Електропостачання заводу з виробництва стаціонарних підіймальних механізмів

Рубанка, Андрій Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7583

Title:	Електропостачання заводу з виробництва стаціонарних підіймальних механізмів
Authors:	Кисельова, Ганна Олексіївна Рубанка, Андрій 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 заводу з виробництва стаціонарних підіймальних механізмів. 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/7583
Appears in Collections:	141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
ВКРБ_Рубанка.pdf Restricted Access		4.26 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

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

«До захисту допущено»
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 21074 45/04

на тему:
«Електропостачання заводу з виробництва стаціонарних
підіймальних механізмів»
(назва теми згідно наказу)

Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЕСЕ – 92
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)

Рубанка Андрій 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
1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

Раціонально виконана сучасна система електропостачання має
задовольняти технічним та економічним вимогам, а саме:
- забезпечення безпеки робіт, як для електротехнічного персоналу, так і
для електротехнічного;
- надійність електропостачання;
- якість ЕЕ, що відповідає вимогам діючих стандартів;
- економічність;
- можливість частих перебудов технології виробництва та розвитку
підприємства;
- відсутність шкідливого впливу на довкілля.

1.1 Характеристика об’єкта проектування

Основними джерелами живлення промислових підприємств, як правило, є
електроустановки енергосистем (електростанції, підстанції, лінії
електропередачі).
Кількість і вид приймального пункту (пункт прийому електричної енергії
від мережі енергосистеми) визначаються залежно від значення та
територіального розташування електричного навантаження підприємства,
вимог надійності електропостачання, черговості будівництва підприємства,
умов підключення до мережі енергосистеми.
Система електропостачання промислового підприємства складається з
мереж напругою до 1 кВ та вище, головної понижуючої підстанції,
розподільчих пунктів, трансформаторних підстанцій та силових пунктів у
цехах. Призначена система для забезпечення вимог виробництва в передачі
електроенергії від джерела живлення до місця споживання її у відповідній
кількості та якості.
Як відомо [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, 9] та інших нормативних документів.
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
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 в технологічної частині проекту, вимоги
електробезпеки.
Схеми електропостачання промислових підприємств мають бути
розробляться з урахуванням наступних основних принципів [4, 9]:
а) Джерела живлення мають бути максимально наближені до
споживачів електричної енергії.
б) Число ступенів трансформації і розподілу електроенергії на кожної
напрузі має бути мінімально можливим.
в) Розподіл електроенергії рекомендується здійснювати по
магістральних схемах. Радіальні схеми можуть бути застосовувати у
обґрунтованих випадках.
г) Схеми електропостачання і електричних з’єднань підстанцій мають
бути виконано таким чином, щоб належній рівень надійності і резервування
було забезпечено найменшою кількістю електрообладнання та провідників.
д) Схеми електропостачання повинні виконуватися по блочному
принципу з урахуванням технологічної схеми підприємства. Живлення
електроприймачів паралельних технологічних ліній слід здійснювати від
різних секцій шин підстанцій, взаємозв’язані технологічні агрегати повинні
живитися від однієї секції шин.
Живлення вторинних ланцюгів не повинно порушуватися при будь-
яких перемиканнях силових ланцюгів паралельних технологічних потоків.
е) 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
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
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:
– ЕП, які працюють на склади, проміжні нагромаджувачі, що
виконують допоміжні технологічні операції, частину обладнання
інженерного забезпечення будівлі, слід відносити до ІІІ категорії. Віднесення
вказаних електроприймачів до ІІ категорії приводе до необґрунтованого
завищення не тільки потужності встановлених трансформаторів, але і вимог
до резервування живлення споживачів.
До ІІ категорії слід відносити тільки таке технологічне та інше
обладнання, без якого неможливе продовження роботи основного
виробництва на час після аварійного режиму.
– електроприймачі, відключення яких приводе до масового
недовідпуску продукції , нерідко відносять не до ІІ категорії, а до І категорії,
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.
Поняття “категорія електроприймача по надійності електропостачання”
не слід відносити до споживача в цілому, у тому числи до цехів, дільниць,
корпусів і т. п. Це поняття правомірно тільки по відношенню до
індивідуального ЕП. Для споживача характерно лише поєднання в різних
пропорціях електроприймачів категорій І, ІІ та ІІІ.
Структура підприємства приведена на генплану (лист №1) і включає як
цеха основного виробництва, так і допоміжні приміщення та підрозділи.
При проектуванні системи електропостачання було 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 заводу є цехові
трансформаторні підстанції.
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
При розробці системи електропостачання підприємства враховувалося,
що всі підстанції заводу будуть телемеханізовані і будуть працювати без
чергового персоналу.
Завод має споживачів І, ІІ та ІІІ категорії.
Основне призначення екскаватора драглайн - розробка грунту, риття
каналів, траншей, вантаження грунту в транспорт і відвал, на меліоративних
роботах у сільському господарстві, промисловості, на дорожньому
будівництві.
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.
Електроустановки підприємства, електропостачання якого ми
проектуємо, розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).

1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху
регуляторів тиску

Силові електроприймачі цеху живляться трифазним змінним струмом
промислової частоти 50 Гц номінальною напругою 380 В. Однофазне
обладнання складається з 7 установок, що включені на фазну (220 В) або
лінійну напругу (380 В). Вищих гармоніки при функціонуванні обладнання
не виникає. Встановлена потужність та інші характеристики приведено у
таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху
№
Встановлена
поз. Кількість,
Найменування електроприймачів потужність, cos
на шт.
кВт
плані
1 2 3 4 5
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
1 Кромкогибочний прес 3 11,0 0,82
2 Прес ролевий 1 22,0 0,82
3 Прес штампувальний 1 18,0 0,90
4 Прес кривоштпний 1 23,0 0,86
5 Верстат виття пружин 2 8,4 0,81
6 Верстат різьбонарізний 1 7,8 0,84
7 Молот пневматичний кувальний 1 48,0 0,87
8 Верстат перфораційний 2 13,0 0,93
9 Прес листогибочний 1 38,6 0,90
10 Верстат довбальний 1 16,3 0,95
11 Обдирочно-шліфувальний верстат 1 8,1 0,84
12 Ножиці 1 32,0 0,86
13 Горизонтально-фрезерний верстат 2 11,8 0,80
14 Верстат ротаційний 1 17,8 0,82
15 Токарно-револьверний верстат 5 5,5 0,83
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
16 Клепальний верстат 3 35,6 0,84
17 Прес двокривошипний 1 11,0 0,88
18 Відрубний прес 2 32,3 0,92
19 Прес каркасного кута 2 16,8 0,82
20 Вальцювальний верстат 1 16,3 0,87
21 Тельфер 1 8,2 0,82
22 Конвеєр 1 6,6 0,86
23 Конвеєр верстатного відділення 1 6,6 0,81
24 Обертовий стіл 1 6,4 0,84
25 Вентилятор витяжний 6 7,2 0,84
26 Складальний верстат 4 8,2 0,83
27 Відрізний верстат 2 30,0 0,85
28 Вентилятор припливний 3 18,2 0,82
52
Однофазні електроприймачі
1 Індукційна піч NSC -1 1 6,0 0,56
2 Індукційна піч NSC -2 1 4,0 0,51
3 Індукційна піч NSC -3 1 5,2 0,62
4 Індукційна піч NSC -4 1 8,5 0,65
5 Електропіч IR-1 1 5,5 0,75
6 Електропіч IR -2 1 8,2 0,8
7 Електропіч IR -3 1 7,5 0,7
  7

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 тільки таке технологічне та інше обладнання, без
якого неможливе продовження роботі основного виробництва на час після
аварійного режиму.
Обладнання цеху розташовано з урахуванням технологічних
особливостей виробничих процесів.
Групи верстатів утворюють окремі відділення, електропостачання яких
доцільно виконувати від власних розподільчих пунктів.
План цеху та розташування обладнання приведено на листі 5графічної
частини, а також на рисунку 1.1.
Особливостями розташування обладнання у приміщенні цеху є такі, що
потребують практично рівномірну освітленість приміщення.
В цеху установлено тельфер, який забезпечує потреби виробничого
процесу.
Проектом передбачається: загальне робоче освітлення 380/220 В;
аварійне освітлення 220 В.
Габаритні розміри цеху установок для горизонтального буріння
складають 60х48х10 м, площа відповідно 2880 м2 . Цех складається з
верстатів різного профілю. Крім цього, окрему групу складають досить
потужні преси, наприклад, прес ролевий, прес листогибочний, прес
кромкогибочний та інш.
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
На території цеху розташовано конвеєр й тельфер.
Групи верстатів утворюють по технологічним зв’язкам окремі
відділення, електропостачання яких доцільно виконувати від власних
розподільчих пунктів.

Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
електропостачання

Проектування електропостачання цеху можливе лише при виявленні
особливостей виробничого середовища, а також при чіткому формуванні всіх
вимог, що пред'являються до системи електропостачання з урахуванням
чинних правил пристроїв електроустановок та затверджених норм
технологічного проектування.
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.
Електроустановки підприємства, електропостачання якого ми
проектуємо, розміщені всередині будівель, тобто є закритими (внутрішніми).
До відкритих, або зовнішніх електроустановок відноситься кран.

1.4 Характеристика джерела живлення

Живлення даного підприємства може здійснюватися від районної
підстанції (РПС) енергосистеми 110 та 220 кВ).
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
– обрана номінальна напруга енергосистеми UC=110 кВ;
– потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=1600 МВ А ;
– довжина повітряної лінії lПЛ = 50 км .
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на
границі балансової приналежності Qек = 950 квар в часи її максимуму
навантаження.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110 кВ 5 %, що дає змогу нормально працювати електрообладнанню.
Оплата за спожиту активну електроенергію здійснюється згідно
договору про споживання електроенергії, який укладається з усіма
підприємствами промислового району і енергопостачальною організацією.

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Знання електричних навантажень необхідно для вибору та перевірки
провідників (шин, кабелів та інших) та трансформаторів за пропускною
спроможністю та економічною щільністю струму, а також для розрахунку
втрат та відхилень напруги, вибору захисту та компенсуючих пристроїв
В найпростішому випадку, коли навантаження постійне в часу

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 осереднення (  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, відкіля і витікає поняття «півгодинний максимум».
З приведеного вище співвідношення вводять поняття «розрахунковий
струм» Іроз – це такий струм, що приводе до такого ж максимального
нагріву провідника або визиває такий же тепловий знос, що й початкове
змінне навантаження I(t) .
Значення Іроз звичайно визначають з виразу

Ppоз  3 Uном  Ipоз cos . (2.1)

В якості розрахункового навантаження приймають середнє
навантаження P по активної потужності за час 

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
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 зі середніх у 30-хвилиних
інтервалах осереднення.

2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових
електроприймачів

У розрахунках використовуються слідуючи позначення та
співвідношення:
– номінальна потужність, Рном ;
– паспортна потужність, Рпасп ;
– установлена потужність Ру .

Рисунок 2.1 – Рівні (ступені) системи електропостачання

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
У розрахунках використані загальноприйняті позначення: для груп
електроприймачів – Р , для одного електроприймача – р . При цьому для
окремого електроприймача установлена потужність дорівнює:
1) для електродвигунів, які працюють у довготривалому режимі:

pу  pном  pпасп ;

2) для електродвигунів, які працюють у повторно-короткочасному
режимі:
pу  pном  pпасп  ТВ ,

де ТВ – тривалість включення у долях одиниці (задається у паспорті, як
правило, у відсотках).
Групова номінальна (встановлена) активна потужність – це алгебрична
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у
групу ЕП
n
Рном рном , (2.2)
1

де n – кількість електроприймачів у групі.
Групова номінальна реактивна потужність – це алгебрична сума
номінальних реактивних потужностей електроприймачів, що входять у групу

n n
Qном qном рном  tg , (2.3)
1 1

де tg – паспортне або довідкове значення коефіцієнта реактивної
потужності.
Розрахункова активна потужність вузла живлення визначається
розрахунковою величиною Кв Рном , що відповідає значенню Кр , за
співвідношенням:
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 сталою часу нагріву мережі, для якої розраховують електричні
навантаження.
Згідно [5] прийняти наступні сталі 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;
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
– 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.
У загальному випадку величину ефективної кількості
електроприймачів nе визначають за співвідношенням:

2
 n 
P
 ном 
1
nе 
  .
n
n р2
ном
1

Реально для типових електроприймачів, що встановлено нашому цеху,
величину nе можна визначати з необхідною точністю за спрощеним
співвідношенням:
2pном
nе  . (2.5)
pном max

Якщо знайдене за співвідношенням (2.5) число ne буде більше за n (n
– дійсне число ЕП), тоді слід прийняти n  nе . Якщо рном max / pном min  3 ,
де pном min – номінальна потужність найменшого електроприймача групи,
тоді також приймаємо ne  n .
Значення коефіцієнту використання кв по кожному окремому
електроприймачу визначаємо по довідковими даними.
Груповий коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними ne
знаходимо за формулою

n
кв і рном і
К  1
в . (2.6)
n
рном і
1

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6

Рисунок 2.2 – Графіки коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе

Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе для живлячих мереж напругою до
1000 В
Коефіцієнт використання Кв
nе
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
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
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

Таблиця 2.2 – Значення коефіцієнта розрахункового навантаження Кр
для різних Кв в залежності від nе на НН цехових трансформаторів і для
магістральних шино проводів напругою до 1000 В
Коефіцієнт використання Кв
nе 0,7 і
0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
більше
1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14
2 5,01 3,44 2,69 1,9 1,52 1,24 1,11 1,0
3 2,94 2,17 1,8 1,42 1,23 1,14 1,08 1,0
4 2,28 1,73 1,46 1,19 1,06 1,04 1,0 0,97
5 1,31 1,12 1,02 1,0 0,98 0,96 0,94 0,93
6–8 1,2 1,0 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91
9–10 1,1 0,97 0,91 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
10–25 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 0,85 0,9 0,9
25–50 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,8 0,85 0,85
Більше 50 0,65 0,65 0,65 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8
Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6

Груповий коефіцієнт використання по цеху у цілому
(середньовиважений коефіцієнт) дорівнює
п
Кв, і Рном і
К  1
в, цеху . (2.7)
п
Рном і
1

З урахуванням (2.7) співвідношення (2.3) для визначення розрахункової
активної потужності прийме вид

п
Рроз цеху  Кр  Кв, цеху Рном  Кр Кв, i Рном і . (2.8)
1

Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП, розраховується за
співвідношенням
Qроз цеху  Кр Кв,і Рном,і  tgі . (2.9)
і

До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругої до 1 кВ повинні бути добавлено освітлювальне
навантаження Pроз. оc , Qроз. оc .
Повна розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів
напругої до 1 кВ визначається формулою

2 2
Sроз цеху  Рроз цеху   Qроз цеху  . (2.10)

Використовуючи вихідні дані таблиці 2.3, співвідношення (2.1) – (2.9) та
графік (рисунок 2.2 ), таблиці 2.1 і 2.2, розраховуємо величину
розрахункового активної та реактивної потужності цеха.
Результати розрахунків заносимо у відповідні графи таблиці 2.3
розрахунків електричних навантажень, виконаної по формі Ф636–92 [5].
Враховуючи велику кількість електроприймачів, розрахунок
проводимо за допомогою електронних таблиць Excel.
Розрахунок електричного навантаження електроприймачів (ЕП)
напругою до 1000 В проводимо для кожного вузла живлення.
Дані для розрахунку (графи 1–6) заносяться на основі вихідних даних
(графи 1–4) та довідковими даними (графи 5, 6).

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
При цьому:
– усі ЕП групуються за характерними категоріями з однаковими Кв і
tg . У кожної строчці вказуються ЕП однакової потужності;
– резервні електроприймачі при підрахунках розрахункової потужності
не враховуються. У графах 2 і 4 вказуються тільки працюючи ЕП;
– для приводів з багатьма двигунами враховують усі одночасно
працюючи двигуни;
– при включенні однофазного ЕП на фазну напругу він враховується у
графі 2, як еквівалентний трифазний ЕП номінальною потужністю

рном  3рном о ; qном  3qном о ,

де рном о , qном о – активна і реактивна потужності однофазного ЕП;
– при включенні однофазного ЕП на лінійну напругу він враховується
як еквівалентний ЕП номінальною потужністю

рном  3 рном о ; qном  3 qном о ;

– при наявності групи однофазних ЕП, які розподілені по фазах з
нерівномірністю не вище 15 % по відношенню до загальної потужності
трифазних й однофазних ЕП у групі, вони можуть бути представлені у
розрахунках як еквівалентна група трифазних ЕП з той ж сумарною
номінальною потужністю. У випадку перебільшення вказаної
нерівномірності номінальна потужність еквівалентної групи приймається
рівною потрійному значенню потужності найбільш завантаженої фази.
Визначаємо номінальну групову потужність першої групи
єлектроприймачів (кромкогибочний прес) Рном,1 . При цьому, так як
електроприймачі згруповані таким чином, що мають однакову величину
коефіцієнта використання Кв та номінальну потужність, групова
установлена (номінальна) активна потужність дорівнює

n
Рном =pном .
1

Рном1 0,8 33  26,4 кВт.

Визначаємо розрахункову величину Кв Рном,1 для цієї ж групи,
використовуючи значення Кв з таблиці 2.3 (стовпчик 5); значення додатку
Кв Рном,1 заносимо у стовпчик 8 таблиці 2.3

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
Кв Рном,1= 26,4 0,7 18,5 кВт.

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

Кв Рном,1  tgφ = 26,4 0,7 18,5 квар.

Проводимо аналогічні розрахунки для інших сформованих груп
електроприймачів та заносимо результати розрахунків у таблицю 2.3
додатку А.
У графах 8 та 9 у підсумкової строки записуємо сумарні значення
величин Кв Рном, та Кв Рном,  tgφ , а саме: Кв Рном та Кв Рном  tgφ .
Визначаємо величину ефективної кількості електроприймачів nе за
спрощеним співвідношенням (2.5):

2 609,3
nе   25 .
48

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

580,6
Кв, цеху   0,7 .
828,2
По графіку (рисунок 2.2) для визначених величин nе  25 та
Кв, цеху = 0,7 знаходимо коефіцієнт розрахункової потужності Кр, цеху
який дорівнює

Кр, цеху = 1,05.

За співвідношенням (2.8) знаходимо розрахункову активну потужність
цеху

Рроз цеху 1,050,7 828,2 = 609,7 кВт.

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
Розрахункова реактивна потужність (графа 12) визначається наступним
чином:
– для живлячих мереж напругою до 1 кВ у залежності від nе :

при nе 10 Qроз 1,1Кв Рном  tg ;

при nе 10 Qроз Кв Рном  tg .

Так, як величина ефективної кількості електроприймвчів nе 10 ,
реактивна потужність силових електроприймачів напругою до 1 кВ по цеху
визначається співвідношенням (2.9), тобто являє собою число підсумкової
строки графи 9:

Qроз цеху  352,7квар.

Повну розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів
напругою до 1 кВ по цеху визначається формулою (2.10)

Sроз  609,72 352,72  704,3 кВ∙А.

Таким чином, нами виконано розрахунок повної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ цеху.

Арк.

ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6

2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів

Однофазні ЕП, що включені на фазні і лінійні напруги та розподілені
по фазах з нерівномірністю не вище 15 % по відношенню до загальної
потужності трифазних і однофазних електроприймачів у групі, враховують
як трифазні ЕП тієї ж сумарної потужності [6, 17]. Якщо нерівномірність
перевищує 15 %, умовна трифазна номінальна потужність приймається
рівної потроєної величині навантаження найбільш завантаженої фази.
При кількості однофазних ЕП до трьох з достатньою для практичних цілей
точністю умовна трифазна номінальна потужність Рном у (кВт)
визначається наступним чином:
– при включенні ЕП на фазну напругу за формулою

Рном, у  3Рном.max ф або Рном, у  3Sпасп  ТВ cosпасп ,

де Рном. max ф – номінальна потужність максимально навантаженої фази,
кВт;
Sпасп – паспортна потужність, кВА ,
ТВ – відносна тривалість включення в долях одиниці;
– при включенні однофазних ЕП на лінійну напругу умовна
трифазна номінальна потужність Рном у при кількості електроприймачів
від одного до трьох, включених по можливості рівномірно в різні плечі
трифазної системи, визначаються за формулами:
 при одному електроприймачу

Рном, у  3 Рном. ;

 при двох або трьох електроприймачах

Рном, у  3Рном.max ф . (2.11)

Якщо кількість однофазних електроприймачів з різними Кв і cos
більш трьох і при включенні їх на фазну і лінійну напругу вони
розподіляються по фазах по можливості рівномірно, то визначаються
середні навантаження за найбільш завантажену зміну по кожної фазі.
Загальне середнє навантаження окремих фаз визначається
складанням середніх однофазних навантажень даної фази (фаза – нуль) і
однофазних навантажень, що включені на лінійну напругу з відповідним
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
252
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

зведенням останніх до навантажень однієї фази та фазної напруги з
використанням таблиці.
Наприклад, для фази а маємо

P(a)  Кв Раb (аb)а  Кв Рac (аc)а  Кв Рао ; (2.12)

Q(a)  Кв Раb q(аb)а  Кв Раc q(аc)а  Кв Qао , (2.13)

де Pab, Pac – навантаження, що включені на лінійну напругу відповідно
між фазами аb і ас;
Pao , Qao – навантаження, що приєднані на напругу фази а (між фазним
та нульовим проводами);
(аb)а , (ас)а , q(аb)а , q(ас)а – коефіцієнти зведення навантажень(таблиця
2.4), що включені на лінійну напругу до фази а;
Кв , Кв – коефіцієнти використання однофазних ЕП різного режиму
роботи.
Аналогічно визначаються середні однофазні навантаження для фаз b
і с, знаходиться найбільш завантажена фаза по активної потужності,
наприклад фаза с, а потім еквівалентне трифазне навантаження мережі від
однофазних електроприймачів.

Р  3Р(с) і Q  3Q(c) .

Таблиця 2.4 – Коефіцієнти зведення навантажень
Коефіцієнти Коефіцієнт потужності навантаження
зведення 0,3 0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 1,0
(аb)а,,(bс)b,(са)с 1,4 1,17 1,0 0,89 0,84 0,8 0,72 0,64 0,5
(аb)b,, (bс)с , (са)а –0,4 –0,17 0 0,11 0,16 0,2 0,28 0,36 0,5
q(аb)а,, q(bс)b , q(са)с 1,26 0,86 0,58 0,38 0,3 0,22 0,09 – –
0,05 0,29
q(аb)b,, q(bс)с , q(са)а 2,45 1,44 1,16 0,96 0,88 0,8 0,67 0,53 0,29

Однофазними електроприймачами в цеху є наступні установки:
- індукційна піч NSC -1;
- індукційна піч NSC -2;
- індукційна піч NSC -3;
- індукційна піч NSC -4;
- електропіч IR-1;
- електропіч IR -2;
- електропіч IR -3.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
262
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Розрахуємо умовну трифазну номінальну потужність Pу для групи
однофазних електроприймачів, потужність яких приведена до ТВ=100%,
що підключені наступним чином:
UAB - а) NSC -1: р1.ab  6 кВт ; Кв  0,42 ; cos  0,56
б) NSC -2: р2.ab  4 кВт ; Кв  0,5 ; cos 0,51
UAC - NSC -3: рac  5,2 кВт ; Кв  0,38 ; cos  0,62
UBC - NSC -4 рbc  8,5 кВт ; Кв  0,42 ; cos 0,65
Uф.А - IR -1: рa,0  5,5 кВт ; Кв,a0  0,4 ; cos  0,6; tg 0,75 .
Uф.B - IR -2:рb,0  8,2 кВт ; Кв,b0  0,45 ; cos 0,8; tg1,37 .
Uф.C - IR -3: рc,0  7,5 кВт ; Кв,c0  0,4 ; cos  0,57; tg 0,7 .

Визначаємо загальне середнє навантаження окремих фаз (А, В, С)
згідно співвідношень (2.12–2.13), які записано для більш загального
випадку:
P(a)  Кв,i Раb,i (аb)а,i  Кв,i Рac,i (аc)а,i  Кв,i Рао,i

P(b)  Кв,i Раb,i (аb)b,i  Кв,i Рbc,i (bc)b,i  Кв,i Рbо,i

P(c)  Кв,i Раc,i (аc)c,i  Кв,i Рbc,i (bc)c,i  Кв,i Рcо,i

Q(a)  Кв,i Раb,i q(аb)а,i  Кв,i Раc,i q(аc)а,i  Кв,i Qао,i

Q(b)  Кв,i Раb,i q(аb)b,i  Кв,i Рbc,i q(bc)b,i  Кв,i Qbо,i

Q(c)  Кв,i Раc,i q(аc)c,i  Кв,i Рbc,i q(bc)c,i  Кв,i Qcо,i

Визначимо навантаження окремих фаз, використовуючи відповідні
коефіцієнти зведення навантажень з таблиці 2.4, та враховуючі, що у
нашому випадку ми маємо симетричне навантаження:

P(a)  0,42 6 0,950,54 10,385,2 0,110,4 5,5 6,82 кВт ,

P(b)  0,42 6 0,050,54 00,42 8,50,840,458,2  6,83 кВт,
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
272
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

P(c)  0,385,2 0,860,42 8,50,160,4 7,5 5,27 кВт .
Середнє реактивне навантаження, віднесене до фаз А, В, С дорівнює
відповідно:

Q(a)  0,42 6 0,50,54 0,570,385,2 0,940,4 5,50,75 5,95 квар
Q(b)  0,42 6 1,050,54 1,150,42 8,50,30,458,2 1,37 11,1квар
Q(c)  0,385,2 0,350,42 8,50,880,4 7,50,7  5,9 квар

Для найбільш навантаженої фази (В)

Q(b)
tgb  ,
P(b)

11,1(квар)
tg(b)  1,63.
6,83 (кВт)

Нерівномірність навантаження по фазах:

pном.max.ф  pном.min.ф
p  ,
pном.min.ф

6,835,27
p  100%  29,6% .
5,27

Середньовиважене значення коефіцієнту навантаження Кв(а) для
найбільш навантаженої фази
Р(b)
Кв(b)   ,
Р1.ab  P2.ab  Рbc  Рb,0
2

6,83
Кв(а)    0,39 .
6 48,5
8,2
2

Умовна трифазна номінальна потужність Рном у найбільш
навантаженої фази (В), що розраховується за співвідношення (2.11),
складає:
Ру  3P(b) ; Ру  36,83 20,5 кВт .
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
282
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Qу  Pу  tg(b) ; Qу 11,11,6318,1квар .

Ефективну кількість однофазних електроприймачів визначаємо по
співвідношенню:
2 P(o)
ne(o)  .
3pmax.(o)

P(o)  6,826,835,27 18,92 кВт ,

2 18,92
ne(o)   2 .
36,83

За таблиці 2.1 при ne(o)  2 та Кв(b)  0,755 отримаємо Кр 1,14 .

Рроз у  Кр  Кв(b) Ру ,

Рроз у 1,98 0,39 20,5 15,8 кВт .

Розрахункова реактивна потужність визначається наступним чином:
– для живлячих мереж напругою до 1 кВ у залежності від nе :
при nе 10 Qроз 1,1Кв Рном  tg ;

при nе 10 Qроз Кв Рном  tg .

Qроз у 1,1Кр Кв(b)  Ру,і  tgі ,
і

Qроз у 1,11,98 0,39 20,5 1,63 25,8 квар .

Повна умовна розрахункова потужність Sроз у силових однофазних
електроприймачів напругої до 1 кВ визначається формулою (2.10):

2 2
S  15,8 103   25,8 103
роз у   30,3 кВ А .

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
292
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем

На етапі визначення величини загальної розрахункової потужності
цеху активну потужність освітлювальних установок Pmax оc . з достатньою
точністю визначається співвідношенням:

Pmax оc  S , (2.14)

де S , – площа приміщення, м2 ;
 – питома потужність освітлювальних установок, Вт / м2 .
Максимальна реактивна потужність для газорозрядних ламп
визначається співвідношеня:

Рроз, ос, цеху  Pmax оc Kп , (2.15)

Використовуючи співвідношення (2.14 і 2.15), а також довідкові
дані з [6, 7], визначимо активну та реактивну потужності освітлювальних
установок

Pmax оc  26,52880  76320Вт,
Рроз, ос, цеху  76320 0,9  68,7 кВт
Qроз, ос, цеху = Рроз, ос, цеху  tgφ
де tg0 – відповідно cos0 для кожного типу ламп
Qроз, ос = 68,7 0,2  13,7 квар.

2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ
цехової підстанції

Сумарні активна та реактивна розрахункові потужності на шинах
0,4 кВ визначаються за виразами

Р0,4 цеху  Рроз, цеху  Рроз, ос, цеху  Рроз у

Р0,4 цеху  609,7 68,715,8  694,2 кВт ,

Q0,4 цеху  Qроз, цеху  Qроз, ос, цеху Qроз у ,

Q0,4 цеху  352,713,7 25,8  392,2квар .
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
303
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Одночасно розраховуємо приблизне навантаження на шинах цехової
підстанції за виразом
2 2
SТП  Р0,4 цеху   Q0,4 цеху  , (2.16)

2 2
S ТП  694,2  392,2  771 .

Дані розрахунків навантаження цехової підстанції S ТП за формулою
(2.16) по усім цехам заносимо у таблицю 2.5.

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, що
живляться від вузла мережі, що розглядається з урахуванням коефіцієнта
одночасності збігання максимумів навантаження Ko . Так як однофазне
навантаження має місце в окремому цеху, причому величина Sроз у
незначна, у таблицю 2.5 дані по однофазним навантаженням не вносимо.
Коефіцієнта одночасності Ko залежить від кількості приєднань на
шинах ГПП та середньовиваженого коефіцієнту використання Kв і
визначається по даним [5].
Приблизну потужність Sпр заводу (для нашого випадку вона
дорівнює потужності на шина низької напруги SНН ГПП ) визначаємо за
формулою
2 2
 N   N 
SНН ГПП  Ко  P
 0,4 цеху і   Q0,4 цеху і  , (2.17)
  
 i   i 

2 2
SНН ГПП  0,9  4981,3 + 2468,8 = 5003,6 кВ А .

Таким чином, нами з використанням нормативної методики,
виконано розрахунок електричних навантажень по заводу, а також
приблизну розрахункова потужність заводу (таблиця 2.5). Так як
однофазні ЕП використовуються виключно у цеху гусеничних драглайнів,
та їх повна потужність складає лише 30 кВА, у таблицю електричних
навантажень підприємства ці навантаження не вносимо.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
313
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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
Центр електричних навантажень підприємства.
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) визначаємо як
точку з координатами

n
 Р0,4 цеху xi
Х = i = 1
ЦЕН підпр , (2.18)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

n
 Р0,4 цеху yi
Y i = 1
ЦЕН підпр = . (2.19)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

Дані, необхідні для розрахунку координат ЦЕН згідно виразів
заносимо у відповідні графи таблиці 2.6.
Однофазні навантаження, в силу їх незначною реальної величини, не
враховуємо.
Визначаємо координати ЦЕН по формулам (2.18 – 2.19):

1152926
ХЦЕН підпр = = 231,5 м ,
4981,3

1099918
YЦЕН підпр= = 220,8 м .
4981,3

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
333
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Центр електричних навантажень цеху.
Координати ЦЕН обчислюють за формулами:
– для активної потужності:

п
Рроз х
i i
Х i1
ЦЕН цеху(Р)  , (2.20)
п
Рроз i
i1

п
Рроз у
i i
У  i1
ЦЕН цеху(Р) ; (2.21)
п
Рроз i
i1

– для реактивної потужності:

п
Qроз х
i i
Х  i1
ЦЕН цеху(Q) ,
п
Qроз i
i1

п
Qроз у
i i
У i1
ЦЕН цеху(Q)  ,
п
Qроз i
i1

де Pроз і Qроз – номінальна активна і реактивна потужності
і і
електроприймачів,
xi , yi – координати відповідного споживача.
Розрахунки ЦЕН виконуємо за допомогою електронних таблиць
Excel.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
343
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Координати ЦЕН отримаємо також в міліметрах після того, як у
таблицю 2.7 буде внесено останній споживач.
Таблиця 2.7 – Розрахунок центру електричних навантажень цеху
Pi, Xi, Yi,
Найменування кВт мм Pi∙Xi мм Pi∙Yi Хцен Yцен
Вентилятор витяжний 7,2 170 1224 58 417,6
Вентилятор витяжний 7,2 170 1224 50 360
Вентилятор витяжний 7,2 170 1224 40 288
Вентилятор витяжний 7,2 160 1152 6 43,2
Вентилятор витяжний 7,2 13 93,6 6 43,2
Вентилятор витяжний 7,2 10 72 144 1036,8
Вентилятор припливний 18,2 183 3330,6 58 1055,6
Вентилятор припливний 18,2 183 3330,6 50 910
Вентилятор припливний 18,2 183 3330,6 40 728
Кромкогибочний прес 11 146 1606 88 968
Кромкогибочний прес 11 146 1606 72 792
Кромкогибочний прес 11 146 1606 55 605
Прес ролевий 22 22 484 138 3036
Прес штампувальний 18 25 450 44 792
Прес кривошипний 23 73 1679 72 1656
Верстат виття пружин 8,4 66 554,4 22 184,8
Верстат виття пружин 8,4 66 554,4 8 67,2
Верстат різьбонарізний 7,8 77 600,6 138 1076,4
Молот пневматичний
48 111 5328 71 3408
кувальний
Верстат перфораційний 13 86 1118 22 286
Верстат перфораційний 13 86 1118 8 104
Прес листогибочний 38,6 32 1235,2 94 3628,4
Верстат довбальний 16,3 25 407,5 59 961,7
Обдирочно-шліфуваль-
8,1 100 810 138 1117,8
ний верстат
Ножиці 32 73 2336 92 2944
Горизонтально-фрезер-
11,8 65 767 55 649
ний верстат
Верстат ротаційний 17,8 49 872,2 138 2456,4
Токарно-револьверний
5,5 30 165 119 654,5
верстат
Токарно-револьверний
5,5 48 264 119 654,5
верстат
Токарно-револьверний
5,5 64 352 119 654,5
верстат
Токарно-револьверний
5,5 78 429 119 654,5
верстат
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
363
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Токарно-револьверний
5,5 96 528 119 654,5
верстат
Обертовий стіл 6,4 45 288 13 83,2
Складальний верстат 4,2 34 142,8 7 29,4
Складальний верстат 4,2 34 142,8 18 75,6
Складальний верстат 4,2 53 222,6 18 75,6
Складальний верстат 4,2 53 222,6 7 29,4
Відрізний верстат 30 123 3690 18 540
Відрізний верстат 30 123 3690 9 270
Горизонтально-
11,8 84 991,2 55 649
фрезерний верстат
Разом 793,2 78966,6 47109,1 99,6 59,4

Розрахункові координати ЦЕН складають (на рисунку 1.1):

ХЦЕН 99,6 мм; YЦЕН  59,4 мм.

З урахуванням розрахованих координат обираємо місця
розташування цехової трансформаторної підстанції, враховуючи наступні
міркування. На плані цеху (рисунок 1.1) вказано місця знаходження
теоретичного центру електричних навантажень. При виборі місця
розташування цехової трансформаторної підстанції враховано наступні
міркування.
Цехові трансформаторні підстанції повинні розташовуватися поза
межами цеху тільки при неможливості розміщення її на території цеху, або
у випадку, коли частина навантаженню розташована поза межами цеху.
Застосування цехових ТП, що розташовуються поза межами цеху,
доцільно у наступних випадках:
- при живленні від однієї підстанції декілька цехів;
- при наявності у цеху вибухонебезпечних виробництв;
- при неможливості розміщення підстанцій на території цеху за
міркуванням виробничого характеру.
Таким чином, розміщуємо нашу ТП однозначно в цеху.
Обрана підстанція повинна займати мінімум корисної площі цеху,
відповідати вимогам електричної та пожарної безпеки, та не створювати
перешкод виробничому процесу.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
373
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

З урахуванням приведених вище вимог, наявності транспортного
проїзду поблизу розрахованого ЦЕН, а також необхідність зміщення ТП в
бік найбільш потужних електроприймачів , обираємо місця встановлення
КТП поблизу до розрахованого ЦЕН та найбільш потужних споживачів
(рисунок 1.1).

2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства
Головні знижувальні підстанції також з метою економії
електроенергії і металу рекомендується розміщувати Для встановлення
ГПП поблизу центру електричних навантажень (ЦЕН) підприємства часто
існують обмеження, що накладаються технологічними особливостями,
умовами генплану тощо.
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 і   r m ,

де Pроз i – максимальне електричне навантаження i-ого 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.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
383
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 Pроз цеху
с.н  ; (2.22)
Р0,4 цеху

360 Pроз ос. цеху
оc.н  . (2.23)
Р0,4 цеху

Однофазні навантаження, в силу їх незначною реальної величини, не
враховуємо.
Розраховуємо на прикладі вибраного цеху вказані параметри
картограми електричних навантажень.

Ppоз 0,4 цеху i
ri = . (2.24)
π m

Розраховані за формулами (2.2 – 2.24) значення заносимо в
таблицю 2.8

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
393
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)
При виборі місця розташування ГПП враховують характер розподілу
навантаження по території об’єкту, умови оточуючого середовища,
наявність зон з підвищеним забрудненням, а також архітектурно-
будівельні обмеження[4, 9].
При виборі місця розташуванні цехової трансформаторної підстанції
потрібно вказати у якої мірі враховуються, зокрема, вимоги щодо
зворотних потоків енергії до джерела живлення, розташування відносно
розрахованого ЦЕН та інші фактори, врахування яких вимагають діючі
нормативи.
Цехові трансформаторні підстанції повинні розташовуватися поза
межами цеху тільки при неможливості розміщення її на території цеху, або
у випадку, коли частина навантаженню розташована поза межами цеху.
Застосування цехових ТП, що розташовуються поза межами цеху,
доцільно у наступних випадках:
- при живленні від однієї підстанції декілька цехів;
- при наявності у цеху вибухонебезпечних виробництв;
- при неможливості розміщення підстанцій на території цеху за
міркуванням виробничого характеру.
Таким чином, розміщуємо нашу ТП однозначно в цеху.
Обрана підстанція повинна займати мінімум корисної площі цеху,
відповідати вимогам електричної та пожарної безпеки, та не створювати
перешкод виробничому процесу.
З урахуванням приведених вище вимог, наявності транспортного
проїзду поблизу розрахованого ЦЕН, а також необхідність зміщення ТП в
бік найбільш потужних електроприймачів , обираємо місця встановлення
КТП поблизу до розрахованого ЦЕН та найбільш потужних споживачів
(лист 5 графічної частини).
Обираємо місце розташування відкритої підстанції і трас ПЛ з
урахуванням рози вітрів і переважного їх напрямку (лист 3 графічної
частини).

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
414
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ

3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства

Для підприємств з електричним навантаженням десятки мегават,
прийомними пунктами можуть бути головні понижуючі підстанції (ГПП),
підстанції глибокого вводу (ПГВ) [4, 9].
Для великих енергоємних підприємств з електричним
навантаженням близько 100 – 150 МВт і вище в якості прийомних пунктів
можуть бути використані вузлові розподільчі підстанції (ВРП) з
первинною напругою 220 – 500 кВ.
Живлення ГПП, ПГВ, ВРП від мереж енергосистеми повинно
виконуватися не менше ніж по двох лініях, підключеним 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 конкретної схеми здійснюється за результатом всебічного
аналізу вимог до системи електропостачання, величині, характеру та
особливостей навантаження підприємства, надійності електропостачання,
місцевих умов та інших факторів. Вибір розпочинається с розгляду
можливості застосування різних схем із діючих типових [8], починаючи
від найпростіших «блочних» до більш складних «спрощених» та схем
«містків». Остаточний вибір проводиться на основі техніко-економічного
аналізу порівнянних варіантів.
При виборі головної схеми електропостачання промислового
підприємства основними чинниками є характеристики джерел живлення та
споживачів електроенергії, в першу чергу вимоги до безперебійності
електропостачання з урахуванням можливості забезпечення резервування
у технологічної частині проекту, вимоги електробезпеки [4].
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:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
424
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

– забезпечувати надійність електропостачання споживачів і
перетікання потужності по магістральним зв’язкам у нормальному і після
аварійному режимах.
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.
В якості прикладу на рисунках нижче приведені схема РУВН
“місток з вимикачами в колах ліній” (рисунок 3.1) та схема РУВН “місток з
вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку
трансформаторів” (рисунок 3.2) [1, 8].
Також, для прикладу, якщо в однієї з вказаних схем РУВН
встановлено розрядники, то в іншої – обмежувач перенапруги, що й
рекомендовано при проектуванні підстанцій, що будуються.
За результатами аналізу для ГПП обираємо схему «місток з
вимикачами в колі ліній»
Розподільча установка РУ 10 (6) кВ виконується закритого типу, має
в більшості випадків одинарну секційну систему шин (при використанні
двообмоточних трансформаторів з розщепленою вторинною обмоткою
може мати подвійну секційну систему шин) і складається з комплектних
розподільчих установок (КРУ).
До складу РУ входять ввідні КРУ, які розташовуються посередині
секції шин, трансформатора власних потреб, шиноз’єднуючого КРУ, для
відгалужень до окремих споживачів (трансформаторів), вимірювальних
трансформаторів. Передбачається встановлення розрядників на стороні
10 (6) кВ, а також резервних КРУ для відгалужень. Електричні схеми
типової розподільчої установки наведена на рисунку 3.3.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
434
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 3.1 – Схема РУ ВН схема РУВН
“місток з вимикачами в колах ліній”

Рисунок 3.2 – Схема РУВН “місток з вимикачами в колах
трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів”

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
444
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 3.3 – Схема РУ НН 6 (10) кВ:
а) – з однією секціонованою системою шин;
б) – з двома секціонованованими система шин

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
454
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 забрудненої атмосфері та інших випадках, передбаченими
нормативними документами.
Перерізи провідників мають бути перевірено за економічною
густиною струму, а при відповідної напрузі – мають бути перевіреними за
умовами утворення корони. Крім того, перерізи провідників мають бути
перевірено, при необхідності, на мінімальний переріз згідно механічної
міцності.
На цьому етапі проектування попередньо визначається переріз
живлячих ліній (у нашому випадку, повітряних ліній ПЛ). Вихідними
даними служать номінальна напруга Uном РУВН і приблизна потужність
SВН ГПП на стороні ВН ГПП.
Потужність SВН ГПП визначається за формулою (2.17) , у якої
враховано втрати потужності у силових трансформаторах ГПП6

2 2
 N   N 
SВН ГПП  Ко  P0,4 цеху і  PT   Q0,4 цеху і  QT  , (3.1)
   
 i   i 

де PT іQT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно
виразу

SВН ГПП
Іроз ПЛ = Кзав.Л , (3.2)
3  Uном

де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії, який залежить від схеми РУНН,
організації роботи ГПП в нормальному, післяаварійному і ремонтному
режимах з врахуванням забезпечення необхідного рівня надійності і
безперебійності електропостачання.
Вибраний стандартний переріз Fст лінії живлення перевіряється на
допустимий струм нагрівання в нормальному режимі, на допустимий
струм післяаварійного режиму, на мінімальний переріз згідно механічної
міцності і мінімальний переріз за умовою корони згідно наступних виразів
і умов:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А;

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
464
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Іроз ПЛ  к  Ідоп ,

де Ідоп – допустимий струм вибраного стандартного перерізу, А;
к – коефіцієнт, що враховує фактичну розрахункову температуру
середовища;
– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим
відключення однієї з ліній живлення)

2  Іроз ПЛ  к  кдоп  Ідоп.Т ,

де кдоп – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп 1,25 ;
– на мінімальний переріз згідно механічної міцності – згідно з
місцем розташування підприємства визначається величина стінки ожеледі
за її товщиною визначається мінімальна площа перерізу;
– на мінімальний переріз за умовою корони – згідно ПУЕ у
залежності від напруги.
Активна і реактивна складова втрат в трансформаторі визначаються
за виразом

PT  0,02 SНН ГПП ,

QT  0,1SНН ГПП ,

де SНН ГПП – приблизна повна потужність об’єкта, кВА, що визначена
нами за формулою (2.17).
Таким чином

ΔРТ = 0,02 5003,6 100 кВт ;

QT  0,15003,6  500 квар .

Загальне навантаження об’єкта згідно (3.1) становить

2 2
SВН ГПП  0,9 4981,3100  2468,8 500  0,9 5885  5297 кВА
У нашому випадку

5297
Іроз ПЛ = 13,9 А .
2 1,732 110

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
474
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2
Переріз лінії живлення (мм ) визначається виразом

Іроз ПЛ
Fек  ,
jек

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

13,9 2
Fек = =9,9 мм .
1,4

Розрахунковий економічно вигідний переріз закруглюється до
найближчого стандартного перерізу Fст .
За умовою корони – мінімальний переріз повітряної лінії 110 кВ
2
складає 70 мм . Таким чином, користуючись проведеними розрахунками,
обираємо для повітряної лінії провід АС-70 [1, 6], для якого
Ідоп.Т(АС70)  260 А .
Вибраний переріз лінії живлення перевіряємо на:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи ( к – коефіцієнт,
що враховує фактичну розрахункову температуру середовища к 1);

13,9 А  1260 А ;

– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим відключення
однієї з ліній живлення)
де кдоп – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп 1,25 ;

2 13,9 = 27,8 А  0,9 1,25260  292,5 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
2
повітряної лінії 110 кВ за умовою корони складає 70 мм .
Таким чином, користуючись проведеними розрахунками, остаточно
обираємо для повітряної лінії провід АС-70 [1, 6].

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
484
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП

В залежності від параметрів ЛЕП (повітряних або кабельних ліній),
по яких передається електроенергія від системи до ГПП підприємства,
втрати напруги мають істотно різну величину.
Відмітимо характерні особливості повітряних ліній різного класу
напруги. Для повітряних ліній напругою 110 кВ і вище індуктивний опір Х
повітряної лінії більше активного опору R: X R , причому для ЛЕП
напругою 220 кВ і вище справедливе співвідношення: X R .
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 3.4):

Рисунок 3.4 – Схема заміщення фази ділянки мережі

На рисунку 3.4 S1 , S2 – повна потужність у началі і кінці ділянки
(комплексні значення); Rн , Хн – опір навантаження (активний і
індуктивний).
Повздовжня (по напряму U2ф ) складова падіння напруги в лінії
U /
ф дорівнює [19]:

Uф  Iа R  Iр X  I (R cosXsin) . (3.3)

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
494
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння
//
напруги в лінії Uф

Uф  Iа X Iр R  I (X cosR sin) . (3.4)

Знаючи складову падіння напругу Uф , можна визначити вектор
напруги на початку ділянки [19]:

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

де модуль U1ф цієї напруги :

U  (U  U )2
ф1 ф2 ф  (Uф )2
(3.5)

та його фаза  :
Uф
  arctg .
Uф2  Uф

Таким чином, визначено параметри падіння напруги Uф .
«Втрата напруги» Uф , для ділянки електричної мережі:

Uф  Uф1  Uф2 (3.6)

Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням

U  (U )2  (U )2
ф ф ф . (3.7)

Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної
мережі має наступний вид:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
505
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 3.5 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки
електричної мережі

Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами,
для любої кількості ділянок лінії маємо

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

В цьому випадку з достатньою точністю (помилка менше 0,5 %)
можна вважати, що падіння напруги U1дорівнює його поздовжній
складовій U/ . Тоді втрата напруги U приблизно визначається по
формулі

PіR Q X P R Q X
U U  3 (I і і і
a R  Ip X)   ,
Uі Uном

де потужність і напруга відповідають одному і тому ж вузлу або у формулу
підставляється номінальна напруга Uном ділянки.
Повні активний і реактивний опір визначаються за відомими
формулами.
Значення повного активного і реактивного опору для ЛЕП
визначаються за загальним виразом

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
515
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

П  П0 L ,
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

Dcp
X  0,144  lg 0,0157   Х/ Х//
0 0 0 ,
rдр

де Dcp – середньогеометрична відстань між фазами;
rдр – радіус проводу;
 – магнітна проникність матеріалу проводу. Для кольорових металів –
 1, для сталі –  1.
Величина середньогеометричної відстані між фазними проводами
Dcp , (жилами) залежить від розташування фазних проводів (шин)
(параметра Dij і визначається з формули

D 3
cp  D12 D13 D23 , м.

Фази ПЛ можуть розташовуватися горизонтально або по вершинах
трикутника; фазні шини струмопроводів – в горизонтальній або
вертикальній площині, жили трижильного 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
сталевій частині проводу ( Fcт ), збільшивши його з урахуванням
скручування на 15 – 20 %, тобто

F F
rпр  1,151,20  cт .


Активний погонний опір лінії визначається по формулі, Ом/км


R0  ,
F

2
де  – питомий активний опір матеріалу проводу, Ом мм /км;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
525
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

F – переріз фазного проводу(жили), мм2 .
Для технічного алюмінію залежно від його марки можна прийняти
  29,531,5 Ом мм2 / км , для міді  18,019,0 Ом мм2 / км .
Для визначення складових струму використовують відомі
співвідношення:
Pі Q
I і
a  ; Ip  (3.8)
3 Uі 3 Uі

Проектна потужність підприємства:

Pi  4915,9 кВт; Qі  3490,1 квар.

R0 = 0,34 Ом/км, X0 =0,318 Ом/км при Dср= 0,8 м.
Тоді для ділянки мережі:

R  R0 L , R 0,34 40=13,6 Ом,

X  X0 L , X = 0,318 40=12,72 Ом.

Активну і реактивну складові струму обчислимо за формулами (3.8):

4915,9 103
Ia   25,9 A ;
3 110 103

3490 103
Ip  18,3 A .
3 110 103

Використовуючи формули (3.3) і (3.4) визначимо подовжню і поперечну
складові падіння напруги:

Uф  29,513,618,312,7  634,7 В;

U  25,9 12,718,313,6  77 В.

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

Uф1  (1100,63)2 106  (0,077)2 106 110,6 кВ .

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
535
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)

Uф  (0,63)2 106  (0,077)2 106  634 В.

Втрата напруга розраховується за співвідношенням (3.6)

Uф 110,6 103 110,0 103  0,6 103 В.

Відносні втрати напруги від системи до ГПП підприємства при
проектної потужності Pі  4915,9кВт; Qі  3490,1 квар складає

Uф
U %  %.
Uном

0,6 103
U %  100  0,55% .
110 103

Таким чином, вибрані параметри повітряних ліній здатні практично
без втрат напруги передавати розрахункову потужність на підприємство.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
545
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

4.1 Вибір трансформаторів ГПП

При виборі трансформаторів головної понижуючої підстанції у
якості розрахункової потужності приймається максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах [4, 9]. Активна і реактивна складова
втрат в трансформаторі визначаються за виразом

РТ  0,02 Sпр;

QТ  0,1Sпр ,

де Sпp(6 ст.) – приблизна повна потужність об’єкта, що визначається на 6
ступені, кВА.
Таким чином, загальне навантаження об’єкта визначається виразом
(2.17), у якому враховано втрати потужності в трансформаторах:

2 2
 n   n 
Snp(6 ст.)  КО 
P  PТ  
 Q  QТ   S
 ВН ГПП .
 i1   i1 

Попередньо обрана потужність SТ пр кожного з двох
трансформаторів ГПП оцінюється згідно виразу [6, 17]

Snp(6 ст.)
SТ пр  . (4.1)
2 0,7

Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі (аварійне відключення одного з двох
трансформаторів) використовується упорядкований типовий графік
навантаження, в якому максимальне навантаження буде відповідати
Sпp(6 ст.) об’єкта, згідно чого робиться масштаб по вісі навантажень
(рисунок 4.1).

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
555
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 4.1 – Типовий упорядкований графік навантаження для
вибору трансформаторів ГПП

Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора рахується за
формулою

n
(S2
i  ti )
1
К1 
i1 ,
S n
ном Т
ti
i1

де Sном Т – номінальна потужність трансформатора, МВА;
n – кількість ступенів потужності графіка навантаження
трансформатора, за яких навантаження менше або дорівнює номінальному
трансформатора;
ti – проміжки часу, у які навантажувальна потужність не перевищує
потужність трансформатора, год.;
Si – потужності, що відповідають цим проміжкам часу ti , МВА.
Коефіцієнт перевантаження трансформатора K2 визначається за
/ / /
більшим значенням із двох величин K2 та K2 .
/
Величина K2 обчислюється за формулою

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
565
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

m
(S2
i  ti )
1
К/  i1
2 ,
S m
ном Т
ti
i1

де m – число ступенів потужності графіка навантаження, за яких його
навантаження більше від номінальної потужності трансформатора.
/ /
Величина K2 визначається за виразом

0,9 S
К// np(6 ст.)
2  .
Sном Т

Згідно даного типу трансформатора при відомій температурі
охолоджувального середовища та коефіцієнту початкового навантаження
К1 за допомогою таблиць визначається допустиме систематичне
перевантаження К2 доп . Робота трансформатора допускається із
систематичним перевантаженням, коли виконується умова К2 доп  К2 .
На основі розрахунків приймається номінальна потужність
трансформатора і вказуються його параметри.
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 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 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:

Snp(6 ст.)
SномТ  .
2

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
575
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

По-друге, повинна також виконуватися умова

Snp(6 ст.).а
SномТ  ,
К2.а

де Snp(6 ст.).а – розрахункове повне навантаження у після аварійному
режимі для даного конкретного підприємства з врахуванням можливого
обмеження навантаження у цьому режимі;
К2.а – коефіцієнт, який визначає величину допустимого
перевантаження залежно від тривалості перевантаження, температури
повітря та величини попереднього навантаження. У загальному випадку
використовують нормативну документацію, експлуатаційну документацію
на трансформатор. Для визначення навантажувальної здатності проводять
розрахунки за допомогою відповідних програм на ЕОМ.
Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу (4.1):
Отже
5297
SТпр   3783,6 кВА .
2 0,7

Попередньо вибираємо трансформатор ТМН–6300/110 із
номінальними параметрами:
Sном Т =6,3 МВ А , Uном В=115 кВ, Uном Н =11кВ, UКЗ=10,5%,
ΔРХХ = 10 кВт, ΔРКЗ= 44 кВт .

4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності

Кількість трансформаторів цехової ТП визначається, в головним
чином, вимогами надійності живлення електроприймачів [3, 4, 6].
Вибирається економічне оптимальне число цехових трансформаторів
NT.E. та економічне оптимальне значення потужності НБК QНК1.
Визначається додаткова потужність НБК QНК2 з метою оптимального
зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі напругою
10 (6) кВ.
Обираємо попередньо потужність трансформатору нашої цехової
ТП, користуючись співвідношенням

S
S ТП 771
приб T    551 кВ∙А.
2 0,7 1,4

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
585
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таким чином, номінальна потужність обраного трансформатору
складає
Sном T =630 кВ∙А.

Вибирається економічне оптимальне число цехових трансформаторів
NT.E. та економічне оптимальне значення потужності НБК QHK1 .
Визначається додаткова потужність НБК QHK2 з метою
оптимального зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі
напругою 10 (6) кВ.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складе

QHK QHK1 QHK2. (4.2)
сум

Мінімальне число цехових трансформаторів Nmin однакової
потужності Sном Т , що призначені для живлення технологічно зв`язаних
навантажень:
P
N max
min   N,
кзаван Sном T

де Pmax – максимальне активне навантаження даної групи
трансформаторів, кВт (для нашого випадку Pmax  Ppоз 0,4 цеху ) ;
кзаван – коефіцієнт завантаження трансформатора, для
двотрансформаторних підстанцій приймається 0,7 – 0,75, для
однотрансформаторних – 0,95;
Sном T – номінальна потужність трансформатора, кВА;
N – дробовий доданок до найближчого цілого числа.

694,2
Nmin  0,56  2 .
0,75630

Економічна кількість трансформаторів Nе знаходиться за виразом

Nе  Nmin m ,

де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [3, 6]
у функції Nmin і N .

Nе  2  0  2 ,

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
595
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

За рахунок N та m з`являється некомпенсована потужність
Qmax T , яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4 кВ,
визначається вона за формулою

2
Q 2
max T  Nе кзаван.ф Sном T   Рmax .

S
де кзаван.ф – фактичний коефіцієнт завантаження, к ТП
заван.ф  .
Ne Sном T
771
кзаван.ф   0,61 .
2 630

У такому разі

2 2
Qmax.T = 2  0,61  630 - 694,2  362 квар

Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних
конденсаторів QHK1 складе:

QHK1 Qmax QmaxT ,
0,4

де Qmax – сумарна реактивна потужність напругою 0,4 кВ за найбільш
0,4
завантажену зміну, квар.

QHK1  366,4 - 362  4,4 квар.

При QHK1  0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку
не потрібно. У нашому випадку QHK1  0 квар, тобто встановлювати
батареї не потрібно.
Додаткова потужність статичних конденсаторів QHK2 з врахуванням
оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою [6]

QHK2 Qmax Q
0,4 HK1   Nе Sном Т ,

де  – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників
K1, K2 , схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
606
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність
трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з даними [6].

QHK2  336,4  4,4 0,18 2 630 136 квар .

Якщо в розрахунках отримаємо, що QНК2  0 , тоді додатково
встановлювати конденсаторні батареї не потрібно.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів згідно
формули (4.2) складає

QHK  4,4 136 140,4 квар.
сум

Таким чином, за результатами розрахунків вибираємо дві комплектні
конденсаторні установки марки УК3 – 0,415 – 75 потужністю 75 квар і
напругою живлення 0,415 кВ [19].

4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві

Транспортування електроенергії здійснюють за рахунок витрати
певної частини самої продукції, тому втрати електричної енергії при її
передачі неминучі.
Крім цих «необхідних технологічних витрат» у всіх елементах
системи електропостачання виникають суттєві додаткові втрати активної
потужності і енергії, що обумовлені завантаженням їх реактивною
потужністю, яка передається споживачам по лініях електропередачі.
Вибір місця приєднання конденсаторних батарей опирається на
аналіз схеми електропостачання. При цьому розглядається кілька способів
компенсації реактивної потужності: централізована, групова,
індивідуальна (рисунок 4.2) і комбінована – централізована в поєднанні з
груповою або індивідуальною.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
616
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 4.2 – Способи компенсації реактивної потужності:
а – централізована на стороні високої напруги;
б – централізована на стороні низької напруги;
в – групова;
г – індивідуальна; штриховий лінією показані ділянки мережі, що розвантажені від
потоків реактивної потужності споживачів.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
626
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Схема включення ємності в навантажувальне коло при поперечній
компенсації наведено на рисунку 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема включення ємності в навантажувальне коло
при поперечній компенсації

Потужність однофазного конденсатора при синусоїдальній формі
напруги, прикладеного до його затискачів, визначається за
співвідношенням:
Q  C U2 .

Потужність трифазного конденсатора, сполученого трикутником,
визначається по цій же формулі. У цьому випадку U – лінійна напруга, а
C – сума ємностей всіх трьох фаз конденсатора. Потужність трифазного
конденсатора, сполученого зіркою, за однакової кількості ємностей всіх
трьох фаз визначається за співвідношенням:
1
Q  C U2 ,
3

де C – сума ємностей усіх трьох фаз.
На рисунку 4.4. показана однолінійна схема мережі підприємства з
можливими місцями установки пристроїв компенсації реактивної
потужності.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
636
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 4.4 – Рекомендовані місця установки засобів компенсації
реактивної потужності у мережі підприємства

Межа балансової приналежності може перебувати в точках 1 4 .
Якщо пристрої компенсації встановлені на межі балансової належності, то
втрати активної енергії в мережі споживача не скорочуються, а пропускна
здатність мережі не збільшується. Єдиний позитивний ефект для нього –
часткова нормалізація напруги. При перенесенні місця установки
компенсуючих пристроїв від межі балансової належності ближче до
споживача з'являються ділянки мережі, розвантажені від потоків
реактивної потужності. На цих ділянках знижуються втрати активної
потужності. В результаті знижується термін окупності компенсуючих
пристроїв і підвищується ефективність використання електроенергії.
Споживачеві доцільно встановлювати пристрої, що компенсують
реактивну потужність якнайдалі від межі балансового розділу, але при
цьому потрібно враховувати, що джерела реактивної потужності на
підприємстві знаходяться на різних рівнях напруги.
При великій кількості споживачів індивідуальна компенсація може
виявитися менш ефективною, ніж групова. Індивідуальна компенсація
доцільна біля великих електроприймачів з відносно низьким коефіцієнтом
потужності і великою кількістю годин роботи на рік. Групова компенсація
в порівнянні з індивідуальною має трохи більший термін окупності, але
завдяки застосуванню установок з автоматичним регулюванням реактивної
потужності не вимагає щоденного обслуговування (ручного включення і
відключення) і є кращим варіантом компенсації.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
646
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Для захисту конденсаторів шляхом їх шунтування при наскрізних
струмах КЗ можуть застосовуватися, наприклад, іскрові розрядники [1], що
спікаються (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Схема установки поздовжньої ємнісний компенсації

Якщо навантаження споживача має ємнісний характер, то для
компенсації надлишкової ємнісної складової струму (для наближення
коефіцієнта потужності до одиниці) застосовується індуктивність, що
включається паралельно навантаженню. Такі випадки мають місце при
наявності на підприємствах протяжних кабельних ліній високої напруги в
періоди зниженої навантаження мережі, а також при збереженні в роботі
всієї потужності конденсаторів в години мінімуму навантаження
підприємств.
Заходи з компенсації реактивної потужності застосовують на основі
техніко-економічних розрахунків, 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 ГОСТ 13109 та
ДСТУ EN 50160.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
656
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Вибір засобів компенсації повинен виконуватися 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 потрібно враховувати:
– 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 виконують 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 після аварійних 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 роботи системи електропостачання;
Кількості і потужності нерегульованих конденсаторних батарей
приймають за найменшим реактивним навантаженням електричної мережі
підприємства.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
666
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 приєднувати до
магістральних шинопроводів.
Згідно рекомендацій [10] для типового розміщення
електроприймачів у цеху, практично рівномірної густині навантаження,
відсутності РП високої напруги, приймаємо схеми компенсації з
розташуванням засобів компенсації (конденсаторних батарей) на шинах
цехової підстанції.
Параметри КУ у інших цехах приведено у таблиці 4.1 – Вибір
кількості та потужності цехових трансформаторів та НКБ
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 вірогідність перенавантаження
конденсаторів струмом в розрядженому або близьких до цього режимах і
застосовувати необхідні заходи з їх усунення.
Вибір потужності засобів компенсації відбувається згідно [10].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними
даними є максимальна реактивна потужність Qmах та вхідна реактивна
потужність Qек , що погоджена з енергопостачальною організацією на
межі балансової приналежності.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
676
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 промислового підприємства з максимумом навантаження
енергосистеми (чисельні значення коефіцієнту кнс визначаються за
довідковими даними);
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 (таблиця 4.1).
Згідно отриманого значення приймаються до встановлення за
довідковими даними високовольтні конденсаторні установки з
потужністю, що дорівнює розрахунковому значенню, поділеному на
кількість секцій шин підстанції, що проектується.
З енергосистемою узгоджено Qек = 950 квар.

Qвк Qвк = кнс  Qм+ ΔQт - Qек - Qнк.ф 
.
 0,9 2468,8500950885 887 квар

Згідно отриманого значення приймаємо до встановлення
високовольтні конденсаторні установки з потужністю, що дорівнює
розрахунковому значенню, поділеному на кількість секцій підстанції, а
саме: дві конденсаторні установки марки УКЛ(П)56–10,5–300 УЗ,
модернізовані.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
686
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ

5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі

Вибір способу позацехового електропостачання слід виконувати на
підставі техніко-економічних розрахунків порівнянних варіантів по мінімуму
приведених витрат з урахуванням трудовитрат при виробництві
електромонтажних робіт.
Нами враховані наступні фактори:
– надійності і зручності експлуатації (ремонтоздатність, додаткова
прокладка ліній),
– ступінь забрудненості повітря, грунту,
– щільність забудови проммайданчика, рівень грунтових вод,
– розміщення технологічних, транспортних та інших комунікацій,
– вимоги пожежної безпеки,
– перспективу розвитку мережі тощо.
Внутрішньозаводський розподіл електроенергії виконують
магістральною, радіальною або змішаною схемами [3, 6, 13].
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 кВ·А одержують живлення по одиночним радіальним лініям без
резервування, якщо відсутні споживачі І та ІІ категорій і по умовам
прокладки ліній можливий її швидкий ремонт. Якщо відокремлені підстанції
мають споживачів ІІ категорії, їх живлення повинно здійснюватися
двокабельною лінією з роз’єднувачами на кожному кабелі.
Радіальна схема розподілу електроенергії має високу надійність і
простоту в експлуатації і обслуговуванні, безпеку роботи, але для неї
характерна 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
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
707
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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'єднані до неї споживачі втрачають живлення.
З урахуванням особливості розташування цехів відносно ГПП,
категорії надійності споживачів, обираємо радіальну схему, приклад якої
наведено на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Одноступенева радіальна схема розподілення
електроенергії

5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж

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 Рт та реактивної Qт потужності в
трансформаторі з достатньою для практики точністю приймають рівними
відповідно 2 % и 10 % повної максимальної потужності із сторони низької
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
717
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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+ 0,1Sном 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  + Qmax 10 і  ,
i

де Рmax 10 і , Qmax 10 і – відповідно розрахункова активна і реактивна
потужність лінії і-ого трансформатора з врахуванням втрат в
трансформаторах, що розраховані за співвідношеннями %, 5.1 – 5.2).
Розраховані дані заносимо у таблицю 5.1.
Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
Рроз 0,4 Qроз 0,4 Sном Т , Рmax 10 , Qmax 10 , S Л ,
ТП
кВт квар кВ·А кВт квар кВ·А
1 2 3 4 5 6 7
ТП–1 (1 трансф.) 558,0 276,7 1000 578,0 376,7 689,9
ТП–2 (2 трансф.) 470,6 268,6 1000 490,6 368,6 613,6
ТП–3 (2 трансф.) 539,1 260,1 1000 559,1 360,1 665,0
ТП–4 (1 трансф.) 161,7 85,6 250 166,7 110,6 200,1
ТП–5 (1 трансф.) 479,9 296,2 400 487,9 336,2 592,5
ТП–6 (1 трансф.) 300,6 151,0 400 308,6 191,0 362,9

Розрахунковий струм у кабельної лінії на кожної ділянки (ГПП–ТП) в
нормальному режимі визначається як

SЛ
Iроз, Л = і .
і 3 Uном

Для цеху, який обрано у якості прикладу

362,9
Iроз Л ( ГПП - ТП 2 ) =  21А .
3 10

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
727
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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

Iроз, Л 21
Fек = і   15 мм2 .
j ек 1,4

2
Обираємо переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП4) 16 мм .
За допомогою отриманих даних обираємо згідно каталогу [19]
трижильний алюмінієвий кабель в свинцевій оболонці типу АСБГ (3 × 16),
Іном каб = 75 А .
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням [1]

Іроз, Л  Ідоп К1 К2 ,

де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та
повітря К1 1,05;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості числа кабелів
прокладених паралельно К2  0,90 ;
Ідоп – тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних
умовах.
21  751,050,9  70,2 А .

Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається
за виразом
2  Іроз Л  Ідоп К1 К2 К3 ,

де К3 – допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3 1,25 .
Для нашого випадку

2 21А = 42 А  751,050,9 1,25 88,6 А ,

тобто умова виконується.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
737
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більш 5% Uном і визначається за виразом [6]:

ΔU= 3  Iроз Л LКЛ rо cos+ xо sin ,

де LКЛ – довжина лінії, км;
ro , xo – відповідно питомий активний і реактивний опір лінії, Ом/км;
cos – коефіцієнт потужності навантаження лінії.
Значення cos та sin знаходимо з відомого співвідношення,
використовуючи дані таблиці 5.1 для відповідної кабельної лінії. Для лінії
ГПП–ТП6
308,6 191
cosφ = = 0,85; sinφ = = 0,526 .
362,9 362,9

Втрата напруги в кабельній лінії, що розглядається в якості прикладу,
буде
ΔU  1,732 210,16(1,24 0,850,099 0,525)  6,4 В.

Таким чином, умова виконується, так як

ΔU =6,4  0,05Uном  50 В

Аналогічно виконуємо розрахунки для інших кабельних ліній,
обираємо за довідковими даними та заносимо їх в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ
Ділянка LКЛ , SЛ , Iроз Л , Fек , Ідоп , Прийнята
2 Марка кабелю
кабелю 2
м кВА А мм А F , мм
1 2 3 4 5 6 7 8
ГПП–ТП1 230 689,9 39,8 28,5 115 35 АСБГ(3×35)
ГПП–ТП2 100 613,6 35,4 25,3 115 35 АСБГ(3×35)
ГПП–ТП3 185 665,0 38,4 27,4 115 35 АСБГ(3×35)
ГПП–ТП4 140 200,1 11,6 8,3 75 16 АСБГ(3×16)
ГПП–ТП7 105 423,6 24,5 17,5 90 25 АСБГ(3×25)
ГПП–ТП8 135 451,0 26,0 18,6 90 25 АСБГ(3х25)
ГПП–БСК10 10 450,0 26,0 18,6 90 25 АСБГ(3х25)

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
747
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В

Розрахунок електромагнітних перехідних процесів у СЕП при коротких
замиканнях, як найбільш характерних збудженнях, має важливе значення для
проектування та експлуатації. Такий розрахунок передбачає знаходження
значень струму та інших параметрів режиму КЗ у точці виникнення КЗ або в
інших точках СЕП чи вітках мережі при заданих умовах.
Розрахункову схему СЕП можна безпосередньо використовувати для
обчислення струмів КЗ аналітичними методами. При цьому вважають, що КЗ
– симетричне і перехідний процес аналізується в одній фазі. Для цього
здійснюють перехід від розрахункової схеми до схеми заміщення, суть якого
– в заміні окремих елементів електричними еквівалентами, з'єднаними у
такій же послідовності.
Розрахунок ведеться згідно Держстандарту [11].
Загалом для СЕП великих підприємств урахування явищ, що
характеризують процес КЗ, при розрахунку параметрів режиму – справа
трудомістка. Точне визначення струмів та напруг КЗ являє собою громіздке
завдання, розв'язуване з використанням методів розрахунку, орієнтованих на
застосування засобів обчислювальної техніки.
Для вирішення більшості практичних завдань проектування та
експлуатації СЕП допустима деяка похибка у визначенні струмів КЗ,
значення якої необхідно співвідносити з цільовим призначенням розрахунку.
Тому можливе введення низки обмежень та припущень, що ідеалізують та
спрощують опис процесу КЗ і дають змогу використовувати уточнені або
спрощені методи розрахунку.

6.1 Вихідні дані для розрахунків

Загалом для СЕП великих підприємств урахування явищ, що
характеризують процес КЗ, при розрахунку параметрів режиму – справа
трудомістка. Точне визначення струмів та напруг КЗ являє собою громіздке
завдання, розв'язуване з використанням методів розрахунку, орієнтованих на
застосування засобів обчислювальної техніки.
Для вирішення більшості практичних завдань проектування та
експлуатації СЕП допустима деяка похибка у визначенні струмів КЗ,
значення якої необхідно співвідносити з цільовим призначенням розрахунку.
Тому можливе введення низки обмежень та припущень, що ідеалізують та
спрощують опис процесу КЗ і дають змогу використовувати уточнені або
спрощені методи розрахунку.
Розрахункову схему СЕП можна безпосередньо використовувати для
обчислення струмів КЗ аналітичними методами. Вона містить реальні
елементи (на різних ступенях напруги) з електромагнітними зв'язками,
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
757
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

опорами втрат і розсіювання. З можливістю застосування методів теорії
електричних кіл у розрахунках струмів КЗ схему СЕП слід подавати у
вигляді електричного контуру. При цьому вважають, що КЗ – симетричне і
перехідний процес аналізується в одній фазі. Для цього здійснюють перехід
від розрахункової схеми до схеми заміщення, суть якого – в заміні окремих
елементів електричними еквівалентами, з'єднаними у такій же послідовності.
Розрахунок ведемо згідно чинного держстандарту методом точного зведення
в іменованих одиницях.
Точне зведення в іменованих одиницях виміру полягає в перерахуванні
значень показників елементів на ступень напруги, який називають основним.
Таким може бути будь-який ступень напруги СЕП, у тому числі – й
фіктивний.
Зведення значень параметрів режиму Ei , Ui , Ii та опору z i елемента в
іменованих одиницях з i–го ступеня напруги, віддаленого від основного
кількома послідовно ввімкненими трансформаторами з фактичними
коефіцієнтами трансформації n1, n2 , ..., nm , здійснюється за
співвідношеннями:
E = Ei n1 n2 nm ; (6.1)

U = Ui n1 n2 nm ; (6.2)

I
I = i ( 6.3)
n1 n2   nm

z = zi n1 n2 n
2
m . , (6.4)

де E, U, I, z – зведені величини, а коефіцієнт трансформації n i кожного
трансформатора визначають як відношення напруги холостого ходу обмотки,
зверненої до основного ступеня напруги, до напруги холостого ходу
обмотки, зверненої до ступеня напруги, де міститься елемент, параметри
якого зводяться.
Якщо первинні параметри режиму E* (ном) , U* (ном) , I* (ном) та опір
z* (ном) елемента задані у відносних одиницях виміру щодо номінальних умов
(номінальна напруга Uном та потужність Sном на i-му ступені напруги), то
їхні зведені до основного ступеня напруги значення в іменованих одиницях
виміру встановлюють за виразами:
E = E *(ном) i Uном n1 n2   nm ; (6.5)

U = U* (ном) i Uном n1 n2   nm ; (6.6)
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
767
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

S
I = I ном
* (ном) i ; (6.7)
3 Uном n1 n2   nm

U2
z = z  ном 2
* (ном) i  n1 n2   nm  ; (6.8)
Sном

U
z = z  ном 2
* ном і  n1 n2   nm  . (6.9)
3  I ном

Для розрахункової схеми (рисунок 6.1) складаємо схему заміщення,
виходячи з розрахункових умов і враховуючи прийняті у стандарті [11, 12]
припущення.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема розрахунку КЗ

Схему складаємо однолінійною (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
777
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
– номінальна напруга енергосистеми UC=110 кВ:
– потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=1600 МВ А ;
– довжина повітряної лінії lПЛ = 50 км .
Середнє розрахункове значення питомого індуктивного опору складає
для повітряних ліній напругою 6–220 кВ хПЛ, пит = 0,4 Ом/км .
Для обраних кабельних ліній
хкаб. пит = 0,099 Ом/км ; rкаб. пит =1,24 Ом/км [12-14].
Необхідні дані по силовим трансформаторам беремо із каталогів після
вибору типа трансформатора:
– номінальна потужність S ном. Т = 6,3 МВА ;
– напруга КЗ UКЗ=10,5% ;
Uном В 115
– фактичний коефіцієнт трансформації n = = .
Uном Н 11
За основний ступень напруги приймаємо довільно першу ступень
(рисунок 6.2). Розподіл елементів схеми за ступенями напруги буде
наступним:
– І ступень, (основна): ХС , ХПЛ .
– ІІ ступень: ХТ , Х2 , X5, X7, R2, R5, R7 ,
де ХТ – індуктивний опір силового трансформатора, Х2 , X5, X7, R2, R5, R7
– індуктивний та відповідно активний опори кабельних ліній Л2, Л5,
Л7.
Розрахуємо значення показників елементів схеми заміщення обраним
методом, використовуючи для цього формули (6.1) – (6.9), які для
індуктивних опорів мають вид:
– приведений до основного ступеня індуктивний опір системи

2
U2
2 110 103  2
Х C
С= n   1  7,562 Ом ;
SКЗ 1600 106

– приведений до основного ступеня індуктивний опір повітряної лінії

2 2
ХПЛ= lПЛ хПЛ, пит n  50 0,4 1  20 Ом ;

– приведений до основного ступеня індуктивний опір силового
трансформатора

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
787
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2
2 3
U 2
UКЗ ном. Н 2 10,5 1110  115 
ХТ =  n     220,4 Ом ;
100 S 6
ном Т 100 6,310  11 

– приведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної
лінії Л2

2
2 115 
Х2= хкаб. пит LКЛ 2 n = 0,099 0,095    1,026 Ом ;
 11 

– приведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної
лінії Л5

2
2 115 
Х5= хкаб. пит LКЛ 5 n = 0,099 0,155    1,68 Ом ;
 11 

– приведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної
лінії Л7

2
115 
Х7= хкаб. пит LКЛ 7 n
2=0,099 0,24     2,6 Ом ;
 11 

– приведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л2

2
2 115 
R2 = rкаб. пит LКЛ 2 n = 1,24 0,095   12,8 Ом ;
 11 

– приведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л5

2
115 
R5 = r 2
каб. пит LКЛ 5 n = 1,24 0,155     21Ом ;
 11 

– приведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л10

2
2 115 
R7= rкаб. пит LКЛ 7 n = 1,24 0,19     47 Ом .
 11 

Таким чином, нами розраховано всі елементи схеми заміщення
методом точного зведення в іменованих одиницях.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
797
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

6.2 Розрахунок струмів з трифазного короткого замикання в
характерних точках

Для найбільш характерних обраних точок короткого замикання К1–К5
розраховуємо початкове значення періодичної складової струму КЗ, ударний
струм.
Струм короткого замикання визначаємо згідно закону Ома, який для
зведених величин I, U, z буде мате вид:

U
I КЗ = , (6.10)
zΣ

де I КЗ – зведений до основного ступеня струм КЗ короткозамкненого
ланцюга;
zΣ – сумарний зведений до основного ступеня опір коротко замкнутого
ланцюга (одної фази);
U – зведена до основного ступеня фазна напруга енергосистеми:

Uc 110 103
U = n1 n2   nm   63510 В .
3 3

Для другого ступеня напруги СЕП натуральні значення струму та
напруги визначають перерахуванням за відповідними коефіцієнтами
трансформації трансформаторів між шуканим і основним ступенями згідно
(6.3 ), а саме

ІКЗ, і = ІКЗ, і n .

Позначимо ZΣ(К1) - ZΣ(К5) – сумарний приведений до основного
ступеня опір короткозамкнених ланцюгів з точками замикання К1– К5
відповідно. Знайдемо сумарний опір для кожної точці КЗ.
Точка короткого замикання К1:

ZΣК1  ХΣК1 = ХС+ ХПЛ = 7,562 + 20 = 27,6 Ом .

Точка короткого замикання К2:

ZΣК2 ХΣК2= ХС+ХПЛ+ХТ= 7,56 + 20 + 220,4  248 Ом .

Точка короткого замикання К3:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
808
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2 2 2
ZΣК3 = Х2
ΣК3 + R2  = ХС+ ХПЛ + ХТ + Х2  + R2  .

2 2
ZΣК3  7,56 20 220,41,026  12,8  249,4 Ом

Точка короткого замикання К4:

2 2 2 2
ZΣК4 = ХΣК4 + R5  = ХС+ ХПЛ + ХТ + Х5  + R5  .

2 2
ZΣК4 = 7,56 20 220,41,68  21  250,6 Ом

Точка короткого замикання К5:

2 2 2 2
ZΣК5 = ХΣК5+ R7  = ХС+ХПЛ +ХТ +Х7  + R7  .

2 2
ZΣК5 = 7,56 20 220,4 2,06  47  254,4 Ом

Знайдемо зведений струм короткого замикання для кожної точці КЗ по
співвідношенню (6.10).
Точка короткого замикання К1:

U 63510
I КЗ (К1) = = = 2301 А .
zΣ К1 27,6

Точка короткого замикання К2:

U 63510
I КЗ (К2) = =  256 А .
zΣ К2 248

Точка короткого замикання К3:

U 63510
I КЗ (К3) = =  254,7 А .
zΣ К3 249,4

Точка короткого замикання К4:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
818
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

U 63510
I КЗ (К4) = =  253,4 А .
zΣ К4 250,6

Точка короткого замикання К5:

U 63510
I КЗ (К5) = =  249,6 А .
zΣ К5 254,4

Натуральне значення струму КЗ у обраних точках буде:

– точка короткого замикання К1:

І КЗ (К1) = ІКЗ (К1) n1  23011  2301А ;

– точка короткого замикання К2:

115
ІКЗ (К2) = ІКЗ (К2) n2 = 256   2676,5 А ;
11

– точка короткого замикання К3:

ІКЗ (К3) = ІКЗ (К3) n2  254,7 10,455  2662,8 А ;

– точка короткого замикання К4:

ІКЗ (К4) = ІКЗ (К4) n2  253,4 10,455  2649,3 А ;

– точка короткого замикання К5:

ІКЗ (К5) = І КЗ (К5) n2  249,6 10,455 2610 А .

Таким чином, нами розраховані шукані величини IКЗ(К1)- IКЗ(К5)
точним методом в іменованих одиницях.
Розрахуємо ударний струм короткого замикання.
При розрахунку ударного струму вважають [11, 12]:
1) ударний струм наступає через 0,01 с після начала КЗ;
2) амплітуда періодичної складової струму КЗ в момент t  0,01с
дорівнює амплітуді цієї складової в початковий момент КЗ.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
828
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

В простих радіальних електричних мережах ударний струм слід
визначати згідно формули
0,01
-
T
i a
у = 2  Iп 0  (1 + e ) = 2  Iп 0 kу ,

де kу – ударний коефіцієнт,
Та – стала часу затухання аперіодичної складової струму КЗ, с.
У складних розгалужених електричних мережах ударний струм КЗ
варто обчислювати методами вузлових напруг або контурних струмів (при
нульових початкових умовах).
При наближених розрахунках ударного струму КЗ в складних мережах
допускається використовувати формулу

0,01
-
Т
iу = 2  Iп 0 (1 + е а, ек ) ,

де Та, ек – еквівалентна стала часу затухання аперіодичної складової струму
КЗ, с.
Якщо точка КЗ розділяє схему на радіальні незалежні вітки, то при
наближених розрахунках ударний струм КЗ слід визначати як суму ударних
струмів окремих віток:
0,01
m -
T
iу = Σ 2  Iп 0 i (1 + e a,i ) ,
i = 1

де Iп 0 i – початкове діюче значення періодичної складової струму КЗ в і-ої
вітки.
Розрахуємо ударний струм для точок короткого замикання К1– К5. Для
цього використаємо указівки, що для мереж напругою вище 1000 В, в яких
нехтують активним опором, ударний коефіцієнт kу = 1,8 .
Таким чином для визначених місць короткого замикання ударний
струм буде:
– точка короткого замикання К1:

iу (К1) = 2 kу  IКЗ (К1) = 2 1,8 2301 = 5856,5 А ,

– точка короткого замикання К2:

iу (К2) = 2 kу  IКЗ (К2) = 2 1,8 2676,5 = 6812 А ,

– точка короткого замикання К3:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
838
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

iу (К3) = 2 kу  IКЗ (К3) = 2 1,8 2662,8 = 6777,4 А ,

– точка короткого замикання К4:

iу (К4) = 2 kу  IКЗ (К4) = 2 1,8 2649,3 = 6742,9 А ,

– точка короткого замикання К5:

iу (К5) = 2 kу  IКЗ (К5) = 2 1,8 2610 = 6643 А .

Визначені величини ударного струму та початкового значення
періодичної складової струму КЗ заносимо у таблицю 6.1.
Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП
Місце короткого замикання
Параметр
К1 К2 К3 К4 К5
ІКЗ , А 2301 256 254,7 253,4 249,6
ІКЗ , А 2301 2676,5 2662,8 2649,3 2610
іy, А 5856,5 6812 6777,4 6742,9 6643

6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі
110 кВ

Розрахунок струму однофазного короткого замикання здійснюємо у
відносних одиницях. Для розрахункової схеми (рисунок 6.3), що містить
точку А однофазного короткого замикання, складаємо схему заміщення
(рисунок 6.4), користуючись рекомендаціями та припущеннями, вказаними у
[12-14].

Рисунок 6.3 – Розрахункова схема однофазного КЗ

У схема заміщення однофазного КЗ обґрунтовано нехтуємо активними
складовими повного опору.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
848
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 6.4 – Схема заміщення однофазного КЗ
Розрахунок ведемо у відносних одиницях. Базисну потужність довільно
вибираємо Sб =100 МВ А , базисну напругу на першому (основному) ступені
приймаємо Uб,1=110 кВ , базисний струм на цьому ступені буде

S 100 106
Іб = б   525 А .
3 Uб,1 3 110 103

Модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного КЗ має зв’язок зі струмом
І(1)
КЗ1 прямої послідовності однофазного КЗ співвідношенням:

І(1)
КЗ = 3 І(1)
КЗ1 . (6.11)

У свою чергу, струм І(1)
КЗ1 прямої послідовності однофазного КЗ може
бути визнано за допомогою метода симетричних складових, основне
співвідношення якого у загальному вигляді має вид:

E
(n) А Σ
ІКЗ1 = , (6.12)
j(X1Σ+ ΔX(n) )

де ЕА Σ – сумарна ЕРС джерел енергії;
Х1Σ – сумарний індуктивний опір схеми заміщення прямої послідовності
відносно точці несиметричного КЗ;
ΔХ(n) – додатковий індуктивний опір, що визначається видом
несиметричного КЗ (n) та параметрами схем заміщення зворотної і нульової
послідовності.
Для нашого випадку формула (6.12) прийме вид:

І(1) Е
= *
КЗ1  Іб , (6.13)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
858
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

де Х*2Σ – індуктивний опір зворотної послідовності;
Х*0Σ – індуктивний опір нульової послідовності.
U
Величина Е C
*= =1, тоді з урахуванням цього формула (6.13)
Uб,1
прийме вид

І(1) І
КЗ1 = б . (6.14)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ

З методу симетричних складових також відомо, що індуктивний опір
зворотної послідовності Х2 дорівнює індуктивному опору прямої
послідовності Х1 [14]. У такому разі, з урахуванням того, що всі елементи
схеми заміщення знаходяться на одному ступені напруги, а розрахунок
проводимо у відносних одиницях, буде справедлива рівність:

Х*1= Х* 2

Індуктивний опір нульової послідовності повітряної лінії Х* 0, ПЛ
визначається через опір прямої послідовності повітряної лінії Х*1, ПЛ з
врахуванням коефіцієнта n за співвідношенням

Х* 0, ПЛ = n Х*1, ПЛ .

Величина коефіцієнту n залежить від конструктивного виконання лінії
і для одноланцюгової лінії зі сталевими тросами має значення n=3 . Таким
чином,
Х*0, ПЛ = 3Х*1, ПЛ (6.15)

Модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного КЗ[12]:

І(1) 3
КЗ =  Іб . (6.16)
Х*1Σ + Х*2Σ + Х*0Σ

У цьому співвідношенні невідомою величиною є сумарний
індуктивний опір нульової послідовності Х*0Σ . Величина Х*0Σ складається з
опору нульової послідовності системи Х*0, С , опору нульової послідовності
повітряної лінії Х* 0, ПЛ , а також опору нульової послідовності
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
868
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

двообмоткового трансформатора Х* 0, Т , обмотки якого з’єднані за схемою
Y0 /Δ .
Опір Х* 0, Т залежить від конкретної схеми з’єднання обмоток [12] і для
нашого випадку:

U
Х = Х = Х = КЗ
* 0 Т *1 Т * Т = 0,105 .
100

Опір нульової послідовності повітряної лінії Х* 0, ПЛ визначено
формулою (6.15). Таким чином, невідомою залишається лише одна складова,
а саме опір нульової послідовності системи Х*0, С . Для визначення цієї
величини використаємо відоме співвідношення (6.15), але записане не для
точки А, а для короткого замикання на шинах підстанції (системи):

І(1) 3
КЗ, С =  Іб .
Х*1С+ Х* 2 С+ Х* 0 С

Зв’язок між потужністю трифазного та однофазного коротких
замикань[12]:
S(1)
КЗ = k S(3)
КЗ

де k – коефіцієнт, значення якого залежить від відстані КЗ від шин районної
підстанції, 0 k 1,5 і при КЗ у точці А (поблизу трансформатора ГПП)
k 1,2 .
Таким чином, ми маємо усі складові сумарного опору Х* 0 Σ нульової
послідовності у точці А. Для визначення Х* 0 Σ складемо схему заміщення
(рисунок 6.5) нульової послідовності при однофазному короткому замиканні
у точці А.

Рисунок 6.5 – Схема заміщення нульової послідовності

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
878
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

З цієї схеми сумарний опір Х* 0 Σ нульової послідовності станове

Х* 0 С+ Х*0 ПЛ  Х*0 Т
Х* 0 Σ = Х*0 С+ Х*0 ПЛ + Х*0 Т = .
Х* 0 С+ Х*0 ПЛ + Х*0 Т

Таким чином, нами для заданої електричної розрахункової схеми та
конкретної схеми з’єднання обмоток силового трансформатора одержані
співвідношення, що дозволяють розрахувати модуль І(1)
КЗ повного струму
однофазного короткого замикання. Далі обчислюємо чисельні значення
складових отриманих виразів.
Сумарний індуктивний опір схеми заміщення прямої послідовності
відносно точці несиметричного КЗ Х1Σ , а також індуктивний опір зворотної
послідовності Х*2Σ будуть:

S S
Х*1 Σ = Х* 2 Σ = Х* С+ Х б
* ПЛ = + lПЛ хПЛ, пит 
б
S U2
КЗ б

100 106 100 106
Х*1 Σ = Х* 2 Σ =  50 0,4 
1600 106 2
110 103 
 0,0625 0,165  0,2275

 3   3 
Х* 0 С = Х* С   2  0,0625  2  0,03125 ;
 k  1,2 

Sб 100 106
Х* 0 ПЛ = 3Х* ПЛ = 3 lПЛ хПЛ, пит   340 0,4  0,496 ;
U2 2
б 110 103 

UКЗ , % 10,5
Х* 0 Т = Х* Т =   0,105 .
100 100

Отже

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
888
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Х* 0 С+ Х* 0 ПЛ  Х* 0 Т
Х* 0 Σ = .
Х* 0 С+ Х* 0 ПЛ + Х* 0 Т

0,03125 0,496 0,105 0,05536
Х* 0 Σ    0,08756
0,03125 0,496 0,105 0,63225

Таким чином, модуль І(1)
КЗ повного струму однофазного короткого
замикання

І(1) 3 3 1575
КЗ =  Іб  525   2902,9 А
Х + Х + Х 0,2275 0,2275 0,08756 0,54256
*1Σ *2Σ *0Σ

Нами знайдено шукане значення модуля повного струму однофазного
короткого замикання: І(1)
КЗ  3327,7 А .

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
898
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП.
ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ
ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП

Підстанції комплектні трансформаторні блокові на напругу 110 кВ
(КТПБ 110 кВ) призначені для прийому, перетворення, розподілу і транзиту
електричної енергії трифазного змінного струму промислової частоти 50 Гц
при номінальних напругах 110 кВ і використовуються для електропостачання
великих мережевих підстанцій, промислових і комунальних споживачів,
сільськогосподарських районів і великих будівництв.
КТПБ 110 кВ призначені для зовнішньої установки на висоті не більше
1000 м над рівнем моря і роботи в умовах, відповідних виконань УХЛ
категорії розміщення I по ГОСТ 15150 і ГОСТ 15543.1 і в атмосфері типу II
по ГОСТ 15150 з ізоляцією високовольтних апаратів категорій II по ГОСТ
9920 і в IV кліматичному районі по вітрі і ожеледі згідно з «Правилами
улаштування електроустановок».
Основні параметри і характеристики КТПБ відповідають значенням,
що наведені в таблиці.
КТПБ складається з відкритих розподільних пристроїв (ВРП) з
елементами ошиновки, кабельних конструкцій, загально станційного пункту
управління (ЗПУ), елементів гнучкої ошиновки 10 (6) кВ, комірок
трансформаторів власних потреб (ТВП) і розподільчих установок 6 (10),
35 кВ зовнішньої установки. У районах півночі комірки КРУ розміщуються
тільки в закритих розподільних пристроїв (ЗРП). В якості КРУ 10 (6) кВ
можуть застосовуватися осередку серії КНВ-10, камери КСО-202, що також
вироблені ЗАТ «ЧЕАЗ».
ОРУ виконуються з блоків зі змонтованими апаратами високої напруги
і елементів ошиновки. Залежно від реалізованої схеми підстанції, до складу
ВРУ 110 кВ входять наступні блоки :
- Блок ОПН;
- Блок ізоляторів БІ;
- Блок вимикача БВ;
- Блок роз'єднувача БР;
- Блок трансформаторів струму БТС;
- Блок трансформаторів напруги БТН;
- Блок прийому ПЛ БП.
Конструкція блоків прийому ПЛ 110 кВ забезпечує портальний прийом
із застосуванням гірлянд і натяжних пристроїв, а також безпортальний
прийом безпосередньо на блок прийому ПЛ.
Кабельні конструкції в КТПБ передбачені двох типів:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
909
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
0
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

- наземні із залізобетонних елементів, для основних кабельних
потоків.
- підвісні, з металевими лотками, заводський поставки для
одиночних кабелів і кабельних зв'язків в межах ВРП.
Залежно від виконання КТПБ, призначення і від кліматичних умов,
схеми головних кіл виконуються окремо.
Схеми допоміжних кіл відповідають типовим рішенням і схемами,
спеціально розробленим для КТПБ з вимикачами на 110 кВ.
Електрична міцність ізоляції головних і допоміжних ланцюгів КТПБ
110 кВ відповідає вимогам ГОСТ 1516.3, відповідно з яким ізоляція повинна
витримувати випробувальну напругу.
Устаткування, що передбачене в схемах електричних з'єднань
головних кіл елементів КТПБ, узгоджується з Замовником поставка
наступного обладнання. Додатково вибираються:
- силові трансформатори;
- силові і контрольні кабелі, а також кабелі зв'язку;
- спуски з ПЛ 35-110 кВ до блокам прийому;
- натяжні і підтримуючі гірлянди;
- труби для прокладки кабелів;
- затискачі типу АШМ;
- збірні залізобетонні елементи;
- рейки для установки силових трансформаторів.

7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН

Апарати, які застосовують в електроустановках, повинні задовольняти
умовам довготривалої номінальної роботи, режиму перевантаження
(форсований режим) та режиму можливих коротких замикань[1,3].
Апарати також повинні відповідати умовам навколишнього
середовища, виду установки (відкрита чи закрита), температурі, вологості,
запиленості та іншим показникам.
До силової апаратури мережі живлення відносяться комутаційні
апарати РУВН (вимикачі і роз’єднувачі та ін.), які вибираються по
максимальному струму і номінальній напрузі і перевіряються на
електродинамічну і термічну стійкість до струмів КЗ. Результати вибору
зводяться в таблицю 7.1.
Вимикач вважається правильно вибраним, якщо каталожні дані більше
(дорівнюють) розрахунковим.
Роз’єднувач вибирається аналогічно, тільки відсутня перевірка на
допустимий струм відключення.
У нашому випадку згідно обраної головної схеми підстанції силовою
апаратурою є високовольтні вимикачі і роз’єднувачі.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
919
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
1
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Алгоритм вибору полягає у зрівнянні каталожних даних попередньо
обраного апарата з розрахунковими. Реалізується цей алгоритм з допомогою
таблиці 7.1, у якої в першу графу заносяться відповідні розрахункові дані, і
графу 2 – відповідні каталожні дані [3, 13], а графа 3 містить умови вибору
апаратів. Попередньо обираємо сучасний тип вимикача серії ВГТ–110II*–
40/2500У1 з допустимим нижнім робочим значенням температури
оточуючого повітря – 45°С, допустимою швидкістю вітру до 40 м/с,
сейсмічності – до 9 балів та приводом пружинного типу.
Результати вибору зводимо в таблицю 7.1.
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
U = 110 кВ Uном к = 110 кВ U
ном ном  Uном к
Іроз= 13,9 А І ном = 2500 А Іроз  Іном
іy = 5,866 кА I mах дин = 102 кА іу  Imax дин
I n t = 2,3 кА І в і д к л = 40 кА I n t  Iв і д к л
В  І2  t = (2,3103)2 0,035  IT = 40 кА; tT = 3 с;
К П К
В  І2
2 6 2 К Т  tT
 0,185106 В2 с IT  tT  4800 10 В с

В таблиці 7.1:
ВК – тепловий імпульс струму короткого замикання;
ІТ – нормований струм термічної стійкості апарата;
tT – нормований час термічної стійкості апарата;
Imax дин – амплітудне значення повного струму електродинамічної
стійкості вимикача.
Чисельні значення вказаних величин (каталожні дані) взято з [3, 13].
Алгоритм вибору роз’єднувача відрізняється від алгоритму вибору
високовольтного вимикача однією особливістю, а саме: відсутня перевірка
струму відключення.
Результати вибору зводимо в таблицю 7.2.
Попередньо по номінальним даним обираємо роз’єднувач серії РГН–
110/1000 УХЛ1.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
929
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
Іроз= 13,9 А Uном к = 110 кВ Uном  Uном к
іy = 5,866 кА І ном = 1000 А Іроз  Іном
I n t = 2,3 кА I mах дин = 80 кА іy  Imах дин
В 2 3 2
К  ІП  tК = (2,310 ) 0,035  IT = 40 кА; tT = 3 с;
В 2
2 6 2 К  ІТ  tT
 0,185106 В2 с IT  tT  4800 10 В с

Остаточно, по даним таблиці обираємо роз’єднувач серії РГН–110/1000
УХЛ1, який на протязі терміну експлуатації (30 років) не вимагає технічного
обслуговування [3, 13].

7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН

Силовими апаратами розподільчої мережі є ввідні та секційні вимикачі.
Вибір їх не відрізняється від вибору силових апаратів мережі
живлення. Попередньо по номінальним даним обираємо ввідний вимикач
навантаження вакуумний типу ВВЭ–10–20/1000 У3 з вбудованим
електромагнітним приводом [3, 13].
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ
значення Іроз визначаємо за співвідношенням

S 3
НН ГПП 5297 10 В А
Іроз    304 А .
3 Uном 1,732 10 103 В

Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
U = 10 кВ Uном к = 10 кВ Uном  U
ном ном к
І роз= 304 А І ном = 1000 А Іроз  Іном
іy = 6,816 кА I mах дин = 52 кА іу  Imах дин
I n t = 2,721 кА І в і д к л = 20 кА I n t  Iв і д к л
В  І2  t = (2,7 103)2 0,055  IT = 20 кА; tT = 3 с;
К П К

2 ВК  І2
Т  tT
 0,4 106 В2 с IT  tT 1200 106 В2 с

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

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
939
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
3
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

SВН ГПП 5297 103 В А
І роз, с е к ц.    152 А .
2  3 Uн 2 1,732 10 103 В

Попередньо по номінальним даним обираємо секційний вимикач
вакуумний типу ВВЭ–10–20/630 У3 з вбудованим електромагнітним
приводом [3, 13].
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ
Розрахункові дані Каталожні дані Умови вибору
1 2 3
U = 10 кВ Uном к = 10 кВ Uном  Uном к
ном
І роз секц = 152 А І ном= 630 А Іроз секц  Іном
іy = 6,816 кА I mах дин = 80 кА іу  Imах дин
I n t = 2,721 кА І в і д к л = 20 кА I n t  Iв і д к л
ВК  І2
П  tК = (2,7 103)2 0,055  IT = 20 кА; tT = 3 с;
В  І2
К Т  tT
 0,4 106 В2 с I2
T  tT 1200 106 В2 с

7.4 Вибір трансформаторів струму

Трансформатори струму, для живлення вимірювальних приладів,
вибираються [3, 13]:
– по номінальній напрузі

Uвст  Uном ;

– за номінальним струмом

Іроб.max  І1ном ,

причому номінальний струм повинен бути якомога ближче до робочого
струму установки, так як недовантаження первинної обмотки призводить до
збільшення похибок;
– за конструкцією і класу точності;
– по електродинамічної стійкості.
Слід враховувати, що електродинамічна стійкість у каталогу може
задаватися у двох формам: задано номінальний струм електродинамічної
стійкості iдин або кратність номінального струму електродинамічної
стійкості Кдин .
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
949
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
4
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 каталогу 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.
Для зручності вихідні дані та результати розрахунків представляють у
вигляді таблиці, наприклад таблиця 7.3
Трансформатори струму вибирають за номінальною напругою,
первинному та вторинному струмам, за родом встановлення, конструкції,
класу точності та перевіряємо на термічну стійкість при короткому замиканні
таблиця 1.12.
Попередньо обираємо трансформатор струму [3, 13] напругою 10 кВ
типу ТШЛП–10К
Таблиця 7.5 – Вибір трансформаторів струму напругою 10 кВ ТШЛП–10К
Розрахункові дані Каталожні дані
Uном = 10 кВ Uном к = 10 кВ
І роз= 304 А І ном к = 1000 А
і дин = kдин  2  І ном к 
іy = 6,8 кА  30 1,4 1000 кА =
= 42 103 кА
ВК  І2
П  tК = (2,7 103)2 0,12  IT = 31,5 кА; tT = 4 с;

2
 0,87 106 В2 с IT  tT  3969 106 В2 с

Номінальний струм вторинної обмотки I2H  5 A , допустима потужність
S2H вторинної обмотки при cos 0,8 клас точності 0,5 складає 15 ВА.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
959
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Сумарний опір приладів
ΣSприл.
rприл.= ,
I 2
2Н

де Sприл  7 ВА – сумарна потужність приєднаних приладів (лічильники
активної та реактивної енергії та ін.).
rк  опір контактів rк  0,1 Ом.

14
rприл.= =0,28 Ом.
52

Опір з'єднувальних проводів:

S2Н - I2
2Н (rприл + rк )
r пров = ;
I2
2Н

15 - 25 (0,28 + 0,1)
r пров = = 0,22Ом.
25

Розрахункова довжина проводів при з'єднанні в зірку lp  lпров  25 м.
Переріз з'єднувальних проводів

lp. ρ
F пров.= ;
rпров.

250,02
Fпров. = = 2,27 2
мм .
0,22

Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу з перерізом
2
F = 2,5 мм .
Визначаємо фактичний опір проводів, rпров.ф .

rпров.ф  rприл.  rн  0,6 Ом;

0,20,28 0,48 0,6.

Обраний трансформатор струму забезпечить допустиму похибку в
межах класу точності 0,5.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
969
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
6
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 [3, 13]:
– по напругі встановлення

Uвст  Uном ;

– по конструкції і схемі з'єднання;
– по класу точності;
– по вторинному навантаженню

S2  S2ном ,

де S2ном – номінальна потужність вторинної обмотки у обраному класі
точності. При визначенні потужності враховується схема з'єднання.
Результати розрахунку навантаження основної обмотки
трансформатора для зручності подають у вигляді таблиці 7.6
В мережі 10 кВ приймаємо попередньо до встановлення трансформатор
напруги типу НТМИ–10–66УЗ [3, 13]. Розрахунок навантаження основної
обмотки трансформатора виконаємо в таблиці 7.6.
Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги
Потужність, Потужність, що
що cosφ споживається
Прилад Тип споживається
tgφ P, Q, S,
котушкою,
Вт вар ВА
Вт
Вольтметр Э–365 0,016 1 0,55/1,5 0,016 0,024 0,028
Лічильник А1800 0,016 2 0,65/1,17 0,032 0,037 0,048
Всього: 3 0,048 0,061 0,077

Якщо номінальна потужність трансформатора напругою 10 кВ в класі
точності 0,5 S2H 120 ВА більше Sф (ВА), тоді він буде працювати з
допустимою похибкою.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
979
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
7
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8
Кількість
Котушок,
шт.

7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість

Переріз кабелю на термічну стійкість до струмів трифазного короткого
замикання перевіряють за співвідношенням [3, 13]:

I  tпр
Fmin = ,
С

де tпр – приведений час;
С – коефіцієнт, що відповідає різниці теплоти, яка в провіднику після і до
короткого замикання (для кабелів з алюмінієвою жилою С  85).
Приведений час можна визначати по виразу

tпр= tзах + tвідкл ,

де tзах – тривалість дії захисту, с;
tвідкл – тривалість дії апаратури, що відключає лінію.
У нашому випадку для кабелю лінії (ГПП–ТП)

tпр= tзах + tвідкл= 0,08 + 0,055 = 0,135 с .

У такому разі

I  tпр 2610  0,135
Fmin = = = 11,28 мм2 .
С 85

Таким чином, кабельна лінія, переріз якої 25 мм², задовольняє умовам
термічної стійкості до струмів трифазного короткого замикання.
Перевірку інших високовольтних кабельних лінії виконуємо
аналогічним чином, при необхідності змінюючи переріз до найближчого
більшого стандартного.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
989
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
8
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ

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.
По способам ізоляції мережі діляться на дві групи: такі, що виконані
голими проводами і шинами (повітряні лінії і струмопроводи) і такі, що
виконані кабелями і ізольованими проводами (електропроводки).
У цеховій мережі використовують шинопроводи різного призначення
та конструктивного виконання.

8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання цеху

Цехові мережі виконують за радіальною, магістральною або змішаною
схемами [4, 6, 13]. Кожний вид схем має свою найбільш доцільну область
застосування.
На рисунку 8.1 приведена проста радіальна схема цехової електричної
мережі.

Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі

Як правило, у чистому вигляді магістральні або радіальні схеми
живлення використовуються рідко. Зазвичай на практиці найбільше
розповсюдженні змішані схеми.
Вибір конструкції цехової електричної мережі та способів їх виконання
здійснюється при проектуванні на основі вивчення технології виробництва,
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
999
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
9
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

умов оточуючого середовища, вимог електробезпеки та пожежної безпеки
згідно ПУЕ.
Розміщення технологічного обладнання на плані цеху, надійність
електропостачання електроприймачів, номінальні напруги, потужності
електроприймачів, відстань від центру живлення, характер навантаження та її
розподіл по площі цеху є визначальними факторами при виборі схеми та
конструкції цехової мережі.
З врахування всіх факторів, що впливають на вибір схеми живлення,
обираємо радіальну схему. Живлення розподільчих пунктів здійснюємо
кабелями.
Наявність на КТП і поблизу від неї комутаційно-захисних апаратів,
окремих приєднаній дозволяє простіше вирішувати задачі автоматизації в
цеховій електричній мережі.
Усі споживачі можуть лишитися живлення тільки при ушкодженні на
збірних шинах ТП що малоімовірне внаслідок достатньо надійної конструкції
шаф комплектної трансформаторної підстанції (КТП).

8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем

8.2.1 Загальні відомості
Проектування освітлювальних установок складається з світлотехнічної
та електричної частин [7].
В світлотехнічної частині нами вирішуються наступні завдання:
обираються типи джерел світла і світильників, намічають найбільш доцільні
висоти встановлення світильників та їх розміщення, визначають якісні
характеристики освітлювальних установок.
8.2.2 Розрахунок освітленості
Розрахунок освітлення цеху проводимо методом світлового потоку [7]
(методом коефіцієнту використання).
Розраховуємо освітлення цеху, розміри якого АВН  604810 ,
освітлення виконано лампами типа ДРЛ с світильниках РСП05/ГОЗ. В
подальшому використаємо позначення, приведені на рисунки 8.2. В нашому
випадку hp = 0,8 м; hc = 1,2 м .
к3 Е S z
Ф  min , (8.1)
N 

де кз – коефіцієнт запасу, визначається за довідником [7];
Еmin – мінімальна освітленість, лк;
S – площа освітлювального приміщення, м2 ;
Ecp
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, z  1,11,15 ;
Emin
N – прийнята кількість світильників, 100т..;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
100
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
100
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

 – коефіцієнт використання світлового потоку.
Коефіцієнт використання світлового потоку визначається по
довідковим таблицям [7] в залежності від типу прийнятого світильника,
коефіцієнтів відбиття від поверхонь приміщення і від індексу приміщення
“і”, останній визначається за виразом

A B
i  , (8.2)
(AB) h

де А, В, h – відповідно довжина, ширина приміщення і висота підвісу
світильника, м.
В залежності від отриманої величини світлового потоку приймається
конкретний світильник, при цьому світловий потік прийнятого світильника
не повинен бути меншим ніж на 10 % розрахункового значення і не
перевищувати більше ніж на 20 % розрахункового значення. В противному
разі змінюється кількість світильників і розрахунок повторюється.
Приймаємо е  Lв / h 1, тоді отримаємо відстань між світильниками

Lв  е h.

Розраховуємо кількість світильників в ряду і кількість рядів, приклад
розміщення світильників приведений на рисунку 8.2.

Рисунок 8.2 –– Розміщення світильників цеху

Після прийняття схеми розміщення світильників проводиться перевірка
освітленості в найбільш характерній точці точковим методом по кривим
просторових ізолюкс прийнятого світильника згідно виразу

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
101
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
101
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

n
Фсв  ei
Е  i1 ,
1000 к3

де Фсв – світловий потік прийнятого світильника, лм;
 – коефіцієнт неврахування освітленості від інших світильників,
 1,1 1,2 ;
n
ei – сума освітленості від світильників згідно кривих просторових
i1
ізолюкс, лк;
n – кількість врахованих світильників.
Намітимо розміщення в світильників цеху, в першу чергу висоту
підвісу h .

h = H - hр - hс = 10 - 0,8 - 1,2  8 м .

Для прийнятого світильника, що має глибоку криву сили світла (буква
Г в позначенні світильника), знаходимо значення λ – λ=1.
Відстань між світильниками

La = λ h = 18  8 м .

При La = 8 м в ряду можна розмістити 9 світильників, тоді

2  l  688 7 12 м,
де l  5 м.
При La = 8 м в ряду можна розмістити вісім світильників, тоді

2  l  608 7  4м,
де l  2 м.

Приймаємо число рядів світильників рівним 5, тоді Lb = 6 м , а
величина
La 8
=  1,33  1,5 .
Lb 6

Отримаємо кількість світильників в цеху N = 64 .

Розрахуємо індекс приміщення за виразом (8.2):

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
102
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
102
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

60 48
і =  3,33.
8 (60 48)

Для приміщення з індексом і = 3,3 та коефіцієнтом відбиття
ρп = 0,7; ρс = 0,5; ρр = 0,1 коефіцієнт використання світлового потоку
світильників КВ 0,69. Для мінімальної освітленості Emin = 200 лк та
коефіцієнту запасу КЗ = 1,5 світловий потік Фсв відповідно до виразу (8.1)
складає
250 1,52880 1,15
Фсв=  26584лм.
64 0,74

Обираємо лампу ДРЛ 400 з потужністю 400 Вт, що має світловий потік
Fном  24000 лм [20].
Визначимо відхилення обраного значення світлового потоку від
розрахованого:
Fр - Fном
Δ(%) = 100 %
Fр

26584 - 24000
Δ(%)  100 %  9,7 %
26584

Обрана лампа за світловим потоком відрізняється від розрахункового
на 8,2 % , що допустимо.
Активна потужність системи освітлення складає:

Рос   PДРЛ N

Рос   400 64  25600 Вт.

Реактивна потужність системи освітлення дорівнює:

Qmax оc  Pmax оc  tg0

Qmax оc  25,6 0,2  5,1квар.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
103
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
103
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок
Цехові мережі електричного освітлення повинні відповідати всім
вимогам ПУЕ до мереж напругою до 1 кВ.

Розрізняють радіальні, магістральні і змішані схеми живлення
освітлювальних установок (рисунок 8.3). Радіальні схеми використовуються
при високих навантаженнях групових щитків (порядку 100–200 А) і
забезпечують більш високу надійність живлення. Магістральні схеми
дозволяють заощаджувати провідниковий матеріал і апаратуру на
розподільних пунктах, однак мають меншу надійність живлення. Змішані
схеми одержали найбільше поширення через їхню гнучкість.

Рисунок 8.3 – Різновиди схем живлення освітлювальних установок
а – радіальна схема; б – магістральна схема; в – змішана схема

При двотрансформаторних підстанціях (рисунок 8.4) забезпечується
більш висока надійність освітлення.

Рисунок 8.4 – Схема живлення освітлювальної установки від
двотрансформаторної підстанцій

Визначення розрахункових навантажень системи освітлення
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
104
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
104
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Розрахункова потужність освітлювальної установки визначається на
підставі світлотехнічного розрахунку після вибору потужності і кількості
світильників, тобто відповідно до встановленої потужності світильників.
Для освітлювальних установок з лампами розжарювання розрахункова
потужність ( Рроз , кВт) визначається виразом

n
Рроз  кп Рном ,
і
i1

де кп – коефіцієнт попиту;
n
Р – сумарна встановлена потужність усіх світильників, кВт;
номі
i1
n – кількість груп світильників.
Для освітлювальних установок з газорозрядними лампами необхідно
враховувати втрати в ПРА

n
Рроз  кп кдод Рном ,
і
i1

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.
Коефіцієнти попиту для розрахунку навантажень робочого освітлення
в живильній мережі приведені в таблиці 8.1 [7].
Таблиця 8.1 – Значення коефіцієнтів попиту для різних споживачів
Характеристика споживачів кп
Дрібні будівлі виробничого характеру 1,0
Виробничі будівлі, що складаються з окремих великих прольотів 0,95
Виробничі будівлі, що складаються з декількох окремих
приміщень 0,85
Проектні і конструкторські організації 0,85
Школи, ПТУ 0,8
Підприємства суспільного харчування 0,8
Підприємства побутового обслуговування 0,8
Готелі і заклади керування 0,7

Коефіцієнт попиту для групової мережі освітлення і всіх ланок мережі
аварійного освітлення приймається рівним 1,0.
Для обраної нами системи освітлення розрахункова потужність
дорівнює:

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
105
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
105
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рроз ос  0,951,12 64 400  27,2кВт.

Для цеха обираємо схему живлення освітлювальної установки, що
приведена на рисунку 8.5.

Рисунок 8.5 – Схема живлення освітлювальної установки:
1 – магістральні щитки робочого освітлення; 2 – групові щитки робочого освітлення

Загальна кількість світильників в цеху N = 64 розподілена на 4 групові
щитки робочого освітлення рівномірно по 16 штук. Світильники кожного
групового щитка рівномірно розподілені по фазах.
При цьому виконані умови щодо максимальної довжини трифазних
чотирипроводних групових ліній – не більше 80 м.
Отже, умовою перевірки обраного перерізу провідника за допустимим
струмом навантаження є

Ідоп  Іроз ,

де Іроз – розрахунковий струм, що протікає по провіднику, А.
Для проведення порівняння необхідно визначити максимальний
розрахунковий струм кожної ділянки освітлювальної мережі. Розрахунковий
струм в залежності від системи виконання мережі визначається виразами:
– для однофазних двопроводних мереж (1ф + N)

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
106
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
106
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Pроз 103
Ipоз  ;
Uф cos

– для двофазних двопроводних мереж (2ф + N)

Pроз 103
Ipоз  ;
2 Uф cos

– для трифазних чотирипроводних мереж (3ф + N)

P 3
роз 10 Pроз 103
Ipоз   ,
3 Uл cos 3Uф cos

де Рроз – розрахункова потужність, кВт;
Uф, Uл – відповідно фазна і лінійна напруга, В;
cos – коефіцієнт потужності, для мереж з лампами розжарювання
cos 1; для мереж з люмінесцентними лампами cos 0,95; для
газорозрядних ламп типу ДРЛ, ДРИ, ДНаТ з конденсаторами cos  0,9 ; без
конденсаторів – cos  0,57 .
Враховуючі, що кількість світильників, що підключається на одну фазу
групової мережі не повинна перевищувати для ламп ДРЛ 20 штук,
приймаємо симетричне розподілення ламп : ЩО1 – 20 штук, ЩО2 – 20 штук.
Групові лінії освітлювальної мережі цеху виконуємо у вигляді
трифазних чотирипроводних мереж (3ф + N).
Розрахунковий струм провідника від шин 0,4 кВ до магістральних
щитків робочого освітлення при обраної схемі визначається за
співвідношенням:
1 Pроз ос
Ipоз   .
2 3Uф cos

1 27,2 103
Ipоз    22,8А.
2 3220 0,9

Обмеження на групові щитки, що використовуються за радіальною
схемою, складають 200 А. Таким чином, для обраної радіальної схеми та
прийнятого розподілу ламп між щитками для обраної схеми, вимоги щодо
даного обмеження, виконуються.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
107
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
107
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Згідно отриманих вихідних даних, а також перерізу алюмінієвих
двожильних кабелів, що відповідає розрахунковому струму Ipоз  22,8А
обираємо алюмінієвий чотирижильний кабель типу АППВ (4х6) з
допустимим струмом 40 А.
Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги.
Метою розрахунків є забезпечення припустимих рівнів напруг на
джерелах світла [7].
Розрахункове значення втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної
мережі (%) визначається виразом

M
U  , (8.3)
C F

де М – момент освітлювального навантаження, кВтм (рисунок 8.6);
С – постійний коефіцієнт, що залежить від номінальної напруги, обраної
системи мережі і матеріалу провідника [7];
2
F – переріз провідника, обраного за умовами нагрівання, мм .

Рисунок 8.6 – Схеми підключення світильників

Таблиця 8.2 – Значення коефіцієнта С
Коефіцієнт С для
Напруга
провідників
мережі, Система мережі і роду струму
алюмініє
В мідних
вих
380/220 Трифазна з нульовим проводом 77 46
380/220 Двофазна з нульовим проводом 34 20
Однофазна двопровідна змінного або постійного
220 12,8 7,7
струму
220/127 Трифазна з нульовим проводом 25,6 15,5
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
108
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
108
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

220 Трифазна трипровідна 25,6 15,5
220/127 Двофазна з нульовим проводом 11,4 6,9
127 Однофазна двопровідна змінного струму 4,3 2,6
110 Двопровідна змінного або постійного струму 3,2 1,9
36 Трифазна 0,68 0,42
36 Двопровідна змінного або постійного струму 0,34 0,21
24 Те ж 0,153 0,092
12 Те ж 0,038 0,023

Момент освітлювального навантаження визначається в залежності від
схеми підключення світильників і їхньої потужності.
Розрахуємо моменти освітлювального навантаження М для найбільш
віддалених ділянок і світильників.
Для ділянки 1 (рисунок 8.6) – від шин РУНН підстанції до групового
щитка робочого освітлення в кінці цеху:

M1  P1 L1 ,
1
де P1  Pроз ос потужність групового щитка робочого освітлення,
4
L1  18 м – відстань від ТП до групового щитка робочого освітлення.

1
M1  24,2 18 109 кВт∙м.
4

Для ділянки 2 (рисунок 8.6) – від шин РУНН підстанції до для найбільш
віддалених світильників:

L
M2  P2 L0  P  (L0  ) ,
2
Pроз ос
де P2  ,
4

24,2
P2   6,05 кВт.
4

L0 = 46м – відстань від ТП до останньої восьмої освітлювальної магістралі,
L = 25 м – довжина магістралі,

Pроз ос
P2  ;
40

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
109
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
109
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

24,2
P2   0,605 кВт.
40

Таким чином

М2  6,05 46 0,605(4612,5)  63,2 кВт∙м.

Втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної мережі згідно (8.3)
складають:
Для першої ділянки:
109
U1   0,4 %.
46 6

Для другої ділянки:
63,2
U2   0,23 % .
46 6

Таким чином, вимоги до напруги в найбільш віддалених лампах
внутрішнього освітлення цеху промислового підприємства – бути не нижче
97,5 % Uном – виконується.

8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву

Основним завданням цього розділу є вибір перерізу кабелів, проводів,
шинопроводів для всіх рівнів системи електропостачання на напругу до 1 кВ.
Для мереж напругою до 1 кВ визначальними при виборі перерізу
провідника є не економічні, а технічні вимоги та умови: нагрів провідників,
їх механічна міцність, втрати напруги, термічна стійкість до струмів
короткого замикання[1].
Деякі мережі та її елементи перевірці на економічну густину струму,
згідно ПУЕ [1] не підлягають, що треба окремо проаналізувати та
обов’язково вказати ( у вигляді переліку або таблиці).
Вибір перерізу провідників здійснюється за таблицях [1]. При цьому
повинно виконуватися умова

Ipоз  Iдоп ,

де Iдоп – допустимий тривалий струм навантаження в кабелі, проводі и шині
для даного перерізу згідно ПУЕ.
Під час визначення допустимих тривалих струмів для кабелів,
неізольованих та ізольованих проводів і шин, а також для жорстких і гнучких
струмопроводів, прокладених у середовищах, температура яких істотно
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
110
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
110
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

відрізняється від зазначеної в 1.3.12-1.3.15 і 1.3.22 ПУЕ, слід застосовувати
коефіцієнти, наведені в табл.. 1.3.3 ПУЕ.
Конкретні особливості прокладки кабелів в цеху слід також враховувати за
допомогою відповідних коефіцієнтів згідно гл. 1.3.
Обраний переріз провідника по умовам нагріву довготривалим струмом
необхідно перевіряти по нагріву струмом післяаварійного режиму відповідно
до схеми цехової мережі. Отримані дані заносимо у таблицю.
Вибір розподільчих пунктів проводимо в залежності від їх технічних
характеристик ( кількості приєднаних електроприймачів , сумарного струму
І роз, РП споживачів, що приєднані до РП, тощо). І роз, РП визначається за
виразом
І роз, РП =  Ipоз КП , (8.4)
і і

де КП – коефіцієнт, що залежить від технологічних функцій, які виконують
і
споживачі.

8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж

Основним завданням електричних розрахунків є вибір перерізів
провідників (зокрема, кабелів, проводів, шинопроводів), а також відповідних
захисних апаратів. Обрані перерізи повинні забезпечувати допустимі (за
нормативними документами) відхилення напруги на затискачах всіх ЕП, що
нормуються відповідним ДСТУ.
Вихідними даними для проведення розрахунків є:
– схема цехової електричної мережі з розташуванням апаратів захисту,
– Uном мережі,
– розрахункові півгодинні максимуми навантаження кожної ділянки
мережі Pmax ;
–пікові (пускові) струми на різних рівнях схеми,
– номінальні потужності ЕП.
Вибір перерізу провідника пов'язаний з вибором апаратів захисту, тому
вибір перерізу провідника цехової мережі та захисних апаратів виконується
спільно.
Потрібно врахувати вимоги ПУЕ щодо особливості вибору перерізу
провідників для мереж напругою до 1 В, а саме: акцентувати на те, які
вимоги та умови є визначальними – ономічні, нагрів провідників, їх
механічна міцність, втрати напруги, термічна стійкість до струмів КЗ.
Вказати, які силові мережі до 1 В згідно рекомендацій ПУЕ не
підлягають розрахунку по економічної густини струму.
Вказати, чи враховується фактор економічної густини струму зв'язку зі
спільним живленням силового та освітлювального навантажень
Вибір перерізів провідників за технічними умовами включає:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
111
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
111
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

– вибір за умовою теплового нагрівання;
– за їх пропускною спроможністю та умовами захисту;
– за втратами напруги;
– за термічною стійкістю до струмів КЗ;
– механічну міцність;
– за умовою виникнення корони.
Необхідно оцінити вплив і врахування цих факторів при виборі
перерізу для кабельних і повітряних ліній, так як перелічені фактори по-
різному впливають залежно від номінальної напруги, конструктивного
виконання (кабель, шинопровід), призначення мережі (силова, рухливих ЕП,
освітлювальна тощо). Тому рішення слід приймати для кожного конкретного
випадку на підставі вимог і довідкових даних ПУЕ та інших нормативних
документів.

8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
нагріву та захисту
Переріз провідників цехової мережі обираємо згідно величині
розрахункового струму як окремих споживачів, так і розподільчих пунктів в
цілому за співвідношенням (2.1)

Pроз
Ipоз = ,
3 Uном cosφ

де Рном – номінальна потужність згідно з завданням, кВт ;
Uном = 0,38 кВ.
Умовами вибору ліній живлення [1] є виконання співвідношення

І роз  Ку. п  Ітр. доп Л , (8.5)

Де Ітр. доп Л – допустимий тривалий струм лінії живлення, А;
Ку.п – 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

І ном доп. Л  Іmах = 1,25 Іроз , (8.6)

Переріз провідників однофазної цехової мережі обираємо згідно
величині розрахункового струму за співвідношенням

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
112
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
112
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

P
I ном
pоз (однофаз) = , (8.7)
Uном cosφ

де Рном – номінальна потужність згідно з завданням, кВт;
Uном = 0,38 (0,22) кВ – лінійна або фазна напруга відповідно.
Керуючись вказаними вимогами, проводимо розрахунок мережі
живлення споживачів цеху, обираємо за каталожними даними [19] кабелі і
результати заносимо в таблицю 8.3
Таблиця 8.3 – Вибір перерізу живлячого кабелю
Найменування Рном , ,
cos І I
роз max , Ітр. доп Марка
електроприймачів кВт А А ,А
1 2 3 4 5 6 7
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
Кромкогибочний прес 11,0 0,82 20,4 25,5 27 АВВГ(4х4)
Прес ролевий 22,0 0,82 40,8 51,0 62 АВВГ(4х16)
Прес штампувальний 18,0 0,90 30,4 38,0 46 АВВГ(4х10)
Прес кривоштпний 23,0 0,86 40,7 50,9 62 АВВГ(4х16
Верстат виття пружин 8,4 0,81 15,8 19,7 27 АВВГ(4х4)
Верстат
різьбонарізний 7,8 0,84 14,1 17,7 19 АВВГ(4х2,5)
Молот пневматичний
кувальний 48,0 0,87 83,9 104,9 109 АВВГ(3х35)+(1х25)
Верстат
перфораційний 13,0 0,93 21,3 26,6 27 АВВГ(4х4)
Прес листогибочний 38,6 0,90 65,2 81,6 82 АВВГ(4х25)
Верстат довбальний 16,3 0,95 26,1 32,6 34 АВВГ(4х6)
Обдирочно-
шліфувальний верстат 8,1 0,84 14,7 18,3 19 АВВГ(4х2,5)
Ножиці 32,0 0,86 56,6 70,8 82 АВВГ(4х25)
Горизонтально-
фрезерний верстат 11,8 0,80 22,4 28,0 29 АВВГ(3х4)+(1х2,5)
Верстат ротаційний 17,8 0,82 33,0 41,3 46 АВВГ(4х10)
Токарно-револьверний
верстат 5,5 0,83 10,1 12,6 19 АВВГ(4х2,5)
Клепальний верстат 35,6 0,84 64,5 80,6 82 АВВГ(4х25)
Прес двокривошипний 11,0 0,88 19,0 23,8 27 АВВГ(4х4)
Відрубний прес 32,3 0,92 53,4 66,8 67 АВВГ(3х16)+(1х10)
Прес каркасного кута 16,8 0,82 31,2 39,0 46 АВВГ(4х10)
Вальцювальний
верстат 16,3 0,87 28,5 35,6 37 АВВГ(3х6)+(1х40)
Тельфер 8,2 0,82 15,2 19,0 19 АВВГ(4х2,5)
Конвеєр 6,6 0,86 11,7 14,6 19 АВВГ(4х2,5)
Конвеєр верстатного
відділення 6,6 0,81 12,4 15,5 19 АВВГ(4х2,5)

Однофазні електроприймачі
Індукційна піч NSC -3 5,2 0,62 20,7 25,9 33 АВВГ(2х2,5)
Індукційна піч NSC -4 8,5 0,65 34,4 43 43 АВВГ(2х4)
Електропіч IR-1 5,5 0,75 33,3 41,6 43 АВВГ(2х4)
Електропіч IR -2 8,2 0,8 45,6 57 72 АВВГ(2х10)
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
113
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
113
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Електропіч IR -3 7,5 0,7 48,7 60,8 72 АВВГ(2х10)

Вибір розподільчих пунктів проводимо згідно співвідношення (8.4).
Для нашого випадку КП  0,7
і
Переріз ввідного кабелю вибирається з таблиць ПУЕ, глава 1.3 [1], за
умовами І роз, РП  І ном доп .
Таблиця 8.4 – Вибір перерізу ввідних кабелів
І , Ітр. доп ,
Найменування РП роз, РП Марка
А А
РП1 124 126 АВВГ(4х50)
РП2 116 126 АВВГ(4х50)
РП3 108 109 АВВГ(зх35)+(1х25)
РП6 152 155 АВВГ(4х70)
РП7 152 155 АВВГ(4х70)
Конденсаторна установка 113 126 АВВГ(4х50)

В умовах післяаварійного 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 І роз, РП .

8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги
Перевіримо обрану цехову мережу на допустимі відхилення напруги у
найбільш віддалених потужних споживачів.
Повний розрахунок відхилення напруги послідовно уздовж ланцюга
РУ НН ГПП – потужний споживач включає в себе визначення відхилення
напруги на двох ділянках – Л1 та Л2.
Розрахункова схема зображена на рисунку 8.7

Рисунок 8.7 – Розрахункова схема

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 [2, 6]
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
114
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
114
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

δU = ΔUЦЖ (%) + ΔUТ (%) - ΔU(%) , (8.7)

де ΔUЦЖ(%) – відхилення в центрі живлення,
ΔUТ (%) – додаток, що створюється цеховим трансформатором,
ΔU(%) – сума втрат напруги від центра живлення до розрахункової
точці мережі.
Співвідношення (8.7) для нашого випадку з врахуванням того, що
напруга на затискачах найбільш віддалених електроприймачів не повинна
бути нижче 0,95Uном , має вид

Uном - ΔUТ - ΔUЛ2  95% , (8.8)

де ΔUТ , ΔUЛ2 – відповідні втрати напруги згідно розрахункової схеми
(рисунок 8.7). Втрату напруги на ділянці Л2 віл шин цехової підстанції до
віддаленого споживача виконуємо для величини перерізу кабелю, що живить
споживача від РП, так як його переріз менш ніж переріз кабелю від шин ТН
до РП. Отримані таким чином відхилення напруги будуть більш реальних,
але в тому разі, коли і вони не будуть перевищувати норму, реальні
відхилення тем більш будуть задовольнять нормі.
Втрати напруги на лінії Л2 визначаються формулою (3.4), яка для
нашого випадку має вигляд:

U  3  Iроз Л LКЛ rо cos xо sin .

Визначимо втрату напруги ΔUЛ2 найбільш потужного
електроприймвча цеха, для якого Іроз  191 А, переріз кабелю лінії Л2
F  120 мм2 , питомий активний та індуктивний опір, розрахований згідно
[19] відповідно r0  0,28Ом/км, х0  0,26 Ом/км, LКЛ 2  40 м.

ΔUЛ2(В) = 3 1910,085 (0,28 0,94 0,26 0,34) = 9,93 В .

Тобто
4,22
ΔUЛ2(%) = 100% 1,11% .
380

Знайдемо втрати напруги ΔUТ на цеховому трансформаторі згідно
формули [ 6]:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
115
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
115
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

S
ΔUТ = М (UА cosφ + UР sinφ) ,
SномТ

1
деSМ – максимальне навантаження одного трансформатора - SМ  SТП ,
2
SномТ – номінальна потужність трансформатора,
ΔР
U = КЗ
А 100% – активна складова напруги КЗ,
SномТ

UР  U2
КЗ - U2
А – реактивна складова напруги КЗ.

Для трансформатора мережі, яка розраховується,
1
ΔРКЗ = 7600 Вт; UКЗ = 5,5% , SН. Т = 630 кВ А , SМ = SТП = 420 кВА ,
2
cosφ = 0,892; sinφ = 0,452 .
Розрахуємо активну і реактивну складові напруги КЗ:

7600
UА = 100%  1,2% ; UР = (5,5)2  (1,2)2 5,37% .
630000

Втрати напруги ΔUТ на цеховому трансформаторі складуть:

420
ΔUТ = 1,2 0,892 5,37 0,34  2,33% .
630

З врахуванням отриманих даних співвідношення (1.56) прийме вид

100% + 5% – 0,096% – 2,33% – 2,61% = 99,964% ≥ 95%.

Таким чином, відхилення напруги уздовж ланцюга “РУ НН ГПП –
віддалений потужний споживач” не виходить за допустимі значення.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
116
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
116
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
Необхідно проаналізувати ознаки, за якими класифікують НКУ, щоб з
врахування всіх факторів зробити обґрунтований вибір низьковольтних
комплектних установок.
У якості орієнтир при виборі струму І ном, РП розподільчого пункту РП
служить розраховане за формулою значення струму І роз, РП .
Після розрахунку струмів короткого замикання та обрання автоматичних
вимикачів, РП перевіряють за номінальним струмом автоматичних
вимикачів, та струмів теплових розщіплювачів, які захищають приєднанні
електроприймачі.
Далі за довідковими даними [3, 13] обирається конкретний тип НКУ,
вказуються його технічні характеристики, включаючи напругу, номінальний
струм, апарати захисту тощо, у тому числі конструктивне виконання та
особливості застосування.
У якості РП цеху обираємо пункти розподільчі серії ПР11 (рисунок
8.8), що використовуються для прийому і розподілу електроенергії, захисту
різних установок напругою до 660 В змінного струму частотою 50 Гц від
перевантажень і струмів короткого замикання, а також нечастих (до шести
разів на годину) оперативних включень і виключень електричних ланцюгів.
Пункт розподільний ПР11 застосується для пусків асинхронних електричних
двигунів. ПР11 забезпечує захист людей від ураження електричним струмом,
так як він укомплектований пристроями захисту життя УЗО (устройство
защитного отключения). Пункт розподільний ПР11 створений на основі
безкаркасноі конструкції, на петлі встановлюються двері і замикається
замком.
Усередині шафи монтується рама шасі з певним набором автоматичних
вимикачів. На рамі шасі мається нульова шина з затискачами (зажимами) для
підключення нульових жив ліній передач. Додатково можлива установка
ізольованою нейтралі. Струмопровідні частини всередині шафи закриваються
металевим екраном, монтується за допомогою 4-х затискачів. При
п'ятипровідних схемах розподільної шафи ПР11 в шасі встановлюються дві
шини РЕ і N. Контроль над ввідним та фідерними автоматами можливий
тільки при відкритих дверях пункту розподільного ПР11.
Конструкція пункту розподільного ПР11 передбачає вхід і вихід
живильних ліній, що відходять як зверху так і знизу. Для вимірювання
напруги на вході встановлюється шафа з вольтметром. При замовленні
необхідно уточнити: кінцеве значення діапазону вимірювань, частоту струму
і спосіб підключення.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
117
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
117
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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 ГОСТ 28249–93 [14]. Методика призначена для
розрахунку струмів КЗ, необхідних для вибору і перевірки
електрообладнання по умовам КЗ, для вибору комутаційних апаратів, уставок
релейного захисту і заземлювальних пристроїв згідно ПУЕ.
Розрахунку для вибору и перевірки електрообладнання по умовам КЗ
підлягають:
1) начальне значення періодичної складової струму КЗ;
2) аперіодична складова струму КЗ;
3) ударний струм КЗ;
4) дійсне значення періодичної складової струму в довільний
момент часу, аж до розрахункового часу розмикання ушкодженого кола.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
118
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
118
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Елементи СЕП, які попали в короткозамкнений ланцюг, зазнають
термічного й електродинамічного впливу струмів. Якщо величина цього
впливу перевищує допустиму, елемент ушкоджується і завдає СЕП збитків.
Щоб запобігти цьому, треба:
а) визначити величину струмів КЗ;
б) перевірити допустимість цих струмів для вибраного обладнання і
струмопровідних частин і при необхідності, обрати інший елемент.
Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) здійснюється за
методикою, передбаченою ГОСТ 28249–93 [14]. Стандартом встановлено
методику розрахунків максимальних і мінімальних значень струму при
симетричних і несиметричних КЗ, види яких визначені відповідно до ГОСТ
26522–85. Методика призначена для розрахунку струмів КЗ, необхідних для
вибору і перевірки електрообладнання по умовам КЗ, для вибору
комутаційних апаратів, уставок релейного захисту і заземлювальних
пристроїв згідно ПУЕ. Величини, що підлягають визначенню і допустимі
погрішності їх розрахунку залежать від вказаних вище цілей.
Розрахунку для вибору и перевірки електрообладнання по умовам КЗ
підлягають:
5) начальне значення періодичної складової струму КЗ;
6) аперіодична складова струму КЗ;
7) ударний струм КЗ;
8) дійсне значення періодичної складової струму в довільний
момент часу, аж до розрахункового часу розмикання ушкодженого ланцюгу.
При розрахунках струмів КЗ допускається:
1) максимально спрощувати і еквивалентировати всю зовнішню
мережу по відношенню до місця КЗ і індивідуально враховувати тільки
автономні джерела електроенергії і електродвигунів, що безпосередньо
примикають до місця;
2) не враховувати струм намагнічування трансформаторів;
3) не враховувати насищення магнітних систем електричних
машин;
4) не враховувати вплив асинхронних електродвигунів, якщо їх
сумарний номінальний струм не перевищує 1,0 % начального значення
періодичної складової струму в місці КЗ, розрахованого без врахування
електродвигунів.
Струм КЗ електроустановках напругою до 1 кВ рекомендується
розраховувати в іменованих одиницях. У схемі заміщення параметри
елементів розрахункової схеми належить привести до ступеня напруги
мережі, на якої знаходиться точка КЗ.
Послідовність розрахунку струмів короткого замикання наступна:
1) відповідно до принципової схеми обираємо умови розрахунку;
2) складаємо розрахункову та схему заміщення; обчислюємо параметри її
елементів;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
119
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
119
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3) вибрати метод розрахунку струму КЗ;
4) здійснюємо розрахунок;
5) оцінюємо одержані результати.
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 схему СЕП слід подавати у вигляді електричного
контуру. При цьому вважають, що КЗ – симетричне і перехідний процес
аналізується в одній фазі.
Для того, щоб була можливість застосування методів теорії
електричних кіл у розрахунках струмів КЗ, схему СЕП слід подавати у
вигляді електричного контуру. Для цього здійснюють перехід від
розрахункової схеми до схеми заміщення, суть якого – в заміні окремих
елементів електричними еквівалентами, з'єднаними у такій же послідовності.
Особливістю розрахунків струмів КЗ в електроустановках напругою до
1 кВ, крім зазначених нижче, є находження, як правило, всіх елементів
короткозамкненого кола на одному ступені напруги, що позбавляє
необхідності приводити значення еквівалентів схеми заміщення до цього
ступеню.
Розрахункове місця КЗ визначають на основі принципіальної 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, Установлена
потужність цих електроустановок звичайно помітно перевищує споживану. В
цьому випадку на стороні низької напруги знижувальних трансформаторів
амплітуду періодичної складової струму КЗ від енергосистеми можна
вважати незмінною. Ці ознаки обґрунтовують припущення, що
електроустановки напругою до 1 кВ промислових підприємств увімкнені до
джерела необмеженої потужності через еквівалентний індуктивний опір ХС .
При розрахунках в іменованих одиницях напруга U приймається на
5 % вище номінальної напруги мережі, тобто при Uном =380 кВ
U 1,05 Uном =400 В. Шуканий струм короткого замикання визначається
співвідношенням
1,05 U
I ном
КЗ  ,
3 Z

де Z – сумарний повний опір до точки КЗ.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
120
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
120
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Сумарний повний опір до точки КЗ

Z 2 2
  r X ,

де r , X – відповідно сумарне активний і реактивний опір прямої
послідовності короткозамкненого ланцюга. Ці опори, як правило,
вимірюються в мОм.
Ударний струм визначається за формулою

i  Ку  2  ІКЗ ,

де Ку – ударний коефіцієнт.
Розрахункова схема КЗ цехової мережі приведена на рисунку 8.9.

8.4.1 Розрахунок начального значення періодичної складової струму
трифазного КЗ
Розрахункова схема КЗ цехової мережі представлена на рисунку 8.9.

Рисунок 8.9 – Розрахункова схема КЗ цехової мережі

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
121
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
121
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Схема заміщення для складеної розрахункової схеми приведена на
рисунку 8.10.

Рисунок 8.10 – Схема заміщення прямої послідовності для розрахунку КЗ
в цехової мережі

На схемі заміщення введені позначення:
XC – індуктивний еквівалентний опір системи, зведений до нижчої
напруги, через який підключено трансформатор КТП;
rT – активний опір прямої послідовності знижувального
трансформатора, приведений до ступеня низької напруги мережі;
ХT – 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;
ХQF1 – індуктивний опір струмових котушок розчіплювача вимикача
QF1;
rTA – активний опір первинної обмотки трансформатору струму;

ХTA – індуктивний опір первинної обмотки трансформатору струму;
rQF2 – активний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF2;
ХQF2 – індуктивний опір струмових котушок розчіплювача вимикача
QF1;
rКQ – активний опір контактних з’єднань вимикача QF2 зі стороні
кабелю L1 ;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
122
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
122
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

rКL1 – активний опір контактних з’єднань кабелю L1 ;
rL1 – активний опір кабелю L1 ;
XL1 – реактивний опір кабелю L1 ;
rQF3 – активний опір струмових котушок розчіплювача вимикача QF3;
ХQF3 – індуктивний опір струмових котушок розчіплювача вимикача
QF3;
rКL2 – активний опір контактних з’єднань кабелю L2
rL2 – активний опір кабелю L2 ;
XL2 – реактивний опір кабелю L2 .

Розрахуємо послідовно необхідні опори елементів короткозамкненого
ланцюга.
Індуктивний опір системи.
Еквівалентний індуктивний опір ХС для нашого випадку визначається
формулою [12]:

U2
ср НН
XC  ,
3  Iном відк Uср. ВН
де Iном відк – номінальний струм відключення вимикача, що встановлений на
стороні вищої напруги понижуючого трансформатора.

(400)2
XC   0,5 мОм.
3 20 103 10 103

Активний та індуктивний опір силових трансформаторів
Активний та індуктивний опір прямої послідовності знижувального
трансформатора, приведений до ступеня низької напруги мережі,
розраховують за формулами:

P 2
к. ном UНН. ном
rТ  106

S2
Т.ном

2
2 100 Pк.ном  U2
x  U НН.ном 4
T к     10
 SТ.ном  SТ.ном

де ST.ном – номінальна потужність трансформатора, кВ∙А;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
123
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
123
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рк ном – втрати короткого замикання, кВт;
UНН.ном – номінальна напруга обмотки низької напруги трансформатора,
кВ;
Uк – напруга короткого замикання, %.
Активний та індуктивний опір нульової послідовності трансформатора
цехової КТП, обмотки якого з’єднані по схемі  / Y0 , при розрахунках КЗ в
мережі низької напруги приймаємо рівними відповідним активним та
індуктивним опорам прямої послідовності.
Активний опір контактних з’єднань.
Згідно [12] приймаємо наступні значення активних опорів контактних
з’єднань комутаційних апаратів і кабелів:

– rК = rКQ = 1,0 мОм;

– rКL1= rКL2 = 0,1 мОм.

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
[12]:
– rQF1 = 0,25 мОм;

– rQF2 = 0,65 мОм;

– rQF3 = 2,15 мОм;

– ХQF1 = 0,1 мОм;

– ХQF2 = 0,17 мОм;

– ХQF3 = 1,2 мОм.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
124
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
124
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Активний та індуктивний опір трансформаторів струму.
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, що приведена в додатку 5 [12]:

– rTA = 1,7 мОм;

– ХTA = 2,7 мОм.

Активний та індуктивний опір кабелю.
Значення параметрів прямої (зворотної ) і нульової послідовностей
кабелю, який використовується в короткозамкненому ланцюгу, приймаємо
згідно додатку 2 [12]:

rL1  r0 L1 ;

XL1  x0 L1 ;

rL2  r0 L2 ;

XL2  x0 L2 .

З урахуванням питомих значень, параметри кабелів дорівнюють:

rL1  0,32 16  5,12 мОм;

XL1  0,057 16  0,912 мОм;

rL2 1,54 3 4,62 мОм;

XL2  0,062 3 0,186 мОм.

Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К3»:

r(К3)  rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1+ rQF3+ rКL2 + rL2 .

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
125
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
125
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

r(К3) 3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 1,0 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 + 2,15
+0,1 + 4,62 = 21,89 мОм.

X(К3) = XC + ХT + ХQF1+ ХTA +ХQF2 + XL1+ ХQF3+ XL2 .

X(К3) = 0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 + 1,2 + 0,186 = 19,4 мОм

Сумарний повний опір короткозамкненого ланцюга «трансформатор
цехової КТП – точка К3 (клепальний верстат)»:

Z(К3)  (21,89)2  (19,4)2  29,25 мОм.

Струм короткого замикання (начальне дійсне значення періодичної
складової трифазного струму КЗ Iп0  IКЗ(К3) ) у точці (К3):

1,05380
IКЗ(К3)   7876 А.
3 29,25103

Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К2 (РП4)»:

r(К2)  rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1.

r(К2)  3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 = 15,02 мОм.

X(К2) = XC + ХT + ХQF1+ ХTA + ХQF2 + XL1.

X(К2) =0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 = 18 мОм.

Z 2 2
(К2)  (15,02)  (18)  23,4 мОм.

Струм короткого замикання у точці (К3):

1,05380
IКЗ(К2)   9845 А.
3 23,4 103

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
126
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
126
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К1 (шини 0,4 кВ КТП)»:

r(К1)  rT + rК + rQF1+ rК + rTA .

r(К1) 3,1+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 = 7,05 мОм.

X(К1) = XC + ХT + ХQF1+ХTA .

X(К1) = 0,5 + 13,6 + 0,1 + 2,7 = 16,9 мОм.

Z(К1)  (7,05)2  (16,9)2 17,94 мОм.

Струм короткого замикання у точці (К3):

1,05380
IКЗ(К1)  12841 А.
3 17,94 103

Отримані значення струму КЗ заносимо до таблиці 8.5.
Найбільше начальне значення аперіодичної складової струму КЗ ia0 в
загальному випадку вважають рівним амплітуді періодичної складової
струму в начальний момент КЗ

ia0  2  IКЗ

ia0(К1)  2 1284118106 А;

ia0(К2)  2 984513881 А;

ia0(К3)  2 7876 11105 А;

В радіальних мережах аперіодичну складову струму КЗ в довільний
момент часу ia t розраховують за формулою

t/T
iat  i a
a0 e ,

де t – час, с;
Ta – стала часу затухання аперіодична складова струму КЗ, с, яка
дорівнює

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
127
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
127
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

x
Ta 
 ,
c  r

де x і r – результуючі індуктивний і активний опір ланцюга КЗ, Ом;
c – синхронна кутова частота напруги мережі, рад/с.
Ударний струм трифазного КЗ iуд

iуд  2  Iп0 Kуд ,

t /T
де Kуд  (1 sin e уд a
к ) – ударний коефіцієнт, що може бути визначений
за кривими рисунка1 стандарту [12], які визначають значення Kуд в
X
залежності від відношення ,i ;
r,i
к – кут здвигу по фазі напруги або ЕРС джерела і періодичної складової
струму КЗ, що розраховується за співвідношенням

x
к  arctg 1 ;
r1

tуд – час від начала КЗ до появи ударного струму, с, що дорівнює

 / 2 
tуд  0,01 к .


Для визначення ударного коефіцієнту Kуд використаємо кривими
X
рисунку 1 [12]. Попередньо розрахуємо параметр ,i для кожної точці
r,i
короткого замикання.

X(K1) 16,9
  2,4 ;
r(K1) 7,05

X(K2) 18
 1,2 ;
r(K2) 15,02

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
128
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
128
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

X(K3) 19,4
  0,89 .
r(K3) 21,9

Відповідно до розрахованих параметрів ударний коефіцієнт складає:

Kуд(К1) 1,22 ;

Kуд(К2) 1,1 ;

Kуд(К3) 1,05.

Таким чином, ударний струм у місцях К1, К2, К3:

iуд(К1)  2 128411,22  22155 А,

iуд(К2)  2 98451,115162 А,

iуд(К3)  2 7876 1,0511578 А.

Таблиця 8.5 – Струми короткого замикання у розрахованих точках
Місце короткого замикання
Параметр
К1 К2 К3
IКЗ , А 12841 9845 7876
iуд , А 22155 15162 11578

8.4.2 Розрахунок струму однофазного КЗ
Аналіз приведених вище особливостей розрахунку струму однофазного
короткого замикання показує, що величина цього стуму головним чином
залежить від опору (потужності) трансформатору. Так як нами обрано у
якості цехової ТП комплектну трансформаторну підстанцію КТП, все
обладнання якої – шафи високої і низької напруги зі встановленими у них
автоматами, шинами і другими елементами – розраховано на довготривалий
нормальний режим і відповідає вимогам стійкості до струмів КЗ у мережі
низької напруги трансформатора даної потужності. Таким чином, такий вибір
комплектного обладнання дозволяє задовольняти автоматично вимогам
стійкості до дії струмів КЗ, у тому числі, однофазних. А це означає, що у
даному разі відпадає необхідність у розрахунку однофазного КЗ для
подальшої перевірки обладнання на стійкість.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
129
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
129
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.5 Захист цехових електричних мереж

Захист електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно глави
3.1 ПУЕ [1].

8.5.1 Вибір апаратів захисту
Номінальний струм розчіплювача повинен бути не менше найбільшого
розрахункового струму навантаження, що тривало протикає по елементу, що
захищається:
Iном.розч  Iроз ; (8.9)

– автоматичний вимикач не повинен відключатися в нормальному
режимі роботи елементу, що захищається, тому струм уставок сповільненого
спрацювання розчіплювачив, що регулюються, слід обирати по умові:

Iном.розч  (1,11,3)  Iроз (8.10)

(для автоматичних вимикачів з нерегульованим тепловим розчіплювачом
достатньо виконання попередньої умови);
– при допустимих короткочасних перевантаженнях елементу, що
захищається, автоматичний вимикач не повинен спрацьовувати; це
досягається вибором уставки миттєвого спрацювання електромагнітного
розчіплювача за умовою:

Iном.розч.е  (1,251,35)  iп (8.11)

де іп – пусковий струм окремого ЕП.
Захист кабельних ліній як окремих електроприймачів, так і кабелів
розподільчих пунктів здійснюємо автоматичними вимикачами [1].
Вибір обраного типу автоматичного вимикача проводимо за умови [1, 3]

ІН В. А.  Іроз ; (8.12)

ІН Т. Р.  1,1 Іроз ; (8.13)

ІН Е.Р.  1,25  ІП , (8.14)

де ІН А. В. – номінальний (установчій) струм автоматичного вимикача;
Іроз – номінальний струм розчіплювача вимикача (незалежно від його
виду);
ІН Т.Р. – номінальний струм теплового розчіплювача;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
130
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
130
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

ІН Е.Р. – номінальний струм електромагнітного розчіплювача;
ІП – струм пікового навантаження: ІП  (57)  Іроз . Значення ІП
відповідає піковому струму групи електроприймачів.
При виборі типу вимикача орієнтуємося попередньо на апарати серії
ВА: автоматичні вимикачі, що призначені для групового захисту
розподільчих пунктів, мають дві системи захисту – електротеплову і
електромагнітну, та виконані згідно ГОСТ 14254–96 зі ступенем захисту не
нижче ІР30.
Для автоматичних вимикачів серії ВА [19], що виконані в стандарті
DIN, струм електромагнітного розчіплювача в залежності від характеристики
(С, В чи D) виконується співвідношення: ІН Е.Р. ≈ (3...5)· ІН Т.Р. ;
ІН Е.Р. ≈ (5...10)· ІН Т.Р. або ІН Е.Р. ≈ (10...14)· ІН Т.Р. .
Керуючись вказаними вище критеріями: формулі (8.9) – (8.14), , згідно
каталожним даних [20] обираємо тип апарату, характеристики яких заносимо
в таблицю 8.6.
Таблиця 8.6 – Вибір автоматичних вимикачів
1,25  іп
Іроз , 1,1 Iроз , або Тип І , І ,
Найменування електроприймачів НА.В. НТ.Р.
А А 1,25  I апарату
п А А
А
1 2 3 4 5 6 7
Силові трифазні електроприймачі напругою 380 В
Кромкогибочний прес 20,4 22,4 142,8 ВА47–29 63 25
Прес ролевий 40,8 44,9 285,6 ВА47–29 63 50
Прес штампувальний 30,4 33,4 212,8 ВА47–29 63 40
Прес кривоштпний 40,7 44,8 284,9 ВА47–29 63 50
Верстат виття пружин 15,8 17,4 110,6 ВА47–29 63 20
Верстат різьбонарізний 14,1 15,5 98,7 ВА47–29 63 16
Молот пневматичний кувальний 83,9 92,3 587,3 ВА47–100 100 100
Верстат перфораційний 21,3 23,4 149,1 ВА47–29 63 25
Прес листогибочний 65,2 71,7 456,4 ВА47–100 100 80
Верстат довбальний 26,1 28,7 182,7 ВА47–29 63 32
Обдирочно-шліфувальний верстат 14,7 16,2 102,9 ВА47–29 63 20
Ножиці 56,6 62,3 396,2 ВА47–100 100 63
Прес каркасного кута 31,2 34,3 218,4 ВА47–29 63 40
Вальцювальний верстат 28,5 31,4 199,5 ВА47–29 63 32
Тельфер 15,2 16,7 106,4 ВА47–29 63 20
Конвеєр 11,7 12,9 81,9 ВА47–29 63 16
Конвеєр верстатного відділення 12,4 13,6 86,8 ВА47–29 63 16
Обертовий стіл 11,6 12,8 81,2 ВА47–29 63 16
Вентилятор витяжний 13,0 14,3 91,0 ВА47–29 63 16
Складальний верстат 15,0 16,5 105,0 ВА47–29 63 20
Відрізний верстат 53,7 59,1 375,9 ВА47–100 100 63
Вентилятор припливний 33,8 37,2 236,6 ВА47–29 63 40

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
131
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
131
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Однофазні електроприймачі
Індукційна піч NSC -1 28,2 31,02 35,3 ВА47–29 63 40
Індукційна піч NSC -2 20,6 22,7 25,7 ВА47–29 63 32
Електропіч IR-1 33,3 36,6 41,6 ВА47–29 63 40
Електропіч IR -2 45,6 50,1 57 ВА47–29 63 63
Електропіч IR -3 48,7 53,6 60,8 ВА47–29 63 63
Розподільчі пункти
Розподільчий пункт РП–1 124 136,4 ВА88–33 160 160
Розподільчий пункт РП–2 116 127,6 ВА88–33 160 160
Розподільчий пункт РП–3 108 118,8 ВА88–33 160 125
Розподільчий пункт РП–4 252 277,2 ВА88–37 400 315
Розподільчий пункт РП–5 69 75,9 ВА47–100 100 80
Розподільчий пункт РП–6 152 167,2 ВА88–35 250 200
Конденсаторна установка 113 124,3 ВА88–33 160 125

Після визначення типу і параметрів вимикачів, обрана схема головних
з’єднань комплектної трансформаторної підстанції КТБ буде мати вид, що
приведений на графічної частині.

8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Обрані лінії перевіряються на захищеність згідно умови:

Ксх  Ідоп Кзах  Ізах ,

де Ксх – поправний коефіцієнт, що дорівнює одиниці для умов цеху;
Ідоп – тривалий допустимий струм провідника, А;
Кзах – коефіцієнт захисту, що дорівнює 1,0 для теплового та 0,22 для
електромагнітного розчиплювачів;
Ізах – струм спрацювання апарату захисту, А.

Для прикладу перевіримо лінію, для якої Іроз  6,4 А , Ітр.доп 19 А ,
Ізах 10 А .
119 А  110 А .

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
132
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
132
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної
підстанції

Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
згідно ГОСТ 13109
 т 
U1  Ет  UТ Uм Uсп   5,
 
 i1 

де Ет – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %;
UТ – втрата напруги в трансформаторі, %;
n
Uм – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача, %;
i1
n – кількість послідовних магістралей до споживача;
Uсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %;
5 % – припустиме усталене відхилення напруги згідно 13.
При необхідності, може бути задіяна «добавка» UT , яка створюються
цеховим трансформатором. Значення «добавки» UT регулюється зміною
кількості числа витків трансформатору, тобто зміною коефіцієнта
трансформації, за співвідношенням

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 8.7
Таблиця 8.7
Відгалуження наближено точно
+5 0 0,25
+2,5 2,5
0 5,0 5,25
-2,5 7,5
-5,0 10 10,8

Нами проведено розрахунок втрат напруги у мережі 10 і 0,38 кВ: а саме
– п. 5.2 (Розрахунок перерізу розподільчих мереж) і п. 8.3.3 (Розрахунок
електричної мережі за втратами напруги).
Так як відхилення по напрузі нами не виявлено, то нема потреби у
зміні відгалужень трансформатора.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
133
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
133
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної
підстанції

Електропостачання сучасних промислових підприємств базується, в
основному, на використанні комплектного крупноблочного обладнання:
комплектних трансформаторних підстанцій, комплектних розподільчих
установок різних напруг та призначення, комплектних струмопроводів,
щитків, тощо.
При використанні комплектного обладнання підвищується якість
систем електропостачання, надійність її роботи, зручність і безпека
обслуговування, забезпечується швидке розширення та мобільність
електрогосподарства.
План і розріз обраної конкретної підстанції приводиться у графічної
частині дипломної роботи.
Комплектна трансформаторна підстанція, що обрана намив в якості джерела
живлення у цехової мережі, складається з силових трансформаторів, ввідних
шаф зі сторони високої напруги, розподільчих установок низької напруги.
Для нашого конкретного випадку обрана однорядна компоновка підстанції,
що більш відповідає реальним умовам цеху, для якого проектується система
електропостачання.
Обрана двотрансформаторна підстанція 2КТПСП-OKKEN–
630/10/0,4–04 У3 призначена для надійного електропостачання промислових
об’єктів, має потужність трансформаторів 630 кВ∙А, з захистом і
автоматикою.
Ергономічна конструкція КТП на базі конструктивну OKKEN
полегшує встановлення її на об’єкті, експлуатацію та технічне
обслуговування.
Уніфікована система несучих конструкцій та збірних шин дозволяє
створювати шафи як з заднім, так й передним з’єднанням, що забезпечує
оптимальний рівень доступу.
Степінь захисту оболонки IP31.
Вимоги техніки безпеки – за ГОСТ 12.2.007.4.
Висота над рівнем моря не більше 100 м.
Оточуюче середовище вибухобезпечне, зі складом корозійно-
активних агентів атмосфери типу II за ГОСТ 1515. За вимогами Замовника
КТП виконується у антикорозійному виконанні.
Підстанція 2КТПЦ– OKKEN - 630/10/0,4–04 У3 складається з:
1. Ввідного пристрою зі сторони високої напруги (УВН).
2. Силового трансформатора.
3. Кожуху виводів силового трансформатору.
4. Розподільчої установки низької напруги (РУНН), що складається з
наступного обладнання:
- панелі стиковки;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
134
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
134
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

- шафи вимикача робочого вводу;
- шафи секційного вимикача;
- шафи ліній, що відходять.
Трансформатори КТП укомплектовано котками для переміщення.
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 вводу.
Шафа вводу призначена для:
- вводу живлення з встановленими висувними вимикачами;
- встановлення релейного захисту.
При введенні живлення шино проводом Canalis зверху у шафі мається
можливість встановлення вимикача лінії Masterpact NT ( Compact NS)

Рисунок 8.11 – Загальний вид шафи вводу

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
135
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
135
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

У складі підстанції використовуються сухі трансформатори серії
ТСЗГЛ(Ф) – трансформатор сухий захищений у геофолевої литої ізоляції з
виходом шин ВН на фланець (рисунок 8.12).

Рисунок 8.12 – Загальний вид трансформатору серії ТСЗГЛФ

Трансформатори комплектуються контактним мановакууметром і
манометричним сигнальним термометром, що дозволяє виконувати
сигналізацію при перевищенні температури масла.
Провід від мановакууметра і манометричного сигнального термометра
виводиться на коробку зажимів, що встановлена на кришці трансформатора.
Конструкція і компоновка трансформаторної підстанції 2КТПЦ–
OKKEN - 630/10/0,4–04 У3 приведено на графічної частини дипломної
роботи.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
136
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
136
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 8.13 - Типова комплектна трансформаторна підстанція
внутрішньоцехового розташування

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
137
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
137
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – Вибір шин розподільчих пристроїв

Для обладнання розподільчих пристроїв можуть застосуватися мідні,
алюмінієві і сталеві шини. Мідні шини застосовують при великих
навантаженнях або у тих випадках, коли застосування алюмінієвих і сталевих
шин неможливе через корозію, недостатню гнучкість тощо. Сталеві шини
застосовують у розподільчих пристроях з малими струмами (до 300 А).
Шини можуть бути виконані як жорсткими, так і гнучкими прямокутного
або круглого перерізу. У розподільчих пристроях напругою 6-10 кВ головним
чином застосовуються жорсткі алюмінієві одно- і двох штабові шини
прямокутного перерізу. Круглі шини застосовуються в установках з відносно
малими струмами, та і те тільки у тому випадку, якщо використання сталевих
шин прямокутного перерізу з яких-небудь причин неможливе.
Для розподільчих пристроїв напругою 35 кВ і вище, з метою уникнення
коронування, застосовують переважно шини круглого перерізу, які
виконуються з голого багатодротового проводу.
Переріз шин обирають за нагрівом максимальним струмом навантаження,
який йде по шинах протягом тривалого часу з перевіркою на механічну міцність
(електродинамічну стійкість). Шини відкритих розподільчих пристроїв
напругою 35 кВ і вище повинні бути також перевірені на коронування.
Узагальнені умови вибору наведені у таблиці 9.1.
Таблиця 9.1 – Вибір і перевірка струмопровідних частин і ізоляторів
розподільчих пристроїв
Струмопровідні Умови вибору і перевірки
частини і на термічну на механічну
за напругою за струмом
ізолятори стійкість стійкість
1 2 3 4 5
Шини - Iдоп.  Ід.р. кш.доп. кш.розрах. доп  розрах
 
Кабелі Uном.  Uроб. I  І к.доп. к.розрах.
доп. д.р. -
Fжк  Fжк.min
Опорні ізолятори Uном.  Uуст. - - Fдоп  Fрозрах
Прохідні Uном.  Uуст. Iном.  Ід.р. - Fдоп  Fрозрах
ізолятори

Вибір шин за тривало допустимим максимальним струмом навантаження
і перевірка на термічну стійкість проводиться аналогічно вибору кабелів.
Значення тривало допустимого струму для шин прямокутного і круглого
перерізів наведені у таблиці 9.2 і 9.3. При цьому необхідно враховувати, що при
розташуванні прямокутних шин плазом, значення допустимих струмів,
прийнятих за таблицею 9.2, повинні бути зменшені:
 для шин з шириною штаби до 60 мм – на 5%;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
138
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
138
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

 для шин з шириною штаби більше, ніж 60 мм – на 8%.
Перевірка на електродинамічну стійкість (механічну міцність). При
коротких замиканнях в результаті виникнення найбільшого ударного струму
к.з. в шинах виникають електродинамічні зусилля, які створюють вигинаючий
момент, а отже, механічне напруження у металі
Таблиця 9.2 – Допустимі струмові навантаження шин круглого перерізу
Труби
Шини круглі Труби мідні Труби сталеві
алюмінієві
Струмове
Струмове навантаження
Діаметр навантаження
при постійному і змінному
труби при змінному
струмі, А
струмі, А
З
Внутр
повздо
ішній, Зовнішні Без
Мідні Алюмінієві вжнім
дюйм й, мм розрізу
розрізо
и
м
6 155 120 12/15 340 13/16 295 ¼ 13,5 75 -
7 195 150 14/18 460 17/20 345 3/8 17,0 90 -
8 235 180 16/20 505 18/22 425 ½ 21,35 118 -
10 320 245 18/22 555 27/30 500 ¾ 26,75 145 -
12 415 320 20/24 600 26/30 575 1 33,50 180 -
1
14 505 390 22/26 650 25/30 640 1 /4 42,45 220 -
1
15 565 435 25/30 830 36/40 765 1 /2 48,00 255 -
16 610/615 475 29/34 925 35/40 850 2 60,00 320 -
1
18 720/725 560 35/40 1100 40/45 935 2 /2 75,50 390 -
19 780/785 605/610 40/45 1200 45/50 1040 3 88,50 455 -
20 835/840 650/655 45/50 1330 50/55 1145 4 114 670 770
21 900/905 695/700 49/55 1580 54/60 1340 5 137 800 890
22 955/965 740/745 53/60 1860 64/70 1545 6 164 900 1000
25 1140/1165 885/900 62/70 2295 74/80 1770
27 1270/1290 980/1000 72/80 2610 72/80 2035
28 1325/1360 1025/1050 75/85 3070 75/85 2400
30 1450/1490 1120/1155 90/95 2460 90/95 1925
35 1770/1865 1370/1450 93/100 3060 90/100 2840
38 1960/2100 1510/1620
40 2080/2260 1610/1750
42 2200/2430 1700/1870
45 2380/2670 1850/2060
Примітка: У чисельнику – струмове навантаження при змінному струмі, а в
знаменнику – при постійному
Перевірка шин полягає у виконанні умови:
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
139
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
139
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8
Діаметр, мм
Внутрішній і зовнішній
діаметри, мм
Струмове навантаження,
А
Внутрішній і зовнішній
діаметри, мм
Струмове навантаження,
А

доп  розр ,
де доп , розрах - відповідно, допустиме і розрахункове значення напруження
на згин матеріалу шин, МПа.
Значення допустимих напружень згину доп для шин з різного
матеріалу наведені у таблиці 9.3.
Таблиця 9.3 – Значення допустимих напружень згину для матеріалу шин
2
Матеріал і марка шин доп , МПа (кгс/см )
Мідь МТ 130 (1300)
Алюміній АТ 65 (650)
Алюміній АТТ 90 (900)
Сталь 160 (1600)

Найбільша статична сила Fрозр (Н), яка діє на середню фазу (що
знаходиться у найбільш важких умовах) трьох паралельних шин при
протіканні по них ударного струму трифазного к.з. визначається за виразом:

l
Fрозрах 1,76kфi(3)2  107
y ,
a
i(3)
де y – ударний струм трифазного к.з., А;
l – довжина прольоту шин, м;
a – відстань між вісями шин суміжних фаз, м;
kф – коефіцієнт форми шин, який визначається за кривими (рисунок
9.1) в залежності від співвідношень:

b a  b
 m та ,
h b  h

де b, h–- відповідно, товщина і висота шини, м.
a  b
Якщо відношення  2 або шини круглого перерізу, то kф =1.
b  h
Розрахункове напруження на згин визначається за виразами:
- при одному та двох прольотах:

Fрозрах  l
розрах  ;
8W

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
140
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
140
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

- при кількості прольотів більше двох:

Fрозрах  l
розрах  .
10W

Значення моменту опору у залежності від розташування і форми їх
перерізу наведені у таблиці 9.4.

Таблиця 9.4 – Визначення моменту опору шин
3
Ескіз розташування шин і форма їх перерізу Момент опору W, м
b
h
2
a a 0,167 bh
b

0,333 bh2
h

h
2
1,44hb
b b

h
3,3hb2
d
3
0,1d

d D 3 3
0,1(D - d )

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
141
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
141
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 9.1 – Криві для визначення коефіцієнту форми шин
прямокутного перерізу

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
142
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
142
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

У відкритих розподільчих пристроях понижуючих підстанцій
використовують гнучкі шини із сталевоалюмінієвих проводів, закріплених на
підвісних ізоляторах.
Вибір гнучких шин проводиться так само, як і жорстких, за
виключенням:
1) перевірка на електродинамічну стійкість не ведеться;
2) при напрузі 35 кВ і вище обрані за економічною щільністю і
перевірені за допустимим струмом навантаження шини повинні бути
перевірені на коронування за умовою:

UKP  Uуст.н. ,

де UKP – критична напруга корони, кВ.
Критичну напругу корони можна визначити за емпіричною
формулою:
D
UKP  68,5r lg ,
r

де  – коефіцієнт, що враховує атмосферні умови (при тиску 760 мм і
о
температурі + 25 С =1); D – відстань між вісями шин (проводів), мм; r –
радіус шини (проводу), мм.
Алгоритм вибору і перевірки шин представлено на рисунку 9.2.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
143
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
143
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 9.2 – Алгоритм вибору і перевірки шин

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
144
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
144
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

При рішенні задач оптимізації промислового електропостачання
виникає необхідність у порівнюванні достатньо великої кількості варіантів.
Багатоваріантність вирішення задач електропостачання промислових
підприємств, існуючі суттєві відмінності між варіантами за капітальними
вкладеннями і експлуатаційними витратами потребують техніко-економічних
розрахунків під час проектування і експлуатації систем електропостачання.
Варіанти схем електропостачання підприємства або окремих його
вузлів в конкретних умовах можуть різнитися напругою живильної і
розподільної мережі, потужністю трансформаторів та їх кількістю,
конструктивним виконанням електричних мереж тощо. Тому прийняття
найбільш раціонального рішення здійснюється в результаті порівнянь
декількох рівноцінних за технічними показниками варіантів.
За наявністю необхідних статистичних даних з аварійності
електрообладнання та елементів мереж, тривалості й вартості їх планових і
аварійних ремонтів в техніко-економічних розрахунках враховується
вартісна оцінка надійності.
Робота приймачів електричної енергії залежить від її якості. У разі
зміни якості електричної енергії змінюється режим роботи споживачів, в
результаті чого змінюється продуктивність виробничих механізмів, що може
викликати зниження рівня якості продукції аж до її браку. Зниження
показників якості електричної енергії пов’язано з додатковими втратами
потужності і енергії, що повинно враховуватися при техніко-економічних
розрахунках.
Трансформаційні процеси в економіці України і функціонування
вітчизняної енергетики в ринкових умовах господарювання спричиняють
необхідність застосування нових методів техніко-економічних розрахунків,
які б враховували інвестування в технічні рішення, річні витрати, прибуток
під час впровадження різних технічних рішень тощо.
Техніко-економічні розрахунки необхідні на етапах проектування та
експлуатації систем електропостачання, складання перспективного плану
розвитку електричної мережі чи електроенергетичної системи, техніко-
економічного обґрунтування варіантів спорудження чи реконструкції
об’єктів, суттєвого покращення якостей окремих типів обладнання
електропередачі та устаткування підстанцій.
Розрахунки такого роду необхідні також при реконструкції діючих
систем електропостачання та обґрунтуванні доцільності впровадження
енергозберігаючих заходів та проектів.
Техніко-економічні розрахунки виконуються при виборі:
- найбільш раціональної схеми електропостачання цехів та
підприємства у цілому;
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
145
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
145
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

- економічно обґрунтованої кількості, потужності і режиму
роботи трансформаторів як цехової, так і головної
понижуючої підстанцій підприємства;
- раціональних напруг у системі зовнішнього і внутрішнього
електропостачання підприємства;
- економічно доцільних засобів компенсації реактивної
потужності і місця розташування компенсуючих установок;
- електричних апаратів, ізоляторів і струмоведучих частин;
- перерізу проводів, шин, кабелів у залежності від технічних та
економічних чинників;
- доцільної потужності власних електростанцій і генераторних
установок.
Основною метою техніко-економічних розрахунків є визначення
оптимального варіанту схеми, параметрів мережі і її елементів. Критерієм
оптимальності обраного варіанту служить рівень приведених річних витрат.
При техніко-економічних розрахунках систем промислового
електропостачання слід дотримуватися наступних умов порівнянності
варіантів:
1) технічних, за якими можуть зрівнюватися тільки взаємозамінні
варіанти при оптимальних режимах роботи і оптимальних параметрах,
що характеризують кожен варіант, що розглядається;
2) економічних, за якими розрахунок варіантів, що зрівнюються, ведеться
стосовно до однакового рівня цін.
Кожен з отриманих варіантів повинен відповідати вимогам, що
пред’являються до систем електропостачання.
При проектуванні електропостачання обирають найбільш доцільний
варіант виконання системи на основі всебічного аналізу технічних і
економічних показників.
До технічних показників відносяться надійність, зручність
експлуатації, тривалість спорудження, об’єм поточних і капітальних
ремонтів, рівень автоматизації і т. інш.
Основними економічними показниками є капітальні вкладення та
щорічні експлуатаційні витрати.
Економічні (вартісні) показники у більшості випадків є вирішальними
при техніко-економічних розрахунків. Але, якщо розглянуті варіанти
рівнозначні, перевагу віддають кращому у технічному відношенню варіанту.
Тема: «Доцільність відключення одного з трансформаторів
двотрансформаторної підстанції при спаді навантаження».
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
146
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
146
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Вихідні дані. Споживач отримує живлення від лінії 35 кВ через
знижувальну підстанцію. На підстанції встановлені два трансформатори
35/11 кВ номінальною потужністю 10 МВА кожен з параметрами Pxх 14,5
кВт, Pкз  65 кВт, Uкз  7,5 %, Іxx  0,8 %. Графік споживання активної
потужності двоступеневий: 10 МВт – 2000 год T1 , 5 МВт – 6760 год T2  .
Коефіцієнт потужності постійний і становить 0,9.
Визначити потужність споживача, при якій доцільно відключати один
трансформатор (без урахування втрат за передачу реактивної потужності), та
економічну ефективність відключення одного трансформатора в період спаду
навантаження.
Розв’язок.
При установці п трансформаторів на ТП економічний режим роботи
визначається кількістю одночасно включених трансформаторів, які
забезпечують мінімум втрат електроенергії. Для підстанцій з двома
трансформаторами коефіцієнт завантаження має бути на рівні 0,7–0,75 при
максимальному завантаженні підстанції.
Втрати електроенергії в трансформаторах можуть бути мінімізовані
шляхом правильного вибору потужності та раціонального режиму їхньої
роботи на ТП. Крім того, можливе зменшення втрат електроенергії шляхом
виключення холостого ходу трансформаторів при малих завантаженнях. Цей
захід має особливе значення при експлуатації цехових трансформаторів
підприємств, що працюють в одну чи дві зміни, а також у вихідні дні.
При цьому необхідно враховувати і втрати активної потужності, що
виникають у системі електропостачання від генераторів електростанцій до
трансформаторів за рахунок реактивної потужності, що споживається.
Криві приведених втрат потужності в трансформаторах (з урахуванням
втрат в системі електропостачання) залежно від потужності навантаження Sн
зображені на рисунку 10.1. Крива 1 – залежність при роботі одного
трансформатора, крива 2 – при роботі другого трансформатора. При
одночасній роботі двох трансформаторів різної потужності приведені втрати
потужності залежно від навантаження визначаються кривою 3.
Точку навантаження, при якій необхідно здійснювати відключення
(підключення) трансформаторів, можна знайти як графічним, так і
аналітичним способом. При навантаженні, меншому Sн1 , економічно
виправдана робота з одним трансформатором, втрати в якому відповідають
кривій 1. При збільшенні навантаження до значення Sн3 більш раціонально
використовувати другий (крива 2), більш потужний трансформатор замість
першого. При подальшому збільшенні навантаження від Sн3 менші втрати
потужності відповідають одночасній роботі обох встановлених
трансформаторів.
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
147
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
147
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 10.1 – Втрати в трансформаторах

Для п трансформаторів однакової потужності, встановлених на
підстанції, потужність, при якій втрати в п трансформаторах дорівнюють
втратам в n 1 трансформаторах, визначають виразом:

P/
Sроз1 Sном n  n 1  xх , (10.1)
P/
кз
де Р/ /
хх , Ркз – відповідно приведені втрати потужності холостого ходу і
короткого замикання трансформатора, кВт.
У виразі (10.1) з достатнім степенем точності можна використовувати
втрати потужності холостого ходу і короткого замикання, тобто без
врахування коефіцієнта втрат кe .
При збільшенні навантаження вмикання (n1) -го трансформатора
економічно доцільно, коли навантаження працюючих трансформаторів
досягне значення
n 1 P/
Sроз S хx
ном  . (10.2)
n P/
кз

При зменшенні навантаження доцільно вимкнути один трансформатор,
коли навантаження працюючих трансформаторів досягне значення

n 1 P/
S xх
роз Sном  . (10.3)
n P/
кз

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
148
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
148
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Приведена втрата потужності в трансформаторі має вигляд

P/
P/  P/  кз 2
mp xx S
2 роз. (10.4)
Smp
Для спрощення розрахунків замінимо
Р/
хх  а ;

Р/
кз  в.
S2
mp
Тоді вираз (8.3) набуває вигляду
P/ 2
mp  а  в Sроз.

Цей вираз являє собою параболу. Визначимо розрахункову потужність
Sроз , при якій має місце рівність втрат в одному трансформаторі і двох
однакових трансформаторах при їх паралельній роботі. У цьому випадку має
місце рівність
S2
роз
а  в S2
роз  2 а  2 в  .
4

З цього виразу розрахункова потужність становить
2 а
Sроз  .
в

Після зворотної підстановки отримаємо розрахункову потужність, при
якій доцільно переходити з одного трансформатора на паралельну роботу
таких же двох трансформаторів
2 Р/
Sроз Smp 
хх .
Р/
кз

Графічно це може бути зображено рисунком 10.2.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
149
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
149
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 10.2 – Залежність приведених втрат активної потужності
в силових трансформаторах при роботі одного і паралельній роботі
двох трансформаторів однакової потужності

Визначаємо потужність навантаження, при якій втрати в роботі одного
і двох трансформаторів дорівнюють:

n  (n 1)P
S S  xх
роз ном. ,
Pкз

2 114,5
Sроз 10   6,68 МВА.
65

Найбільше навантаження підстанції (на ступені з максимальним
10
споживанням активної потужності) становить: S1  11,1 МВА, на
0,9
5
другому ступені S2   5,55 МВА.
0,9
Потужність на підстанції на другому ступені менша розрахованого
критичного навантаження, при якому втрати в одному і двох
трансформаторах рівні, тому при зниженні навантаження (роботі на другому
ступені) необхідно включати один трансформатор.
Втрати короткого замикання в обмотках обох трансформаторів:
– при максимальному завантаженні

2
Р
P  кз  S1 
об.1    ,
п Sном 

2
65 11,1
Pоб.1     40,04 кВт;
2  10 
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
150
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
150
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

– при навантаженні на другому ступені

2
Р  S 
Pоб.2 
кз  2
  ,
п Sном 

2
65  5,55 
Pоб.2    10,01 кВт;
2  10 

– при навантаженні на другому ступені в одному трансформаторі

2
 S 
P 2
об.3  Ркз    ,
Sном 

2
 5,55 
Pоб.3  65    20,02 кВт.
 10 

Втрати електроенергії при роботі двох трансформаторів протягом року

W1  Pоб.1 Т1 Pоб.2 Т2 п Рхx Т1 Т2 ,

W1  40,04 200010,016760
2 14,520006760  401788 кВт∙год.

Втрати електроенергії протягом року при відключенні одного
трансформатора в період спаду навантаження

W2  Pоб.1 Т1  Pоб.3 Т2  п Рхx Т1  Рхx Т2 ,

W2  40,04 2000 20,02 6760
2 14,5200014,56760  371485 кВт∙год.

Економія електроенергії становить

W  W1  W2 ,

W  401788371485 30303 кВт∙год.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
151
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
151
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

СПИСОК ВИКОРИСТАННИХ ДЖЕРЕЛ

1. ПРАВИЛА УЛАШТУВАННЯ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК.
Міненерговугілля УКРАЇНИ. Видання офіційне. Київ 2017. 617 с. Режим
доступу до ресурсу 02.05.22: https://art-energetyka.com.ua.
2. ДСТУ EN 50160:2014 (ЕN 50160:2010, IDТ) Національний
стандарт України. Характеристики напруги електропостачання в
електричних мережах загальної призначеності.
3. Шестеренко В.С. Системи електроспоживання та
електропостачання промислових підприємств. Підручник. – Вінниця: Нова
Книга, 2004. – 656 с.
4. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015. Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств. Київ. Мінрегіон. 2016.
5. Електрообладнання енергетичних установок.[Електронний ресурс]:
навіч. Посібник/ М.І. Погожих, А.О. Пак, О.Г. Дьяков, М.А. Чеканов. –
Електрон. Дані. – ХДУХТ, 2019. Режим доступу:
https://elib.hduht.edu.ua/bitstream/123456789/4500/1/2019.1_%D0%BF%D0%BE
%D0%B7.85.pdf. 29.04.22 р.
6. Бурбело, М. Й. Системи електропостачання. Елементи теорії та
приклади розрахунків : навчальний посібник / М. Й. Бурбело, О. О. Бірюков,
Л. М. Мельничук – Вінниця : ВНТУ, 2011. – 204 с.
7. Посібник з дисципліни «Споживачі електричної енергії» частина
1 «Електричне освітлення». Черкаський державний технологічний
університет. – Черкаси: ЧДТУ, 2014. Соловей О.І., Ситник О.О., Самойлик
О.В., Семко І.Б., Курбака Г.В., Борисова Н.І.
8. СОУ-Н ЕЕ 20.178:2008. Схеми принципові електричні
розподільчих установок напругою від 6 кВ до 750 кВ електричних
підстанцій. Настанова.
9. СОУ-Н ЕЕ 40.1-00100227-101:2014 Норми технологічного
проектування енергетичних систем і електричних мереж 35 кВ і вище.
10. Шкрабець Ф.П. Електропостачання: навч.посіб. М-во освіти і
науки України, Нац. Гірн. ун-т. Дніпропетровськ: НГУ, 2015. 540 с.
11. ДСТУ IEC 60909-0:2007 Струми короткого замикання у
трифазних системах змінного струму. Частина 0. Обчислення сили струму
(IEC 60909-0:2001, ITD).
Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
163
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
163
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

12. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для
вузів. / Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рибалко, Л.І. Несен. –
Дніпропетровськ, 2002. – 597 с.
13. Маліновський А.А., Хохулін Б.К. Основи електроенергетики та
електропостачання: підручник. Львів: В-во національного університету
«Львівська політехніка», 2009. 436 с.
14. Методичні рекомендації до підготовки бакалаврської роботи
бакалавра для здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм навчання
[Електронний ресурс] / [Упоряд.: Ситник О.О., Самойлик О.В., Курбака Г.В.]
; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ,
2018. – 100 с.

Арк.
ЧДТУ А1 21074 45/04 ПЗ 3
164
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
164
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

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