механообробного цеху
приведених в пункті 1.2.
Враховуючи всі вище приведені міркування, обираємо для живлення
цехових споживачів радіальну схему електропостачання, перевагою якої є
більш висока надійність і зручність експлуатації Схема, що відповідає
приведеним вище критеріям, представлена на рис 8.1.
Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем
8.2.1 Загальні відомості
Проектування освітлювальних установок складається з світлотехнічної та
електричної частин [7].
В світлотехнічної частині вирішуються наступні завдання: обираються
типи джерел світла і світильників, намічають 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.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 80
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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.
8.2.2 Розрахунок освітленості
Розрахунок загального рівномірного освітлення цеху проводиться методом
світлового потоку (методом коефіцієнта використання).
��з ∙ �� ∙ �� ∙ ��
Ф = , (8.1)
�� ∙ ��
де��з– коефіцієнт запасу, визначається за довідником; ��з = 1,5 [7];
�� – мінімальна освітленість; �� = 200 лк;
S – площа освітлювального приміщення; �� = 2520 м ;
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення:
�� = = 1,1 … 1,15;
N – прийнята кількість світильників, шт. ;
- коефіцієнт використання світлового потоку; �� = 0,6.
З таблиці 10.4 [7] приймаємо λе=Lв/h=1, тоді отримаємо відстань між
світильниками
Lв λе h, (8.2)
Lв 1 5,8 5,8 м.
Приблизну кількість світильників визначаємо за виразом
A B
N , (8.3)
L2
в
42 60
N 74,9 75 шт.
5,82
Коефіцієнт використання світлового потоку визначається з довідкових
таблицям [7] в залежності від типу прийнятого світильника, коефіцієнтів
відбиття від поверхонь приміщення і від індексу приміщення і, який
визначається за виразом:
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 81
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
�� ∙ ��
і = , (8.4)
(�� + ��) ∙ ℎ
де ��, ��, ℎ – відповідно довжина, ширина приміщення і висота підвісу
світильника, м.
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймається
конкретний світильник, при цьому світловий потік прийнятого світильника не
повинен бути меншим ніж на 10 % розрахункового значення і не перевищувати
більше ніж на 20 % розрахункового значення. В протилежному випадку
змінюється кількість світильників і розрахунок повторюється.
42 60
і= =4,26.
5,8 (42+60)
1,6 200 2520 1,15
Ф 18455 (лм).
75 0,67
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймаємо
світильник типу ПВЛМ з чотирма лампами типу ЛХБ-65, Рл=0,065 кВт, що має
світловий потік Фл=4400 лм. Загальний світловий потік від світильника буде
становити Фсв=17600 лм.
Після прийняття схеми розміщення світильників проводимо перевірку
освітленості в найбільш характерній точці точковим методом по кривим
просторових ізолюкс прийнятого світильника згідно виразу:
n
Фсв μ e i
Е i1 , (8.5)
1000 k з
де Фсв – світловий потік прийнятого світильника; Фсв = 17600 лм;
– коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників;
μ = 1,1;
∑ e – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових
ізолюкс.
17600 1,1 150
Е 181,5 (лк).
1000 1,6
Прийнятий нами світильник повністю відповідає умовам вибору, так як
отримане значення світлового потоку, в результаті перевірки, не менше
отриманого значення вибору світлового потоку світильника
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 82
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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.
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 83
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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:
- 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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 84
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
високих навантаженнях групових щитків (приблизно 100–200 А) та
забезпечують більш високу надійність живлення. Магістральні схеми
дозволяють заощаджувати провідний матеріал та апаратуру на розподільчих
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 85
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
враховувати втрати в ПРА:
��роз = кп ∙ кдод ∙ ��ном , (8.10)
де кдод – коефіцієнт додаткових втрат, що складає для люмінесцентних
ламп зі стартерною схемою запалювання 1,25; при безстартерних схемах
запалювання 1,3; для ламп ДРЛ – 1,12; ДРИ, ДНаТ – 1,15; ДКсТ – 1,1.
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.
75
Рроз 11,12 0,26 19,5 кВт.
i1
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:
- для однофазних двопровідних мереж (1ф + N)
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 86
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Р 3
І роз 10
роз ;
Uф cos
- для двофазних трипровідних мереж (2ф + N)
Р 3
І роз 10
роз ;
2 Uф cos
- для трифазних чотирипровідних мереж (3ф + N)
Р 103 3
І роз Р
роз 10
роз .
3 U cos 3 Uф cos
л
де Рроз– розрахункова потужність, кВт;
Uф, Uл – відповідно фазна і лінійна напруга, В;
cosφ– коефіцієнт потужності, для мереж з лампами розжарювання
cosφ=1; для мереж з люмінесцентними лампами cosφ=0,95; для газорозрядних
ламп типу ДРЛ, ДРИ, ДНаТ з конденсаторами cosφ=0,9; без конденсаторів –
cosφ=0,57.
Враховуючи, що кількість світильників, що підключаються на одну фазу
групової мережі не повинна перевищувати для ламп ДРЛ 20 штук, приймаємо
симетричне розподілення ламп.
Групові лінії освітлювальної мережі цеху виконуємо у вигляді трифазних
чотири провідних мереж (3ф+N).
Розрахунковий струм провідника від шин 0,4 кВ до магістральних щитків
робочого освітлення при обраній схемі визначається за співвідношенням:
Рроз 19,5
І роз 33 А.
3 Uф cos 3 0,38 0,9
Згідно отриманих даних обираємо переріз живлячого провідника щитка
освітлення за співвідношенням
Ідоп = 1,25 ∙ Іроз
Ідоп = 1,25 ∙ Іроз = 1,25 ∙ 33 = 41,25 А
Для живлення обираємо алюмінієвий чотирижильний кабель типу
АВВГ(3×6)+(1×4) з допустимим струмом Ідоп.=50 А.
Розрахунок цехової освітлювальної мережі за втратами напруги
Даний метод розрахунку передбачає забезпечення допустимих рівнів
напруг на джерелах світла.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 87
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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 [2] 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.
У післяаварійних режимах 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 − �� , (8.6)
де ∆��м – допустима втрата напруги в мережі;
��хх – напруга холостого ходу трансформатора (на 5% вища від
номінальної);
∆��тр – втрата напруги в трансформаторі;
�� – мінімально допустима напруга на затисках лампи.
Розрахунок допустимої величини втрати напруги в освітлювальній мережі
в більшості випадків ведеться у відсотках, однак може виконуватися і в
іменованих одиницях (вольтах).
Втрата напруги в трансформаторі (%) визначається за виразом:
∆��тр = �� ∙ �� ∙ cos �� + �� ∙ sin �� , (8.7)
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
�� = ; (8.8)
��ном.тр
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 88
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
�� = ��КЗ − ��а , (8.9)
де ��КЗ – втрати потужності короткого замикання трансформатора, кВт;
��ном.тр – номінальна потужність трансформатора, кВА.
Розрахунок освітлювальної мережі, як правило, ведеться без урахування
індуктивного опору провідників.
100 ∙ 8,5
�� = = 1,35 %;
630
�� = 5,5 − 1,35 = 5,33 %;
∆��тр = 0,87 ∙ (1,35 ∙ 0,9 +5,33 ∙ 0,44) = 3,09 %;
∆��м = 105 − 3,09 − 97,5 = 4,41 %.
Розрахункове значення втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної
мережі (%) визначається за виразом:
��
∆�� = , (8.10)
�� ∙ ��
де �� – момент освітлювальногонавантаження, кВт∙м;
�� – постійний коефіцієнт, що залежить від номінальної напруги, обраної
системи мережі і матеріалу провідника [7, ст. 40 таблиця 2];
�� – 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:
�� = �� ∙ �� , (8.11)
де �� – відстаньвід щитка до найвіддаленішого світильника лінії;
�� – потужність лінії.
Рисунок 8.6 – Схема підключення світильників
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 89
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
�� = �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� + �� ∙ �� ;
�� = 60 ∙ 7,7 + 68 ∙ 7,7 + 76 ∙ 7,7 + 82 ∙ 7,7 + 88 ∙ 7,7 = 2879,8 кВт ∙ м;
2879,8
∆�� = = 3,9 %.
46 ∙ 16
Отже умова виконується, втрата напруги у найбільш віддаленій точці не
перевищує 5%.
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву
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
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;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 90
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
– 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.
На механічну міцність перевіряються голі проводи і приймаються перерізи
з умов механічної міцності для алюмінієвих F> 35 мм2 і стальних F>25 мм2.
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 91
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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
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 Іроз .
Основним завданням розрахунку цехових електричних мереж є вибір
перерізу кабелів, проводів шино проводів і захисних апаратів.
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 співвідношення
Р
I ном
розр ,
3 U ном cos
де Рном – номінальна потужність згідно з завданням, кВт ;
Uн = 0,38 кВ.
Умовами вибору ліній живлення [1] є виконання співвідношення:
I роз К у.п Iн.доп.л .
де Iн.доп.л – 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 (табл. 1.3.3 ПУЕ),
співвідношення прийме вид
Iн.доп.л Iмакс 1,25 I р ,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 92
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Керуючись вказаними вимогами, проводимо розрахунок мережі живлення
споживачів цеху, результати яких заносимо в таблицю 8.1
Таблиця 8.1 – Вибір перерізу живлячого кабелю
Iр, Iмакс., I
Назва споживача доп.кабел,
А А Марка
А
1 2 3 4 5
Вентилятор витяжний 6,4 8 19 АВВГ(4×2,5)
Миючий автомат 20,8 26 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Міжпозиційний маніпулятор 12,7 15,8 19 АВВГ(4×2,5)
Верстат розпилення кислоти 15 18,8 19 АВВГ(4×2,5)
Верстат покриття фосфором 23,1 28,9 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Верстат покриття лаком 23,3 29,1 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Верстат нанесення анодного шару 13,6 17 19 АВВГ(4×2,5)
Вакуум автомат 27,8 34,8 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Верстат покриття алюмінієм 20,8 26 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Піч термічна 176,1 220,2 240 АВВГ(3×90)+(1×25)
Установка монтажу 8,6 10,7 19 АВВГ(4×2,5)
Роботозований паяльний автомат 29,9 37,4 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Конвеєр стрічковий 60,8 76,1 90 АВВГ(3×16)+(1×10)
Вузол живлення склад. верстатів 9,5 11,8 19 АВВГ(4×2,5)
Насос дистильованої води 13,7 17,2 19 АВВГ(4×2,5)
Насос гідрофлюаридної кислоти 17,7 22,1 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Вентилятор приточний 62,2 77,8 90 АВВГ(3×16)+(1×10)
Дистилятор 22 27,5 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Роторейзер 2,55 3,2 32 АПвВГ(2×2,5)
Паяльник 6,8 8,5 32 АПвВГ(2×2,5)
Щиток освітлення ЩО 33 41,2 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від приєднаних
електроприймачів (від 2 до 12 максимально) номінального струму
автоматичних вимикачів, та струму теплових розщіплювачів, які захищають
приєднанні електроприймачі; сумарного струму І роз РП споживачів, що
приєднані до РП, який визначається за виразом
��роз.РП = ��роз ∙ ��П, (8.12)
де ��П – коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
споживачі [10].
Для всіх РП здійснююрозрахунок, а отримані значення заношу до таблиці
8.2.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 93
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 8.2 – Вибір перерізу кабелів та шинопроводів
I , I , I ,
Найменування РП роз.РП макс. доп.кабелю Марка
А А А
1 2 3 4 5
Розподільчий пункт РП-1 25,6 32 37 АВВГ(3×4)+(1×2,5)
Розподільчий пункт РП-2 207,9 260 270 АВВГ(3×120)+(1×35)
Розподільчий пункт РП-3 207,9 260 270 АВВГ(3×120)+(1×35)
Розподільчий пункт РП-4 207,9 260 270 АВВГ(3×120)+(1×35)
Розподільчий пункт РП-5 153,9 192,3 200 АВВГ(3×70)+(1×25)
Розподільчий пункт РП-6 38,4 48 50 АВВГ(3×6)+(1×4)
Розподільчий пункт РП-7 422,5 528,1 540 2АВВГ(3×120)+(1×35)
Розподільчий пункт РП-8 315,4 394,2 400 2АВВГ(3×70)+(1×25)
Конденсаторна установка 91,1 114 115 АВВГ(3×25)+(1×16)
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 ПУЕ, застосовуємо коефіцієнти, наведені в
табл. 1.3.3 ПУЕ.
Конкретні особливості прокладки кабелів в цеху враховуємо за допомогою
відповідних коефіцієнтів згідно гл. 1.3.
В умовах після аварійного режиму перевірку ввідних кабелів до
розподільчих пунктів РП не здійснюємо, так як при включенні АВР на шинах
0,38 кВ, релейний захист автоматично відключає таку кількість споживачів, що
підключені до секцій шин РУНН, що післяаварійний струм не перебільшує
ІрозРП.
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
двотрансформаторної підстанції – і післяаварійного.
Як відомо, існує залежність r0 i x0 від перерізу проводів і кабелів, якою
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 94
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
можна скористатися при розрахунках.
Як правило у розрахунковому ланцюгу «ГПП – найбільш віддалений
потужний споживач» присутня трансформаторна підстанція ТП.
Розрахункова схема зображена на рисунку 8.7.
Рисунок 8.7 – Розрахункова схема
Повний розрахунок відхилення напруги послідовно уздовж ланцюга
РУ НН ГПП – потужний споживач включає в себе визначення відхилення
напруги на двох ділянках – Л1 та Л2.
Наша мета – визначення відхилення напруги цехової мережі від КТП до
споживача, тобто на ділянці Л2
Відхилення напруги δU відносно Uном в любої точці мережі
розраховується згідно співвідношення
U UЦЖ(%) UТ(%) - U(%),
де UЦЖ (%) – відхилення в центрі живлення,
UТ (%) – додаток, що створюється цеховим трансформатором,
U(%) – сума втрат напруги від центра живлення до розрахункової
точці мережі.
Втрати напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більше встановлених [2] та ДСТУ EN 50160:2014.
Співвідношення для нашого випадку з врахуванням того, що напруга на
затискачах найбільш віддалених електроприймачів не повинна бути нижче
КU U , має вид
Uном - UТ - UЛ2 КU U% ,
де UТ , UЛ2 – відповідні втрати напруги згідно розрахункової схеми
(рисунок 8.7),
КU – коефіцієнт, що враховує відхилення напруги згідно [14] або ДСТУ
EN 50160:2014.
Розрахунок втрати напруги на ділянці Л2 від шин цехової підстанції до
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 95
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
віддаленого споживача виконуємо для величини перерізу кабелю, що живить
споживача від РП, так як його переріз менше ніж переріз кабелю від шин ТП до
РП. Отримані таким чином відхилення напруги будуть більше реальних, але в
тому разі, коли і вони не будуть перевищувати норму, реальні відхилення тим
більше будуть задовольнять нормі.
Втрати напруги на лінії Л2 визначаються формулою
U UЛ2 3 Iроз Л LКЛ rо cos xо sin .
Втрати напруги UТ на цеховому трансформаторі
S
U max
Т (Uа cos Uр sin) ,
Sном Т
де Smax – максимальне навантаження одного трансформатора,
Sном Т – номінальна потужність трансформатора,
Р
Uа КЗ 100% – активна складова напруги КЗ,
Sном Т
Uр U2 2
КЗ - Uа – реактивна складова напруги КЗ.
Значення РКЗ , UКЗ – каталожні дані для конкретного трансформатора,
1
значення Smax як правило, лежить в діапазоніSmax SТП SТП .
2
При необхідності, може бути задіяна «добавка» UT , яка створюються
цеховим трансформатором. Значення «добавки» UT регулюється зміною
кількості числа витків трансформатору, тобто зміною коефіцієнта
трансформації, за співвідношенням
W
U 2
2 U1 .
W1
Для цього у цехових трансформаторів є від 3 до 5 відгалужень, які
перемикаються в разі необхідності при відключеному трансформаторі.
Значення UT , залежно від відгалуження, приймаються за таблицею 8.3.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 96
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 8.3 – Значення UT , залежно від відгалуження
Відгалуження наближено точно
+5 0 0,25
+2,5 2,5
0 5,0 5,25
–2,5 7,5
–5,0 10 10,8
Визначимо втрати напруги найбільш потужного електроприймача цеху,
для якої Ір=54,1 А, питомий активний та індуктивний опір: r0=1,1 Ом/км,
х0=0,068 Ом/км, Lкл=190 м.
U л2(В) 3 54,10,19 1,10,9 0,068 0,5 18,2 В.
U (%) 18,2
л2 100% 0,18%;
10 103
Знайдемо втрати напруги на цеховому трансформаторі.
Для трансформатора мережі ТМЗ 630/10, яка розраховується ∆Ркз= 7600 Вт;
Uк.з.=5,5%; Sном.тр=630 кВА, сosφ=0,9; sinφ=0,433.
Розраховуємо активні і реактивні складові КЗ:
U 7600
а = ×100% =1,2 %.
630000
Uр = (5,5)2 (1,2)2 5,37 %.
Втрати напруги на цеховому трансформаторі складуть
U 944,1
т 1,20,95,370,433 5,1%.
630
В результаті розрахованих даних отримаємо нерівність:
10050,185,199,7295 %.
Таким чином відхилення напруги вздовж ланцюга «РУ НН КТП –
віддалений потужний споживач» не виходить за допустимі значення.
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
На цьому етапі доцільно обрати тип и характеристики низьковольтних
комплектних установок НКУ (розподільчих пунктів, шаф тощо).
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 97
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
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
Іроз,РП споживачів, що приєднані до РП, тощо). Іроз, РП визначається за виразом
Іроз,РП Іном КП ,
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.
Вибір розподільчого пункту
Пункт розподільний ПР11 (рисунок 8.8) призначений для розподілу
електричної енергії, захисту електричних установок при перевантаженнях і
струмах короткого замикання, для нечастих оперативних включень і
відключень електричних ланцюгів і пусків асинхронних двигунів. ТзОВ «ВКТ
Електрощит» в якості офіційного представника заводу «Електрощит» реалізує
апарати даних і інших моделей за цінами виробника.
Розрахований на номінальну напругу Uном =660 В.
Кількість автоматичних вимикачів для встановлення становить,
- трьохполюсних від 10 до 63 А, – 9 шт;
- трьохполюсних від 160 до 250 А, - 3 шт.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 98
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.8 –Пункт розподільчий ПР11
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В
Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) здійснюється за методикою,
передбаченою ІЕС 60909- 0:2001 [15]. Стандартом встановлено методику
розрахунків максимальних і мінімальних значень струму при симетричних і
несиметричних КЗ, види яких визначені відповідно до ІЕС 60909- 0:2001.
Методика призначена для розрахунку струмів КЗ, необхідних для вибору і
перевірки електрообладнання за умовами КЗ, для вибору комутаційних
апаратів, уставок релейного захисту і заземлюючих пристроїв згідно ПУЕ.
Величини, що підлягають визначенню і допустимі погрішності їх розрахунку
залежать від цілі розрахунку.
Розрахунку для вибору та перевірки електрообладнання за умовами КЗ
підлягають:
– початкове значення періодичної складової струму КЗ;
– аперіодична складова струму КЗ;
– ударний струм КЗ;
– дійсне значення періодичної складової струму в довільний момент часу, аж
до розрахункового часу розмикання ушкодженого ланцюга.
При розрахунках струмів КЗ в електроустановках напругою до 1кВ слід
враховувати:
– індуктивні опори всіх елементів короткозамкненого ланцюга, включаючи
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 99
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
силові трансформатори, провідники, трансформатори струму, реактори,
струмові котушки автоматичних вимикачів;
– активні опори елементів короткозамкненого ланцюга;
– активні опори різних контактів і контактних з’єднань;
– значення параметрів синхронних і асинхронних двигунів.
При розрахунках струмів КЗ допускається:
– максимально спрощувати всю зовнішню мережу по відношенню до місця
КЗ і індивідуально враховувати тільки автономні джерела електроенергії і
електродвигунів, що безпосередньо примикають до місця;
– не враховувати струм намагнічування трансформаторів;
– не враховувати насичення магнітних систем електричних машин;
– не враховувати вплив асинхронних електродвигунів, якщо їх сумарний
номінальний струм не перевищує 1% початкового значення періодичної
складової струму в місці КЗ, розрахованого без врахування
електродвигунів.
Струм КЗ електроустановок напругою до 1 кВ рекомендується
розраховувати в іменованих одиницях. У схемі заміщення параметри елементів
розрахункової схеми слід привести до ступеня напруги мережі, на якій
знаходиться точка КЗ.
Послідовність розрахунку струмів короткого замикання наступна:
– відповідно до принципової схеми обирати умови розрахунку;
– скласти розрахункову схему та схему заміщення, обчислити параметри її
елементів;
– обрати метод розрахунку струму КЗ;
– здійснити розрахунок;
– оцінити отримані результати.
Відповідно до цільового призначення розрахункунеобхідно встановити
розрахункові умови короткого замикання для елемента СЕП, який аналізується.
Розрахункові умови КЗ – найбільш складні, але достатньо важливі, в яких
може опинитися елемент електроустановки через різні види коротких замикань.
До сукупності первинних характеристик розрахункових умов входять
розрахункова схема, вид струму КЗ, точка, вид і тривалість КЗ.
Розрахункова схема – це схема з’єднань елементів СЕП, де існують
розрахункові умови КЗ для елемента, що розглядається. При виборі
розрахункової схеми слід враховувати передбачені для даної електроустановки
умови її усталеної роботи і не зважати на короткочасні зміни схеми, не
передбачені для сталої експлуатації (наприклад, під час перемикань).
Розрахункова схема містить реальні елементи на різних ступенях напруги з
електромагнітними зв’язками, опорами втрат і розсіювання.
З можливістю застосування методів теорії електричних кіл у розрахунках
струмів КЗ будемо вважати, що КЗ симетричне і аналіз перехідного процесу
будемо здійснювати по одній фазі.
Особливістю розрахунків струмів КЗ в електроустановках напругою до 1
кВ є знаходження, як правило, всіх елементів короткозамкненого кола на
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 00
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
одному ступені напруги, що позбавляє необхідності приводити значення
еквівалентів схеми заміщення до цього ступеня.
Розрахункові місця КЗ визначають на основі принципової схеми. Такими
місцями мають бути точки КЗ, що знаходяться поблизу споживачів, обладнання
та елементи мережі (шини РУ, РП тощо), в яких встановлюють апаратуру, яку
слід перевіряти на дію струмів КЗ.
Місце КЗ в електроустановках напругою до 1 кВ в більшості систем
електропостачання промислових підприємств характеризується як значно
електрично віддалене від джерел електроенергетичної системи. Встановлена
потужність електроустановок помітно перевищує споживану, тому на стороні
низької напруги знижувальних трансформаторів амплітуду аперіодичної
складової струму КЗ від енергосистеми можна вважати незмінною. Це
обґрунтовує припущення, що електроустановки напругою до 1 кВ промислових
підприємств підключені до джерела необмеженої потужності через
еквівалентний індуктивний опір �� .
8.4.1 Розрахунок опорів елементів мережі
Для здійснення розрахунку струмів короткого замикання складаємо схему
заміщення (рисунок 8.9) та знаходимо опори всіх елементів схеми.
При розрахунку струмів КЗ в електроустановках, які отримують живлення
безпосередньо від мережі енергосистеми, допускається вважати, що понижуючі
трансформатори підключені до джерела незмінної за амплітудою напруги через
еквівалентний індуктивний опір системи. Значення цього опору, приведене до
ступеня нижчої напруги мережі розраховуємо за формулою:
��ср.НН
�� = , (8.13)
√3 ∙ ��відкл.ном ∙ ��ср.ВН
де ��ср.НН – середня номінальна напруга мережі, що підключена до обмотки
нижчої напруги трансформатора, В;
��ср.ВН – середня номінальна напруга мережі, що підключена до обмотки
вищої напруги трансформатора, В;
��відкл.ном – номінальний струм відключення вимикача, який встановлений
на стороні вищої напруги понижуючого трансформатора, кА.
400
�� = = 0,44 мОм.
√3 ∙ 20 ∙ 10,5 ∙ 10
Активний та індуктивний опір нульової послідовності знижувального
трансформатора, обмотки якого з’єднані за схемою Δ/Y0 при розрахунках КЗ в
мережі низької напруги необхідно приймати рівними відповідним активним
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 01
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
опорам прямої послідовності.
Приведений до ступеня низької напруги мережі активний та індуктивний
опір прямої послідовності знижувального трансформатора визначають за
формулами:
��КЗ ∙ ��НН ном.
�� = ∙ 10 ; (8.14)
��
100 ∙ ��КЗ ��
�� = �� − ∙ НН ном.
к ∙ 10 , (8.15)
�� ��
де �� – номінальна потужність трансформатора, кВА;
��КЗ – втрати короткого замикання, кВт;
��НН – номінальна напруга обмотки низької напруги трансформатора, кВ;
��к – напруга короткого замикання, %.
8,5 ∙ 0,4
�� = ∙ 10 = 3,43 мОм;
630
100 ∙ 8,5 0,4
�� = 5,5 − ∙ ∙ 10 = 13,54 мОм.
630 630
На схемі заміщення введені позначення:
Хс- індуктивний еквівалентний опір системи, зведений до нижчої напруги,
через який підключено трансформатор КТП;
rQ1 - активний опір вимикача 10 кВ;
ХQ1 - індуктивний опір вимикача 10 кВ;
rР - активний опір роз’єднувача 10 кВ;
ХР - індуктивний опір роз’єднувача 10 кВ;
rТ - активний опір прямої послідовності знижувального трансформатора,
приведений до ступеня низької напруги мережі;
ХТ - індуктивний опір прямої послідовності знижувального
трансформатора, приведений до ступеня низької напруги мережі;
rК - активний опір контактних з'єднань вимикача QF1;
rQF1 - активний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF1;
XQFl - індуктивний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF1;
rТА - активний опір первинної обмотки трансформатору струму;
ХТА - індуктивний опір первинної обмотки трансформатору струму;
rQF2 - активний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF2;
XQF2 - індуктивний опір струмових котушок розчіплювана вимикача QF1;
rКQ - активний опір контактних з'єднань вимикача QF2 зі стороні
кабелю L1;
rKLl - активний опір контактних з'єднань кабелю L1;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 02
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
rLl - активний опір кабелю L1;
ХL1 - реактивний опір кабелю L1;
rQF3 - активний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF3;
XQF3 - індуктивний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF3;
rKL2 - активний опір контактних з'єднань кабелю L2 ;
rL2 - активний опір кабелю L2;
XL2 - реактивний опір кабелю L2.
Рисунок 8.9 – Схема заміщення прямої послідовності для розрахунку
КЗ в цеховій мережі
Активний та індуктивний опір нульової послідовності трансформатора
цехової КТП, обмотки якого з'єднані по схемі A/Y0, при розрахунках КЗ в
мережі низької напруги приймаємо рівними відповідним активним та
індуктивним опорам прямої послідовності.
Активний опір контактних з'єднань.
Згідно [15] приймаємо наступні значення активних опорів контактних
з'єднань комутаційних апаратів і кабелів
rК= rКQ = 1,0 мОм;
rКL1= rКL2 = 0,1мОм;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 03
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Активні та індуктивні опори котушок автоматичних вимикачів.
Розрахунок струмів короткого замикання в електроустановках напругою
до 1 кВ слід вести з урахуванням індуктивних і активних опорів котушок
розчіплювачів максимального струму автоматичних вимикачів, при цьому
приймати значення активних та індуктивних опорів нульової послідовності
рівними відповідним опорам прямої послідовності. Значення опору котушок
розчіплювачів автоматичних вимикачів обираємо в залежності від
номінального струму вимикача згідно таблиці 21 в додатку 6 [15]:
- rQF1= 0,25 мОм;
- rQF2= 0,65 мОм;
- rQF3=2,15 мОм;
- XQF1=0,1 мОм;
- XQF2=0,17 мОм;
- XQF3= 1,2 мОм.
Активний та індуктивний опір трансформаторів струму.
При розрахунках струмів КЗ в електроустановках напругою до 1 кВ слід
враховувати активний та індуктивний опір первинних обмоток всіх
багатовиткових вимірювальних трансформаторів струму, які існують в ланцюгу
КЗ. Значення активних та індуктивних опорів нульової послідовності
приймають рівними значенням опорів прямої послідовності. Активним та
індуктивним опором одновиткових трансформаторів ( на струми більш ніж 500
А) можна зневажити.
Параметри деяких багатовиткових трансформаторів струму обираємо
згідно таблиці 20[15]:
rТА= 1,7 мОм;
ХТА = 2,7 мОм.
Активний та індуктивний опір кабелю.
Значення параметрів прямої (зворотної ) і нульової послідовностей кабелю,
який використовується в короткозамкненому ланцюгу, приймаємо згідно [15].
�� = �� ∙ ��
�� = �� ∙ ��
�� = �� ∙ ��
�� = �� ∙ ��
З урахуванням питомих значень, параметри кабелів (для ділянок СШ→РП1
та РП→1)дорівнюють:
�� = 0,549 ∙ 65 = 35,6 мОм;
�� = 0,065 ∙ 65 = 4,22 мОм;
�� = 9,61 ∙ 7 = 67,27 мОм;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 04
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
�� = 0,098 ∙ 7 = 0,686 мОм.
8.4.2 Розрахунок начального значення періодичної складової струму
трифазного КЗ
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП - точка КЗ».
�� (К ) = ��Т + ��К + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� + ��
+ �� + �� ;
�� (К ) = 3,43 + 1 + 0,25 + 1 + 1,7 + 1 + 0,65 + 1 + 0,1 + 35,6 + 0,1 + 2,15
+ 0,1 + 67,27 = 115,37 мОм.
Х (К ) = ХС + ХТ + Х + Х + Х + Х + Х + Х ;
Х (К ) = 0,5 + 13,54 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 4,22 + 1,2 + 0,686 = 23,11 мОм.
Сумарний повний опір короткозамкненого ланцюга «трансформатор
цехової КТП – точка К3 (споживач поз. 1/1)
�� (К ) = 115,37 + 23,11 = 117,66 мОм.
Струм короткого замикання (начальне дійсне значення періодичної
складової трифазного струму КЗ Іп0=ІКЗ(К3)) у точці (К3)
1,05 ∙ 380
ІКЗ(К ) = = 1960 А.
√3 ∙ 117,66 ∙ 10
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП - точка К2 (РП-1)».
�� (К ) = ��Т + ��К + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� + �� ;
�� (К ) = 3,43 + 1 + 0,25 + 1 + 1,7 + 1 + 0,65 + 1 + 0,1 + 35,6 + 0,1
= 45,83 мОм.
Х (К ) = ХС + ХТ + Х + Х + Х + Х ;
Х (К ) = 0,5 + 13,54 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 4,22 = 21,23 мОм.
�� (К ) = 45,83 + 21,23 = 50,5 мОм.
Струм короткого замикання у точці (К2)
1,05 ∙ 380
ІКЗ(К ) = = 4567 А.
√3 ∙ 50,5 ∙ 10
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 05
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП - точка К1 (шини 0,4 кВ в КТП)».
�� (К ) = ��Т + ��К + �� + �� + �� +;
�� (К ) = 3,43 + 1 + 0,25 + 1 + 1,7 = 7,38 мОм.
Х (К ) = ХС + ХТ + Х + Х ;
Х (К ) = 0,5 + 13,54 + 0,1 + 2,7 = 16,84 мОм.
�� (К ) = 7,38 + 16,84 = 18,38 мОм.
Струм короткого замикання у точці (К1)
1,05 ∙ 380
ІКЗ(К ) = = 12548 А.
√3 ∙ 18,38 ∙ 10
Отримані значення струму КЗ заносимо до таблиці 8.4
8.4.3 Розрахунок аперіодичної складової струму КЗ
Найбільше початкове значення аперіодичної складової струму КЗ в
загальному випадку вважають рівним амплітуді періодичної складової струму в
початковий момент КЗ:
�� = √2 ∙ ��п ; (8.16)
�� (К ) = √2 ∙ ��п (К ) = √2 ∙ 12548 = 17,7 кА.
�� (К ) = √2 ∙ ��п (К ) = √2 ∙ 4567 = 6,3 кА.
�� (К ) = √2 ∙ ��п (К ) = √2 ∙ 1960 = 2,7 кА.
Ударний струм трифазного КЗ:
��уд = √2 ∙ ��п ∙ ��уд, (8.17)
де ��уд– ударний коефіцієнт, що визначається за співвідношенням, для
кожної точки окремо
Rсум
3,14( )
Х
куд 1 е сум ,
,
, ( )
�� ,
уд(К ) = 1 + 2,718 = 1,25,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 06
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
,
, ( )
�� ,
уд(К ) = 1 + 2,718 = 1,23,
,
, ( )
��уд(К ) = 1 + 2,718 , = 1,53.
��уд(К ) = √2 ∙ 12,5 ∙ 1,25 = 21,8 кА,
��уд(К ) = √2 ∙ 4,56 ∙ 1,23 = 7,85 кА,
��уд(К ) = √2 ∙ 1,9 ∙ 1,25 = 3,3 кА.
Значення ударного струму КЗ ��уд заносимо до таблиці 8.4.
Таблиця 8.4 – Результати розрахунку струмів короткого замикання
Точка КЗ �� , мОм �� , мОм ��к.з, кА �� , кА ��уд, кА
К1 7,38 16,84 12,5 17,7 21,8
К2 21,23 45,83 4,56 6,3 7,85
К3 21,11 115,37 1,9 2,7 3,3
8.4.5 Розрахунок струму однофазного КЗ
Особливу увагу в мережах напругою до 1 кВ з глухо заземленою
нейтраллю слід приділяти розрахунку однофазного КЗ.
Якщо електропостачання електроустановки напругою до 1 кВ
здійснюється від енергосистеми за допомогою понижуючого трансформатора,
розрахунок струму ( )
��КЗ однофазного короткого замикання з достатньою
точністю можна здійснювати за наступною спрощеною формулою:
( ) √3 ∙ ��ср.НН
��КЗ = , (8.19)
(2�� + �� ) + (2�� + �� )
де �� , �� – результуючі (сумарні) активний та індуктивний опори прямої
послідовності ланцюга КЗ;
�� , �� –результуючі (сумарні) активний та індуктивний опори нульової
послідовності відносно точки КЗ.
�� = �� + ��р + ��ТА + ��кв + ��к + �� ш + �� кб + �� пл + ��д; (8.20)
�� = �� + ��р + ��ТА + ��кв + �� ш + �� кб + �� пл, (8.22)
де �� , �� – активний та індуктивний опір нульової послідовності
понижуючого трансформатора;
��р, ��р – активний та реактивний опір нульової послідовності реактора;
��ТА, ��ТА – активний та індуктивний опір нульової послідовності
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 07
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
трансформатора струму;
��кв, ��кв – активний та індуктивний опір нульової послідовності струмових
котушок вимикача;
��к – активний опір контактних з’єднань;
�� ш, �� ш – активний та індуктивний опір нульової послідовності
шинопроводу;
�� кб, �� кб – активний та індуктивний опір нульової послідовності кабелю;
�� пл, �� пл – активний та індуктивний опір нульової послідовності
повітряної лінії;
��д – активний опір електричної дуги.
Згідно вихідних даних частка однофазних електроприймачів є незначною,
а їх склад не постійним. Тому з урахуванням цих факторів, а також того, що
вище були розраховані трифазні максимальні струми КЗ, розрахунок струмів
однофазного КЗ здійснювати не потрібно.
8.5 Захист цехових електричних мереж
Захист цехових електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно
глави 3.1 ПУЕ [1].
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 всых елементів мережі, такий
захист повинен забезпечувати по можливості найменший час вимкнення.
Перевантаження є найменш небезпечне і вряді випадків допускається
відмовлятися від застосування захисту провідників від перевантаження.
Згідно гл. 3.1 ПУЕ мають бути захищеними від перевантаження:
- мережі всередині приміщень, виконані, виконані відкрито
прокладеними провідниками з горючою зовнішньою оболонкою або
ізоляцією;
- освітлювальні мережі в службово-побутових приміщеннях
промислових підприємств, включаючи мережі для побутових і
переносних електроприймачів, а також у пожежонебезпечних зонах;
- силові мережі на промислових підприємствах – тільки в разі, якщо за
умовами технологічного процесу або за режимами роботи мережі
може виникати тривале перевантаження провідників;
- мережі всіх видів у вибухонебезпечних зонах.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 08
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
8.5.1 Вибір апаратів захисту
Приводяться особливості місць встановлення та розташування апаратів
захисту.
У якості апаратів захисту, як правило, мають застосовуватися автоматичні
вимикачі або запобіжники. На сучасних підприємствах найбільше поширені
більш досконалі автоматичні вимикачі, які мають очевидні переваги. При
виборі автоматичних вимикачів слід орієнтуватися на апарати типу ВА, які
відповідають ДСТУ 3020-95, виконані стандарті DIN, мають одно-, дво-, три- і
чотириполюсне виконання.
Вибір автоматичних вимикачів в загальному випадку проводять з
врахуванням електричних характеристик електроустановок, умов експлуатації,
експлуатаційних вимог: селективності відключення, вимогам до дистанційного
керування та індикації і тощо. У цілому при такому виборі слід, в першу чергу,
користуватися технічною документацією на конкретні апарати. При виборі
уставок струму автоматичних вимикачів необхідно враховувати різницю в
характеристиках і погрішності у роботі розчеплювачів.
Існують наступні вимоги до вибору автоматичних вимикачів, яких слід
дотримуватися при виконанні випускної роботи бакалавра:
– номінальна напруга вимикача не повинна бути нижче напруги мережі;
– відключаюча здатність повинна бути розрахована на максимальні струми
КЗ, що протікають по елементу, що захищається;
– номінальний струм розчеплювача повинен бути не менше найбільшого
розрахункового струму навантаження, що тривало протікає по елементу, що
захищається
Iном.роз. Iроз ;
автоматичний вимикач не повинен відключатися в нормальному режимі
роботи елементу, що захищається, тому струм уставок сповільненого
спрацювання розчеплювача, що регулюються, слід обирати за умовою
Iном.роз (1,11,3) Iроз
(для автоматичних вимикачів з нерегульованим тепловим розчеплювачом
достатньо виконання попередньої умови);
– при допустимих короткочасних перевантаженнях елемента, що
захищається, автоматичний вимикач не повинен спрацьовувати; це досягається
вибором уставки миттєвого спрацювання електромагнітного розчеплювача за
умовою
Iном.розч.е (1,25 1,35) iп ,
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 09
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
де іп – пікове навантаження елементу, що захищається.
Іп – пікове навантаження групи елементів, що захищається.
Керуючись вказаними вище критеріями, згідно каталожним даних
обираємо тип апарату, характеристики яких заносимо в таблицю 8.5.
У таблиці 8.5 введені такі позначення:
ІНА.В.– номінальний (установчій) струм автоматичного вимикача;
Iроз – номінальний струм розчеплювача вимикача (незалежно від його
виду);
ІНТ.Р. – номінальний струм теплового розчеплювача;
ІНЕ.Р. – номінальний струм електромагнітного розчеплювача;
ІП – струм пікового навантаження: ІП (5 7) Iроз .
Як варіант, можуть використовуватися апарати серії ВА: автоматичні
вимикачі, що призначені для групового захисту розподільчих пунктів, які
мають дві системи захисту – електротеплову і електромагнітну, та виконані за
ступенем захисту не нижче ІР30.
Для автоматичних вимикачів серії ВА, що виконані в стандарті DIN, для
струму електромагнітного розчеплювача в залежності від характеристики
(С, В чи D) виконується співвідношення:
ІНЕ.Р. 35 ІНТ. Р ; ІНЕ.Р. 510 ІНТ.Р. або ІНЕ.Р. 1014 ІНТ.Р. .
Керуючись вказаними вище критеріями: формулам , згідно каталожним
даних [12] обираємо тип апарату, характеристики яких заносимо в таблицю 8.5.
Після визначення типу і параметрів вимикачів, обрана схема головних
з’єднань комплектної трансформаторної підстанції КТБ буде мати вид, що
приведений на окремому листу графічної частини.
Таблиця 8.5 – Вибір автоматичних вимикачів
І , 1,1.І Тип І , І , І ,
Найменування обладнання р р н н.т.р н.е.р
А А апарату А А А
1 2 3 4 5 6 7
Вентилятор витяжний 6,4 7 ВА47-29 63 10 500
Миючий автомат 20,8 22,9 ВА47-29 63 25 500
Міжпозиційний маніпулятор 12,7 13,9 ВА47-29 63 16 500
Верстат розпилення кислоти 15 16,5 ВА47-29 63 20 500
Верстат покриття фосфором 23,1 25,4 ВА47-29 63 32 500
Верстат покриття лаком 23,3 25,6 ВА47-29 63 32 500
Верстат нанесення анодного шару 13,6 15 ВА47-29 63 16 500
Вакуум автомат 27,8 30,6 ВА47-29 63 32 500
Верстат покриття алюмінієм 20,8 22,9 ВА47-29 63 25 500
Піч термічна 176,1 193,7 ВА88-35 250 200 2500
Установка монтажу 8,6 9,4 ВА47-29 63 10 500
Роботозований паяльний автомат 29,9 32,9 ВА47-29 63 40 500
Конвеєр стрічковий 60,8 66,9 ВА47-100 100 80 1000
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 10
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Продовж. табл.. 8.5
1 2 3 4 5 6 7
Вузол живлення складальних верстатів 9,5 10,4 ВА47-29 63 11 500
Насос дистильованої води 13,7 15,1 ВА47-29 63 16 500
Насос гідрофлюаридної кислоти 17,7 19,5 ВА47-29 63 20 500
Вентилятор приточний 62,2 68,5 ВА47-100 100 80 1000
Дистилятор 22 24,2 ВА47-29 63 25 500
Роторейзер 2,55 2,4 ВА47-29 63 3 500
Паяльник 6,8 7,48 ВА47-29 63 3 500
Щиток освітлення 33 36,3 ВА47-29 63 40 500
Розподільчий пункт РП-1 25,6 28,2 ВА47-29 63 32 500
Розподільчий пункт РП-2 207,9 228,7 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-3 207,9 228,7 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-4 207,9 228,7 ВА88-35 250 250 2500
Розподільчий пункт РП-5 153,9 169,3 ВА88-35 250 200 2500
Розподільчий пункт РП-6 38,4 42,2 ВА47-29 63 50 500
Розподільчий пункт РП-7 422,5 464,8 ВА88-40 800 500 8000
Розподільчий пункт РП-8 315,4 346,9 ВА88-37 400 400 4000
Конденсаторна установка 91,1 100 ВА47-100 100 100 1000
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Обрані лінії перевіряються за захищеність за умовою:
��сх ∙ ��доп ≥ ��зах ∙ ��зах, (8. 23)
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= 13,7А, Ідоп.л=15,1 А, Ізах=63 А.
1 ∙ 15,1 ≥ 1 ∙ 63 А.
Таким чином мережа захищена.
8.5.3 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
термічної стійкості до струмів короткого замикання
Цим розрахунком проводиться перевірка обраного провідника на його
термічну стійкість до струмів КЗ.
Для цього розрахунку необхідно знати:
1) дійсний час t протікання струму КЗ, який дорівнює
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 11
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
t tзах tвим ,
де tзах – час дії захисту ;
tвим – час вимикання апарату;
2) усталене значення струму КЗ, І ;
3) надперехідне значення струму КЗ, І / / ;
4) приведений час tпр , протягом якого стале (значення струму КЗ І
виділяє таку ж кількістю тепла, що й змінний в часі струм КЗ за дійсний час t .
Приведений час tпр визначається складовими часу періодичної tпр(п) і
аперіодичною tпр(а) складових струму КЗ:
tпр tпр(п) tпр(а) .
Значення tпр(п) при дійсному часу t 5c знаходиться по кривих
залежності t f / / , де // I//
прп / I .
Криві приведеного часу періодичної складової струму КЗ в залежності від
для різних значений t беруть з довідкової літератури.
Приведений час аперіодичної складової струму КЗ
t 0,005 / /
пр(а) .
При дійсному часі t 1c величину tпра не враховують.
Переріз кабелю на термічну стійкість в трифазному КЗ перевіряється за
формулою
I t
пр
Smin ,
С
де C – коефіцієнт, що відповідає різниці виділеної теплоти в провіднику
після і до КЗ.
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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 12
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
віддалених електроприймачів не повинна бути не нижче 0,95 ∙ ��ном. В режимі
максимальних навантажень обмеження йде зі сторони верхньої допустимої
границі напруги. При цьому напруга на шинах ТП не повинна перевищувати
5% номінальної напруги, тобто �� ∙ �� ≤ 5%.
За максимальні беремо максимальні розрахункові навантаження, а за
мінімальні – 30% від максимальних.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
m
δ U1 Em ΔU тр Uм ΔU
сп 5,
i1
де Еm - величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
ΔUтр - втрата напруги в трансформаторі, %;
n
U м - сумарна втрата напруги в лініях до споживача, %;
i1
n- кількість послідовних магістралей до споживача;
ΔUсп - втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
-5% - припустиме усталене відхилення напруги згідно [11].
δ U1 15 4, 4 18 5 12, 4 5% Uн 525 В .
Величину ΔUтр (%) знаходимо за виразом
S
ΔU м
тр (U a cos φ U p sin φ),
Sн.тр
де Sм - максимальна потужність на вторинній стороні трансформатора, кВ;
Sнтр - номінальна потужність трансформатора, кВА;
Uа- активна складова напруги к.з трансформатора, %;
100 ΔP
U кз
a ,
Sн.тр
100 8,5
Ua 1,34(В)
630
Uр- реактивна складова напруги к.з трансформатора, %.
U 2 2
p Uкз Ua ,
U 2
p 5,5 1,342 5,5(В).
958,3
ΔU тр (1,34 0,95 5,3 0,31) 4,4 .
630
Для режиму мінімальних навантажень відхилення напруги
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 13
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
δ U 2 E m к з (ΔU тр ΔUм ) ΔU cп 5% ,
де кз = 0,3 - коефіцієнт завантаження в режимі мінімальних навантажень;
+ 5 % - припустиме усталене підвищення напруги від Uн=19 В, згідно [11].
δ U2 15 0,3 (4, 4 18) 5 3, 2 5% Uн 525 В
Згідно виконаних розрахунків ми маємо можливість пересвідчитись, що
можлива зміна навантаження цехового трансформатора ні як не буде
відображатися на зміні величини потенціалу напруги у найвіддаленішого
споживача.
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 8.10 приведена типова комплектна трансформаторна
підстанція внутрішньоцехового розташування.
Рисунок 8.10 – Типова комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 14
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Для нашого цеху з урахуванням приведених вище міркувань обираємо
комплектну трансформаторну підстанцію 2КТПЦ Новокаховського
електромеханічного заводу.
Обрана двотрансформаторна підстанція 2КТПЦ–630/10/0,4 УЗ призначена
для надійного електропостачання промислових об’єктів, має потужність
трансформаторів 630 кВ∙А, з захистом і автоматикою.
Склад підстанції 2КТПЦ–630/10/0,4–04 У3:
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 8.11 приведено загальний вид шафи секційного
вимикача, на рисунку 8.12 – загальний вид шафи управління.
Рисунок 8.11 – 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 21071 45/04 1 15
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.12 – 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
630/10 (трансформатор масляний герметичний), що виготовляється у
герметичному гофробаку і не потребує обслуговування на протязі всього
терміну експлуатації. Загальний вид трансформатору серії ТМ приведено на
рисунку 8.13.
В таблиці 8.6 приведені остовні технічні характеристики.
Таблиця 8.6 – Технічні характеристики 2КТПЦ-630/10/0,4 У3
Найменування параметра Значення
параметра
Потужність силового трансформатора, кВА 630
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 1600
Струм термічної стійкості на протязі 1 с на стороні ВН, кА 20
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 16
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 8.13 – Загальний вид трансформатору серії ТМ
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.
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;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 17
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
- 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 ПВН, в пристрої передбачене вікно, в якому закріплений клапан
зкидування тиску.
Таблиця 8.7 – Класифікація виконання 2КТПЦ-630/10/0,4 У3
Призначена для встановлення
За типом силового трансформатора масляного трансформатора типу
ТМЗ
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
За способом установки автоматичних
З викотними вимикачами
вимикачів в РУНН
План КТП наведений на аркуші 7 (Вид і план КТП) графічної частини
випускної роботи.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 18
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
9 IНДИВIДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Розробка автоматичної системи керування режимами лазерного
вирізного верстату
Вирізання лазерним випромінюванням, на відміну від різання плазмою і
НВЧ-випромінюванням, дозволяє одержувати дуже високі ступені концентрації
енергії в зоні різання. При цьому вирізання може виконуватися як в
безперервному, так і в імпульсному режимах випромінювання. Більш широке
застосування знаходить імпульсний режим. В цьому випадку використовуються
головним чином імпульсні напівпровідникові (діоді) лазери з довжиною хвилі
= 625 нм і потужністю випромінювання від десятків до декількох сотень ват.
Випромінювання з цією довжиною хвилі добре поглинається більшістю
матеріалів. Так, сталь марки Х20НТ10 товщиною 0,5 мм поглинає 32% енергії
випромінювання діодного лазера. При імпульсному режимі випромінювання в
існуючих технологічних вирізних установках з напівпровідниковими лазерами
як активні елементи застосовуються кристали із арсеніду галію, які генерують
випромінювання на довжині хвилі = 625 нм. Такі кристали, внаслідок високих
частот імпульсів накачування (до 100 Гц) при середній потужності
випромінювання порядку 250 Вт можуть використовуватися для профільного
вирізання. Проте, підбор основних параметрів режиму різання матеріалів, таких
як: скважність імпульсу, тривалість та добротність піку випромінювання,
резонансна потужність тощо залежать в основному від фокусної відстані
лазерного випромінювача, який, в свою чергу, залежить від товщини
розрізаємого матеріалу. Тому, в даному підрозділі будемо проводити розробку
автоматичної системи керування режимами лазерного вирізного верстату в
залежності від товщини вирізаємого матеріалу, яка буде контролюватися
індукційним датчиком товщини, до складу якого входить котушка зсуву та
балансуюча ємність.
Функціональна блок-схема автоматичної системи керування режимами
лазерного вирізного верстату. На рисунку 9.1 представлена функціональна
блок-схема автоматичної системи керування режимами лазерного вирізного
верстату.
Індукційний Блок
датчик товщини керування
220 В; 50 Гц
Схема запуску Перетворювач Ключ Лазерний
Блок живлення Одновібратор
генератора імпульсів Перетворювач I-U
силовий випромінювач
Блок
контролю
Рисунок 9.1 - Блок-схема автоматичної системи керування режимами
лазерного верстату
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 19
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Принцип роботи автоматичної системи керування режимами лазерного
вирізного верстату полягає у зміні потужності та тривалості імпульсу лазерного
випромінювача від індуктивності індуктивного датчика товщини, який є
основним вимірювальним елементом системи. Індуктивний датчик
автоматичної системи утворює аналоговий сигнал, який перетворюється в блоці
керування у відповідний цифровий код, що керує силовим ключом схеми
різання.
Також через цей силовий ключ поступає силовий сигнал, який утворюється
безпосередньо блоком живлення, далі, генерується в схемі запуску генератору в
чітку послідовність частотою 70 Гц, яка обмежується на одновібраторі та
перетворюється в чітку імпульсну послідовність на перетворювачі імпульсів.
Сформована імпульсна послідовність, через силовий ключ поступає,
безпосередньо, на лазерний випромінювач, та, паралельно з цим, на блок
контролю, на який, крім того, поступає сигнал з перетворювача «струм-
напруга», який здійснює зворотній зв‘язок між лазерним випромінювачем та
блоком контролю параметрів режиму вирізання.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 20
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
10 ТЕХНІКО ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА
Розрахунок техніко-економічних показників системи електропостачання
підприємства
Надамо оцінку ефективності розробки. Для цього розглянемо комплекс
техніко-економічних показників, на основі чого оцінюється технічна частина
проекту, тобто ефективність спорудження і передбачуваної експлуатації об‘єкта
[17].
Для визначення річного електроспоживання скористаємося формулою:
P Ф
Ep
уст пл ,
106
де Руст – споживана потужність підприємства; Руст = 7719,2 кВт;
Фпл - річний плановий (дійсний) фонд робочого часу підприємства, годин.
Приймаємо величину планового фонду 2112 годин.
7719,2 2112
Ep 16,3 млн. кВт.год.
106
Втрати активної Р т та реактивної Qт потужності в трансформаторі з
достатньою для практики точністю приймаємо рівними відповідно 2% та 10%
повної максимальної потужності із сторони низької напруги трансформатора:
Pт 0,02 Sн.тр ; Qт 0,1Sн.тр ,
де Sн.тр - номінальна потужність силового трансформатора підстанції;
Sн.тр = 6300 кВА.
Pт 0,02 6300 126 кВт; Qт 0,16300 630 квар.
Питомі витрати на ремонтно-експлуатаційні потреби:
B
- повного споживання: B екс
п.с ;
P2
т Q2
т
B
- корисного споживання: B екс
к.с ,
Pт
де Векс – річні витрати на ремонт та експлуатацію системи
електропостачання; Векс = 9 256 718,86 грн [17].
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 21
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Таким чином, питомі витрати на ремонтно-експлуатаційні потреби:
9 256 718,86
- повного споживання: Bп.с 14407,9 грн / кВА.год;
1262 6302
9 256 718,86
- корисного споживання: Bк.с 73466 грн / кВт.год.
126
До найбільш характерних показників, що визначають ефективність
капітальних витрат на створення мережі електропостачання відносяться:
- питомі капітальні вкладення в ПЛЕ:
C
K ПЛЕ
ПЛЕ ,
L
де L – довжина повітряної лінії електропостачання; L = 75 км.;
СПЛЕ – вартість монтажу повітряної лінії електропостачання;
СПЛЕ = 6 782 810,1 грн [17].
6 782 810,1
KПЛЕ 90437,47 грн / км;
75
- питомі капіталовкладення в ГПП:
C
K ГПП
ГПП ,
Nmax
де Nmax – максимальна споживана потужність ГПП; Nmax = 10000 кВА;
СГПП – вартість установки та підключення ГПП; СГПП = 12 971 791 грн [17].
12 971 791
KГПП 1297,2 грн / кВА,
10000
- питомі капітальні вкладення в кабельні мережі:
C
K КМ
КМ ,
L
де L – довжина внутрішньозаводської кабельної мережі
електропостачання; L = 2,37 км;
СКМ – вартість монтажу внутрішньозаводської кабельної мережі
електропостачання; СКМ = 771 885,31 грн.
771 885,31
K КМ 325690 грн / км;
2,37
- питомі капіталовкладення в ГПП:
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 22
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
C
KТП ТП ,
N
де NΣ – споживана потужність ГПП; NΣ = 14840 кВА;
СТП – вартість установки та підключення ТП; СТП = 2 374 332,3 грн.
2 374 332,3
KТП 160 грн / кВА.
14840
Таким чином, коефіцієнт обслуговування:
Р
k уст
обс ,
n
де Руст – споживана потужність підприємства; Руст = 7719,2 кВт;
n – чисельність персоналу ВГЕ; n = 13 осіб;
7719,2
kобс 593,78 кВт / осіб.
13
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 23
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
11 ОХОРОНА ПРАЦІ
11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії
ремонту радіоелектронного обладнання
З метою виявлення резервів зростання продуктивності праці в сучасному
виробництві все зростаюче значення набуває упровадження наукової
організації праці, розробка найраціональнішої організації робочих місць, а
також своєчасного і якісного їх обслуговування.
В даному розділі бакалаврської роботи проаналізуємо умови праці
робітників радіотехнічної лабораторії підприємства, де проводяться роботи з
ремонту елементів різноманітного електронного обладнання, зокрема, систем
керування верстатів-автоматів. В більшості приладів систем управління одним з
основних вузлів є друкована плата. Тому, перш-за-все, необхідно
проаналізувати шкідливості, що виникають в процесі виготовлення і монтажу
друкованої плати.
Цей процес полягає в установці радіоелементів на друковану плату і
паяння паяльником або паяльною станцією. Для своєчасного видалення диму і
парів припою, шкідливих і токсичних речовин - робочі місця повинні бути
обладнані витяжною вентиляцією для своєчасного видалення шкідливих
речовин. Вентиляцію необхідно побудувати за принципом системи витяжної
вентиляції на кожному робочому місці з об'єднанням, потім, в загальний
вентиляційний потік. Процес паяння супроводжується забрудненням сполуками
свинцю повітряного середовища, робочих поверхонь, одягу і шкіри рук
працівників. Це може привести до свинцевих отруєнь організму і викликати
зміни складу крові, нервової системи і судин. З метою попередження отруєння
свинцем, ділянки паяння повинні бути обладнані відповідно вимог НАОП
1.4.32-2.87-81 «Паяння свинцево-олов’яними припоями. Вимоги безпеки».
В приміщеннях, де проводиться паяння пропоєм, який містить свинець,
для запобігання попадання свинцю в організм не дозволяється берегти особисті
речі, приймати їжу, палити, а також стирати робочий одяг удома. Робоче місце
монтажника необхідно обладнати місцевою витяжною вентиляцією, яка б
забезпечувала концентрацію свинцю в робочій зоні не більше ГДК – 0,01 мг/м3.
Для запобігання опіків і забруднення свинцем шкіри рук працюючих, їм
повинні бути видані серветки для видалення зайвого припою з жала паяльника,
а також пінцети для підтримки дроту, який припаюється, і для подачі припою
до місця паяння, якщо відсутня автоматична подача.
При монтажних роботах, пов'язаних з небезпекою засмічення опіку або
очей, повинна бути передбачена видача працюючим окулярів по ДСТУ
12.4.001-80. Для захисту від окислення місць паяння застосовують флюси,
каніфольно-спиртовий, хлористий цинк при паянні і при лудінні припоями
ПОС.
Каніфоль дратує шкіру, може викликати сип, а хлористий цинк може
викликати сильне роздратування, пропалити шкіру і слизові оболонки.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 24
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Після паяльних робіт, виконаних вручну паяльником і для попередження
професійних захворювань необхідно після закінчення роботи полоскати руки
однопроцентним розчином оцтової кислоти, мити їх гарячою водою з милом,
прополіскувати рот, чистити зуби і приймати теплий душ. Для знежирювання
деталей застосовуються органічні або поверхнево-активні речовини-добавки.
Для виключення впливу на оточуюче середовище застосовується ПАВ:
МЦ-10, ДТ-7 і ін. Крім того, при використанні легкозаймистих рідин (ЛЗР),
вентиляція повинна бути виконана у вибухонебезпечному виконанні, що
здорожує проект в цілому. Використання місцевої витяжної вентиляції
засновано на уловлюванні шкідливих речовин і видаленні їх безпосередньо у
джерела їх утворення. ГОСТ 12.1.005-88 визначає вимоги до змісту речовин в
робочій зоні і вплив їх на організм людини.
Таблиця 11.1 - Основні технічні характеристики м’яких припоїв
для пайки електричним паяльником
Температура Міцність при
Марка Склад % від
плавлення розтягненні Область використання
припою загальної маси
˚С кг/мм
Олово - 12,5 Для пайки и лудіння деталей,
Сплав Свинець - 25 чутливих до перегріву, для
68,5 –
Вуду Вісмут - 50 виготовлення запобіжників,
Кадмій - 12,5 токсичний
Олово - 6,9 Для пайки и лудіння деталей,
Сплав
Свинець - 45,1 79 – чутливих к перегріву, для
д’Арсе
Вісмут - 45,3 виготовлення запобіжників
ПОСВ-50 Олово - 25
Для пайки и лудіння деталей,
Сплав Свинець - 25 94 –
чутливих до перегріву
Розе Вісмут - 50
Олово - 33,4
ПОСВ-33 Свинець - 33,3 130 – Для пайки деталей з міді, латуні
Вісмут - 33,3
Для пайки и лудіння
Олово - 61 струмопровідних частин з міді,
ПОС-61 190 4,3
Свинець - 39 латуні і бронзи з герметичним
швом
Олово - 61
Для лудіння і пайки тонких мідних дротів і
ПОС-61М Свинець - 37 192 4,5
друкованих провідників
Мідь - 2
Олово - 90 Для лудіння і пайки посуду для харчування і
ПОС-90 220 4,9
Свинець - 10 медичних інструментів
Олово - 40 Для лудіння і пайки контактних поверхонь в
ПОС-40 238 3,8
Свинець - 60 радіоапаратурі і деталей з оцинкованої стали
Олово - 30 Для лудіння і пайки деталей з міді, її сплавів і
ПОС-30 266 3,2
Свинець - 70 сталі
ПОС-10 Олово - 10 299 3,2 Для лудіння і пайки контактних поверхонь в
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 25
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Свинець - 90 радіоапаратурі
Олово - 55
Для пайки тонкостінних деталей з алюмінію і
Авіа - 1 Цинк - 25 200 –
його сплавів, токсичний
Кадмій - 20
Олово - 40
Цинк - 25 Для пайки тонкостінних деталей з алюмінію і
Авіа - 2 250 –
Кадмій - 20 його сплавів, токсичний
Алюміній - 15
Примусова витяжна вентиляція повинна забезпечувати:
- досить ефективне відсмоктування пари і токсичних речовин;
- потік повітря не повинен порушувати комфортність роботи;
- оптимальна швидкість повітря дорівнює 1,0 м/с.
Особливе значення також має правильне улаштування робочих місць
монтажників електромонтажних схем (ЕМС), параметри яких відповідають
ДСТУ 8604:2015. В лабораторії основні параметри робочих місць наступні:
- висота робочого місця 730 мм;
- висота сидіння стільця регулюється залежно від зросту працівників;
- кут нахилу спинки стільця регулюється у межах 0-15 град.
В результаті проведення ергономічного дослідження можна
затверджувати, що параметрів робочих місць монтажників значних відхилень
від допустимих не мають.
Лабораторія розташована на 1-му поверсі цегляної двоповерхової будівлі.
Приміщення розраховане на пятьох одночасно працюючих чоловік.
Лабораторія має наступні розміри: довжина 6 м, ширина 4 м, висота 3,2 м.
Площа, яка припадає на одного працівника – 4,8 м2, об’єм – 15,36 м3, що
відповідає вимогам ДБН 2.2.28-2010.
Робочою зоною працівника являється 70% лабораторного приміщення, в
якому встановлено обладнання. Робоче місце являється постійним, тому що
робітник знаходиться на ньому більше 50% свого робочого часу.
Робота працівника відноситься до категорії 2-а (фізична робота середньої
тяжкості), тому що вона супроводжується час від часу переносом предметів
(друкована плата – до 1 кг). Лаборант працює сидячи, інколи змінюючи
положення по бажанню. Робоче місце відповідає ДСТУ 8604:2015.
Параметри мікроклімату: фактична температура на робочому місці в
холодний період року складає 20-22 оС , в теплу 26-28 оС , що відповідає ДСН
3.3.6.042-99; фактичне значення відносної вологості повітря в холодний період
року складає 40-60%. В теплий період року вологість складає 45-50%.
Швидкість руху повітря: не більше 0,1м/с. Фактичні параметри мікроклімату
задовольняють ДСН 3.3.6.042-99.
Класифікація приміщення лабораторії за ступенем небезпеки ураження
електричним струмом - приміщення без підвищеної небезпеки. Приміщення є
сухим з нормальною температурою повітря, в ньому відсутні ознаки
запиленості. Вся електрична проводка до столів, де розташований компютер та
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 26
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
паяльні станції, захищена від механічних ушкоджень. На робочому місці
працівника знаходиться гумовий килим, що відповідає НАОП 1.4.32-2.88-88.
Обладнання підключено до заземлюючої шини. Болт заземлення знаходиться
на задній панелі обладнання. Болт с різьбою М6 та контактна площадка
d=16мм, що відповідає ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Відповідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016 приміщення за вибухопожежонебез-
пекою відноситься до категорії В, тому що в ньому є тверді горючі речовини
(меблі із дерева, гумовий килим і т.п.), які можуть загорятися при наявності
джерела вогню та доступу повітря. При виникненні пожежі люди евакуюються
з лабораторії шляхом виходу в коридор, що має вихід назовні через вестибюль.
По групі загоряння – згораємі та характеристиці будматеріалів, несучі
залізобетонні конструкції відносяться до малогорючих відповідно ДБН В.1.1.7-
2016. Для створення пожежної безпеки в приміщені передбачений
вуглекислотний вогнегасник ВВК-5, який висить на стіні праворуч від входу та
протипожежна димова сигналізація – чотири датчика ИП 212, які розташовані
на стелі відповідно ДБН В.2.5-56-2014.
Найменший об’єкт розрізнення у працівників – отвір друкованої плати,
розмір якої 0,5мм, що відповідає 3-му розряду зорової праці.
Лабораторія має бічне природне освітлення через вікна. У світлу пору доби
природне освітлення в приміщенні створюється двома вікнами розміром 1,5х1,2
м кожне. В темну пору доби штучне освітлення створюється за допомогою
чотирьох люмінесцентних світильників з лампами типу ЛБ-80. При цьому
нормований рівень штучного освітлення складає: Ен=300 лк. Вказані параметри
освітлення відповідають ДБН В.2.5-28-2018.
Джерела вібрації в даній лабораторії відсутні, то рівень вібрації відповідає
вимогам ДСН 3.3.6.039-99.
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом від
обладнання лабораторії, принтеру та вентиляційного пристрою ПК і не
перевищує 50дБ, що відповідає вимозі ДСН 3.3.6.037-99.
Під час роботи обладнання не виділяє в навколишнє середовище
ультразвукових коливань, що відповідає ДСН 3.3.6.037-99.
Фактична напруженість електромагнітного поля на робочому місці
відповідає ДСН 3.3.6.096-2002. Джерелом електромагнітного поля є силове
обладнання, а також змінний струм ланцюгів живлення.
На основі проведеного аналізу небезпеки і шкідливості, які виникають при
проведенні дослідів хімічних речовин, можна підсумувати, що приміщення, в
якому проводиться робота відповідає санітарним нормам і вимогам правил
безпеки, однак часом концентрація шкідливих речовин від процесів пайки може
перевищувати установлені норми і правила.
Тому для підвищення захисту працівника від дії шкідливих речовин, які
знаходяться в повітрі при монтажу пристрою, необхідно розробити і
влаштувати в приміщенні лабораторії систему витяжної механічної вентиляції.
11.2 Розрахунок системи механічної витяжної вентиляції лабораторії
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 27
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Розрахунок механічної вентиляції складається з наступних етапів:
1. Визначення необхідного повітрообміну;
2. Розрахунок повітроводів;
3. Підбір вентиляторів та електродвигунів;
Далі проведемо розрахунок за вказаними вище пунктами.
Визначення необхідного повітрообміну
Для круглого отвору кількість відведеного повітря L, м3/с, визначається з
виразу:
L
= ( d 2 +9,1 d 0,6 x1,4 )v , (11.1)
4 x
де d ― діаметр отвору труби повітроводу, м ; x ― відстань від площини
отвору до робочої зони, м ;
v ― осьова швидкість повітря в зоні дослідів, м/с ;
x
L = (0,22 +9,10,20,6 0,51,4 ) 1 =0,683 м3/с або L=2458 м3/год.
4
Оскільки система вентиляції в робочому приміщені мітить чотири
витяжки, то кількість відведеного повітря L, дорівнює L= L1+L2+L3+L4 = 9832
м3/год
Розрахунок повітроводів.
Повітровід являє собою трубу, яка складається з восьми частин - l1, l2, l3, l4,
l5, l6, l7, l8 (рис.11.1). Проведемо аеродинамічний розрахунок системи
вентиляції. Для цього проведемо розрахунок по кожній витяжці.
Розрахунок першої витяжки.
Від першої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам
повітроводу: l1 =1,5 м , l5=2 м , l6 =2 м, l7 =2,8 м, l8 =1 м.
Розрахуємо втрати тиску на місцеві опори Z, кгс/м2 :
v 2
Z =( ) , (11.2)
2 g
де ― сума коефіцієнтів місцевих опорів на розрахунковій ділянці ;
v 2
= 0,0612 кгс/м2 ― динамічний тиск для v = 1 м/с ;
2 g
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 28
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
l5 l6 l7 l8
l1 l2 l3 l4
ΣL
L1 L2 L3 L4
Рисунок 11.1 - Структурна схема вентиляційної системи
Втрати тиску на місцеві опори для різних ділянок системи дорівнюють:
2
Z 1=
v
1· =1,4·0,0612=0,0856 кгс/м2 для ділянки l ;
2 1
g
v 2
Z 5= 5· =1·0,0612=0,0612 кгс/м2 для ділянки l
5 ;
2 g
v 2
Z 6= 6· =1·0,0612=0,0612 кгс/м2 для ділянки l ;
2 6
g
v 2
Z 7=7· = 1,4·0,0612=0,0856 кгс/м2 для ділянки l ;
2 7
g
v 2
Z 8= 8· =1·0,0612=0,0612 кгс/м2 для ділянки l
8 ;
2 g
Коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках дорівнюють: 1 =
1,4 для ділянки l1 , 5 = 1 для ділянки l5 , 6 = 1 для ділянки l6 , 7 = 1,4 для
ділянки l7 , 8 = 1 для ділянки l8 .
Визначимо коефіцієнт опору за формулою Альтшуля:
k 68
λ = 0,11·( e + )0,25 , (11.3)
d Rе
де ke = 0,1 - абсолютна еквівалентна шорсткувата поверхня повітроводу з
листової сталі; d - діаметр повітроводу; Re - число Рейнольдса.
Коефіцієнт опору для різних ділянок системи дорівнює:
k 68 104
λ e 68
0,25
1 = 0,11·( + ) = 0,11·( + )0,25 = 0,02 для ділянки l
4 1 ;
d Rе1 0,2 9,5 10
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 29
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
k 4
λ e 68 10 68
0,25
5 = 0,11·( + ) = 0,11·( + )0,25 = 0,01 для ділянки l5 ;
d Rе2 0,2 12,7 104
k 68 104 68
λ6 = 0,11·( e + )0,25 = 0,11·( + )0,25 = 0,01 для ділянки l
4 6 ;
d Rе3 0,2 12,7 10
k 68 104 68
λ e 0,25
7 = 0,11·( + ) = 0,11·( + )0,25 = 0,019 для ділянки l7 ;
d Rе4 0,2 17,8 104
k
e 68 104 68
λ8 = 0,11·( + )0,25 = 0,11·( + )0,25 = 0,022 для ділянки l
4 8 ;
d Rе5 0,2 6,3 10
Число Рейнольдса дорівнює :
v l
Re =
, (11.4)
де v - швидкість повітря, м/с; l - довжина ділянки, м; = 15,7∙10-6 м2/с -
кінематична в'язкість.
Тоді, число Рейнольдса на розрахункових ділянках дорівнює :
vl
R 1 11,5
= = = 9,5·104 для ділянки l
e 1 ;
15,7 106
1
v l
5
R 12
= = = 12,7∙104 для ділянки l5 ; e
5 15,7 106
v l
6
R 12
= = = 12,7∙104 для ділянки l
e 6 ;
6 15,7 106
v l
7
R 1 2,8
= = = 17,8·104 для ділянки l7 ; e
7 15,7 106
v l
8
R 11
= = = 6,3∙104 для ділянки l ;
e 6 8
8 15,7 10
Втрати тиску на тертя, R кгс/м2 на 1 м круглих повітроводах визначається
за формулою:
λ v 2
R= · (11.5)
d 2 g
де λ - коефіцієнт опору тертя (для металевих повітроводів λ=0,02);
d - діаметр повітроводу, м ;
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 30
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
v 2
― динамічний тиск, кгс/м2 ;
2 g
Втрати тиску на тертя для різних ділянок системи дорівнюють:
R v 2 0,02
1 = 1 · = ·0,0612 = 0,00612 кгс/м2 для ділянки l ;
d 2 1
g 0,2
v 2
R 0,01
5 = 5 · = ·0,0612 = 0,003 кгс/м2 для ділянки l5 ;
d 2 g 0,2
2
R 6 v 0,01
6 = · = ·0,0612 = 0,003 кгс/м2 для ділянки l ;
d 2 6
g 0,2
R 7 v 2 0,019
7 = · = ·0,0612 = 0,0061 кгс/м2 для ділянки l
7 ;
d 2 g 0,2
v 2
R 0,022
8 = 8 · = ·0,0612 = 0,0067 кгс/м2 для ділянки l8 ;
d 2 g 0,2
Розрахуємо загальні втрати тиску p, кгс/м2 в повітроводі за формулою:
p ( Rl Z ) , (11.6)
де R - втрати тиску на тертя, кгс/м2 на 1 м;
l - довжина ділянки повітроводу, м ;
Z - втрати тиску на місцеві опори на розрахунковій ділянці.
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють:
p p p p p p , (11.7)
1 5 6 7 8
де p R l Z , p R l Z , p R l Z , p R l Z ,
1 1 1 1 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7
p R l Z .
8 8 8 8
Отже, p = 0,177 , p = 0,0672 , p = 0,0672 , p = 0,102 , p = 0,0679 .
1 5 6 7 8
Тоді p=0,481 кгс/м2 .
Розрахунок другої, третьої та четвертої витяжки.
Від другої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам
повітроводу: l2 =1,5 м , l6 =2 м, l7 =2,8 м, l8 =1 м.
За аналогічною методикою проводимо розрахунок параметрів інших
ділянок вентиляційної системи.
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють:
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 31
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
p p p p p ,
2 6 7 8
де p R l Z , p R l Z , p R l Z , p R l Z .
2 2 2 2 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8
Отже, p = 0,177 , p = 0,0672 , p = 0,102 , p = 0,0679 .
2 6 7 8
Тоді p=0,414 кгс/м2 .
Від третьої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам
повітроводу: l3 =1,5 м, l7 =2,8 м, l8 =1 м.
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють:
p p p p ,
3 7 8
де p R l Z , p R l Z , p R l Z .
3 3 3 3 7 7 7 7 8 8 8 8
Отже, p = 0,177 , p = 0,102 , p = 0,0679 .
3 7 8
Тоді p=0,347 кгс/м2 .
Від четвертої витяжки відведене повітря проходить по таким частинам
повітроводу: l4 =1,5 м, l8 =1 м.
Для різних ділянок системи загальні втрати тиску дорівнюють:
p p p ,
4 8
де p R l Z , p R l Z .
4 4 4 4 8 8 8 8
Отже, p = 0,177 , p = 0,0679 . Тоді p= 0,245 кгс/м2 .
4 8
Загальні втрати тиску по всім чотирьом витяжкам становлять ∑P = 1,487
Па.
Підбір вентиляторів та електродвигунів.
Для підбору вентилятора необхідно знати продуктивність і тиск.
Розрахуємо продуктивність L 3
в, м /год з урахуванням втрат або підсосу
повітря:
L K L ,
в
де K =1,1 - коефіцієнт, враховуючий втрати або підсос повітря ;
L - розрахункова кількість повітря в системі, м3 /год.
L = 1,1∙9835 = 10818 м3 /год або L = 3 м3 /с.
в в
Отримавши розраховане значення повітря в системі проведемо підбір
вентилятора за допомогою програми Klima Vent Mash.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 32
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 11.2 – Канальний вентилятор для круглих каналів ВРКК 500Б3
Отже, за результатом розрахунків вибираємо канальний вентилятор ВРКК
500Р з такими характеристиками :
- Розхід повітря, Q 3
в 10583 м /год;
- Повний тиск, Pв 46 Па;
- Частота обертання колеса, n 1455 об/хв;
- Розміри перетину каналу, D 500 мм;
- Кількість фаз електродвигуна 3;
- Шум до входу, Lw 83 дБ;
- Шум до виходу, Lw 83 дБ;
- Шум через стінки, Lw 71 дБ;
- Швидкість повітря в каналі 14,97 м/с.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 33
Зм 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
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 34
Зм Арк. № докум. Підпис Дата
електропостачання промислових підприємств».
13. Букович Н. В. Розрахунок струмів короткого замикання
електроенергетичних систем. Львів : Вища шк., 2008. 248 с ДСТУ EN
50160:2014.
14. Зорін В.В., Штогрин Є.А., Буйний Р.О. Електричні мережі та системи.
Ніжин: Аспект-Поліграф, 2011. 224 с.
15. Струми короткого замикання у трифазних системах змінного струму. Ч. 0.
Обчислення сили струму (ІЕС 60909- 0:2001, IDТ). Видання офіційне. Київ:
Держспоживстандарт України, 2009. 51 с.
16. Методичні рекомендації до підготовки випускної роботи бакалавра для
здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм
навчання [Електронний ресурс] / [Упоряд. : Ситник О.О., Яценко І.В.,
Ключка К. М., Самойлик О.В.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ.
технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2022. – 98 с.
17. Соловей О.І. Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання
промислових підприємств / О.І. Соловей, О.О. Ситник, В.П. Розен, В.В.
Демиденко, Г.В. Курбака, А.В. Чернявський та С.М. Мильніченко //
Черкаси: ЧДТУ, 2012, с. 247.
Арк
ЧДТУ А1 21071 45/04 1 35
Зм Арк. № докум. Підпис Дата