ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8588| Title: | Електропостачання заводу з виготовлення вакуумних установок видалення вологи |
| Authors: | Ключка, Костянтин Миколайович Суденко, Олександр Вікторович |
| Keywords: | електропостачання;розрахунок електричних навантажень;компенсація реактивної потужності;релейний захист та автоматика |
| Issue Date: | Jun-2023 |
| Abstract: | У даній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проєктування електропостачання підприємства виготовлення вакуумних установок видалення вологи. 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/8588 |
| Appears in Collections: | 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ВКРБ_СУДЕНКО_ПОВНИЙ.pdf Restricted Access | 2.63 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(назва факультету)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва кафедри)
«До захисту допущено»
Зав. кафедри ЕТС
__________ О.О. Ситник
(підпис) (ініціали, прізвище)
«___»___________2023р.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи
б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ЧДТУ А1 21077 45/04
на тему:
«Електропостачання заводу з виготовлення вакуумних
установок видалення вологи»
(назва теми згідно наказу)
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,
групи СКЕСЕ – 16
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
Суденко Олександр Вікторович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
Керівник _______________ Ключка К.М. .
( прізвище та ініціали)
Рецензент _______________ _______________
(прізвище та ініціали)
Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань
Здобувач вищої освіти ______________
(підпис)
Черкаси 2023 року
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва)
Спеціальність: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ЕТС
____________ О.О.Ситник
(підпис)
“_____” __________2023 р.
З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ
Суденку Олександру Вікторовичу___________
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання заводу з виготовлення вакуумних установок
видалення вологи»
Керівник кваліфікаційної роботи Ключка Костянтин Миколайович, к.т.н., доцент .
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
« 28» лютого 2023 року № 45/04
2. Строк подання кваліфікаційної роботи здобувачем вищої освіти ____________________
3. Вихідні дані до кваліфікаційної роботи:1. Тип системи електропостачання –
централізована; 2. Клас напруги ГПП – 110/10 кВ; 3. Встановлена потужність підприємства –
4954,0 кВт; 4. Потужність (струм) КЗ на шинах енергосистеми – 2202 МВА; 5. Розмір цеху –
47×25×6 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 42 од.; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 877,9 кВт; 8. Індивідуальне завдання – Впровадження прогресивних
енергозберігаючих заходів та технологій в процес фарбування конструктивних металевих
елементів вакуумних сушильних установок НВЧ; 9. Техніко-економічні розрахунки
елементів СЕП – Техніко-економічні показники робіт з монтажу та експлуатації
електрообладнання; 10. Охорона праці – Модернізація системи загального штучного
освітлення лабораторії.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)
1 Умови проектування
2 Розрахунок електричних навантажень
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства. Розрахунок живлячої мережі
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності
5 Вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання напругою 10 кВ
6 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В
7 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП. Вибір високовольтної апаратури.
Перевірка кабельних ліній
8 Розрахунок системи електропостачання цеху
9 Індивідуальне завдання – альтернативних методів розв’язання задачі аналізу
електричних кіл
10 Техніко-економічні розрахунки – техніко-економічні показники робіт з монтажу та
експлуатації електрообладнання
11 Охорона праці
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень,
плакатів)
1 Генплан підприємства
2 Однолінійна схема ГПП 110/10 кВ
3 План ГПП 110/10 кВ
4 Однолінійна схема електропостачання цеху
5 План живлячих та розподільчих мереж цеху
6 Однолінійна схема КТП
7 Вид та план КТП 10/0,4 кВ
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Охорона праці ст. викл. Кожем´якін О.С.
7. Дата видачі завдання до кваліфікаційної роботи 1 березня 2023 року
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Строк виконання
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи
етапів кваліфікаційної Примітка
з/п
роботи
1 Умови проектування 01.03.23 – 04.03.23
2 Розрахунок електричних навантажень 05.03.23 – 19.03.23
Вибір і обґрунтування схеми живлення
3 20.03.23 – 31.03.23
підприємства. Розрахунок живлячої мережі
Вибір трансформаторів і засобів компенсації
4 01.04.23 – 08.04.23
реактивної потужності
Вибір схеми внутрішньозаводського
5 09.04.23 – 21.04.23
електропостачання напругою 10 (6) кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в
6 22.04.23 – 30.04.23
мережах вище 1000 В
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 01.05.23 – 08.05.23
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 09.05.23 – 17.05.23
9 Індивідуальне завдання 18.05.23 – 23.05.23
Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
10 24.05.23 – 25.05.23
промислового підприємства
11 Охорона праці 26.05.23 – 28.05.23
12 Виконання креслень графічної частини роботи 29.05.23 – 06.06.23
Підготовка доповіді та супровідних документів, 07.06.23 – 09.06.23
13
збір необхідних підписів
Здобувач вищої освіти-дипломник ______________ Суденко О.В.
(підпис) (прізвище та ініціали)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Ключка К.М. .
(підпис) (прізвище та ініціали)
ЗМІСТ
стор.
ВСТУП……………………………………………………………....... 6
1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ…………………………………………. 7
1.1 Характеристика об’єкта проектування…………………………. 7
1.2 Характеристика електроприймачів електричної енергії цеху по
виробництву вакуумних сушильних установок НВЧ………… 8
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
11
електропостачання……………………………………..….............
1.4 Характеристика джерела
11
живлення………………………………
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ………………… 12
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових
електроприймачів………….……………………………………… 13
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів та остаточний
розрахунок по цеху……………………………………………….. 17
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем………………………………………….... 22
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової
підстанції……………………………….......................................... 23
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання……………………………………… 23
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень
цеху та підприємства. Вибір місця розташування
трансформаторних підстанцій…………………………………… 24
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху… 24
2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства...... 26
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)…………….. 30
ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
3
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ…………. 31
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення
підприємства………………………………………...................... 31
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі……………………. 35
3.3 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ………… 38
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
Змн. Арк . № докум. Підпис Дата
Розроб. Суденко О.В. Електропостачання заводу з Літ. Арк. Арк ушів
Перевір. Ключка К.М. виготовлення вакуумних 3 136
Реценз. установок видалення вологи
Н. Контр. Ключка К.М. ФЕТАМ, гр. СКЕСЕ – 16
Затверд. С итник О.О.
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ…………………………………... 42
4.1 Вибір трансформаторів ГПП …………………………… 42
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності…….. 45
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві…. 49
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ……………...…. 53
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі………………………...…. 53
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж……………… 55
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В……………………………………... 59
6.1 Вихідні дані для розрахунків…………………………… 59
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання
в характерних точках…………………………………….. 62
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання
в мережі 110 кВ………………………………………….. 66
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ
ГПП. ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ ПЕРЕВІРКА
КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ…………………………………………..….. 70
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП……. 70
7.2 Вибір високовольтних апаратів РУВН……………..….. 71
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН………… 72
7.4 Вибір трансформаторів струму………………………… 74
7.5 Вибір трансформаторів напруги……………………….. 76
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість……………….. 76
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
ЦЕХУ……………………………………………………………… 78
8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання
цеху………………………………………………………. 78
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних
систем…………………………………………………….. 81
8.2.1 Загальні відомості………………………………... 81
8.2.2 Розрахунок освітленості…………………………. 82
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок... 84
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам
нагріву…………………………………………………… 89
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ 3
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних
мереж……………………………………………… 90
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до
1 кВ за умовами нагріву та захисту…………. 90
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами
напруги …………………………………………… 95
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок
НКУ……………………………………………….. 97
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до
1000 В……………………………………………………... 98
8.4.1 Розрахунок початкового значення періодичної
складової струму трифазного КЗ………………... 102
8.4.2 Розрахунок струму однофазного КЗ……….……. 106
8.5 Захист цехових електричних мереж……………………. 106
8.5.1 Вибір апаратів захисту………………………….. 107
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність……………… 109
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової ТП..………… 110
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки ТП…………… 111
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – Впровадження прогресивних
енергозберігаючих заходів та технологій в процес фарбування
конструктивних металевих елементів вакуумних сушильних
установок НВЧ………………………………………...…………. 115
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА − Техніко-економічні
показники робіт з монтажу та експлуатації електрообладнання. 122
11 ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………… 125
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………... 136
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ 3
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1 Характеристика підприємства……………………………………….. 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
ВСТУП
Проектування систем електропостачання полягає в розробці
комплексної документації, яка містить техніко-економічні обґрунтування,
розрахунки, креслення, схеми та пояснювальна записка.
Основна остаточна мета процесу проектування уявлення про конкретну
систему створення мисленого електропостачання. Система електропостачання
це сукупність електроустановок пов'язаних єдиним процесом виробництва,
передачі, перетворення і розподілу електричної енергії по споживачам. Для
створення доскональної надійної системи та електропостачання розробляється
проект.
Проект це сукупність конструкторських документів, які дають потрібне
уявлення про будову створюваного спорудження (об'єкт системи).
В ході проектування проводиться аналіз потужності електроспоживачів,
їх котегорійність на напруги на якій вони працюють, а також їх розташування.
В результаті аналізу визначаються групи приймачів електроенергії та
намічається попередній варіант структурної схеми електропостачання. Далі в
проекті вирішується задача оптимального варіанту вибору електричної мережі
та їх технічні і економічні показники.
Наступним кроком є встановлення технічних параметрів при виборі
конкретного електроустаткування. На цьому етапі проектування робиться
загальна розробка взаємозв'язків конструктивної частини, кабельних трас,
технології монтажу, процесу керування тощо. За даними, одержаними на
цьому етапі проводяться розрахунки з визначенням параметрів системи
електропостачання та робиться вибір обладнання релейного захисту та
автоматики.
Завершенням проекту є вибір обладнання і розрахунки з контролю
правильності та якості прийнятих рішень.
Слід зазначити, що проектування систем електропостачання є складною
задачею. Значно простішим але не менш важливим, у плані створення проекту
с проектування систем електропостачання, яке обмежується проектуванням її
електротехнічної частини. Підставою для виконання проекту є завдання на
проектування та вихідні данні.
Змістом навчального проектування є пояснювальна записка та
креслення. При проектуванні системи електропостачання цеху враховувалися
численні фактори, до числа яких відносяться споживана потужність, графіки
навантажень великих споживачів, характер навантажень, число,
розташування, потужність, напруга та інші параметри наявного джерела
живлення.
Представлена випускна робота бакалавра вміщує як розрахунково-
пояснювальну записку так і графічну частину з семи креслень А1.
Метою даної роботи є проведення розрахунків та вибір сучасних
елементів системи електропостачання підприємства у відповідності з
вимогами ЕСКД та інших вимог та стандартів.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 6
1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ
Системою електропостачання називають сукупність взаємопов’язаних
електроустановок, призначених для забезпечення споживачів електричною
енергією.
Раціонально виконана сучасна система електропостачання
промислового підприємства повинна задовольняти технічним і економічним
вимогам, а саме:
– надійність електропостачання;
– якість електроенергії, що задовольняє вимогам діючім державним
стандартам;
– економічність;
– можливість частих перебудов технології виробництва і розвитку
підприємства;
– забезпечення безпеки робіт як для електротехнічного персоналу, так і
не електротехнічного;
– відсутність шкідливого впливу на навколишнє середовище.
Ці вимоги повинні забезпечуватися при проектуванні і експлуатації
системи електропостачання промислового підприємства (СЕП ПП).
СЕП ПП – частина енергосистеми і в енергетичному плані більш проста
(більш низькі напруги, менша потужність і протяжність ліній, відсутність
замкнутих контурів тощо) і більш складна в плані використання та
перетворення електроенергії в технологічних цілях промислового
виробництва. Електроприймачі, як електрична частина технологічних
агрегатів, входять невід’ємними елементами в СЕП ПП і багато в чому
визначають роботу цієї системи і її параметри.
1.1 Характеристика об’єкта проектування
Проектований нами завод, а саме його електропостачання, займається
виготовленням промислових установок з видалення вологи. Такі установки
використовуються в деревообробній, хімічній, харчовій промисловості.
Заводом випускаються три основні види сушильних установок: конвективні,
вакуумні та надвисокочастотні.
Конвективні сушильні установки працюють на принципі нагріву
деревини за допомогою електротенів, сумісно з активною вентиляцією сухим
гарячим повітрям. Ці сушарки є найдешевшими, але досить енергоємними в
експлуатації.
Вакуумні сушарки представляють собою цистерну в якій деревину
спочатку розпарюють перегрітою парою, а потім вакуумними насосами
видаляється волога. Такий метод є доволі прогресивним, та має досить короткі
терміни сушіння деревини. Недоліком таких сушарок є обов'язкова наявність
парогенеруючого устаткування (котельної). Перевагами використовується
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 7
вторинний продукт котелень, а саме пара, крім того при такому методі
сушіння, не розтріскується поверхня деревини.
Надвисокочастотні сушарки (НВЧ) − це досить новітні висотехнологічні
апарати. Для їх створення потрібна екранована сушильна камера, потужні
котушки з магнетронами, схема їх живлення та керування, також активна
вентиляційна система тощо. Принип дії таких сушарок полягає в
короткочасній дії НВЧ випромірювання на деревину. В результаті цього
деревина нагрівається і з неї видаляється волога, а активна вентиляційна
система її миттєво видаляє.
Крім основних виробничих цехів, на заводі є допоміжні цехи, що
виготовляють вакуум насоси, магнетрони, вентилятори, електричні
нагрівальні установки, пристрої живлення та контролю тощо.
Електроживлення усіх цехів заводу виконано по радіальній схемі
розподілу
1.2 Характеристика електроприймачів електричної енергії цеху по
виробництву вакуумних сушильних установок НВЧ
Об’єкт, для котрого проектується система електропостачання − цех по
виробництву вакуумних сушильних установок НВЧ.
У вказаному цеху використовуються різні верстати та електроустановки.
Самими основними споживачами є асинхронні електродвигуни верстатів
(Координатний металорізальний верстат, прес формування люків, фрезерний
та свердлильний верстати, насоси тощо), а також електроспоживачі та
установки спеціального призначення (напівавтоматичний зварювальний
апарат, пристрої для випробовування магнетронів, установка ВЧ нагріву
тощо), крім того у цеху присутня освітлювальна мережа, що має відносно
невелике споживання.
На території цеху присутнє нормальне середовище, відсутніми є
запиленість та агресивні суміші в повітрі цеху.
Кількість електроспоживачів – 42 одиниці. Серед них присутні
однофазні споживачі в кількості – 6 шт.
Приміщення цеху не є вибухонебезпечним, оскільки на території цеху
відсутні вибухонебезпечні речовини. Цех побудований з бетонних плит, стеля
перекрита пустотілими плитами, підлога з бетону.
Розміри цеху складають:
− довжина – 47 м,
− ширина – 25 м,
− висота − 6м.
У цеху приміщення є сухим, відносна вологість повітря не перевищує
60%, слабкозапиленим та зі струмопровідною підлогою. Технологічне
обладнання розмішене окремими групами в залежності від технологічного
процесу.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 8
Проектом передбачено централізоване енергозабезпечення. Живлення
споживачів цеху виконується від комплектної трансформаторної підстанції
(КТП) − 10/0,4 кВ. Ця підстанція розміщена в окремому блоці силових
приміщень.
Наш цех містить споживачі другої категорії, а це означає, що
припинення електропостачання може привести до масового недовипуску
продукції, простою електрообладнання, псування виробів, що в цілому
приводить до масового браку.
Згідно з гл. 1.2 ПУЕ цех має електроприймачі, що відносяться до
споживачів 2-ї категорії, перерва в роботі не призводить до зупинки
технологічного процесу, псування обладнання, погіршення екологічного
стану чи виникнення загрози для людського життя. Електроприймачі другої
категорії в нормальних режимах повинні забезпечуватися електроенергією від
двох незалежних взаємно резервованих джерел живлення.
Для електроприймачів другої категорії при порушенні
електропостачання від одного з джерел живлення допустимі перерви
електропостачання на час, необхідний для включення резервного живлення
діями чергового персоналу або виїзної оперативної бригади.
Основним споживачем реактивної потужності індуктивного характеру
на промислових підприємствах є асинхронні двигуни, трансформатори разом
із зварювальними та деякі споживачі. Реактивною потужністю також
додатково навантажуються розподільчі мережі підприємства, що призводить
до збільшення загального споживання електроенергії.
Наш цех має виробничі, допоміжні, та побутові приміщення. Він
отримує електропостачання від власної КТП. Електроприймачі живляться від
трьохфазної мережі змінного струму напругою 380 В, та частотою 50 Гц. В
цеху наявні підйомні механізми (2 одиниці). При проектуванні нашого цеху
передбачене місце для встановлення комплектної трансформаторної підстанції
(КТП) вбудованого типу. Місце розташування вибираємо максимально
близько до осередків найбільш потужних електроприймачів.
Також серед електроприймачів є однофазні споживачі (всього 6
одиниць) − пристрої для випробовування магнетронів, установка ВЧ нагріву.
Більшість верстатів та агрегатів працюють в тривалому режимі роботи.
В короткочасному режимі працює більшість електроприймачів допоміжних
механізмів верстатів. В повторно-короткочасному режимі працюють
електродвигуни підйомних пристроїв (тельфер), насос пожеже господарський
та деяких інших пристроїв та механізмів.
Повна встановлена потужність цеху становить 877,9 кВт.
Повний склад встановленого в цеху обладнання і його електричні
характеристики наведені у табл. 1.1. План цеху та розположення обладнання
приведено на аркуші 5 графічної частини представленої роботи. Обладнання
цеху розміщене відповідно до технологічного процесу виробництва вакуумних
сушильних установок НВЧ.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 9
Функціонально-подібні електроспоживачі, представляють собою окремі
дільниці, електропостачання для них раціональним є виконувати від окремо
встановлених РП.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху по
виробництву вакуумних сушильних установок НВЧ
№ №
Потуж-
поз. Кіль-
п/п Назва електроспоживачів кість, ність, Кв cosφ tgφ
на шт. кВт
плані
Силові трифазні електроприймачі напругою 0,4 кВ
1 2 Автомат паяння друкованих плат 3 26 0,65 0,7 1,33
2 6 Установка по виготовленню
3 5,5 0,65 0,7 1,33
друкованих плат
3 4 Розточний верстат 3 17 0,65 0,7 1,33
4 1 Прес формування резонатора 3 27 0,65 0,7 1,33
5 5 Пневматичний компресор 3 16 0,65 0,7 1,33
6 3 Установка виготовлення
3 22 0,65 0,7 1,33
резонансних систем
7 15 Вентилятор 8 4 0,8 0,8 0,75
8 14 Тельфер (ТВ=60%) 2 11,5 0,1 0,5 1,73
9 10 Насос пожежегосподарський 1 10,3 0,15 0,5 1,73
10 11 Токарний верстат 2 8 0,15 0,5 1,73
11 9 Напівавтоматичний апарат
контактного зварювання 2 50 0,35 0,8 0,75
(ТВ=65%)
12 13 Свердлильний верстат 1 0,7 0,15 0,5 1,73
13 8 Прес формування люків 2 37 0,17 0,65 1,17
14 Освітлення − 12,7 0,85 0,95 0,33
Однофазні електроприймачі цеху
100
15 7 Установка ВЧ нагріву 3 0,8 0,96 0,29
*
(300 )
Пристрій для випробовування 13,2
16 12 3 0,15 0,5 1,73
магнетронів (ТВ=25%) *
(9,9 )
* − умовна трифазна потужність для відповідної групи однофазних споживачів
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 10
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх електропостачання
Живлення цехів заводу виконується від власної ГПП, що розташована в
точці теоретичного навантаження підприємства. Проектована СЕП
відноситься до систем електропостачання − централізованого типу.
Живлення цехових ТП виконано за допомогою кабельних ліній (КЛ), які
розміщуються в підземних кабельних каналах. Основними високовольтними
споживачами є 8 трансформаторних підстанцій для рівня напруги 10/0,4 кВ.
Живлення ГПП, згідно ПУЕ глава 4.2, здійснено від двох не залежних
вводів від районних розподільчих пунктів (РП), по повітряним лініям (ПЛ).
Така схема живлення є надійною, економічно вигідною, і має зручні
ремонтно-налагоджувальні характеристики.
На території підприємства, крім основних виробничих цехів та ГПП, ще
розміщені адміністративно-конструкторський відділ, котельня тощо.
У відповідності з практикою проектування, будівництва та експлуатації
промислових підприємств будівлі цехів, що входять за технологічних умов в
ту чи іншу виробничу групу, розміщуємо компактно в одній зоні з мінімально
допустимими санітарними та протипожежними розривами між ними при
якнайменшій протяжності доріг та інженерних мереж. Таким чином площа
підприємства по функціональному використовуванню ділиться на
передзаводську, виробничу, підсобну, складську, територію обслуговуючих та
допоміжних виробництв.
Структурний склад підприємства приведений на генеральному плані
підприємства (графічна частина даної роботи).
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.
1.4 Характеристика джерела живлення
Схема постачання та розподілу електроенергії нашого підприємства
представлена наступним чином: на території підприємства розташована ГПП
яка живиться від районної підстанцій (РП). Первинна напруга (110 кВ)
підводиться по повітряній лінії (ПЛ), а вторинна (10 кВ) розподіляється по
території підприємства кабельними лініями (КЛ).
На нашому підприємстві КЛ відходять від ГПП. Лінії проходять по
території підприємства у вигляді радіальних КЛ з відгалуженнями до
найбільш великих пунктів споживання електроенергії.
Основною умовою успішного впровадження глибоких вводів є гранична
компактність підстанцій, що досягається найпростішими схемними і
конструктивними рішеннями. При системі глибоких вводів не потрібні
проміжні розподільчі пункти РП, необхідні при великій ГПП; їхні функції
тепер виконують розподільні пристрої вторинної напруги 10 кВ; таким чином,
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 11
відпадає ланка комутації й одна проміжна мережна ланка та скорочується
число ступенів трансформації. При цьому підвищується надійність
електропостачання, тому, що у випадку аварії випадає тільки одна невелика
ланка, що легше відновити, чим при потужній ГПП; зона аварії різко
скорочується; зменшуються робочі струми і струми короткого замикання на
вторинній напрузі таких невеликих підстанцій.
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є: обрана
номінальна напруга енергосистеми Uс = 110 кВ; потужність КЗ на шинах
районної підстанції SКЗ = 2202 МВА; довжина повітряної лінії lпл = 71 км.
Економічна узгоджена реактивна потужність з енергосистемою на
границі балансової приналежності Qек = 110 квар, в часи її максимуму
навантаження.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110кВ±5%, що дає змогу нормально працювати електрообладнанню.
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Знання електричних навантажень необхідне для вибору і перевірки
провідників (шин, кабелів та ін.) і трансформаторів по пропускній
спроможності і економічній густині струму, а також для розрахунку втрат і
відхилення напруги, вибору апаратів захисту та засобів компенсації
реактивної потужності.
Правильне визначення електричних навантажень при проектуванні є
основою для раціонального рішення всього комплексу питань
електропостачання сучасного промислового підприємства, у тому числі,
окремого цеху.
Поняття «розрахункове навантаження» витікає з визначення
І
розрахункового струму роз , за величиною якого вибирають всі елементи
мережі і електрообладнання системи електропостачання.
В найпростішому випадку, коли навантаження постійне в часу
І=const=Іроз .
При змінному навантаженні, коли його графік має випадковий характер,
використовується співвідношення
t+Θ
1
ІΘ t= I t ×dt ,
Θ
t
де ‒ тривалість інтервалу осереднення t T , що приймаються для
графіків навантаження, практично незмінних у часі, рівної Θ=3×T0 ( у решті
випадків ‒ Θ<3×T0 );
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 12
Т ‒ інтервал реалізації випадкового процесу;
Т0 ‒ постійна часу нагріву провідника до максимальної допустимої
температури (за час, рівний 3·Т0, провідник нагрівається 95% сталого рівня).
Умовно приймаємо Т0 = 10 хв., = 30 хв. незалежно від перетину
провідника, відкіля і витікає поняття «півгодинний максимум».
З приведеного співвідношення вводять поняття «розрахунковий струм»
І ‒ це такий струм, що приведе до такого ж максимального нагріву
роз
провідника або викликає такий же тепловий знос, що і початкове змінне
навантаження I t .
Значення І звичайно визначають з виразу
роз
P .
роз = 3×U×Іроз×cosφроз
В якості розрахункового навантаження приймають середнє
навантаження PΘ по активній потужності за час
t+Θ
1
PΘ = P t dt .
Θ
t
Активне розрахункове навантаження Pроз аналогічне поняттю
«розрахунковий максимум» Рmax або «максимального навантаження» Іmax = Іроз,
тобто найбільшому значенню струму із середніх у 30-хвилинних інтервалах
усереднення.
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових електроприймачів
Визначення розрахункових електричних навантажень проводимо згідно
методики [3], яка поширюється на всі галузі господарства, адаптована до
сучасних умов та містить суттєві уточнення попередніх методів розрахунку.
Визначення електричних навантажень цеху є складовою розрахунку
електричних навантажень промислового підприємства в цілому. При таких
розрахунках враховують ступінь (рівень) системи електропостачання,
розрахунки на кожну з них мають свою специфіку. На підприємствах
середньої та великої потужності таких рівній нараховують шість (рисунок 2.1).
Кінцевим результатом таких розрахунків має стати величина
розрахункової потужності (Рроз, цеху) цеху. Розрахункова потужність Pроз ‒ це
така потужність, при якій термін служби елементів системи
електропостачання дорівнює розрахунковому. Величина Pроз відноситься до
сукупності вихідних даних на проектування системи електропостачання.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 13
Розрахунок навантаження цеху від окремого електропостачання (ЕП) до
шин цехової трансформаторної підстанції виконуємо нормативною методикою
[3]. При цьому у розрахунках використовуємо наступні позначення та
співвідношення:
‒ номінальна потужність P ;
ном
‒ паспортна потужність P ;
пасп
‒ установлена потужність P .
у
У розрахунках використовуємо загальноприйняті позначення: для ‒ Р,
для одного електроприймача ‒ р. При цьому для окремого електроприймача
установлена потужність дорівнює:
1) для електродвигунів, які працюють у довготривалому режимі
pу =pном =pпасп ;
Рисунок 2.1 – Рівні (ступені) системи електропостачання
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 14
2) для електродвигунів, які працюють у повторно-короткочасному
режимі
р = р = р × ТВ ,
у ном пасп
де ТВ тривалість включення в долях одиниці (задається у паспорті, як правило,
у відсотках).
Переважна частина електроприймачів працює в довготривалому режимі,
тому їх установлена потужність дорівнює паспортній
p =p =p .
у ном пасп
Установлену потужність зварювального інвертора та кран-балки
визначаємо за виразом
ру, ТВ= рпасп× ТВ .
Групова номінальна (установлена) активна потужність ‒ це алгебраїчна
сума номінальних активних потужностей електроприймачів, що входять у
групу ЕП
п
Рном =рном (2.1)
1
де п ‒ кількість електроприймачів у групі.
Для виконання розрахунку всі наявні електроприймачі ми будемо
розділяти на 15 груп, відповідно до значення коефіцієнта використання та
споживаної потужності.
У якості прикладу наведемо розрахунки для однієї групи обладнання з
двох токарних верстатів, отримаємо
Рном 1 =2∙8 = 16 кВт.
Далі визначаємо розрахункову величину Kв×Pном .
Для першої групи отримаємо
Кв ∙Рном 1 =0,15∙16 = 2,4 кВт.
Аналогічно за допомогою електронних таблиць EXCEL-2007 виконуємо
розрахунок для інших груп споживачів цеху. Далі отримані результати
розрахунків заносимо в таблицю 2.1 (форма Ф 636‒92).
Установлену потужність нашого цеху визначаємо наступним чином
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 15
16
Pуст.цеху =Руст.гр =Руст 1+Руст 2 +Руст 3 +Руст 4 +Руст 5 +Руст 6 +Руст 7 +Руст 8 +Руст 9 +Руст 10 +Руст 11+
1
+Руст 12 +Руст 13 Руст 14 Руст 15 +Руст 16 ;
Pуст.цеху = 877,9 кВт.
Величину ефективної кількості електроприймачів n визначаємо за
e
співвідношенням
n
Pном
1
ne = , (2.3)
n
n×p2
ном
1
Величину n можна також знайти за спрощеним співвідношенням
e
2×pном
n = , (2.4)
e
pном.мах
2×877,9
ne = =17,56 .
100
Тоді приймаємо ne =17.
Значення коефіцієнта використання Кв по кожному окремому ЕП
визначаємо за довідковими даними [6].
Груповий коефіцієнт використання Кв електроприймачів з різними кв і
знаходимо за формулою
n
кв.і×pном.і
K = 1
в , (2.5)
n
pном.i
1
Оскільки, у вибраних нами групах присутні споживачі які мають
однаковий коефіцієнт використання, то Кв = кв.і .
Груповий коефіцієнт використання по цеху цілому (середньо виважений
коефіцієнт) дорівнює
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 16
n
Kв.і×Pном.і
K 1
в.цеху = , (2.6)
n
Pном.i
1
534,3
Kв.цеху = =0,609 .
877,9
Відповідно до отриманих даних коефіцієнт розрахункової потужності
для цеху визначаємо за довідковими даними [4] − К = 0,92.
р
Тоді, з урахуванням приведених раніше співвідношень, вираз для
визначення розрахункової активної потужності
п
Pроз.цеху =Kp× Kв.цеху ×Pном =Kp×Кв.і×Pном.і , (2.7)
1
Pроз.цеху =0,92×0,609877,9=491,6 кВт.
Реактивна потужність по цеху, на шинах ТП розраховується за виразом
Qроз.цеху =Kp×Kв.i×Pном.i×tgφi , (2.8)
i
Qроз.цеху 0,92430,9 396,4 квар.
До розрахункової активної та реактивної потужності силових
електроприймачів напругою до 1 кВ повинне бути додане освітлювальне
навантаження Pроз.oc, Qроз.oc .
Повну розрахункову потужність Sроз силових електроприймачів
напругою до 1 кВ без врахування освітлення визначаємо за формулою
S 2 2
роз. = Pроз + Qроз ,
Sроз. = 491,62 + 396,42 = 631,5 кВА.
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів
Електричні навантаження ЕП однофазного струму повинні бути
розподілені рівномірно по фазах.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 17
Однофазні ЕП, що включені на фазні і лінійні напруги та розподілені по
фазах з нерівномірністю не вище 15 % по відношенню до загальної потужності
трифазних і однофазних електроприймачів у групі, враховують як трифазні
ЕП тієї ж сумарної потужності. Якщо нерівномірність перевищує 15 %,
умовна трифазна номінальна потужність приймається рівною потроєній
величині навантаження найбільш завантаженої фази.
При кількості однофазних ЕП до трьох з достатньою для практичних
цілей точністю, умовна трифазна номінальна потужність Рном у (кВт)
визначається так:
– при включенні ЕП на фазну напругу за формулами:
Рном, у = 3×Рном.max ф
або
Рном, у = 3×Sпасп× ТВ ×cosjпасп , (2.9)
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 виразами:
− при одному електроприймачеві
Рном, у 3 Рном. ;
− при двох або трьох електроприймачах
Рном, у 3 Рном.max ф .
При числі однофазних ЕП більше трьох і однакових значеннях Кв і
cos , включених на фазну і лінійну напругу, максимальне розрахункове
навантаження визначається за формулою
Рроз, у 3 Кв Кр Рном max ф . (2.10)
Величина ne при визначенні Кр для однофазних ЕП визначається за
формулою
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 18
2 pном ф
nе , (2.11)
3 pном max ф
де pном ф – сума номінальних потужностей однофазних ЕП даного
розрахункового вузла, кВт;
pном max ф – номінальна потужність найбільшого ЕП однофазного струму,
кВт.
Якщо кількість однофазних електроприймачів з різними Кв і cos
більше трьох і при включенні їх на фазну і лінійну напругу вони
розподіляються по фазах по можливості рівномірно, то визначаються середні
навантаження за найбільш завантажену зміну по кожній фазі.
Загальне середнє навантаження окремих фаз визначається складанням
середніх однофазних навантажень даної фази (фаза – нуль) і однофазних
навантажень, що включені на лінійну напругу з відповідним зведенням
останніх до навантажень однієї фази та фазної напруги з використанням даних
[9].
Наприклад, для фази а маємо
P
(a) Кв×Рав×r(ав)а + Кв×Рac×r(аc)а + Кв×Рао ;
Q(a) Кв×Рав×q(ав)а + К
в×Раc×q(аc)а + Кв×Qао ,
де Paв, Pac – навантаження, що включені на лінійну напругу відповідно між
фазами ав і ас;
Pao , Qao – навантаження, що приєднані на напругу фази а (між фазним та
нульовим проводами);
r(ав)а , r(ас)а , q(ав)а , q(ас)а – коефіцієнти зведення навантажень, що включені на
лінійну напругу до фази а;
Кв, Кв – коефіцієнти використання однофазних ЕП різного режиму роботи.
Аналогічно визначаються середні однофазні навантаження для фаз в 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) ,
Q 3 Q(c) . (2.12)
В нашому цеху, електропостачання якого ми розраховуємо, встановлено
шість однофазних ЕП і які можна об’єднати у дві групи . До них відносяться:
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 19
перша група це три пристрої для випробовування магнетронів, а друга група
це три установки ВЧ нагріву.
Однофазні споживачі першої групи підключені на фазну напругу мережі
− 0,38 кВ (рівномірно, кожен на іншу фазу), та мають наступні
характеристики: cosφпасп 0,5 ( Sпасп.ф 13,2 кВА); відносна тривалість їх
вмикання становить ТВ=25% (ТВ=0,25).
Однофазні споживачі другої групи вже підключені на лінійну напругу
мережі – 0,38 кВ (рівномірно, кожен на іншу комбінацію фаз), тїх
характеристики такі: cosφпасп 0,95; (Sпасп.ф 100 кВА).
Оскільки маємо кількість однофазних ЕП до трьох включно в кожній
групі, а також враховуючи рівномірне пофазне навантаження мережі 0,38 кВ,
умовну трифазну номінальну потужність Рном у (кВт), при рівномірному
розподілі по фазах, обчислимо для першої групи однофазних ЕП, що
рівномірно ввімкнені на фазні напруги
Рном, у1 = 3×Sпасп.ф× ТВ×cosφпасп , Рном, у1 3 13,2 0,25 0,5 9,9 кВт.
Для другої групи трьох однофазних ЕП, що рівномірно ввімкнені на
лінійні напруги
Рном, у2 = 3×Рном.max ф , Рном, у2 = 3×100 = 300 кВт.
Остаточно отримаємо для однофазних ЕП цеху
РS = Рном, у1+ Рном, у2, РΣ 9,9300 309,9 кВт.
Отримані результати заносимо у відповідні графи таблиці 2.1, виконаної
за формою Ф 636-92 [10].
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 20
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем
Для визначення ЕН освітлювальних установок використовується
метод питомої потужності.
Для знаходження питомої фактичної потужності ЕН освітлювальних
установок Рп. оc. ф використовуються дані: тип світильника, коефіцієнт
запасу кз , освітленість Еф , значення розрахункової висоти H, площа
освітлювального приміщення S. По обраному типу світильника, площі
освітлювального приміщення та висоті підвісу світильників згідно [7]
визначаємо питому потужність загального рівномірного освітлення необхідну
для забезпечення необхідного значення норми освітленості. В нашому
2
випадку визначаємо Рп. оc. ф =12Вт/м .
Габаритні розміри нашого цеху: А=47м; В=25м; Н=6м. В цеху
використовуються світильники типу Л201, підтипу Б, з встановленими
лампами ЛХБ – 80 уяких такі характеристики: кр =0,85; ККД=65%, cos0 =
0,8 ( tg0 0,75).
Максимальну активну потужність освітлювальних установок Pmax oc
визначимо згідно виразу
Pmax оc = Рп.оc.ф×S,
де
2
S – площа приміщення, S 47 251175м ;
2
Рп. оc. ф – питома фактична потужність освітлювальних установок, Вт/м .
Для газорозрядних ламп максимальна реактивна потужність
Qmaxоc Qроз, ос, цеху Pmax оc tg0 ,
де tg0 – відповідно cos0 для кожного типу ламп.
Тоді, користуючись цими співвідношеннями та даними довідників [3]
отримаємо:
Pmax оc 12,0 117514100 Вт.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 21
Рроз, ос, цеху 14100 0,8 = 11280,0=11,3 кВт.
Qроз, ос, цеху 11,3 0,758,5 квар.
Характеристики освітлення різних видів освітлення приймаються згідно
довідкових даних та відповідних нормативних документів.
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ цехової
підстанції
Сумарну активну та реактивну розрахункові потужності на шинах 0.4 кВ
визначаємо за виразами:
Р = Р +Р , кВт ;
0,38цеху роз.цеху осв
Р = 491,6+11,3502,9 кВт ;
0,38цеху
Q = Qроз.цеху +Qосв, квар ;
0,38цеху
Q = 396,4+8,5= 404,9 квар ;
0,38цеху
Одночасно визначаємо розрахункове навантаження SТП на шинах
цехової підстанції за виразом
2 2
SТП Р0,4 цеху Q0,4 цеху
SТП 502,92 404,92 645,6 кВА.
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання
На вищих рівнях системи електропостачання підприємства
розрахункове (максимальне) навантаження визначаємо шляхом додавання
розрахункових навантажень окремих груп електроприймачів (цехів,
підрозділів) з урахуванням коефіцієнта одночасності збігання максимумів
навантаження Ko .
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 22
Коефіцієнта одночасності Ko залежить від кількості приєднань на
шинах РУНН ГПП та середньовиваженого коефіцієнту використання Kв і
визначається за даними [8].
Приблизну потужність заводу (на шинах РУНН) SНН ГПП визначаємо за
формулою
2 2
N N
SНН ГПП Ко P0,4 цеху Q0,4 цеху . (2.13)
i i
i i
Дані про електричне навантаження інших цехів підприємства (заводу)
приводяться у вигляді таблиці 2.2. Значення навантажень повинні відповідати
вихідним даним, характеру і специфіці виробництва, загальної потужності
підприємства тощо.
Далі підставимо у вираз (2.13) відповідні значення та отримаємо
величину сумарної приблизної потужності підприємства (кВА)
SНН ГПП Sпр 0,92 4954,02 5019,92 6488,5 кВА.
Таким чином, нами з використанням нормативної методики, виконано
розрахунок електричних навантажень по підприємству, а приблизна
розрахункова потужність має значення S пр= 6488,5 кВА.
2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень
цеху та підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних
підстанцій
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху
Для визначення умовного центру електричних навантажень існують
декілька методів. Враховуючи наявність впливу сукупності факторів на вибір
місця розташування підстанції, доцільно використовувати достатньо точні
методи, які дозволяють визначити координати ЦЕН (при похибці приблизно
510 % ).
Використовуючи обрані методи, необхідно обчислити координати ЦЕН
ХЦЕН та УЦЕН як для активної так і реактивної потужності. При цьому у
якості навантаження Рроз (Qроз ) має використовуватися розрахункове
i і
значення потужності (активної і реактивної відповідно), що отримано у
попередніх розділах (або міститься у вихідних даних), а у випадку окремих
електроприймачів − номінальна активна і реактивна потужність окремого ЕП.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 23
2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства
Головні понижувальні підстанції з метою економії електроенергії і
металу рекомендується розміщувати в центрі електричного навантаження
(ЦЕН). Для встановлення ГПП поблизу ЦЕН підприємства часто існують
обмеження, що накладаються технологічними особливостями, умовами
генплану тощо. Перше уявлення про характер розподілу навантажень по
території об’єкта отримують за допомогою картограми навантажень.
Картограмою навантажень називають план, на якому зображена картина
середньої інтенсивності розподілу навантажень приймачів електроенергії.
Картограму навантажень будують, як на плані розташування приймачів
електроенергії в цехах, так і на генеральному плані всього промислового
підприємства. Якщо картограму будують на генеральному плані промислового
підприємства, то як приймачі електроенергії розглядають самі цехи.
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу навантажень
на картограмі виконують різними способами [4, 9]. Найбільш простий з них
складається в зображенні ступеня інтенсивності розподілу навантажень
приймачів за допомогою кіл. Він полягає в наступному. Як центр кола
вибирають центр електричного навантаження (ЦЕН) приймача електроенергії,
а радіус кола зв'язують із розрахунковою потужністю приймача
електроенергії; значення його знаходять із умови рівності розрахункової
середньої активної потужності групи електроспоживачів площі кругу.
Розрахунок параметрів кругів проведемо на прикладі цеху по
виробництву вакуумних сушильних установок НВЧ.
Радіус розрахункового кола r (мм) визначаємо за виразом
P
r= м , (2.14)
π×m
де Рм – сумарне електричне навантаження цеху, кВт; = 3,14 ; m − масштаб,
2 2
кВт/мм (приймаємо згідно найбільшої потужності цеху 0,2 кВт/мм ).
Підставивши у формулу (2.14) відповідні значення, отримаємо радіус
кола
502,9
r 28,29 мм.
3,14 0,2
У кожному з отриманих кіл виділяємо сектори, що відповідають
силовому та освітлювальному навантаженням. Величини відповідних кутів
αс.м. та αо.м. (градус) визначаємо за такими виразами:
360 Р
м.с.
с.м. ; (2.15)
Рм
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 24
360 Р
м.о. , (2.16)
о.м.
Рм
де α − величина сектору, градус.
Підставивши у формули (2.15) та (2.16) відповідні значення, отримаємо
величини відповідних кутів (градуси):
360 491,6 360 11,3
с.м. 351,91; о.м. 8,09.
502,9 502,9
Далі проводимо аналогічні розрахунки та знаходимо навантажувальні
координати інших цехів і підрозділів підприємства.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.3.
Точку, що відповідає теоретичному центру електричних навантажень
підприємства з координатами Х, Y (м), знаходимо за виразами:
n n
(Pм.і х і ) (Pм.і yі )
X il ; Y il , (2.17)
n n
Рм.і Рм.і
іl іl
де хі , yі − координати навантаження окремих об’єктів підприємства, м;
Рм.і. − максимальне навантаження цеху, кВт.
Підставивши у вирази (2.17) та (2.18) відповідні значення, отримаємо
координати ЦЕН нашого заводу:
525619,4 325973,2
Х 106,1 м; Y 65,8 м.
4954,0 4954,0
Далі ці значення використаємо при виборі місця розташування головної
понижуючої підстанції.
Отримані результати розрахунків заносимо до таблиці 2.4.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 25
Д алі розраховуємо координати ЦЕН цеху по виробництву вакуумних
сушильних установок НВЧ:
n n
(Pроз. x )
i (P
і роз. y )
i i
Х i=1 i=1
цеху =
n ; У
цеху = n ,
Pроз.і Pроз.i
i=1 i=1
де Рроз і, Qроз і – розрахункове навантаження окремого вузла живлення, ділянки,
а у випадку окремих електроприймачів – номінальна активна і реактивна
потужність окремого ЕП,
xі, yі – координати відповідного споживача.
Встановлення ТП в точці, координати якої розраховуємо за
вищенаведеними формулами та дозволяє суттєво зменшити використання
провідникового матеріалу за рахунок оптимізації довжини кабелів з
врахуванням площі їхнього перерізу.
Розрахунки проводимо з використанням електронних таблиць EXСEL.
Використовуючи раніше розраховані дані які занесені в таблицю 2,1,
розраховуємо ЦЕН цеху, та отримуємо:
16592,3 11500,5
Хцеху = =18,9 м ; Yцеху = =13,1 м.
877,9 877,9
ЦЕН визначався як деяка точка на генплані об’єкта.
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)
При виборі місця розташування ГПП враховують характер розподілу
навантаження по території об’єкта, умови оточуючого середовища, наявність
зон з підвищеним забрудненням, а також архітектурно-будівельні обмеження.
При виборі місця розташування цехової трансформаторної підстанції ми
будемо враховувати, зокрема, вимоги щодо зворотних потоків енергії до
джерела живлення, розташування відносно розрахованого ЦЕН та інші
фактори, врахування яких вимагають діючі нормативи. Також будемо
вибирати зону і місце розташування ГПП і трас ПЛ з урахуванням рози вітрів
і їх переважного напрямку.
ГПП розташовується поблизу точки теоретичного ЦЕН заводу [9].
Енергопостачання ГПП виконано від двох незалежних вводів районного РП,
по ПЛ напругою 110 кВ.
Для живлення ГПП використовується схема без прохідної п/ст від ГРП
відстань до якої 71 км.
Рівень напруги на шинах підстанції підтримується в допустимих межах
110 кВ± 5%, що дає змогу нормально працювати електрообладнанню.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 26
3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ ПІДПРИЄМСТВА.
РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ
3.1 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства
Схема електропостачання показує зв’язок між джерелом живлення та
споживачами електроенергії підприємства.
Для підприємств з електричним навантаженням десятки мегават,
приймальними пунктами можуть бути головні понижуючі підстанції (ГПП),
підстанції глибокого вводу (ПГВ).
Живлення ГПП, ПГВ від мереж енергосистеми повинне виконуватися не
менше ніж по двох лініях, підключеними до незалежних джерел живлення.
При виході з ладу однієї з живильних ліній, лінії, що залишилися в
роботі, повинні забезпечити все навантаження підприємства. При виході з
ладу одного незалежного джерела живлення, джерело, що залишилися в
роботі, повинне забезпечити живлення всіх електроприймачів I і II категорії,
які необхідні для функціонування основних виробництв.
ГПП призначена для зниження напруги до величини розподільчої
мережі підприємства і розподілу її по окремим групам споживачів. ГПП
бувають двох видів: тупикові і прохідні.
Тупикові підстанції передбачають дві незалежні лінії до кожного з
трансформаторів від джерела живлення (районної підстанції).
Прохідні підстанції являють собою підключення двох трансформаторів в
розріз лінії з двостороннім живленням.
В конструктивному плані підстанцію можна розділити на дві частини:
високовольтна частина підстанції і розподільчий пункт на 10 кВ.
В більшості випадків підключення трансформаторів відбувається від
повітряної лінії, в деяких випадках використовується кабельний ввід.
В якості прикладу на рисунках 3.1 і 3.2 нижче приведені схеми РУВН
«схема 35-9А» та «схема 110-3Н».
Схеми РУ ПС при конкретному проектуванні розробляються з
врахуванням схем розвитку енергосистеми, схем електропостачання району чи
об’єкта та інших робіт з розвитку електричних мереж.
До комутаційної апаратури високої напруги відносяться роз’єднувачі з
заземлюючими ножами, високовольтні вимикачі, трансформатори струму і
вимірювальні трансформатори напруги, а також розрядники.
Використовувати замість високовольтних вимикачів струмо-
відокремлювачів і короткозамикачів (система ВДКЗ) не будемо, оскільки вони
виявляють їх нестійке функціонування в зимовий період.
.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 27
Рисунок 3.1 – Схема РУВН “35-9А” підстанції 35/6 кВ
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 28
Рисунок 3.2 – Схема РУВН “110-3Н” підстанції 110/10 кВ
Між двома лініями на підстанції, як правило, робиться ремонтна
перемичка з двома роз’єднувачами.
Трансформатори підстанції бувають двообмотковими і триобмотковими
з регулюванням напруги під навантаженням. Двообмоткові трансформатори
виконуються з розщепленою вторинною обмоткою [9]. В нашій роботі будемо
використовувати двообмотковий понижувальний трансформатор 110/10 кВ.
Розподільча установка 10 кВ виконується закритого типу, має в
більшості випадків одинарну секційну систему шин (при використанні
двообмоткових трансформаторів) і складається з комплектних розподільчих
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 29
установок (КРУ) [9].
До складу КРУ входять ввідні КРУ, які розміщені посередині секції шин,
трансформатора власних потреб, шиноз’єднуючої КРУ, для відгалужень до
окремих споживачів (трансформаторів), вимірювальних трансформаторів
тощо.
В якості прикладу, на рис. 3.3 приведена електрична схема типової
розподільчої установки у складі цехової ТП.
Рисунок 3.3 – Схема РУ НН 6 (10) кВ у складі ТП
Для зовнішнього електропостачання промислових підприємств
використовуються всі передбачені міждержавним стандартом (ГОСТом)
напруги: 35, 110, 220 та 330 кВ за винятком 150 кВ, застосування якої
обмежене. При цьому на вартість будівництва ліній електропередачі в умовах
міської та промислової забудови введений підвищувальний коефіцієнт 1,6 для
ПЛ 35110 кВ і 1,62 для ПЛ 220330 кВ.
Таким чином, на основі вищенаведених даних, а також враховуючи
загальні вимоги до систем електропостачання, попередньо обираємо схему
ГПП, наведену на рисунку 3.4
РУ 10 кВ − закритого типу, вона має найчастіше одинарну секційну
систему шин (як у нашому випадку − при використанні двообмоткових
трансформаторів) і складається з комплектних розподільних установок (КРУ).
.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 30
Рисунок 3.4 − Електрична частина попередньо обраної ГПП 110/10 кВ
Оскільки, наше підприємство є окремо об’єктом з окремим
розташуванням і має споживачі першої категорії надійності
електрозабезпечення, згідно ПУЕ (розділ 4.2), обираємо до застосування
тупикову ГПП з напругами ВН та НН, 110 кВ та 10 кВ, відповідно. ГПП буде
розміщена на території підприємства, поблизу ЦЕН.
Отже, зважаючи на вищенаведену інформацію, обираємо схему
живлення підприємства від РПС, без проміжної трансформації.
Живлення підприємства виконано ПЛ напругою 110 кВ, що прокладена
на залізобетонних проміжних опорах та сталевих анкерно-кутових опорах.
3.2 Розрахунок перерізу живлячої мережі
Для живлення нашої ГПП (напруга 35, 110 або 220 кВ) в більшості
випадків використовуються ПЛ. Інколи застосовують КЛ, зокрема при
забрудненій атмосфері та інших випадках, які передбачені нормативними
документами та директивами.
Перерізи провідників мають бути перевірені за економічною густиною
струму, а при відповідної напрузі – мають бути перевіреними за умовами
утворення корони. Крім того, перерізи провідників мають бути перевірені, при
необхідності, на мінімальний переріз згідно механічної міцності.
На цьому етапі проектування попередньо визначається переріз живлячих
ліній. Вихідними даними служать номінальна напруга Uном РУВН і
приблизна потужність SВН ГПП на стороні ВН ГПП.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 31
Потужність SВН ГПП визначається за формулою, у якої враховано втрати
потужності у силових трансформаторах ГПП
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 у силових
трансформаторах ГПП.
Активну ΔРТ (кВт) і реактивну ΔQТ (квар) складову втрат в
трансформаторі визначаємо за виразами:
Р
Т 0,02 Sпр;
QТ 0,1S
пр ,
де Sпр − приблизна повна потужність об'єкта проектування, кВА (S пр= 6301,2
кВА з таблиці 2.4).
Тоді отримаємо:
РТ 0,02 6488,5129,77 кВт;
QТ 0,16488,5 648,85 квар.
Таким чином, потужність ГПП визначається виразом
SВН ГПП 0,92 (4954,0129,77)2 (5019,9 648,85)2 7005,3 кВА.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно
виразу
SВН ГПП
Іроз.Л = Кзав.Л , (3.2)
2 3 Uном
де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії, який залежить від схеми РУНН,
організації роботи ГПП в нормальному, післяаварійному і ремонтному
режимах з врахуванням забезпечення необхідного рівня надійності і
безперебійності електропостачання, приймаємо згідно рекомендацій [9]
Кзав.Л =0,85
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 32
7005,3
Іроз Л = 0,85 15,63 А.
2 3 110
2
Переріз лінії живлення Fек (мм ) визначаємо за виразом
I
F м , (3.3)
eк
Jек
2
де Jек − нормоване значення економічної густини струму, А/мм ;
визначається згідно ПУЕ (таблиця 1.3.36). При використанні максимуму
навантаження від 1000 до 3000 годин на рік і виконанні живлячої лінії
сталеалюмінієвими провідниками економічна густина струму складе Jек = 1,3
2
А/мм .
Підставивши у формулу (3.3) відповідні значення, отримаємо значення
перерізу ПЛ
15,63
Feк 12,0 мм2.
1,3
Вибраний розрахунково-економічний вигідний переріз проводу
округлимо до найближчого стандартного перерізу Fст. Але вибираємо
2
мінімальний стандартний переріз лінії Fст = 70 мм (за умовою корони [1]
2
мінімальний переріз для повітряних ліній 110 кВ – 70 мм ), марки АС70.
Тривалий допустимий струм провідника такого перерізу визначаємо згідно
ПУЕ (таблиця 1.3.29).
При прокладанні провідника ззовні приміщень тривало допустимий
струм складе Іт.д = 260 А.
Далі вибраний стандартний переріз Fст лінії живлення перевіряється на
допустимий струм нагрівання в нормальному режимі, на допустимий струм
післяаварійного режиму, на мінімальний переріз згідно механічної міцності і
мінімальний переріз за умовою корони згідно наступних виразів і умов:
– на допустимий струм в нормальному режимі роботи, А
Іроз к Ідоп , (3.4)
де Ідоп – допустимий струм вибраного стандартного перерізу, А;
к – коефіцієнт, що враховує фактичну розрахункову температуру
середовища, к=1
15,631260;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 33
– на допустимий струм в післяаварійному режимі (режим відключення
однієї з ліній живлення)
2 Іроз к кдоп Ідоп.Т , (3.5)
де кдоп – допустиме короткочасне перевантаження, кдоп 1,25 ;
2 15,63 1 1,25 260,
тоді отримаємо
31,26 325;
– на мінімальний переріз згідно механічної міцності, відповідно до місця
розташування підприємства, визначається величина стінки ожеледі, за її
товщиною визначається мінімальна площа перерізу;
– на мінімальний переріз за умовою корони – згідно ПУЕ у залежності
від напруги.
Таким чином, вибраний нами провід в повній мірі відповідає усім
умовам та режимам роботи. Остаточно, користуючись проведеними
розрахунками, обираємо для ПЛ провід АС-70.
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.
Так, для повітряних ліній напругою 110 кВ і вище індуктивний опір Х
повітряної лінії більше активного опору R: X R , причому для ЛЕП
напругою 220 кВ і вище справедливе співвідношення: Х R .
Отже, при значних довжинах таких ліній або при роботі мереж, що
містять ці елементи, з навантаженнями, близькими до проектних, значення
кутів зсуву стають великими, як правило, близько 15 25 , зі збільшенням
до 3555 при збільшеній протяжності ЛЕП або передачі потужностей,
близьких до нормативних по статичній стійкості. У цих випадках врахування
поперечної складової U/ / вносить уточнення в розрахунки напруги, що
істотно перевищують погрішності інформації про параметри мережі, а тому
аналіз електричних режимів повинен виконуватися з урахуванням поперечної
складової падіння напруги.
Для ділянок напругою 110 кВ і менше X R , кут невеликий (менше
2 3 ).
Зв’язок між напругою на початку (напруга джерела живлення) і кінці
ділянки лінії (напруга на РУВН ГПП) знаходиться шляхом традиційних
розрахунків з використання схеми заміщення (рисунок 3.5)
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 34
Рисунок 3.5 – Схема заміщення фази ділянки мережі
На рисунку 3.5 S1 , S2 – повна потужність у началі і кінці ділянки
(комплексні значення); Rн , Хн – опір навантаження (активний і
індуктивний).
Повздовжня (по напряму U2ф ) складова падіння напруги в лінії U/
ф
U/
ф Iа R Iр X I (RcosXsin) . (3.6)
де R r0l 0,329 71 23,4 Ом,
Х х0l 0,195 7113,8 Ом.
(r0, x0 − активний та індуктивний опір 1 кілометру лінії, Ом; для лінії з
провідника марки АС−70 r0 = 0,329 Ом/км, х0= 0,195 Ом/км; lл − довжина лінії,
км, lл = 71 км з вихідних даних до роботи,
cosP / S 5083,77 / 7005,3 0,73 sinQ / S 5668,75 / 7005,3 0,81).
U/
ф 15,63 (23,4 0,77 13,8 0,78) 449,8В.
Поперечна (перпендикулярна до напряму U2ф ) складова падіння
напруги в лінії U/ /
ф
U/ /
ф Iа X Iр R I (X cosR sin) . (3.7)
U/ /
ф 15,63 (13,8 0,73 23,4 0,81) 138,8В.
Знаючи складову падіння напруги Uф , можна визначити, відповідно,
вектор напруги на початку ділянки
U U U U U jU//
ф1 ф2 ф ф2 ф ф
(3.8)
U j
ф2 (IaR IpX) j(IaX IpR) Uф1 e ,
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 35
де модуль U1ф цієї напруги
U /
ф1 (Uф2 Uф)2 (U/ /
ф )2 , (3.9)
Uф1 (110000 449,8)2 (138,8)2 110448,9 В.
та його фаза
U/ /
ф
arctg , (3.10)
Uф2 U/
ф
138,8
arctg 0,07.
110000 449,8
Далі отримаємо параметри падіння напруги Uф . Втрата напруги»
Uф , для ділянки електричної мережі
Uф Uф1 Uф2 . (3.11)
Uф 110448,9 110000 448,9В.
Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки електричної мережі
має вид
Рисунок 3.6 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки
електричної мережі
Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами, для
будь-якої кількості ділянок лінії отримаємо
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 36
n
U/ / 3 U/ /
ф 3 Ii ri cosi Ii xi sini . (3.12)
i1
В цьому випадку з достатньою точністю (помилка менше 0,5 %) можна
вважати, що падіння напруги U1дорівнює його поздовжній складовій U/ .
Тоді втрати напруги U приблизно визначається за формулою
/ PіR QіX PіR Q X
U U 3 (Ia R Ip X) і , (3.13)
Uі Uном
де потужність і напруга відповідають одному і тому ж вузлу або у формулу
підставляється номінальна напруга Uном ділянки.
Тоді отримаємо
U U/ 3 (15,630,7323,415,630,8113,8) 764,14 В.
Повні активний і реактивний опір визначаються за відомими
формулами.
Відносні втрати напруги від РПС до ГПП підприємства, складають
Uф
U(%) %,
Uном
764,14
U(%) 100% 0,69%,
110000
Таким чином, вибрані параметри ПЛ здатні практично без втрат напруги
передавати розрахункову потужність на наше підприємство.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 37
4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
4.1 Вибір трансформаторів ГПП
Трансформатори ГПП повинні забезпечити надійне електропостачання в
нормальному, аварійному і післяаварійному режимі.
Як розрахункова потужність приймається максимальна потужність з
врахуванням втрат в трансформаторах, активна і реактивна складова втрат в
трансформаторі визначаються за виразами
РТ 0,02 Sпр; (4.1)
QТ 0,1Sпр , (4.2)
де Sпр − приблизна повна потужність об'єкта проектування, що визначається
на 6 ступені, кВА (S пр= 6488,5 кВА з таблиці 2.4).
Тоді отримаємо:
РТ 0,02 6488,5129,77 кВт;
QТ 0,16488,5 648,85 квар.
Таким чином, потужність ГПП визначається значенням, визначеним
раніше (п.3.2)
Snp(6 ст.) SВН ГПП 7005,3 кВА. (4.3)
Номінальна потужність SТ кожного з двох трансформаторів ГПП
попередньо оцінюється згідно виразу
Snp(6 ст.)
SТ , (4.4)
2 0,7
7005,3
SТ 5003,8 кВА.
1,4
Отже, за цим значенням потужності вибираємо оптимальну номінальну
потужність трансформатора SТ = 6300 кВА.
Для перевірки трансформатора на перевантажувальну здатність в
післяаварійному режимі (аварійне відключення одного з двох
трансформаторів) будемо використовувати упорядкований типовий графік
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 38
навантаження, в якому максимальне навантаження буде відповідати Sпp(6 ст.)
об’єкта, згідно чого робиться масштаб по осі навантажень (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Упорядкований графік навантаження для вибору
трансформаторів ГПП
Коефіцієнт початкового завантаження трансформатора визначається за
формулою
n
(S2
i ti )
1
К i1
1 , (4.5)
S n
ном Т ti
i1
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 39
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 потужність навантаження 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 K /
2 та K / /
2 .
Підставивши у (4.5) відповідні значення, отримаємо величину
коефіцієнту початкового завантаження трансформатора
1 147,42
К1 0,418.
6,3 21
Величина K /
2 обчислюється за формулою
m
(S2
i ti )
/ 1
К i1
2 , (4.6)
S m
ном Т ti
i1
де m – число ступенів потужності графіка навантаження, за яких його
навантаження більше від номінальної потужності трансформатора.
Підставивши у (4.6) відповідні значення, отримаємо величину
коефіцієнту перевантаження трансформатора
' 1 150
К2 1,12.
6,3 3
Величина K / /
2 визначається за виразом
0,9 S
/ / np(6 ст.)
К2 ,
Sном т
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 40
'' 0,9 6488,5
К2 0,93.
6300
Приймаємо коефіцієнт перевантаження рівним К2 = К2´ = 1,12.
Для трансформатора з масляним охолодженням та вимушеною
циркуляцією масла при температурі охолоджувального середовища θохол = 30
о
С та коефіцієнті початкового завантаження К1 = 0,45 згідно даних [6].
Значення коефіцієнту допустимого перевантаження при аварійних
несистематичних перевантаженнях по t = 6 годин на добу складе К2доп = 1,35.
Робота трансформатора в такому режимі допускається, оскільки
виконується умова
К2доп К2;
1,351,12.
На основі проведених розрахунків вже остаточно приймаємо
трансформатор з номінальною потужністю Sн.тр. = 6300 кВА, марки 2×ТМН –
6300/110 У1, що має напруги UВН = 115 кВ та UНН = 11 кВ, Ік.з. – 1%, втрати х.
х. – 11кВт, втрати к. з. – 44кВт.
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.
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 . (4.7)
2
6488,8
6300 3244,4
2
Умова виконується.
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності
При вирішенні цього питання керуються такими положеннями:
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 41
– число трансформаторів на підстанції визначається з умови надійності
живлення з урахуванням категорії споживачів електроенергії;
– намічаються можливі варіанти потужності трансформаторів з
урахуванням допустимого їх перевантаження в робочому і післяаварійному
режимах, і на підставі техніко-економічного зіставлення вибирається
прийнятний варіант з урахуванням можливого збільшення навантажень.
Існує декілька методик розрахунку числа та потужності цехових
трансформаторів з врахуванням компенсації реактивної потужності. Один з
можливих шляхів вибору числа і економічної потужності цехових
трансформаторів одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів
(НБК) приведено нижче. Загальна послідовність розрахунків наступна.
Вибирається економічне оптимальне число цехових трансформаторів
NТ.Е. та економічне оптимальне значення потужності НБК QНК1 .
Визначається додаткова потужність НБК QНК 2 з метою оптимального
зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі напругою 10 кВ.
Обираємо попередньо потужність силового трансформатора ТП, що
буде встановлена в нашому цеху
S
S ТП
приблТ ,
2 0,7
645,6
SприблТ 461,1 кВА.
2 0,7
За цим значенням потужності обираємо оптимальну номінальну
потужність трансформатора Sном Т = 400 кВА.
Вибрана нами номінальна потужність трансформатора нижча від
рекомендованого значення. В такому випадку для надійної роботи
трансформаторів цехової КТП в післяаварійному режимі (при живленні
споживачів цеху від одного трансформатора) ми відключатимемо деякі
невідповідальні споживачів III категорії на даний період, при цьому
розвантажуватимемо трансформатор який працює. Такий прийом полегшить
роботу трансформатора, який залишився в роботі.
Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складе
QHK Q Q . (4.9)
сум HK1 HK2
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 42
Мінімальне число цехових трансформаторів Nмін однакової потужності
SномТ, що призначені для живлення технологічно зв`язаних навантажень
дорівнює
P
Nmin
max N, (4.10)
кзаван Sном Т
де Pмах – максимальне активне навантаження даної групи трансформаторів,
кВт;
кзаван – коефіцієнт завантаження трансформатора, для
двотрансформаторних підстанцій приймається 0,7 – 0,75, для
однотрансформаторних – 0,95;
SномТ – номінальна потужність трансформатора, кВА;
∆N – дробовий доданок до найближчого цілого числа.
502,9
Nmin 0,32 2.
0,75 400
Економічна кількість трансформаторів Nе знаходиться за виразом
Nе Nmin m , (4.11)
де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [6] у
функції Nmin і N , m=0
Nе 2.
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
Qmax T Nе кзаван.ф S
2
ном T Рmax , (4.12)
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 43
S
де кзаван.ф – фактичний коефіцієнт завантаження, к ТП
заван.ф
Ne Sном T
645,6
kз.ф 0,807.
2 400
Підставивши у формулу (4.12) відповідні значення, отримаємо величину
некомпенсованої потужності
Q 2
max.Т (2 0,807 400) 502,92 404,8 квар.
Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних конденсаторів
QHK1 складе
QHK1 Qmax QmaxT , (4.13)
0,4
де Qм – сумарна реактивна потужність напругою 0,38 кВ за найбільш
0,38
завантажену зміну, квар.
При QHK1 0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку не
потрібно
QHK1 404,9 404,8 0,1 квар.
Додаткова потужність статичних конденсаторів QHK2 з врахуванням
оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою
QHK2 Qmax QHK1 Nе Sном Т (4.14)
0,4
де – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників K1 ,
K2 , схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі.
Показник К1 характеризує відношення питомих витрат на низько- та
високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної
системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при двозмінній
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 44
роботі – 12, однозмінній – 24.
Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність
трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з довідковими
даними.
Значення коефіцієнту К1 визначаємо згідно з [3]. Для енергосистеми
центру при числі робочих змін – 1 питомий коефіцієнт втрат складе К1 = 24.
Значення коефіцієнту К2 визначаємо згідно даних з [3]. При потужності
кожного цехового трансформатора Sт = 400 кВА та довжині живлячої лінії l ≤
0,5 км коефіцієнт К2 = 3.
Відповідно значення коефіцієнту γ при К1 = 24 та К2 = 3 складе γ = 0,18.
Підставивши у формулу (4.14) відповідні значення, отримаємо
додаткову потужність батарей статичних конденсаторів (квар)
QНК2 404,9 0,10,18 2 400 261,0 квар.
Остаточно сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів
складе
QHK QHK1 QHK2 0,1 261,0 261,1 квар.
сум
У результаті розрахунків за співвідношеннями (4.9) – (4.14) вибирається
кількість і потужність трансформаторів, а також сумарна реактивна
потужність батарей статичних конденсаторів.
Результати вибору приводиться у вигляді таблиці 4.1
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві
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.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 45
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 післяаварійних режимів реактивних
потужностей, які споживають ЕП підприємства;
– технічних умов енергосистем з вказаною величиною реактивної
потужності, яка передається із мережі енергосистем в мережу підприємства в
режимі найбільших активних навантажень енергосистеми.
Під час вибору компенсуючого пристрою потрібно:
– визначати доцільну ступінь використання реактивної потужності
генераторів власних електростанцій підприємства і синхронних двигунів в
мережах на напругу до 1000 В і вище;
– враховувати реактивну потужність, що генерується силовими
трансформаторами, ПЛ, струмопроводом і КЛ напругою вище 20 кВ, а також
КЛ напругою 6 (10) кВ значної протяжності;
– розглядати доцільність застосування для компенсації реактивної
потужності перетворювальних установок, спеціальних засобів компенсації.
Для підприємств з великою нерівномірністю графіків навантажень
передбачається автоматичне регулювання:
– збудження синхронних електродвигунів;
– потужності частин конденсаторних батарей в залежності від режиму
роботи системи електропостачання;
Конденсаторні батареї напругою до 1000 В встановлюють, як правило, в
цеху біля розподільчих пунктів або приєднують до магістральних
шинопроводів.
Централізована установка конденсаторів напругою до 1000 В на ТП або
на головній дільниці магістрального шинопроводу допускається лише в тих
випадках, коли установка конденсаторів в цеху можлива за умовами пожежної
безпеки.
Установку конденсаторів напругою 6 (10) кВ передбачають:
– на цехових підстанціях, які мають РУ на напругу 6 (10) кВ;
– на розосереджених ПГУ або ГПП, безпосередньо від яких виконується
розподіл електроенергії між цеховими підстанціями.
Індивідуальна компенсація може бути допущена як виключення у
потужних ЕП з низьким коефіцієнтом потужності та з великою кількістю
годин роботи на рік.
У разі ввімкнення конденсаторних батарей до мереж з джерелами вищих
гармонік потрібно перевіряти ймовірність перенавантаження конденсаторів
струмом в розрядженому або близьких до цього режимах і застосовувати
необхідні заходи з їх усунення.
Компенсація реактивної потужності є невід’ємною частиною завдання
електропостачання підприємства. Компенсація реактивної потужності
одночасно з поліпшенням якості електроенергії у мережах промислових
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 46
підприємств є одним з основних способів скорочення втрат електроенергії.
Вибір потужності засобів компенсації відбувається згідно [10, 11].
При виборі засобів компенсації реактивної потужності вихідними
даними є максимальна реактивна потужність Qтах та вхідна реактивна
потужність Qек , що погоджена з енергопостачальною організацією на межі
балансової приналежності.
Максимальна реактивна потужність Qвк на шинах розподільчої
установки 10 кВ підстанції, яка повинна бути скомпенсована
високовольтними батареями статичних конденсаторів, визначається за
виразом
Qвк кнс Qmax Qт - Qек - Qнк.ф , (4.15)
де кнс – коефіцієнт, що враховує неспівпадання за часом найбільшого
навантаження промислового підприємства з максимумом навантаження
енергосистеми (чисельні значення коефіцієнту кнс визначаються за
довідковими даними, кнс =0,91);
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.
Підставивши у формулу (4.15) відповідні значення (Qeк = 109 квар),
отримаємо максимальну реактивну потужність на шинах розподільного
пункту 10 кВ (квар)
Qк =0,92×5019,9+648,85-110-2450=2707,2 квар.
Отже, в результаті проведених розрахунків, ми обираємо до
встановлення дві ККУ марки УКЛ10,51350У1 потужністю QБСК = 1350
квар при номінальній напрузі живлення Uн = 10,5 кВ.
Сумарна ємність конденсаторної установки складає ΣQБСК = 2700 квар,
при номінальній напрузі живлення 10,5 кВ.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 47
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.
При виборі і обґрунтуванні схеми слід привести всі фактори, які
впливають на вибір (у тому числі, надійності і зручності експлуатації,
розміщення технологічних, транспортних та інших комунікацій, перспективу
розвитку мережі тощо).
Внутрішньозаводський розподіл електроенергії виконують
магістральною, радіальною або змішаною схемами [4, 6, 9]. Вибір схеми
визначається категорією надійності споживачів електроенергії, їх
територіальнім розміщенням, особливостями режимів роботи.
Одноступеневі радіальні схеми застосовують на невеликих та середніх
за потужністю підприємствах, розташованих у різних напрямках від ГПП.
Радіальні схеми забезпечують глибоке секціонування усієї системи
електропостачання, від джерела живлення до збірних шин цехових підстанцій.
Живлення потужних підстанцій або розподільчих пунктів здійснюється
не менш ніж двома радіальними лініями, що відходять від різних секцій
джерела живлення. Окремо розташовані однотрансформаторні підстанції
потужністю 400-630 кВА одержують живлення по одиночним радіальним
лініям без резервування, якщо відсутні споживачі І та II категорій і по умовам
прокладки ліній можливий її швидкий ремонт. Якщо відокремлені підстанції
мають споживачі II категорії, їх живлення повинне здійснюватися
двокабельною лінією з роз'єднувачами на кожному кабелі.
Радіальна схема розподілу електричної енергії має декілька і переваг
перед магістральною: високу надійність і простоту в експлуатації і
обслуговуванні, безпеку роботи. Недоліками є: мала економічність внаслідок
значних витрат провідникового матеріалу; необхідність в додаткових площах
для розміщення силових РП; обмежена гнучкість мережі при переміщенні
технологічних механізмів яке пов'язане зі зміною технологічного процесу.
Магістральні схеми з розподільчими шинопроводами застосовуються
при живленні споживачів, які виконують одну технологічну функцію, або при
рівномірному розміщенні споживачів по площі цеху. В таких схемах в якості
живлячих провідників застосовують шинопроводи, кабелі і проводи. Такі
схеми розподілу електричної енергії забезпечують споживачам під'єднання до
любої точки магістралі. Магістралі можуть поєднуватись до РП підстанції, до
силових РП, або безпосередньо до трансформаторів.До переваг магістральних
схем слід віднести спрощення щитів підстанцій; висока гнучкість мережі, яка
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 48
дає можливість переміщувати технологічне устаткування без переобладнання
мережі; використання уніфікованих елементів, які дозволяють вести монтаж
індустріальними способами. Магістральна схема менш надійна, ніж радіальна,
бо при зникненні напруги на магістралі всі під'єднанні до неї споживачі
втрачають живлення.
Розподіл електроенергії у внутрішньозаводських електричних мережах
нашого заводу, виконуємо по одноступеневій радіальній схемі розподілу
електроенергії.
.
Зважаючи на те, що всі інші цехи заводу в своєму складі не мають
відповідальних та високовольтних електроспоживачів, живлення їх виконуємо
також по радіальній схемі розподілу електроенергії, але з резервуванням на
стороні 0,4 кВ. Прокладання кабельних ліній виконано в спеціально створених
підземних кабельних каналах. Споживачі першої та другої категорії, згідно
ПУЕ (пункт 1.2.17), як правило, живляться від двотрансформаторних
підстанцій, з резервуванням на стороні 0,4 кВ. Враховуючи це до кожної
трансформаторної підстанції підведено по дві окремі кабельні лінії, кожна з
яких живить окремий цеховий силовий трансформатор. При проектуванні
враховуємо кількість та потужність однотрансформаторних підстанції та
розподіляємо їх потенціал потужності так, щоб навантаження на обох вводах
ГПП було приблизно однаковим. Резервування споживачів, що живляться від
одно трансформаторних підстанцій, як правило виконується від більш
потужного джерела живлення 0,4 кВ.
На рисунку 5.1., для прикладу, представлено одноступеневу радіальну
схему розподілу електроенергії на підприємстві.
Рисунок 5.1 – Одноступенева радіальна схема розподілення електроенергії
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 49
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж
Переріз жил кабелів напругою 10 кВ вибираємо згідно ПУЕ (розділ
3.3.35 – 2.3.53, таблиці 1.3.19 − 1.3.21) за економічною густиною струму з
перевіркою: на умови нагріву довготривалим розрахунковим струмом в
нормальному та післяаварійному режимах; на допустиму втрату напруги і на
термічну стійкість до струмів короткого замикання.
Розрахунок проведемо на прикладі цеху по виробництву вакуумних
сушильних установок.
За розрахункову потужність кожного трансформатора приймаємо
максимальне повне навантаження, що складається з активного Рм.10 (кВт) та
реактивного Qм.10 (квар) навантаження з врахуванням втрат потужності в
трансформаторі. Дані для розрахунків беремо з таблиці 1.4. Втрати активної
∆Рт та реактивної ∆Qт потужності в трансформаторі з достатньою для
практики точністю приймаємо рівними відповідно 2% и 10% повної
максимальної потужності зі сторони низької напруги:
Рмакс10 Рроз0,4 РТ Рроз0,4 0,02 Sном.Т; (5.1)
Qмакс10 Qроз0,4 QТ Qроз0,4 0,1Sном.Т , (5.2)
де Рроз0,4, Qроз0,4 − активні та реактивні розрахункові навантаження на стороні
0,4 кВ, кВт та квар відповідно:
Рмакс10 502,9 0,02 400 510,9 кВт;
Qм.10 404,9 0,1400 444,9 квар.
Аналогічно розраховуємо максимальні активні та реактивні
навантаження для інших цехів. Результати розрахунків заносимо до таблиці
5.1.
Таблиця 5.1 − Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП
Позиція, ТП Рроз0,4 кВт Qроз0,4 квар Sном. Т, кВА Рмакс10, кВт Qмакс10, квар
1 502,9 404,9 2×400 510,9 444,9
7 304,1 319,8 2×250 312,1 359,8
2 1500,2 1458,8 2×1600 1508,2 1498,8
8 640,1 573,8 2×630 648,1 613,8
3 652,2 708,8 2×630 660,2 748,8
4 386,1 459,7 2×400 394,1 499,7
5 704,9 860,0 2×630 712,9 900
6 265,8 221,6 2×250 273,8 261,6
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 50
Розрахункову потужність кожної радіальної лінії, що живить підстанцію
ТП-1 цеху по виготовленню офісних меблів Sл(ТП-1) (кВА) визначаємо згідно
електричної схеми живлення і розрахункових потужностей за виразом
S 2 2
л(ТП1) Рмакс10 Qмакс10 , (5.3)
де Рмакс10 і Qммакс10 − розрахункова активна і реактивна потужність лінії, що
живить підстанцію ТП-1, кВт та квар відповідно.
Підставивши у формулу (5.3) відповідні значення, отримаємо
розрахункову потужність лінії
S 2 2
л(ТП-1) 510,9 444,9 677,46 кВА.
Розрахунковий струм лінії Іл(ТП-1) в нормальному режимі визначається за
виразом
S
Iл
л , (5.4)
3 Uн
де Uн номінальна напруга лінії, кВ.
Підставивши у формулу (5.4) відповідні значення, отримаємо
розрахунковий струм лінії
677,46
Iл(ТП1) 39,11А.
3 10
Для визначення перерізу живлячого кабелю визначаємо згідно ПУЕ
(таблиця 1.3.36) економічну густину струму. При використанні максимуму
навантаження від 1000 до 3000 годин на рік і виконанні живлячої лінії кабелем
з алюмінієвими жилами та паперовою ізоляцією економічна густина струму
2
складе – Jек = 1,6 А/мм .
Визначаємо стандартний переріз кабельної лінії Fек(ТП-1), по якому
проходить струм Іл(ТП-1) за виразом
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 51
Iл(ТП1)
Fек(ТП1) ;
Jек
39,1
F 2
ек(ТП1) 24,44 мм .
1,6
Для живлення підстанції ТП-1 приймаємо кабель марки АСБГ(3×25) з
2
перерізом жил 25 мм та тривало допустимим струмом Іт.д = 90 А.
Аналогічно вибираємо кабелі, що живлять інші ТП. Результати
розрахунків зводимо в таблицю 5.2
Таблиця 5.2 − Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ
№,
п/п Fек, Ділянка кабелю Sл, кВА Lл, м Iл, A 2 Iт.д, А Марка кабеля
мм
1 ГПП-ТП1 677,5 36 39,1 24,4 90 АСБГ(3×25)
2 ГПП-ТП5 1148,1 138 66,3 41,4 90 АСБГ(3×25)
3 ГПП-ТП6 378,7 90 21,9 13,7 70 АСБГ(3×16)
4 ГПП-ТП2 2126,3 50 122,8 76,8 160 АСБГ(3×70)
5 ГПП-ТП8 892,6 38 51,5 32,2 90 АСБГ(3×25)
6 ГПП-ТП3 998,3 77 57,6 36,0 90 АСБГ(3×25)
7 ГПП-ТП4 636,4 43 36,7 23,1 90 АСБГ(3×25)
8 ГПП-ТП7 476,3 85 27,5 17,2 70 АСБГ(3×16)
Виконаємо перевірку кабелю (на прикладі кабеля, що живить підстанцію
ТП-1) на допустимий струм в нормальному режимі роботи за виразом:
Іл Іт.д×К1×К2, (5.5)
де К1 − поправочний коефіцієнт, що залежить від температури землі та повітря
в середовищі яких прокладено кабель; К1 = 1,04;
К2 − поправочний коефіцієнт, що залежить від кількості кабелів,
прокладених паралельно; К2 = 0,87
Ідоп − тривалий допустимий струм на 1 кабель в нормальних умовах, А.
Підставивши у співвідношення (5.5) відповідні значення отримаємо:
39,290 1,04 0,87;
39,281,4.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 52
Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається
за виразом:
2 Iл Iт.д К1 К2 К3, (5.6)
де К3 − допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії; К3 = 1,25.
Підставивши у співвідношення (5.6) відповідні значення отримаємо:
2 39,1 90 1,04 0,87 1,25;
78,2101,8.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більше 5% від Uн, тобто має виконуватися умова
U 52,5. (5.7)
Величина втрати напруги в лінії ΔU (В) визначається за виразом
U 3 Іл L (r0 cos x0 sin), (5.8)
де r0, x0 – відповідно питомий активний та реактивний опір лінії, Ом/км; для
кабеля АСБГ(3×25) r0 = 0,047 Ом/км, x0 = 0,92 Ом/км.
Підставивши у формулу (5.8) відповідні значення, отримаємо величину
втрати напруги у лінії (В)
U 3 39,10,035 (0,047 0,78 0,92 0,63) 1,46 В.
Втрата напруги в лінії не перевищує допустиму, оскільки виконується
умова (5.7)
2,28 52,5.
Вибраний кабель повністю відповідає усім умова і режимам роботи.
Аналогічно виконуємо перевірку інших живлячих кабельних ліній.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 53
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В
6.1 Вихідні дані для розрахунків
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. Розрахунки режиму
КЗ необхідні для вирішення таких завдань [3]:
– виявлення умов роботи споживачів енергії при можливих КЗ та
допустимості того чи іншого режиму;
– вибір та перевірка електроустаткування за умов КЗ;
– зіставлення, оцінка та вибір схем електричних з’єднань СЕП;
– координація і оптимізація значень струмів та потужності КЗ;
– оцінка стійкості режиму СЕП та її вузлів навантаження;
– проектування заземлювальних пристроїв;
– визначення впливу струмів КЗ на лінії зв’язку;
– вибір розрядників для захисту електроустановок від перенапруги;
– аналіз аварій в електроустановках;
– проведення різних випробувань у СЕП.
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 струмів короткого замикання виконуємо для
найбільш характерних точок, в яких передбачається встановлення апаратів
захисту.
Проводити розрахунки будемо відповідно до джерела, що представляє
собою настанову ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015 [7], який в т.ч. надає загальну
методику розрахунку струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В.
Згідно з цим стандартом параметри елементів схем заміщення можуть
бути визначені в іменованих одиницях (додаток 1 вказаного стандарту), або у
відносних одиницях з приведенням значень параметрів розрахункових схем до
вибраних базисних умов (додаток 1 вказаного стандарту). Розрахунок
виконуємо у відносних базисних одиницях, при цьому всі опори схеми
заміщення приводяться до базисних умов. За базисні умови приймаємо:
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 54
х с
К1 х л
Rл
К1
х т р
Rт р
х а в т
Rа в т
К2 х ш
Rш
К2
х а в т 1 х а в т 2
К3 К4 R а в т 1 R а в т 2
х я 1 х я 2
R я 1 R я 2
Т П 1 Т П 2 К3 К4
Т П 1 Т П 2
Рисунок 6.1 – Електрична схема та схема заміщення для розрахунку
Sст А
кр з у м ів КЗ у високовольтній мережі
базисна потужність Sб = 100 МВА;
базисна напруга U х = с 1 15 кВх, Uл А = 1 0х,5 т рк 1В ; х т р 2
б1 б2
базисний струм визначаємо за виразом
S
I б
б .
3 Uб
х с 0 х л 0 А х т р 1 0 х т р 2 0
Додатковими вихідними даними до розрахунку струмів КЗ є:
– номінальна напруга енергосистеми UC :
– довжина повітряної лінії lПЛ . U к 0
Відповідно отримаємо:
Ли с т
Из м . Л и с т № д о к у м . По д п . Д а т а Арк.
Ко п и р о вЧ а лД Т У А1 21077 45/04 ПЗ Фо р м а т A}4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5 5
Ин в . № п о д л . По д п . и д а т а Вз а м . и н в . № И н в . № д у б л . По д п . и д а т а
100
базисний струм І ступеня: Iб1 0,5 кА;
3 115
100
базисний струм ІІ ступеня: I
б2 5,5 кА.
3 10,5
Далі будемо визначати значення опорів схеми заміщення у відносних
базисних одиницях.
Реактивний опір системи хс (в.о.) визначаємо за виразом
S
x б , (6.1)
c
Sкз
де Sкз потужність, що видається генератором джерела живлення в мережу
при КЗ, МВА (Sкз = 2201 МВА – дані виходячи з умови до роботи).
Підставимо у вираз (6.1) відповідні значення, і визначимо внутрішній
опір системи (в.о.)
100
хc 0,045.
2202
Активний Rпл (в.о.), а також реактивний хпл (в.о.) опір ПЛ 110 кВ
визначаємо за виразами:
S
Rпл r0пл l
б
л ; (6.2)
U 2
б1
S
хпл х б
0пл lл , (6.3)
U 2
б1
де r0пл, x0пл − активний та індуктивний опір 1 кілометру лінії, Ом; для лінії з
провідника марки АС−70 r0пл = 0,33 Ом/км, х0пл = 0,19 Ом/км; lл − довжина
лінії, км (lл = 71 км ).
Підставивши у формули (6.2) та (6.3) відповідні значення, отримаємо
активний та індуктивний опір повітряної лінії 110 кВ
100
Rпл 0,33 71 0,18;
1152
100
хпл 0,19 71 0,1.
1152
Реактивний опір трансформатора ГПП хтр визначаємо за формулою
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 56
Uк S
хтp б , (6.4)
100 Sн.mp
де Uк − напруга короткого замикання трансформатора, %; для трансформатора
ТМН – 2×6300/110 У1 Uк = 10,5%; Sн.тр − номінальна потужність
трансформатора – 6,3 МВА; фактичний коефіцієнт трансформації
Uном В 115
n 10,5 .
Uном Н 11
Підставивши у вираз (6.4) відповідні значення, отримаємо реактивний
опір трансформатора ГПП (в.о.)
10,5 100
хтp 1,68.
100 6,3
6.2 Розрахунок струмів трифазного короткого замикання в
характерних точках
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.
Розрахунки проводять методом точного зведення у іменованих або
відносних одиницях.
Для найбільш характерних обраних точок короткого замикання Кі
розраховується початкове значення Iп 0 періодичної складової струму КЗ,
ударний струм iу .
Розраховуючи ударний струм вважають [8] (у п. 6.2 – 6.3
використовуються позначення фізичних величин, прийнятих у цьому
нормативі):
1) ударний струм наступає через 0,01c після початку КЗ;
2) амплітуда періодичної складової струму КЗ в момент t 0,01c
дорівнює амплітуді цієї складової в початковий момент КЗ.
В практичних випадках, найчастіше визначають не повний струм КЗ, а
тільки його складові. Наприклад, основною розрахунковою величиною під час
вибору параметрів пристроїв релейного захисту та системної автоматики є
початкове значення періодичної складової струму КЗ. Вибираючи провідники
й апарати, необхідно знати початкове значення періодичної складової струму
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 57
КЗ, ударний струм, значення періодичної та аперіодичної складових для
заданого моменту часу тощо.
Розраховуємо струм короткого замикання в точці К1 ІкзК1 (кА) за
виразом
I
I б1 , (6.5)
кзК1
ZК1
де ZК1 повний опір лінії від джерела живлення до точки К1, в.о.
Величину цього опору визначаємо за формулою
2
Z 2
К1 хc хпл Rпл ;
2
ZК1 0,045 0,1 0,182 0,23 Ом.
Підставивши у формулу (6.5) відповідні значення, отримаємо струм
короткого замикання в точці К1 (кА)
0,5
IкзК1 2,17 кА.
0,23
Ударний струм в точці К1 іудК1 (кА) визначаємо за виразом
іудК1 2 IкзК1 kудК1, (6.6)
де kудК1 − ударний коефіцієнт в точці К1; визначається за формулою
R
3,14 пл
хcх
k пл
удК1 1 е ;
0,18
3,14
kудК1 1 2,71 0,0450,1 1,41.
Підставивши у формулу (6.6) відповідні значення, отримаємо величину
ударного струму в точці К1
іудК1 2 2,17 1,41 4,31 кА.
Розраховуємо струм короткого замикання в точці К2 ІкзК2 (кА) за
виразом
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 58
I
I б2 , (6.7)
кзК2
ZК2
де ZК2 повний опір лінії від джерела живлення до точки К2, в.о.
Величину цього опору визначаємо за виразом
2
Z 2
К2 хс хпл хтр хш (Rпл Rшл) ;
2
ZК2 0,045 0,11,68 0,21 (0,18 0,21)2 2,12 Ом.
Підставивши у формулу (6.7) відповідні значення, отримаємо струм
короткого замикання в точці К2
5,5
IкзК2 2,59.
2,12
Ударний струм в точці К2 іудК2 визначаємо за виразом
іудК2 2 IкзК2 kудК2; (6.8)
де kудК2 − ударний коефіцієнт в точці К2; визначається за формулою
R
3,14 плRшл
х х х х
kудК2 1 е с пл тр ш ;
0,180,21
3,14
k 1 2,71 0,0450,11,680,21
удК2 1,67.
Підставивши у формулу (6.8) відповідні значення, отримаємо величину
ударного струму в точці К2
іудК2 2 2,59 1,67 6,09 кА.
Розраховуємо струм короткого замикання в точці К3 ІкзК3 за виразом
I
I б2
кзК3 , (6.9)
ZК3
де ZК3 повний опір лінії від джерела живлення до точки К3, в.о.
Величину цього опору визначаємо за виразом
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 59
ZК3 (Хс Хпл Хтр Хш Хавт Хш Хавт1 Х 2
л1) (Rпл Rш Rавт Rш Rавт1 Rл1)
2 ;
ZК3 (0,045 0,11,68 0,21 0,13 0,21 0,18 0,1)2
(0,18 0,21 0,41 0,211,1 0,1)2 3,29.
Підставивши у формулу відповідні значення, отримаємо струм
короткого замикання в точці К3
5,5
IкзК3 1,67 кА.
3,29
Ударний струм в точці К3 іудК3 визначаємо за виразом
і 2 I k ; (6.10)
удК3 кзК3 удК3
де kудК3 − ударний коефіцієнт в точці К3; визначається за формулою
R R R R R R
3,14 пл ш авт ш авт1 л1
ХсХплХтрХшХ Х Х
k 1 е авт ш авт1Хл1
удК3 ;
0,180,210,410,211,10,1
3,14
k 1 2,71 0,0450,11,680,210,130,210,170,1
удК3 1,09.
Далі підставимо у формулу відповідні значення, отримаємо величину
ударного струму в точці К3
іудК3 2 1,67 1,09 2,57 кА.
Розраховуємо струм короткого замикання в точці К4 ІкзК4 за виразом
I
I б2
кзК4 , (6.11)
ZК4
де ZК4 повний опір лінії від джерела живлення до точки К4, в.о.
Величину цього опору визначаємо за формулою
Z 2 2
К4 (Хс Хпл Хтр Хш Хавт Хш Хавт2 Хл2) (Rпл Rш Rавт Rш Rавт2 Rл2) ;
ZК4 (0,045 0,11,68 0,21 0,13 0,21 0,17 0,082)2
(0,18 0,21 0,41 0,211,1 0,0625)2 3,41.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 60
Підставивши у формулу відповідні значення, отримаємо струм
короткого замикання в точці К4
5,5
IкзК4 1,61 кА.
3,41
Ударний струм в точці К4 іудК4 визначаємо за виразом
і 2 I k ; (6.12)
удК4 кзК4 удК4
де kудК4 − ударний коефіцієнт в точці К4; визначається за виразом
RплRшR
3,14 автRшRавт 2Rл 2
ХсХплХтрХшХавтХшХ
k 1 е авт 2Хл 2
удК4 ;
0,180,210,410,211,10,0625
3,14
k 1 2,71 0,0450,11,680,210,130,210,170,082
удК4 1,21.
Підставивши у формулу відповідні значення, отримаємо величину
ударного струму в точці К4
іудК4 2 1,611,21 2,75 кА.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 − Струми короткого замикання в СЕП
Точка короткого
К1 К2 K3 К4
замикання
Z*к, в.о. 0,23 2,12 3,29 3,41
ІКЗ, кА 2,17 2,59 1,67 1,61
іуд, кА 4,31 6,09 2,57 2,75
6.3 Розрахунок струму однофазного короткого замикання в мережі
110 кВ
Розрахунок струму однофазного короткого замикання здійснюємо у
відносних одиницях. Для розрахункової схеми (рисунок 6.2), що містить точку
А однофазного короткого замикання, складаємо схему заміщення (рисунок
6.2), користуючись рекомендаціями та припущеннями, вказаними у [3, 4].
Для розрахунку струму однофазного замикання на землю приймаємо
електричну схему трансформатора 110/10 кВ і складаємо схему заміщення
(рисунок 1.4) зі струмом короткого замиканням в точці А.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 61
х с
К1
х л
R л
К1
х т р
К2 Rт р
х а в т
R а в т
х ш
Rш х с
К2
К1
х х л
а в т 1 х а в т 2
К3 К4 R а в т 1 R л R а в т 2
К1
х я 1 хх я 2 тр
Rя 1 R R я 2
К2 тр
Т П 1 Т П 2 К3 К4
Т П 1 х а в т Т П 1
R а в т
S А
кз
х ш
х с х л А х т р 1 Rх тш р 2
К2
х а в т 1 х
ав т 2
Рисунок 6.2 − Електрична схема і схема
К3 К4 R а в заміщеннRя д л я розрахунку
т 1 ав т 2
х однофазного КЗ
с0 х л 0 А х т р 1 0 х т р 2 0
х я 1 х я 2
Розрахунок виконуємо у відносних базисних одиницях. За базисні умови
приймаємо: Rя 1 R я 2
базисна потужність S = 100 МВАU; кб 0
Т П б1 а з
К3 К4
исна напТру П г а2 Uб1 = 115 кВ;
базисний струм визначаємо за формулоТю П 1 Т П 1
Ли с т
S
Из м . Л и с т № д о к у м . S П о д п . Д а т а I А б
б .
кз
Ко п и р о в а л 3 Uб Фо р м а т A4
Відповідно:
100
базисний струм хІ с ст у пеня:х I бл1 А х т р 1 0 ,5хкА т р ; 2
3 115
На базі цих схем приводимо схему для визначення опору нульової
послідовності (рисунок 6.3). Розрахунок ведемо у відносних одиницях.
х с 0 х л 0 А х т р 1 0 х т р 2 0
U к 0
Рисунок 6.3 − Схема заміщення для розрахунку опору нульової
послідовності Ли с т
Из м . Л и с т № д Іо н к уд му . к т и Пвон ди п й . Д о а п т іар н ульової послідовності повітряної лінії х0 (в.о.)
визначаємо через опір лінії прКяо м п и о р ї о п в ао лс л ід овності з врахуваннямФ ко ре м ф а ті ц і є н Aт4 а n ,
величина якого залежить від конструктивного виконання лінії за формулою
х0 n хпл; (6.13)
де n − коефіцієнт в залежності від типу монтажу лінії, для одноланцюгової
лінії зі сталевими тросами n = 3.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 62
Ин в . № п о д л . По д п . и д а т а Вз а м . и н в . № И н в . № д у б л . По д п . и д а т а
Ин в . № п о д л . По д п . и д а т а Вз а м . и н в . № И н в . № д у б л . По д п . и д а т а
Підставивши у формулу (6.13) відповідні значення, отримаємо
індуктивний опір нульової послідовності повітряної лінії (в.о.)
х0 30,103 0,31.
Опори обмоток нульової послідовності трансформатора залежать від
схеми з’єднання обмоток трансформатора − при схемі з’єднання зірка з
нульовим виводом − трикутник (рисунок 6.3) мають такі ж значення, як і
прямої послідовності.
(1)
Потужність однофазного короткого замикання Sк (кВА) на шинах 110
кВ районної підстанції визначаємо через потужність трифазного КЗ за
формулою
S(1)
к k S(3)
к ; (6.14)
де k − коефіцієнт, значення якого залежить від відстані КЗ від шин районної
підстанції, 0 k 1,5, при КЗ у віддаленій точці (поблизу трансформатора
ГПП), приймаємо k = 1,55.
Далі підставимо у вираз (6.14) відповідні значення та розрахуємо
потужність однофазного КЗ на шинах 110 кВ районної підстанції (кВА)
S(1)
к 1,55 2202 3413,1 кВА.
(1)
Струм однофазного КЗ Ік (кА) на шинах районної підстанції
визначаємо за виразом
S(1)
I(1) к
к , (6.14)
3 U1
де U1 − номінальна напруга на шинах заводської підстанції, кВ; U1 =110 кВ.
Підставивши у формулу (6.14) відповідні значення, отримаємо струм
однофазного короткого замикання на шинах 110 кВ заводської підстанції
(1) 3413,1
Iк 17,93 кА.
3 110
Опір нульової послідовності системи хco (в.о.) визначаємо з виразу
І(1)
к 3 1
, (6.15)
Іб хс1 хс2 хсо
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 63
де хс1, хс2 − відповідно опори прямої та зворотної послідовності системи у в.о.
Ці опори визначаються з виразу х (
с1 хс2 хс , хс =0,045 – визначається
раніше).
З виразу (6.15) знаходимо хсо (в.о.)
3 1 І
х б
с0 хс1 х
с2;
Ік
3 15,5
хс0 0,045 0,045 0,83.
17,93
Згідно з рисунком 6.3 визначаємо сумарний опір схеми нульової
послідовності х0 (в.о.) для однофазного струму КЗ як паралельне з'єднання
двох віток
(хс0 хл0)(хтр10 хтр20)
х0 ;
(хс0 хл0) (хтр10 хтр20)
(0,83 0,31)(1,66 1,66)
х0 0,86.
(0,83 0,31) (1,66 1,66)
(1)
Струм однофазного КЗ ІкзА (кА) у віддаленій точці А визначаємо за
виразом
(1) 3 1 І
І б
кзА , (6.16)
хрез1 хрез2 х0
де хрез1 = хрез2 = хс1 + хл1 = 0,045 + 0,1 = 0,145.
Далі підставимо у вираз (6.16) відповідні значення, отримаємо струм
однофазного КЗ у точці А
(1) 3 15,5
ІкзА 14,42 кА.
0,145 0,145 0,83
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 64
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ ГПП.
ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ.
ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
7.1 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП
Вибір типу, потужності та інших параметрів ГПП, а також її
місцезнаходження повинні бути вибрані на основі значень і характеру
навантаження та розміщенням їх на генплані заводу. При цьому повинні
братися до уваги архітектурно-будівельні і експлуатаційні вимоги, розміщення
технологічного обладнання, умови навколишнього середовища, вимоги
вибухо-пожежної та екологічної безпеки тощо.
ГПП призначена для зниження напруги до величини розподільчої
мережі підприємства та розмноження виводів для окремих груп споживачів.
ГПП бувають двох видів: тупикові та прохідні. Тупикові підстанції
передбачають дві незалежні лінії до кожного з трансформаторів від джерела
живлення (районної підстанції). Прохідні підстанції являють собою
підключення двох трансформаторів в розріз лінії з двостороннім живленням.
В конструктивному плані підстанцію можна розділити на дві частини:
високовольтна частина та розподільний пункт на 10 кВ.
В більшості випадків підключення трансформаторів відбувається від
повітряної лінії, в деяких випадках використовується кабельний ввід.
До комутаційної апаратури високо ї напруги відносяться роз’єднувачі з
заземлюючими ножами, високовольтні вимикачі, трансформатори струму та
вимірювальні трансформатори напруги, а також розрядники. Використання
замість високовольтних вимикачів струмовідокремлювачів та
короткозамикачів небажано в зв’язку з їх нестійкою роботою в зимовий
період. Між двома лініями на підстанції, як правило, робиться ремонтна
перемичка з двома роз’єднувачами та високовольтним вимикачем.
Трансформатори підстанції бувають двообмотковими та
триобмотковими з регулюванням напруги під навантаженням. Двохобмоткові
трансформатори потужністю 25, 40 і 63 МВА виконуються з розщепленою
вторинною обмоткою. Для трансформатора потужністю 25 МВА виводи
вторинних обмоток в більшості випадків перемикають. Для аналогічних
перемикань в трансформаторах 40 і 63 МВА необхідне економічне
обґрунтування.
Для обґрунтування вибору напруги зовнішньої мережі нашого
підприємства, ми скористаємося рекомендаціями, завдяки яким напруги
вибирають не на основі конкретного техніко-економічного розрахунку, а на
базі заздалегідь виконаного техніко-економічного аналізу приведених витрат
на зовнішнє електропостачання підприємств даного типу. У цьому випадку ми
не враховуємо деякі приватні чи місцеві фактори, однак виконання не
прив’язаних до конкретних умов рекомендацій забезпечує більш
перспективний розвиток електропостачання промислового району в цілому.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 65
В основу техніко-економічних розрахунків покладені дві принципові
схеми електропостачання промислового підприємства:
− від районної підстанції без проміжної трансформації з урахуванням
наявності на районній понижуючої підстанції (РПС) вільної потужності на
порівнюваних напругах;
− від РПС з установкою на ній трансформаторів чи
автотрансформаторів. При цьому враховуються частка витрат і вартість утрат
за коефіцієнтом, що визначається як відношення
Sр
4, (7.1)
Sп
де Sр – потужність трансформаторів на РПС, МВА; в нашому енергетичному
регіоні використовують автотрансформатори типу АТДЦТН-200000/220/110, з
потужністю первинної обмотки Sном(ВН) = 200 МВА, а вторинної обмотки
Sном(НН) = 100 МВА;
Sп – потужність трансформаторів на головній понижуючій підстанції
промислового підприємства, МВА; (для даного типу підприємств номінальна
потужність трансформаторів ГПП складає приблизно Sп = 20 МВА).
Відповідно умова (7.1) буде виконуватися
100
5 4.
20
Для зовнішнього електропостачання промислових підприємств
використовуються всі передбачені міждержавним стандартом (ГОСТом)
напруги: 35, 110, 220 та 330 кВ за винятком 150 кВ, застосування якої
обмежене. При цьому на вартість будівництва ліній електропередачі в умовах
міської та промислової забудови введений підвищувальний коефіцієнт 1,6 для
ПЛ 35110 кВ і 1,62 для ПЛ 220330 кВ.
Розглянувши усі вищевикладені умови вибору напруги живлячої мережі,
обираємо схему живлення підприємства від РПС, без проміжної
трансформації з урахуванням наявності на ГПП вільної потужності на
порівнюваних напругах. Живлення підприємства виконано силовою ПЛ 110
кВ, що прокладена на залізобетонних проміжних опорах та сталевих анкерно-
кутових опорах.
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 [11].
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 66
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 та 7.2.
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача
Каталожні дані вимикача Умови вибору
Розрахункові дані
ВГТ-110-40/2500 У1
Uн = 110 кВ Uном = 110 кВ U
н Uном
Іmах = 15,63 А Іном = 2500 А Іmax Іном
Iуд = 6,09 кА Iм.м.ск. = 67 кА іуд І
м.м.ск
In.t = 2,29 кА Iвідкл. = 40 кА Іn.t Івідкл
В І 2
к t tф 2,292 0,05 0,26 В І 2
к m tm 672 0,05 224,4 Вк І 2
Т tT
де Ім.м.ск. – номінальний допустимий струм термічної стійкості вимикача на
проміжку часу tm, кА;
Вк – тепловий імпульс струму, що характеризує кількість теплоти, яка
виділяється в апараті під час дії струмів КЗ;
Івідкл. – струм спрацювання апарату захисту, кА;
tф – час спрацювання апарату захисту, с.
Таблиця 7.2 − Вибір роз’єднувача
Каталожні дані роз’єднувача Умови вибору
Розрахункові дані
РДЗ-2-110Б/1000 У1
Uн = 110 кВ Uном =110 кВ Uн Uном
Іmах = 15,63 А Іном = 1000 А Іmax Іном
Iуд = 6,09 кА Iм.м.ск. = 80 кА іуд Ім.м.ск
Int = 2,29 кА Iвідкл. = 31,5 кА Іn.t Івідкл
Апаратура вважається правильно вибраною, якщо каталожні дані
більше (дорівнюють) розрахунковим.
7.3 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН
Силовими апаратами розподільчої мережі є ввідні та секційні вимикачі.
Вибір їх не відрізняється від вибору силових апаратів мережі живлення.
Високовольтні вимикачі на напругу 10 (6) кВ вибираються так, як і на
напругу 110 кВ; при виборі слід орієнтуватися на сучасні вимикачі. Умови
вибору вимикача навантаження напругою 10 (6) кВ ті ж самі, що і силових
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 67
вимикачів. У якості вимикачів навантаження використовуються вимикачі типу
ВН, ВНП та інші сучасні.
Результати вибору ввідного вимикача зводимо в таблицю 7.3, а
секційного вимикача – в таблицю 7.4.
Таблиця 7.3 − Вибір ввідного вимикача 10 кВ
Каталожні дані вимикача
Розрахункові дані
ВБ4-П-10/1250
Uн = 10 кВ Uн = 10 кВ
Іmах(ввід) = 357,2 А Ін = 1250 А
Iуд ≈ 9 кА Iм.м.ск. = 31,5 кА
Int ≈ 3 кА Iвідкл. = 31,5 кА
В І 2 t 32
к t ф 0,12 1,08 В 2
к Іm tm 31,52 0,12 109
де Імах(ввід) − розрахунковий струм ввідного вимикача, А.
Розрахунковий струм ввідного вимикача Імах(ввід) визначаємо за виразом
Sрозр
Imax(ввід) ;
3 10,5
6488,5
I
max(ввід) 357,2 А.
3 10,5
Таблиця 7.4 − Вибір секційного вимикача 10 кВ
Каталожні дані вимикача
Розрахункові дані
ВБ4-П-10/630
Uн = 10 кВ Uн = 10 кВ
Іmах(секційний) = 178,6 А Ін = 630 А
Iуд ≈ 4,5 кА Iм.м.ск. = 20 кА
Int ≈ 1,6 кА Iвідкл. = 20 кА
Вк І 2
t tф 1,62 0,12 0,31 Вк І 2
m t
2
m 20 0,12 48
де Іmax(секційний) − розрахунковий струм секційного вимикача, А.
Апаратура вважається правильно вибраною, якщо каталожні дані
більше (дорівнюють) розрахунковим.
Розрахунковий струм секційного вимикача Імах(секційний) (А) визначаємо за
виразом
0,5 Sрозр 0,5 6488,5
Imax(секційний) ; Imax(секційний) 178,6А.
3 10,5 3 10,5
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 68
Плавкі запобіжники (при їх наявності) напругою вище 1000 В
вибирають за конструктивним виконанням, номінальною напругою та
струмом, граничному струму відключення та потужності, роду установки.
7.4 Вибір трансформаторів струму
Трансформатори струму, згідно ПУЕ (пункти 1.6.6 – 1.6.8), вибирають
за номінальною напругою, первинному та вторинному струмам, за родом
встановлення, конструкції, класу точності та перевіряють на термічну
стійкість при короткому замиканні. Попередньо обираємо трансформатор
струму напругою 10 кВ типу ТОЛ-10 (800/5).
Результати вибору трансформатора струму, що розташований у
ввідному колі приведено в таблиці 7.5.
Таблиця 7.5 − Вибір трансформатора струму напругою 10 кВ
Каталожні дані трансформатора
Розрахункові дані
струму ТОЛ-10 (800/5)
Uн = 10 кВ Uн = 10 кВ
Іmах = 357,2 А Ін = 800 А
Iуд ≈ 9 кА Iд = 14,8 кА
Int ≈ 3 кА
Вк І 2 2 2 2
t tф 3 0,12 1,08 Вк Іm tm 14,8 0,12 26,2
Номінальний струм вторинної обмотки трансформатора складає І2н=5А,
допустима потужність вторинної обмотки при соsφ =0,8 та класі точності 0,5
складає S2н = 15 ВА.
Вибраний трансформатор струму перевіряємо на відповідність своєму
класу точності. Для цього має виконуватися умова
rпров.ф rприл rн, (7.2)
де rпров.ф фактичний опір з’єднувальних проводів, Ом;
rприл сумарний опір приєднаних до трансформатора приладів, Ом.
rн опір вторинної обмотки трансформатора струму, Ом; rн = 0,6 Ом.
Сумарний опір приєднаних приладів rприл (Ом) визначаємо за виразом
Sприл
rприл , (7.3)
I 2
2н
де Sприл − сумарна потужність приєднаних приладів (лічильники активної та
реактивної енергії, інші прилади), ВА; Sприл = 7 ВА.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 69
Підставивши у формулу (7.3) відповідні значення, отримаємо сумарний
опір приєднаних приладів (Ом)
14
rприл 0,28.
52
Сумарний опір з’єднувальних проводів rпров (Ом) визначаємо за виразом
S2н I 2
2н(rприл rк )
r , (7.4)
пров
I 2
2н
де rк опір контактів, Ом; rк = 0,1 Ом.
Підставивши у формулу (7.4) відповідні значення, отримаємо сумарний
опір з’єднувальних проводів (Ом)
1552 (0,28 0,1)
rпров 0,22.
52
2
Визначаємо переріз з’єднувальних проводів Fпров (мм )
lP Fпров , (7.5)
rпров
де lпров розрахункова довжина проводів при з’єднанні в зірку, м; 1р = lпров = 25
м;
2
ρ питомий опір матеріалу провідника, Ом·мм /м; для алюмінієвих
2
провідників ρ = 0,02 Ом·мм /м.
Підставивши у формулу (7.5) відповідні значення, отримаємо переріз
2
з’єднувальних проводів (мм )
25 0,02
Fпров 2,27 мм2.
0,22
2
Приймаємо найближчий стандартний переріз проводу F = 2,5 мм .
Визначаємо фактичний опір з’єднувальних проводів rпров.ф (Ом)
l 25 0,02
rпров
P 0,2.
F 2,5
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 70
Підставивши у вираз (7.2) відповідні значення, отримаємо
0,2 0,28 0,6; 0,46 0,6. Оскільки умова виконується, то обраний
трансформатор струму забезпечить допустиму похибку в межах класу
точності 0,5.
7.5 Вибір трансформаторів напруги
Вибір трансформаторів напруги в мережі 10 кВ виконуємо згідно ПУЕ
(пункт 1.6.9). Для цього виконуємо розрахунок навантаження основної
обмотки трансформатора. Розрахунок виконаємо в таблиці 7.6.
Згідно з розрахунковим навантаженням трансформатора, що дорівнює
Sф = 472 ВА, вибираємо трансформатор напруги типу НТМИ-10-66 УЗ
потужністю Sн = 500 ВА. Оскільки номінальна потужність трансформатора
більша розрахункової потужності навантаження, то трансформатор буде
працювати в класі точності 0,5 з допустимою похибкою.
Таблиця 7.6 − Розрахунок навантаження трансформатора напруги
Потужність, що
споживається
Прилад Тип
Р, Вт Q, вар S, ВА
Вольтметр Э-335 2,0 1 1 0 1 2,0 − 2,0
Лічильник
активної СА-И670М 2,5 3 0,38 0,925 1 7,5 18,2 19,7
енергії (ввід)
Лічильник
реактивної СР-И676 2,5 3 0,38 0,925 1 7,5 18,2 19,7
енергії (ввід)
Лічильник
Активної
СА-И670М 2,5 3 0,38 0,925 11 82,5 200,2 216,7
енергії
(лінії 10 кВ)
Лічильник
реактивної
СР-И676 2,5 3 0,38 0,925 11 82,5 200,2 216,7
енергії
(лінії 10 кВ)
Всього 180 436,8 472,8
7.6 Перевірка кабелів на термічну стійкість
Кабелі і шини вибирають за номінальними параметрами (струмом і
напругою) і перевіряють на термічну і динамічну стійкість при КЗ.
Величина мінімального перерізу кабелю з умови термічної стійкості до
струмів короткого замикання визначаємо за формулою
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 71
Споживана
потужність однієї
котушки, Вт
Кількість
котушок, шт
cosφ
sinφ
Число
приладів, шт
Величину мінімального перерізу кабелю з умови термічної стійкості до
2
струмів короткого замикання Fmin (мм ), згідно ПУЕ (пункти 1.4.16 − 1.4.18,
[1]), визначаємо за виразом
Іt tф
F , (7.6)
min
С
де Іt=∞ − струм КЗ, що діє на ділянці лінії, А;
tф – фіктивний час дії струмів КЗ, с;
С – коефіцієнт, що визначається обмеженням допустимої температури
нагрівання кабелю в залежності від його матеріалу, А× с/мм2 . Для кабелю з
паперовою ізоляцією жил С = 83 А× с/мм2 .
Фіктивний час дії струмів КЗ tф (с) визначаємо за приблизним виразом
t t t , (7.7)
ф зах відкл
де tзах − тривалість дії захисту, с;
tвідкл − тривалість дії відключаючої апаратури, с.
Підставивши у формулу (7.7) відповідні значення, отримаємо фіктивний
час дії струмів КЗ (с)
tф 0,08 0,12 0,2.
Визначимо для прикладу мінімальний переріз кабелю з умови термічної
стійкості для лінії ГПП – ТП1 (точка к.з. К3).
Підставивши у формулу (7.6) відповідні значення, отримаємо
2
мінімальний переріз кабелю з умови термічної стійкості (мм )
3000 0,2
Fmin 16,2 мм2.
83
2
Лінія ГПП – ТП1 виконана кабелем перерізом F = 25 мм . Цей переріз
більший за допустимий, тому він повністю задовольняє умовам термічної
стійкості під час дії ударних струмів КЗ.
Аналогічно виконуємо перевірку інших високовольтних кабелів, що
використовується для розподілу електричної енергії по території заводу.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 72
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ
Цехові мережі промислових підприємств виконують на напругу до 1кВ,
з якої найбільш поширена − напруга 380В.
Електричні мережі напругою до 1000 В розрізняють за конструкцією
провідників, способах їх ізоляції та прокладки.
По способам ізоляції мережі діляться на дві групи: виконані оголеними
проводами і шинами ( повітряні лінії і струмопроводи) і виконані кабелями і
ізольованими проводами (електропроводки).
Кабельні лінії – найбільш поширені елементи цехової електричної
мережі.
У цеховій мережі використовуються шино проводи різного призначення
та конструктивного виконання.
8.1 Вибір схеми і конструкції електричних мереж цеху
Цехові мережі виконують за радіальною, магістральною або змішаною
схемами.
Радіальна схема конструктивно виконується по чотирьохступінчатому
принципу (рис. 8.1), а саме: енергія від розподільчого пристрою 0,4 кВ через
живлячі кабелі типу АВВГ і ААШв передається до розподільчих щитів типу
ПР11. Мережа від розподільчих щитів виконується проводом АПВ, який
прокладено в трубах, чи кабелем АВВГ, який прокладено на кабельних
конструкціях. В якості захисних апаратів застосовуються автоматичні
вимикачі з комбінованим розчіплювачем: тепловий розчіплював виконує
захист мережі від перевантажень електромагнітний – від струмів К.З. Умови
прокладання живлячих провідників регламентуються ПВЕ розд. 2.
Радіальна схема розподілу електричної енергії має декілька переваг
перед магістральною: високу і простоту в експлуатації і обслуговуванні,
безпеки і надійність роботи. При коротких замиканнях припиняють роботу
один або декілька електроприймачів, підключених до ушкодженої лінії, решта
продовжують роботу.
Усі споживачі можуть лишитися живлення тільки при ушкодження на
шинах ТП, що мало ймовірно внаслідок достатньої надійності конструкції
шаф комплектної трансформаторної підстанції.
Недоліками радіальних схем є: мала економічність внаслідок значних
витрат провідникового матеріалу; необхідність в додаткових площах для
розміщення силових РП; обмежена гнучкість мережі при переміщенні
технологічних механізмів, яке пов’язане зі зміною технологічного процесу.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 73
Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі
Магістральні схеми розподілу електричної енергії (рис. 4.2)
забезпечують споживачам під’єднання до любої точки магістралі. Магістралі
можуть поєднуватись до РЩ підстанції, до силових РП, або безпосередньо до
трансформаторів.
Магістральні схеми з розподільчими шинопроводами застосовуються
при живленні споживачів, які виконують одну технологічну функцію, або при
рівномірному розміщенні споживачів по площі цеху. В таких схемах в якості
живлячих провідників застосовується шинопроводи, кабелі і проводи.
Як правило, у чистому вигляді радіальні або магістральні схеми
застосовуються досить рідко. Найчастіше у практиці більше розповсюджені
змішані схеми електропостачання.
До переваг магістральних схем будемо відносити спрощення щитів
підстанцій; використання уніфікованих елементів тощо. Магістральна схема
менш надійна, ніж радіальна, оскільки при зникненні напруги на магістралі
всі її споживачі втрачають живлення. Застосування шинопроводів призводе до
збільшення витрат провідникового матеріалу.
У цехах з декількома ТП для підвищення надійності електропостачання
магістральні мережі живляться від декількох підстанцій та секціонуються
нормально відключеними автоматичними вимикачами, що показано на
рисунку 8.3.
Вибір конструкції цехової електричної мережі та способу її виконання
здійснюється при проектуванні на основі вивчення технології виробництва,
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
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 74
його розподіл по площі цеху є визначальними факторами при виборі схеми та
конструкції цехової електромережі.
Враховуючи вимоги до надійності електрозабезпечення відповідальних
споживачів а також характер роботи встановленого іншого обладнання та
особливості приміщення, приймаємо радіальну схему живлення споживачів
цеху.
Рисунок 8.2 – Магістральна схема цехової електричної мережі
1 – магістральний шинопровід, 2 – розподільчий шинопровід,
3 - електроприймачі
Рисунок 8.3 – Магістральна схема цехової електричної мережі з
резервуванням магістралей
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 75
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем
8.2.1 Загальні відомості
Проектування освітлювальних установок складається з світлотехнічної
та електричної частин [5].
В світлотехнічній частині вирішуються наступні завдання: обираються
типи джерел світла і світильників, намічаються найбільш доцільні висоти
встановлення світильників та їх розміщення, визначають якісні
характеристики освітлювальних установок.
Електрична частина включає6 визначення розрахункового
навантаження освітлення, вибір схеми живлення освітлювальної установки,
вибір раціонального перерізу і марки проводу, способу прокладання мережі.
Першим етапом проектування системи освітлення є його аналіз,
необхідний для повного уявлення про об’єкт освітлення. На другому етапі
обирається вид і система освітлення.
Норми освітлення побудовані на основі класифікації робіт, основною
ознакою яких є найменший розмір об’єктів, що розрізняються в залежності від
розряду робіт, що виконуються, коректуються рівні освітленості, якісні
показники освітлювальних установок, до яких відноситься показник
засліпленості, пульсації освітлюваності, кольоропередача, нерівномірність
розподілу освітленості [7].
Світлотехнічна частина проекту також передбачає вибір найбільш
ефективного світильника для конкретного приміщення з урахуванням
можливих обмежень, а також принцип розміщення світильників.
При проектуванні освітлювальної частини необхідно також врахувати
умови експлуатації освітлювальної установки.
Штучне освітлення проектується двох видів: загальне і комбіноване,
коли до загального додається місцеве освітлення робочих місць. Якість і
економічність освітлювальних установок залежить від правильного вибору
системи освітлення.
Систему загального освітлення застосовують для освітлення всього
приміщення в тому числі і робочих поверхонь. Загальне освітлення може
здійснюватись двома способами: з рівномірним і нерівномірним розміщенням
світильників під стелею освітлювального приміщення.
Систему комбінованого освітлення (загального і місцевого)
застосовують у приміщеннях з точними зоровими роботами, які вимагають
високого рівня освітленості. Освітленість робочих місць, що створюють
світильники загального освітлення при комбінованій системі, має становити
10 % від нормативної для комбінованого освітлення. Використання в
приміщенні тільки місцевого освітлення нормами заборонено.
За функціональним призначенням електричне освітлення поділяють на
робоче, аварійне, спеціальне (чергове), охоронне, вказівне.
Робоче освітлення влаштовують в усіх приміщеннях. Воно створює на
робочих поверхнях нормовану освітленість.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 76
Аварійне освітлення необхідне там, де при раптовому вимиканні
робочого освітлення можливі вибух або пожежа, масовий травматизм, тривале
порушення виробничого процесу, а також порушення роботи відповідних
об’єктів (водопостачання, вузли зв’язку, пожежні пости). Це освітлення
називають аварійним освітленням для продовження роботи, воно має
створювати на робочих місцях не менше 5 % нормованого робочого
освітлення при системі загального освітлення, але не менше як 2 Лк.
8.2.2 Розрахунок освітленості
Спеціальних вимог до якості освітлення не ставиться. Розряд і під
розряд зорової роботи ІІв+1, показник засліпленості Р=20, коефіцієнт
пульсації – Кп=20% [1, 7].
Приміщення закрите опалюване умови нормальні, відносна вологість
не вище 60%. Стіни пофарбовані світлою водно-дисперсною фарбою,
поштукатурені, перекриття білою фарбою. Виходячи з особливостей
будівельних конструкцій і умов середовища, визначаємо коефіцієнти відбиття
світла [1].
При розрахункові приймаємо наступні габаритні розміри цеху:
− висота H=6 м;
− довжина А=47 м;
− ширина В=25 м.
Для даного приміщення приймаємо згідно [5]:
− коефіцієнт відбиття від стелі ρп =30%;
− коефіцієнт відбиття від стін ρс =10%;
− коефіцієнт відбиття від робочої поверхні ρр.п =10%;
− розряд зорової роботи дорівнює вищій точності.
Для роботи даного цеху з технологічними установками та верстатами
визначаємо мінімальну освітленість загального освітленя Ен = 200 лк [7].
Також будемо проектувати можливість використання аварійного освітлення,
яке призначене для евакуації працюючих та попередження подальшого
розвитку аварії.
Оскільки техпроцес виробництва не потребує високого рівня
кольоропередачі, то робоче освітлення в цеху виконано люмінесцентними
лампами низького тиску. Такі лампи мають наступні переваги: спектр
випромінювання наближений до природного, лампи мають високу ефективну
віддачу – 75…90 лм/Вт, строк служби – 10 000 годин і більше.
Для використання візьмемо люмінесцентну лампу типу ЛБ.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 77
По каталогах остаточно обираємо світильник типу Л201, типу Б, лампи
ЛХБ − 80, ККД=65%, кр =0,85; cos0 = 0,8 ( tg0 0,75).
Спосіб кріплення – підвіска шинопроводу вздовж металевих ферм на
полосових підвісках. Висота підвішування 0,3м.
Розраховуємо відстань між рядами світильників (див. рис. 8.4)
Рисунок 8.4 – Приклад розміщення світильників цеху:
hс – відстань від стелі до світильника, Lв – відстань між світильниками,
l – відстань від крайнього ряду до стіни, Lа – відстань між рядами
L = Hp .
Для цього визначаємо:
1) за довідниковими даними для вибраного типу світильника відносну
відстань між рядами світильника, з КСС світильника типу нашого типу λ=1,4;
2) розрахункову висоту підвішування світильників
Нр = Н – hзв – hр.п.,
де
Н – загальна висота приміщення; hзв – висота звішування світильника;
hр.п. – висота робочої поверхні; Нр = 6 – 0,3 – 0,8 = 4,9 м;
L = 4,9 1,4 = 6,86 (м).
Відстань від крайнього ряду до стіни визначаємо залежно від наявності
робочих місць біля стіни
l = 0,5 L; l = 0,5 6,86 = 3,43 м.
Визначаємо кількість рядів світильників у приміщенні
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 78
Nрядів=А/L, Nрядів=46/6,86 =6,5;
отримане значення округлюємо до 6 рядів.
Оскільки число рядів не є цілим числом, то уточнюємо величину L = 7м.
Розраховуємо індекс приміщення
і = (А×В)/(Нр×(А+В)),
і = (47×25)/(4,9× (47+25)) = 3,33.
Визначаємо коефіцієнт використання світлового потоку по
довідниковим даним [7], враховуючи, що і = 3,33
η = 75%.
Визначаємо потужність освітлювальної установки методом коефіцієнту
використання світлового потоку. Розраховуємо світловий потік ряду
світильників – світної лінії
Фр=(Е×S×kз×z)/(η×Nрядів)
де z = 1,1 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність освітлення
Фр= (300×47×25×1,5×1,1)/(0,75×6) = 127549,3 лм.
У нашому випадку світловий потік використаних ламп (ЛХБ80)
дорівнює Ф0 = 5200 лм
Далі розраховуємо кількість світильників в ряду (2 лампи)
N = Фр/Ф0 = 127549,3/(2×5200) ≈ 12.
в ряду
Визначаємо загальну кількість світильників і встановлену потужність
освітлювальної установки:
N∑ = N ×
рядів Nв ряду, N∑ = 6×12 =72;
P∑ = P0 N∑ kПРА, P∑ = 160 72 1,05 = 12096 Вт = 12 кВт.
8.2.3 Електропостачання освітлювальних установок
Джерелом електропостачання освітлювальної установки являється
загальна мережа цеху 380/220В з глухо заземленою нейтраллю.
З метою управління освітленням та захисту її від струмів короткого
замикання і перевантаження встановлюються групові освітлювальні щити
робочого (ЩО) і аварійного освітлення (ЩАО).
Для цехів промислових підприємств найбільш доцільним являється
централізоване управління освітленням з елементами автоматизації.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 79
Для зручності управління всі світильники поділяють на групи, у
нашому випадку на 6 груп. Групову освітлювальну проводку виконати
кабельно-провідниковою продукцією з мідною жилою. Мережу виконати
кабелем ВВГ. В проекті прийняти трипровідну схему підключення
світильників. Номінальна напруга – 220 В.
Для зручності управління освітлення, для захисту установки від
струмів короткого замикання і перевантаження, в цеху передбачена установка
щита робочого робочого освітлення серії УКРПРЭ-29АУ3, та щита
розподільчого аварійного освітлення серії УКРПРЭ-01АУ3.
Рисунок 8.5 – Схема живлення освітлювальної установки від
двотрансформаторної підстанції
При двотрансформаторних підстанціях забезпечується більш висока
надійність освітлення, коли частина освітлювальних установок живиться від
одного трансформатора, а друга від іншого, як показано на рис. 8.5.
При аварійному відключенні одного з трансформаторів автоматичне
включення резерву (АВР) по низькій стороні забезпечить живлення
освітлювальних установок від іншого трансформатора. Система аварійного
освітлення живиться перехресним способом тобто від іншого трансформатора
по відношенню до трансформатора робочого освітлення, як показано на рис.
8.5.
Вибір перерізу провідників освітлювальної мережі за припустимим
струмом навантаження
Переріз освітлювальної електропроводки вибирається за умовою
нагрівання і перевіряється на втрати напруги.
Розрахунковий струм в залежності від системи виконання мережі
визначається виразами:
− для однофазних двопровідних мереж 1ф N
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 80
P 103
роз
Ipоз ;
Uф cos
– для двофазних двопровідних мереж 2ф N
P 3
роз 10
Ipоз ;
2 Uф cos
− для трифазних чотирипровідних мереж 3ф N
Pроз 103 P 3
роз 10
Ipоз ,
3 Uл cos 3 Uф cos
де Рроз – розрахункова потужність, кВт;
Uф, Uл – відповідно фазна і лінійна напруга, В;
cos – коефіцієнт потужності.
Розраховуємо струм групи світильників освітлювальної мережі
12 103
Ipоз 19,3 А,
3 230 0,9
де
сos φ =0, 9 – коефіцієнт потужності для обраних ламп.
Групову освітлювальну мережу виконати кабелем з трьома мідними
жилами, який прокладено в повітрі − ВВГ 4 6; Іт.д= 46А [1, 3, 10].
Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги
Зниження напруги відносно номінальної пов’язано зі зменшенням
світлового потоку світильників і, у кінцевому рахунку, рівнів освітленості на
робочих місцях.
Збільшення напруги відносно номінальної пов’язано з додатковою
витратою енергії світильником і зменшенням його терміну служби, останнє
особливо важливо для ламп розжарювання.
Відповідно до [5] напруга в найбільш віддалених лампах внутрішнього
освітлення промислових підприємств і суспільних будинків, а також
прожекторних установок зовнішнього освітлення повинна бути не нижча
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 81
97,5 % Uном , а в найбільш віддалених лампах освітлення житлових будинків,
аварійного і зовнішнього освітлення, виконаного світильниками – не нижча
95 % Uном . У мережах 12 – 42 В допускаються втрати напруги до 10 % Uном ,
якщо рахувати від відводів джерел живлення. Найбільша напруга в ламп не
повинна перевищувати 105 % Uном .
У післяаварійних режимах на затисках газорозрядних ламп напруга не
повинна бути нижчою 90 % Uном , при інших лампах – не нижчою 88 % Uном .
Перевіряємо мережу на втрати напруги
11 2
ΔU = (2×10 ×М)/(γ×S×U
н ) ,
де
М – момент навантаження, кВт м;
γ – питомий опір матеріалу провідника, Ом м;
6
γ=50,6× 10 Ом× м (для міді)
2
S – переріз провідника, мм ;
Uн – номінальна напруга групи, В.
Розрахунок моменту навантаження групи:
Складаємо розрахункову схему групи (рисунок 8.6):
Рисунок 8.6 – Схеми підключення світильників
Отримаємо:
l1=56м; l2=l3=l4=l5=l6=1,8м; l7+8=3,6м; l9=l10=l11=l12=1,8м;
М = [(160 1,8) + (160×2)×1,8 + (3 160) 1,8 + (4 160) 1,8 + (5 160) 3,6+
+ (6 160) 1,8 + (7 160) 1,8 + (8 160) 1,8 + (9 160) 1,8 +
+(10 160) 1,8 + (11 160) 56]×1,1 = 128 кВт м.
Зниження напруги по відношенню до номінального не повинно
перевищувати в найбільш віддалених ламп 2,5% для робочого освітлення
промислових приміщень.
Втрати напруги для робочого освітлення становлять
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 82
11
ΔU = (2×10 ×128)/
6 2
/(50,6×10 ×1,5×220 ) = 6,9 %.
Отримані втрати перевищують встановлені 2,5%, тому збільшуємо
переріз струмоведучої жили у 2 рази.
11
ΔU = (2×10 ×128)/
6 2
/(50,6×10 ×4×220 ) = 2,5 %.
Умова виконується, тому приймаємо переріз провідника ВВГ 3×4
Іт.д.=35 А.
Для економії матеріалу переріз збільшуємо лише для 4-ої, 5-ої, 6-ої
груп, так як вони знаходяться на найбільшій відстані від щита робочого
освітлення.
Перевіряємо втрати 3-ої групи:
М= [(160 1,8) + (160×2)×1,8 + (3 160) 1,8 + (4 160) 1,8 + (5 160) 3,6 +
(6 160) 1,8 + (7 160) 1,8 + (8 160) 1,8 + (9 160) 1,8 + (10 160) 1,8 +
(11 160) 29,3]×1,1 = 75,6 кВт м;
11 6 2
ΔU = (2×10 ×75,6)/(50,5×10 ×1,5×220 )=2,6 %.
Умова не виконується, тому для груп 1,2,3 збільшуємо переріз
11
ΔU = (2×10 ×75,6)/
6 2
/(50,6×10 ×2,5×220 )=2,4 %.
Аналогічно розраховуємо для трьох інших груп (всього їх 6).
Умова виконується, тому для груп 1−6 приймаємо переріз провідника
ВВГ 3×2,5; Іт.д.=25 А.
Перевіряємо мережу ремонтного освітлення на втрати напруги,
приймаючи при визначенні моменту навантаження максимальну потужність
трансформатора. При цьому враховуємо, що до світильника ремонтної
переноски підключається лампа розжарювання з Рн=60 Вт
М=60×59,6=3570 Вт× м=3,6 кВт×м;
11
ΔU = (2×10 ×3,6)/
6 2
/(50,6×10 ×4×42 )=2%.
Встановлюємо додаткові ящики з понижуючими трансформаторами
типу ЯТП 0,25. При цьому живлення ящиків буде розраховане на 220 В, а сама
ремонтна переноска підключатиметься до ящиків з трансформаторами і буде
розрахована на 42 В.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 83
Втрати напруги в мережі ремонтного освітлення не перевищують 2,5%.
Отже, для аварійного освітлення обираємо кабель ВВГ 3×4; Іт.д.= 35 А.
Оскільки висота приміщення – 6 м, то дозволяється виконати проводку
по стінах під скобу. Живлення до ЩО і ЩАО виконуємо в кабельних лотках.
Обираємо автоматичний вимикач на вводі до ЩО типу ВА47-29,
Ін = 25А.; кабель живлення − ВВГ 4×6, Ітд = 46А.(таблиця ПУЭ 1.3.6).
Вибираємо автоматичний вимикач для захисту світильників аварійного
освітлення. Визначаємо розрахунковий струм групи приймачів аварійного
освітлення:
Ргр = Р0 N св. в гр kПРА;
Ргр = 160 6 1,1 = 1056 Вт;
Iр = Ргр/(UнСоsφ); Iр = 1056/(220×0,92) = 6 А;
Іуст≥1,25×6=7,5 А; Іуст=10 А.
Вибираємо вимикач для вводу в ЩАО: ВА47-29, Ін =16А.
Далі обираємо переріз провідника, для живлення світильників
аварійного освітлення, приймаємо ВВГ 4×4; Іт.д.=35 А.
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 1кВ.
Вихідними даними для проведення розрахунків є: схема цеху
електричної мережі, номінальна напруга мережі, результати розрахунку
навантажень.
Для мереж наругою 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.
Перевірці на економічну густину струму згідно п. 1.3.28 ПУЕ [1] не
підлягають:
− мережі промислових підприємств і споруд напругою до 1 кВ за числа
годин використання максимуму навантаження підприємств до 4000-5000 год;
− відгалуження до окремих електроприймачів напругою до 1кВ, також
освітлювальні мережі промислових підприємств;
− збірні шини електроустановок і ошинування в межах відкритих і
закритих розподільчих установок всіх напруг;
− мережі тимчасових споруд а також пристрої з терміном служби 3-5
років;
− Вибір перерізу провідників по технічним умовам включає:
− вибір по умовам теплового нагріву;
− по їх пропускній спроможності і умовам захисту;
− термічну стійкість до струмів короткого замикання;
− втрати напруги;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 84
− механічна міцність
На механічну міцність перевіряються голі проводи і приймаються
2
перерізи з умов механічної міцності для алюмінієвих S>35 мм і стальних
2
S>25 мм .
8.3.1 Особливості розрахунку цехових електричних мереж
Основним завданням електричних розрахунків є вибір перерізів кабелів,
проводів, шинопроводів і захисних апаратів для всіх рівнів системи
електропостачання на напрузі до 1 кВ. Вибрані перерізи повинні
забезпечувати допустимі відхилення напруги на затискачах всіх ЕП, що
нормуються стандартом по якості електроенергії. Для кожної ділянки цехової
мережі за розрахованим півгодинним максимумом навантаження і значенням
максимального пускового або пікового струму вибирається переріз
провідника, а також тип і значення уставок апаратів захисту від ненормальних
режимів в мережі: тривалих, не передбачених перевантажень мережі і
коротких замикань.
Вихідними даними для проведення розрахунків є:
– схема цехової електричної мережі з розташуванням апаратів захисту;
– Uном мережі;
– розрахункові півгодинні максимуми навантаження кожної ділянки
мережі Рmax ;
– пікові (пускові) струми на різних рівнях схеми;
– номінальні потужності ЕП.
8.3.2 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
нагріву та захисту
Провідники будь-якого призначення повинні задовольняти вимогам
щодо гранично допустимого нагріву з врахуванням не тільки нормальних, а й
післяаварійних режимів, режимів в період ремонту і можливих
нерівномірностей розподілу струмів між лініями, секціями шин тощо. При
перевірці на нагрів приймається півгодинний максимум струму, найбільший з
середніх півгодинних струмів даного елемента мережі.
Вибір перерізу провідника пов’язаний з вибором апаратів захисту, тому
вибір перерізу провідника цехової мережі та захисних апаратів виконується
спільно.
Переріз провідника в основному залежить від величини розрахункового
струму, від того, чи потрібно захищати мережу від перевантаження, від
температури умов оточуючого середовища, характеру приміщення і типу
ізоляції провідника. Попередньо необхідно обрати марку провідника,
визначитися з умовами його прокладання, а потім виконати розрахунок.
Вибір елементів схеми на стороні 10 кВ
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 85
Sн.т.р 400
Ip = = =23,12А,
3 U 1,73 10
н
де Uн = 10 кВ; Sн.т.р – номінальна потужність силового трансформатора.
Вибираємо високовольтний запобіжник з умови U≥Uр
Iп.в. ≥2‚3 Iр, Iп.в. ≥2,5∙23,12=57,8 А;
Iп.в. ≥3 Iр, Iп.в.=3∙23,12=69,4 А.
Для встановлення обираємо високовольтний запобіжник типу ПКТ 103-
10-80 (20У3):
Uн=10 кВ; Uм=12 кВ; Iн=80 А; Iн відкл=20 кА; m=9,2 кг.
Для вводу напруги 10 кВ до використовуємо вимикач навантаження, що
задовольняє наступні умови:
Iн.в. ≥ Iр, Uн.в. ≥ Uр.в.
Застосовуємо камеру КСО 306-04063 (Uн=10кВ, Ін=630А), в яку
вбудовано вимикач ВНПР 10/630-20Зп та раніше обраний запобіжник ПКТ
103-10-80-20У3.
Вибіраємо переріз живлячого провідника за умовою
Fмін= Iр/jе
де
2
jе= 1,4 А/мм .
Переріз кабелю приймається найближчий до стандартного, в залежності
від способу прокладання [1, 12] з умов:
2
Iт.д. ≥Iз × Кз; Iз= Iп.в; Кз=1,2 для 10 кВ; Fмін=23,12/1,4=16,51 мм ;
Iт.д. ≥80∙1,2; Iт.д. ≥96 А.
Вибираємо кабель з алюмінієвими жилами, прокладений в повітрі
ААШВ 3×35, для якого − Iт.д=105 А.
Вибір елементів схеми на стороні 0,4 кВ.
Визначаємо розрахунковий струм за формулою
S К
н.т.р з.т 400 0,79
І = ; І = =456,6А.
р р
3 U 3 0,4
н
де Uн = 0,4 кВ; Кз.т = 0,79.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 86
Тип автоматичного вимикача приймається в залежності від типу шафи,
прийнятої проектом, з умов:
Ін.а.в Ін.тр ; Ін.т.р 1,25 Ір ;
630 630; 630 1,25 456,6=570,8;
де Ін.тр – номінальний струм теплового розчіплювача автоматичного вимикача
(каталожні дані), А.
Обираємо вимикач типу ВА88-39 630/630, для якого Uн=0,4 кВ, Ін=630А.
Вибір перерізу шин проводимо з умов:
Iт.д. ≥ Iз × Кз;
де
Кз=1 − для мережі до 1 кВ;
Iз= Iн.т.р; Iт.д. ≥ 1∙630; Iт.д. ≥ 630.
Відповідно приймаємо шини [9]
Іном.шин І ;
макс.роб
1,4Sн.тр 1,4400
Імакс.роб = = = 809,2 А.
3 Uвн 3 0,4
Вибираємо шини типу АД31Т розміром 60х6 та Ін=870А.
Далі обираємо секційний вимикач для аварійного живлення споживачів
від одного трансформатора. В аварійному режимі споживачі III категорії
від’єднуються від шин трансформаторів. Навантаження споживачів II
категорії, що рівномірно під’єднані до кожної секції шин, становлять близько
0,5 Sм(II), кВА на кожний трансформатор.
Вибираємо секційний автоматичний вимикач з умов:
Ін.(с.в) Ін.т.р(с.в); 630А 630А;
де Ін.т.р.(с.е.) – номінальний струм секційного автоматичного вимикача
(каталожні дані), А.
Далі струм, який буде проходити через секційний автоматичний вимикач,
та визначаємо із умови
0,5Sм(ІІ) 0,5645,6
Iр.с.в= = =491,0А.
3 Uн 3 0,38
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 87
Тоді отримуємо
Ін.т.р(с.в) 1,25 Ір(с.в);630 1,25491,0 613,8.
Приймаємо автоматичний вимикач ВА88-39 630/630, для якого Uн=0,4
кВ, Ін=630А.
Переріз провідника цехової мережі вибирається за розрахунковим
струмом таким чином, щоб провідники при струмах навантаження, які
відповідають роботі у тривалому режимі і умовам нормованої для них
температури середовища, не перегрівалися більше допустимих.
Вибір перерізу провідника здійснюється за таблицями глави 1.3 ПУЕ [1].
За розрахунковий струм навантаження приймається максимальне
струмове навантаження за півгодинний інтервал часу. При цьому повинна
виконуватись умова
Ірозр Ідоп ,
де Ідоп – допустимий тривалий струм навантаження в кабелі, проводі і шині
для даного перерізу ПУЕ.
Обраний переріз провідника по умовам нагріву довготривалим струмом
необхідно перевіряти по нагріву струмом після аварійного режиму відповідно
до схеми цехової мережі. Отримані дані заносяться в таблицю 8.
Вибір розподільчих щитів проводиться в залежності від:
− кількості під’єднаних електроприймачів до щита (від 2 до 12
максимально);
− номінального струму автоматичних вимикачів, та струму теплових
розчіплювачів, які захищають під’єднані електроприймачі.
− сумарного струму споживачів, під’єднаних до щита , який
− визначається з умови
Ip Iн Kn ,
де Кп=0,3−0,7 для щитів в залежності від технологічної функції, яку
виконують споживачі [12], коефіцієнт, який залежить від технологічних
функцій, які виконують споживачі.
Для довготривалого режиму роботи струм визначається з умови
P
I = H ;
p ,
3 U cos
H
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 88
де Рн − номінальна потужність кВт,
Uн = 0,38кВ.
де ТВ приймається у відносних одиницях
P
I = H1
p1
3 U cos
H 1
Таблиця 8.1 – Вибір струмовідних частин живлення ЕП цеху
I , I
Назва обладнання р доп., Марка
А А кабеля
Насос пожежегосподарський 30,4 42 АВВГ 4×10
Прес формування люків 86,5 140 АВВГ 3×70+1×35
Пневматичний компресор 32,6 60 АВВГ 4×16
Автомат паяння друкованих плат 56,4 90 АВВГ 3×35+1×25
Установка виготовлення резонансних
47,8 75 АВВГ 3×25+1×16
систем
Вентилятор 7,6 19 АВВГ 4×2,5
Установка по виготовленню
12 19 АВВГ 4×2,5
друкованих плат
Прес формування резонатора 58,6 90 АВВГ 3×35+1×25
Розточний верстат 37 60 АВВГ 4×16
Тельфер 31 42 АВВГ 4×10
Напівавтоматичний апарат контактного
87,5 140 АВВГ 3×70+1×35
зварювання
Токарний верстат 24,3 42 АВВГ 4×10
Пристрій для випробовування
17,6 42 АВВГ 4×10
магнетронів
Свердлильний верстат 3,4 19 АВВГ 4×2,5
Установка ВЧ нагріву 158,5 210 АВВГ 3×120+1×70
ККУ 328 420 2хАВВГ 3×120+1×70
ЩО 19,3 46 ВВГ 4×6
ЩАО 6 35 ВВГ 4×4
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 89
Для розрахунку струму електроспоживання риймачів, які працюють в
повторно-короткочасному режимі ми використовуємо такий вираз з умови
P ТВ 1
I = H .
р
3 U cos 0,875
H
8.3.3 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги
Згідно з ПУЕ, для силових мереж відхилення напруги від номінальної
має становити не більше 5 % Uном . Для освітлювальних мереж промислових
підприємств і громадських будівель допускається відхилення напруги від 5
до 2,5 % Uном , для мереж житлових будинків і зовнішнього освітлення
5 % Uном . Ці вимоги обумовлені тим, що величина крутного моменту
асинхронних електродвигунів пропорційна квадрату підведеної напруги і його
зменшення може не забезпечити пуск механізмів, в мережах освітлення
зниження напруги призводить до різкого зменшення світлового потоку.
Оскільки серед електроприймачів заводу відсутні електроприймачі, що
значно впливають на якість електроенергії, то перевіримо обрану цехову
мережу на допустимі відхилення напруги у споживачів (рис. 8.7).
Рисунок 8.7 – Розрахункова схема
Розрахунки по відхиленні напруги виконуються для режимів
максимального і мінімального навантаження. В режимі максимальних
навантажень напруга на зажимах найбільш віддалених електроспоживачів не
повинна бути нижче 0,95Uн. В режимі максимальних навантажень обмеження
йде зі сторони верхньої допустимої границі напруги. При цьому напруга на
шинах 0,4 кВ ТП не повинна перевищувати 5 % номінальної напруги.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
δ×U = δ×U = E - ΔU + U +ΔU 5 ,
1 1 м тр м сп
де Ем – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %
∆Uтр – втрата напруги в трансфоматорі, %
∑Uм – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача,%
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 90
∆Uсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %
δU =Uцж (%)+Uт(%)-ΔU(%) ,
де ∆Uцж (%) – відхилення в центрі живлення;
∆Uт (%) – додаток, що створюється цеховим трансформатором;
∑∆U (%) – сума втрат напруги від джерела живлення до розрахункової
точки мережі
Uн-ΔUт-ΔUл295%,
де ∆Uт, ∆Uл2 – відповідні втрати напруги згідно розрахункової схеми.
Втрату напруги на ділянці Л2 від шин цехової підстанції до віддаленого
споживача виконуємо для величини перерізу кабелю, що живить споживача
від РП, оскільки його переріз менший, ніж переріз кабелю від шин ТП до РП.
Отримані таким чином відхилення напруги будуть більше реальних, але якщо
вони не перевищуватимуть норму, то реальні відхилення тим більш
задовольнятимуть норму.
Втрати напруги на лінії Л2 визначаються за формулою
ΔU = 3×Ірл×Lкл×r ×cosφ+ x ×sinφ .
0 0
Визначимо втрати напруги для самого потужного споживача в нашому
цеху – установки ВЧ нагріву. Його струм споживання становить Ір=158,5А.
2
Переріз живлячої лінії Л2 дорівнює 200 мм . Питомі, активний та індуктивний
опір, складають: r0=0,15 Ом/км, х0=0,06 Ом/км, Lкл2=40м.
Тоді отримаємо
ΔU (В) = 3×158,5×0,04×0,15×0,95+0,06×0,31=1,88В;
л2
1,88
ΔU (%) = 100% 0,49% .
л2 380
Знайдемо втрати напруги на цеховому трансформаторі
S
ΔUт = м ×Uа ×cosφ+ Uр ×sinφ ,
Sнт
де Sм – максимальне навантаження одного трансформатора
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 91
Sнт – номінальна потужність трансформатора
ΔР
U = кз
а ×100% − активна складова напруги КЗ;
Sнт
Uр = u2
кз -U2
а − реактивна складова напруги КЗ.
Для трансформатора КТП 10/0,4 кВ, що нами використовується,
справедливі будуть наступні показники: ∆Ркз= 5500 Вт; Uк.з.=4,5%;
Sтр=400кВА; сosφ=0,9; sinφ=0,43
1 645,6
Sм = Sтп = 322,8 кВА.
2 2
Розраховуємо активні і реактивні складові КЗ
5500
Uа = ×100% =1,39% ; U 2 2
р = 4,5 -1,39 4,27% .
400000
Втрати напруги ΔUT на цеховому трансформаторі складуть
322,8
ΔUТ = ×1,39×0,9 + 4,27×0,43 2,49% .
400
В результаті розрахованих даних отримаємо нерівність
100% + 5% − 2,49% − 0,5% = 102,01% >95%.
Отже, можна констатувати, що отримане відхилення напруги ланцюга
«РУ НН КТП – віддалений потужний споживач» не виходить за допустимі
значення, та має значний запас.
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
На цьому етапі доцільно обрати тип и характеристики низьковольтних
комплектних установок НКУ (розподільчих пунктів, шаф та інш.).
Низьковольтна комплектна установка (НКУ) – сукупність апаратів
напругою до 1,0 кВ змінного струму і до 1,5 кВ постійного струму, пристроїв
керування, вимірювання, сигналізації, захисту, регулювання з усіма
внутрішніми електричними і механічними з’єднаннями, змонтованих на
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 92
єдиній конструктивній основі у вигляді щитів, шаф, пультів, шинних
приєднань тощо.
РП встановлюється так, щоб ширина проходів обслуговування була не
менше 0,8м. Відстань від розподільчих щитів до електроустаткування повинні
бути не менше 1м.
Щит робочого освітлення встановлюємо ближче до дверей, всі інші
щити встановлюються в максимально можливій близькості до
електроспоживачів, з урахуванням центру навантажень.
Вибір перерізу живлячого РП кабелю здійснюється з умови
Іт.д ІЗ КЗ ,
де Іт.д. − приймаємо з таблиць ПУЕ в залежності від провідника та способу
прокладки;
ІЗ=Ін.т.р; КЗ=1 − для мережі до 1 кВ.
Результати розрахунків заносимо до таблиці 8.3
Таблиця 8.3 − Переріз живлячого кабеля РП
№, Найменува-
Тип РП Іт.д ІЗ КЗ Марка кабелю
п/п ння РП
1 ПР11-3053-54У3.1 200 200 АВВГ 3×120+1×70 РП3
2 ПР11-3053-54У3.1 340 320 АВВГ 2(3×95+1×50) РП1
3 ПР11-3067-21У3 340 320 АВВГ 2(3×95+1×50) РП5
4 ПР11-3059-21У3 200 200 АВВГ 3×120+1×70 РП2
5 ПР11-3053-54У3.1 140 125 АВВГ 3×70+1×35 РП6
6 ПР11-3053-54У3.1 400 400 АВВГ2( 3×120+1×70) РП4
8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В
Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) здійснюється за
рекомендаціями настанови ДСТУ-Н Б В.2.5-80-2015 [7]. Де дані настанови
щодо застосуваня методики розрахунків максимальних і мінімальних значень
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 93
струму при симетричних і не симетричних КЗ, види яких визначені відповідно
методики.
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 якій 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;
3) вибираємо метод розрахунку струмів КЗ;
4) здійснюємо розрахунок;
5)оцінюємо одержані результати.
Відповідного до цільового призначення розрахунку встановлюємо
розрахункові умови короткого замикання для аналізованого елемента СЕП.
Розрахункові умови КЗ – найбільш складні, але достатньо важливі, в
яких може опинитися елемент електроустановки через різні види коротких
замикань. До сукупності первинних характеристик розрахункових умов
входять: схема, вид струму Кз, а також точка (місце), вид і тривалість КЗ.
Розрахункова схема електроустановки – це схема зєднань елементів
СЕП, де існують розрахункові умови КЗ для елемента, що розглядається, бо
іншого завдання. При виборі розрахункової схеми слід враховувати
передбачені для даної електроустановки умови її усталеної роботи і не
зважати на короткочасні зміни схеми, не передбачені для сталої експлуатації (
наприклад, під час перемикань).
Розрахункова схема містить реальні елементи ( на різних ступенях
напруги) з електромагнітними зв’язками, опорами втрат і розсіювання.
З можливістю застосування методів теорії електричних кіл у розрахунках
струмів КЗ 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 здійснюється перехід від розрахункової
схеми до схеми заміщення, суть якої – в заміні окремих елементів
електричними еквівалентами, з’єднаними у такій же послідовності.
Особливістю розрахунків струмів КЗ визначають на основі принципової
схеми. Такими місцями мають бути точки КЗ, що знаходяться поблизу
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 94
споживачів, обладнання та елементів мережі ( шини РУ, РП тощо), в яких
встановлюють апаратуру, яку слід перевіряти на дію струмів КЗ.
Методика розрахунку начального діючого значення періодичної
складової струму короткого замикання залежить від способу
електропостачання – від енергосистеми або від автономного джерела.
Місце КЗ в електроустановках напругою до 1кВ 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 1кВ промислових підприємств увімкнені до джерела
необмеженої потужності через еквівалентний індуктивний опір ХС
В електроустановках можуть виникати різноманітні види коротких
замикань, які зумовлені різними причинами.
Рисунок 8.8 − Розрахункова схема
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 95
На основі схеми електричної принципової складаємо розрахункову та
схему заміщення, в якій кожний елемент замінюється на відповідний опір. На
схемі заміщення позначаються точки, в яких ймовірне виникнення короткого
замикання: К1, К2, К3 (рис. 8.8, рис. 8.9).
Рисунок 8.9 − Схема заміщення
Розрахунок опорів елементів мережі. На стороні 10 кВ розрахунок
струмів короткого замикання ведеться методом відносних одиниць: за базисну
напругу приймається Uб = Uн , де Uн =10,5кВ ; за базисну потужність
приймається Sб =100мВА , чи кратну 100, Sk = 33мВА , L = 4,1км .
Активний та індуктивний опір силових трансформаторів у міліомах,
приведений до ступеня низької напруги мережі розраховують за формулами:
2
Р 2 2
r = кU
НН 100P U
т 106 ; x = U2 - к НН 4
2 т к 10 ;
S
нт Sнт Sнт
де Sнт – номінальна потужність трансформатора, кВА;
Рк – втрати КЗ в трансформаторі, кВт;
U
НН – номінальна напруга обмотки нижчої напруги трансформатора, кВ;
uк – напруга КЗ трансформатора, %
2
5,50,42
6 2 1005,5 0,42
rт = 10 5,5 мОм ; xт = 4,5 - 104 17,1 мОм .
4002
400 400
При наближеному обліку опорів контактів приймають: rк 0,1 мОм –
для контактних з’єднань кабелів; rк 0,01 мОм – для шинопроводів;
rк 1,0 мОм – для комутаційних апаратів.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 96
8.4.1 Розрахунок початкового значення періодичної складової струму
трифазного КЗ
При електропостачанні від енергосистеми через понижуючий
трансформатор початкове дійсне значення періодичної складової трифазного
струму КЗ Іпо без врахування підпитки від електродвигунів розраховують за
формулою
Uср.нн
Іпо = ;
2 2
3 r1 + x
1
де Uср.нн – середня номінальна напруга мережі, в якій відбулося коротке
замикання,В;
r1 ,x1 − сумарний активний і сумарний індуктивний опори прямої
послідовності
Визначаємо результуючий опір кола до визначеної точки короткого
замикання К1. При послідовному з'єднанні елементів
Z = Х 2 2
*р * рез + r ,
*рез
Оскільки, на стороні 10кВ активний опір незначний, то ним нехтують,
тоді отримаємо
Z = Х = 3,36;
*рК1 *р
Х*р = Х*бс + Х*бл = 3,03+ 0,25 = 3,28;
S
б 100
Х = = = 3,03 ,
*бс Sк.ш 33
де Х
*бс − опір системи зведений до базисних умов;
Sб − базисна потужність МВА;
Sк.ш − потужність короткого замикання на шинах, МВА, (вихідні дані).
Відносний опір лінії
S 100
Х = Х ×l б = 0,07×4,1× = 0,26Ом,
*б.л 0 U2 2
ср 10,5
де Ucр = Uб =10,5 кВА;
l довжина лінії, км;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 97
Х0 − опір 1 км лінії ом/км, довідникові дані, Х =0,07 мОм/м=0,07 Ом/км.
0
(за даними з довідника [13]).
Тоді отримаємо
Z = Х 2
рез + r2
*р * *рез .
Визначаємо величини струмів і потужності короткого замикання в точці
К1.
1. Визначаємо базисний струм короткого замикання
S 100
Іб = б = = 5,5 кА.
3 U 1,73 10,5
б
2. Визначаємо діюче значення струму короткого замикання
(3) Іб 5,5
І = = =1,64 кА.
к(к1) Z 3,36
р(К1)
3. Визначаємо миттєве значення ударного струму короткого замикання
іу = Ку × 2×І(3) =1,8× 2×1,64 = 4,17 кА,
к(к1)
де Ку =1,8- для мережі 10 кВ.
4. Визначаємо повний струм короткого замикання за перший період
Іу = (1-1,52)І3 =1,25×1,637 = 2,05 кA.
к(к1)
5. Визначаємо потужність короткого замикання в точці К1
Sк = 3 Uн І
(3)
к.з = 3 10,5 1,64 = 29,8 МВ А.
6. Визначаємо 2-х фазний струм короткого замикання
І (2) (3)
к(к1) = 0,865 Ік(к1) = 0,865 1,64 =1,42 кА.
Визначаємо результуючий опір для точки К2.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 98
Проводимо розрахунок на стороні 0,4 кВ. Розрахунок проводимо
методом іменованих одиниць. Складаємо схему заміщення. Визначаємо
результуючий опір для точки К2
Zрез (к2) (rтр r 2
ав1 rш ) (Хтр Хав1 Х )2
ш
(0,0095 0,00041 0,0001)2 (0,03 0,00013 0,00013)2 0,03 Ом,
де Rш, Хш − опір шин [1].
Опір трансформатора визначаємо з умови
е % U 2
4,5 0,42
к
Zтр
н 0,017;
100 Sтр 100 0,4
де ек % − напруга короткого замикання в %, ек % 4,5 , [1];
Sтр − номінальна потужність трансформатора, Sтр 0,4 МВА, [1];
Uн − лінійна напруга 0,4 кВ;
Р 2
к.з Uн 3700 0,42
Rтр 0,0037 Ом;
S 2
тр 4002
де
Ркз − втрати короткого замикання, Ркз =3700Вт [1];
Sтр − потужність трансформатора, Sтр =250 кВА [1];
Х Z2 R2 0,0172 0,00372
тр тр тр 0,03 Ом
де
rав1, Хав1 − опір автоматичного вимикача (Ом) [1]:
Xа1 = 0,13мОм, rа1 = 0,41мОм.
Далі будемо визначати струм та потужність к. з. (дво-, та трифазного) в
точці К2:
I(3) Uн 0,4
к (к2) 7,2 кА;
3 Zрез(к2) 3 0,03
Іу (1,4 2,1) І(3)
к(к2) 1,4 7,2 10,1 кА;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 99
Sкз 3 U (3)
н Ік(к2) 3 0,4 7,2 8,7 МВА;
І2
к(к2) 0,87 І(3)
к(к2) 0,87 7,2 6,3кА.
Проводимо розрахунок струмів к.з. для точки К3:
Схема розрахункова та заміщення, має вигляд для точки К3, має вигляд:
Рисунок 8.10 – Розрахункова схема
Рисунок 8.11 – Схема заміщення
Тоді отримаємо
Z рез(кз) (r 2 2
тр rав1 rш rав2 r 2 rав3 rав4 rл3) (Хтр Хав1 Хш Хав2 Х 2 Хав3 Хав4 Х л3)
2
0,00950,000410,00010,000410,0003290,00110,00110,00521
0,036 Ом.
2
0,030,000130,000130,000130,0000810,00050,00050,0001
Визначаємо струм і потужності в точці К3:
I(3) 0,4 0,4
к (к3) 6,4 кА;
3 Zрез(к3) 3 0,036
Іу (1,4 2,1) І(3)
к(к3) 1,4 6,41 9,01 кА;
Sкз 3 U (3)
н ×Ік(к3) 3 0,4 6,41 4,44 МВА;
І2
к(к3) 0,87 І(3)
к(к3) 0,87 6,415,6 кА.
4. В нашому випадку мережа 0,4 кВ виконана з глухо заземленою
нейтраллю, то завдяки цьому у ній можуть виникати однофазні замикання на
землю. Далі визначимо однофазний струм короткого замикання в точці К3.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 100
8.4.2 Розрахунок струму однофазного КЗ
Особливу увагу в мережах напругою до 1 кВ з глухо заземленою
нейтраллю належить приділяти розрахунку струму однофазного короткого
замикання.
Якщо електропостачання електроустановки напругою до 1 кВ
здійснюється від енергосистеми за допомогою понижуючого трансформатора,
розрахунок струму І(1)
КЗ однофазного короткого замикання з достатньою
точністю можна здійснювати за наступною спрощеною формулою
U
ф
Ік.з = , А
Zп +1/ 3 Zт
де UФ − фазна напруга мережі 0,4 кВ ( UФ = 220В),
1/ 3×Zтр − одна третя частина повного опору трифазного трансформатора,
зведеного до напруги 0,4кВ (за інформацією з довідника
1/ 3ТР 1/ 30,312Ом , [18]);
Zп − опір петлі фаза;-нуль, (за інформацією з довідника Zп =18,52 Ом / км ,
[18]);
l ─ довжина лінії, км.до найвіддаленішого споживача,
U
1 ф 230
І к.з = = = 0,22кА .
Zп +1/ 3 Zт 18,520,05+1/ 30,312
Таблиця 8.4 – Залежність повного опору трансформатора від потужності
ST, кВА 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600
ZT, Ом 1,95 1,24 0,78 0,49 0,31 0,2 0,13 0,08 0,006
Результати розрахунків заносимо в таблицю 8.5.
Таблиця 8.5 – Значення струмів короткого замикання
Точки Z (3) І І (2) І (1)
р (к) І у Sк.з.
к к к
короткого (Ом) (кА) (кА) (кА) (кА) мВА
замикання
К1 3,36 1,64 4,17 1,42 29,8
К2 0,03 7,2 10,1 6,3 8,7
К3 0,04 6,42 9,01 5,6 0,22 4,44
8.5 Захист цехових електричних мереж
Захист електричних мереж напругою до 1 кВ здійснюється згідно глави
3.1 ПУЕ [1].
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 101
У цехових мережах можуть виникати наступні ненормальні за струмом
режими роботи:
– збільшення струму внаслідок перевантаження;
– збільшення струму в момент пуску або самозапуску двигунів;
– збільшення струму внаслідок короткого замикання.
Захист від струмів КЗ є обов’язковим для всіх елементів мережі, такий
захист повинен забезпечувати по можливості найменший час вимкнення.
Перевантаження є менш небезпечним і в ряді випадків допускається
відмовитись від застосування захисту провідників від перевантаження.
Згідно глави ПУЕ 3.1 мають бути захищеними від перевантаження :
− мережі всередині приміщень, виконані відкрито прокладеними
провідниками з горючою зовнішньою оболонкою або ізоляцією;
− освітлювальні мережі в службово-побутових приміщеннях
промислових підприємств, включаючи мережі для побутових і переносних
електроприймачів, а також у пожеже-небезпечних зонах;
− силові мережі на промислових підприємствах – тільки в разі, якщо за
умовами технологічного процесу або за режимами роботи мережі може
виникати тривале перенавантаження провідників;
− мережі всіх видів у вибухонебезпечних зонах.
Оскільки, мережа всередині приміщення виконана приховано (в
кабельних лотках підлоги цеху), та беручи до уваги те, що за технологічним
процесом у мережі не може виникати тривалих перенавантажень, то від
захисту від перенавантажень мережі цеху допускається відмовитись.
8.5.1 Вибір апаратів захисту
Місця встановлення та розташування апаратів захисту регламентуються
гл. 3.1 ПУЕ.
Не допускається встановлювати апарати захисту в місцях приєднання до
живильної лінії таких кіл керування, сигналізації та вимірювання, вимкнення
яких може спричинити небезпечні наслідки.
Як апарати захисту мають застосовуватись автоматичні вимикачі або
запобіжники. На сучасних підприємствах найбільш поширені досконалі
автоматичні вимикачі, які мають очевидні переваги. При виборі
автоматичного вимикача необхідно орієнтуватись на тип ВА, які відповідають
ДСТУ 30-20-95.
Вибір автоматичних вимикачів в загальному випадку проводять з
врахуванням електричних характеристик електроустановок, експлуатаційних
умов та вимог: селективності відключення, вимог до дистанційного керування,
індикації і т.д. При такому виборі необхідно користуватися технічною
документацією на конкретні апарати.
Вимоги до вибору автоматичних вимикачів:
− номінальна напруга вимикача не повинна бути нижче напруги мережі;
− відключаючи здатність повинна бути розрахована на максимальні
струми КЗ, що протікають по елементу, який захищається;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 102
− номінальний струм розчіплювача повинен бути не менше найбільшого
розрахункового струму навантаження, що тривало протікає по елементу, який
захищається
Іном.розч. Іроз
− автоматичний вимикач не повинен відключатися в нормальному
режимі роботи елементу, що захищається, тому струм уставок повільного
спрацювання розчіплювачів слід обирати по умові
Іном.розч (1,11,3)Іроз
Для автоматичних вимикачів з нерегульованим тепловим
розчіплювачем достатньо виконання попередньої умови: при допустимих
короткочасних перевантаженнях елементу, що захищається, автоматичний
вимикач не повинен спрацьовувати, це досягається вибором уставки
миттєвого спрацювання електромагнітного розчіплювача з умови
Іном.роз.е (1,251,35)іп ,
де іп – пікове навантаження
Вибір автоматичного вимикача здійснюється, згідно величині струму
споживання під’єднаного до нього споживача, а також типу РП і марки
встановлених в ньому автоматів, з умов приведених в розрахункових
таблицях.
Таблиця 8.6 − Типи позиційних автоматичних вимикачів, що живлять ЕП
№, Тип
Назва електроспоживача Ін.а.в. І
п/п н.т.р Iр Ін.т.р 1,25 Iр
автомата
16 КУ 400 400 328 ВА57-35
17 ЩО 250 80 19,3 ВА47-29
18 ЩАО 250 16 6 ВА47-29
8 Токарний верстат 250 40 24,3 40 1,2524,3 30,4 ВА51-35
Напівавтоматичний апарат
1 250 125 87,5 1251,2587,5 109 ВА51-35
контактного зварювання
2 Тельфер 250 40 31 40 1,2531 38,8 ВА51-35
3 Вентилятор 250 16 7,6 16 1,257,6 10 ВА51-35
4 Пневматичний компресор 250 50 32,6 50 1,2532,6 41 ВА51-35
Автомат паяння
9 250 80 56,4 80 1,2556,4 70,5 ВА51-35
друкованих плат
Установка по виготовленню
10 250 16 12 16 1,2512 15 ВА51-35
друкованих плат
Насос
11 250 40 30,4 40 1,2530,4 38 ВА51-35
пожежегосподарський
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 103
Продовження таблиці 8.6
12 Свердлильний верстат 250 16 3,4 16 1,253,4 4,25 ВА51-35
13 Фрезерувальний верстат 250 40 30,4 40 1,2530,4 38 ВА51-35
14 Установка ВЧ нагріву 250 200 153 200 1,25158,3197 ВА51-35
15 Прес формування люків 250 125 86,5 1251,2586,5 108 ВА51-35
7 Прес формування резонатора 250 80 58,6 80 1,2558,6 73,25 ВА51-35
5 Розточний верстат 250 50 37 50 1,2537 46,25 ВА51-35
Установка виготовлення
6 250 63 47,8 631,2547,8 60 ВА51-35
резонансних систем
Таблиця 8.7 − Типи ввідних автоматичних вимикачів, що живлять РП
№, Ін.а.в. Ін.т.р Тип поз.
І 1,25 I n Кп І (57)І
п/п н.т.р р н.д.м.р н
автомата РП
1280 7 174 РП5
1 400 320 320 1,253540,6 267 ВА 57-35
1218
320 1,25 (58,6 356,4 3) 0,6
1250 3 58 7
2 400 320 300 ВА 57-35 РП1
1200
1000 7 128
3 400 400 400 1,254890,6 367 ВА 57-35 РП4
896
1600 7 208
4 400 200 200 1,252360,6 177 ВА 57-35 РП2
1456
5 400 125 1251,251540,4 115,5 10 Ін.т. р ВА 57-35 РП6
1280 7 170
6 400 200 200 1,252180,6 163 ВА 57-35 РП3
1190
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Виконаємо дану перевірку згідно з умовою
Ксн×Ідоп Кзах×Ізах ,
Ін.е.р 1,25×Іп .
Проводимо розрахунок для ЕП, який має найбільший струм
навантаження – установка ВЧ нагріву.
Виконаємо дану перевірку згідно умови
. .
1 200 > 0,22 800 = 176 А,
де Ксн – поправочний коефіцієнт, що дорівнює одиниці для умов цеху;
Ідоп – тривалодопустимий струм провідника, А;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 104
Кзах – коефіцієнт захисту, що дорівнює 1,0 для теплового та 0,22 для
електромагнітного розчіплювачів;
Ізах – струм спрацювання апарату захисту, А.
Для нашого випадку споживач в початковий момент включення не
споживає пускового струму, тому перевірка за пусковим струмом не
виконується.
Крім того необхідно перевірити правильність захисту від струмів
короткого замикання, для чого порівнюється величина струму короткого
замикання в точці розташування автоматичного вимикача з величиною
номінального струму електромагнітного розчіплювача автоматичного
вимикача, відношення вказаних величин повинно бути не менше 1,5.
Аналогічно проводимо перевірку ліній, що живлять інші споживачі.
8.6 Вибір відпайок трансформатора цехової трансформаторної
підстанції
Оскільки серед електроприймачів заводу відсутні електроприймачі, що
значно впливають на якість електроенергії, то перевіримо обрану цехову
мережу на допустимі відхилення напруги у споживачів (рис. 5.1).
Розрахунки по відхиленні напруги виконуються для режимів
максимального і мінімального навантаження. В режимі максимальних
навантажень напруга на зажимах найбільш віддалених електроспоживачів не
повинна бути нижче 0,95Uн. В режимі максимальних навантажень обмеження
йде зі сторони верхньої допустимої границі напруги. При цьому напруга на
шинах 0,4 кВ ТП не повинна перевищувати 5 % номінальної напруги.
Для режиму максимальних навантажень усталене відхилення напруги
δ×U = δ×U = EТ - ΔUТ +Uм +ΔUсп 5 ,
1 1
де ЕТ – величина добавки напруги на регульованих відгалуженнях
трансформатора, %
∆UТ – втрата напруги в трансфоматорі, %
∑Uм – сумарна втрата напруги в магістральних лініях до споживача,%
∆Uсп – втрата напруги в мережі найвіддаленішого споживача, %.
−5% – припустиме усталене відхилення напруги згідно [9].
Величина UТ (%) знаходиться по формулі
S
U max
Т Ua cos Up sin ,
Sном Т
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 105
де Smax – максимальна потужність на вторинній стороні трансформатора,
кВА;
Sном Т – номінальна потужність трансформатора, кВА;
100 P
U КЗ
a – активна складова напруги КЗ трансформатора, %;
Sном Т
Uр U2
КЗ U2
a – реактивна складова напруги КЗ трансформатора, %.
645,6 5,8
U 100 0,78 5,52 5,8
Т ( 100)2 0,78 1,27%.
400 400 400
Тоді
U1 Ет 1,27 2,5 0,56 5%,
U1 4,33% 5%,
Для режиму мінімальних навантажень відхилення напруги
U2 Eт кзаван UТ Uм Uсп 5%,
де кзаван 0,3 – коефіцієнт завантаження в режимі мінімальних навантажень;
5 % – припустиме усталене підвищення напруги згідно 2
U2 Ет 0,31,27 2,5 0,56 5%,
U2 Ет 2,55% 5%
U2 2,35% 5%
8.7 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної
підстанції
При проектуванні та побудові трансформаторних підстанцій у
цехової мережі зазвичай використовуються комплектні трансформаторні
підстанції різної модифікації. Це обумовлено тим, що при
використанні комплектного обладнання підвищується якість систем
електропостачання, надійність її роботи, зручність і безпека
обслуговування, забезпечується швидке розширення та мобільність
електрогосподарства.
Електромонтаж зводиться лише до встановлення різних комплектних
установок і приєднанню їх до електричних мереж. Застосування комплектних
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 106
установок дає значне спрощення будівельні частини електроустановок, так як
не потрібні складні перегородки для камер електричних апаратів,
трансформаторів та іншого обладнання.
Приміщення створюються простими у будівельному відношенні.
Повністю закриті комплектні установки можна розташовувати безпосередньо
у виробничих приміщеннях без улаштування будівельних оболонок.
В результаті проведеного розрахунку обираємо двохтрансформаторну
КТП у вигляді однорядного типу, назва − 2КТП 400-10/0,4У3. До складу
вибраної КТП входять:
− пристрій уводу з боку високої напруги (УВН);
− силовий трансформатор;
− розподільча установка на боці нижчої напруги (РУНН).
Пристрій УВН виготовляється в виконанні ШВВ-2Р − шафа з вимикачем
навантаження типу ВНПР і запобіжниками ПКТ. По конструкції. Вимикач
ВНПР має пружинно-важільний привід, надійніше пружинного приводу ВНП.
У КТП застосовуються трифазні двохобмоточні силові
трансформатори типів ТМЗ 400−10/0,4.
РУНН складається з набору шаф:
− шафи введення нижчої напруги − ШНВ;
− шаф фідерних ліній − ШНЛ;
− шафи секційної – ШНС;
− зовнішньої шафи сигналізації (за окремим замовленням).
РУНН випускається транспортними блоками довжиною не більше 4 м.
Шкафи РУНН представляють собою металевий каркас, закритий з боків і
зверху металевими знімними листами. У КТП застосовуються два види
конструкції каркасів: збірна (каркас зібраний із спеціальних стійок) і зварена
(каркас зварений з металевих стійок, швелерів і куточків). Усередині каркаса
закріплені вимикачі, шини, апаратура, прилади та монтаж вторинної
комутації. Оперативне обслуговування шаф проводиться з фасаду, доступ до
ошиноки і кабельним прикріпленням здійснюється з заднього боку шафи. Для
зручності обслуговування і монтажу передбачені двері, що замикаються на
замки. Конструкція шаф РУНН зі стаціонарними вимикачами забезпечує
оперування приводами вимикачів при закритих дверях і неможливість
відкривання дверей без застосування інструменту. У шафах РУНН встановлені
автоматичні вимикачі: на вводі і секціонуванні − висувного виконання; на
відхідних лініях − стаціонарного або висувного виконання. Релейний
апаратура розміщена у верхніх відсіках шаф.
Шафи ШНВ забезпечують можливість підключення магістральних
шинопроводів (ШМА-16) без додаткових стикувальних вузлів. Для обліку
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата } 107
електричної енергії в КТП встановлені лічильники активної і реактивної (за
замовленням) енергії. Лічильники розміщені в шафі обліку (розміщеному на
стінці ШНВ).
У двотрансформаторних КТП передбачений автоматичний ввід резерву
(АВР), забезпечує відключення вимикача вводу НН і включення секційного
вимикача при: зникнення напруги на вводі або при зникненні напруги в одній
з фаз в залежності від виконання схеми. Крім того, АВР передбачається при
відключенні вимикача одного з вводів з якої-небудь причини (відключення
вбудованими в вимикач захистами, при помилковій роботі автоматики і т.д.).
Схема виконана із захистом від перевантаження.
У КТП передбачені наступні захисту:
− від багатофазних коротких замикань,
− від однофазних коротких замикань,
− від коротких замикань в колах керування і сигналізації,
− від коротких замикань в обмотках і висновках трансформаторів
потужністю до 1000 кВА включно високовольтними запобіжниками,
− відключення вступного вимикача РУНН з витримкою часу при
зникненні напруги,
− від перегріву обмоток сухих трансформаторів.
У КТП передбачена наступна сигналізація:
− АВР включений,
− положення ввідних і секційного вимикачів РУНН (для відхідних
автоматів на замовлення),
− аварійне відключення вступного та секційного вимикачів РУНН (для
відхідних автоматів на замовлення),
− перегріву обмоток сухого трансформатора,
− аварійного відключення одного з вводів в результаті перевищення
допустимої температури обмоток сухого трансформатора,
− аварійне відключення в результаті однофазного замикання на землю
на шинах РУНН,
− загальний сигнал відхилення нормального режиму роботи КТП.
Ввід високої напруги розміщений в спеціальному сталевому кожусі на
баку трансформатора. Прохідні ізолятори високої напруги входять всередину
кожуха з масляного бака. Усередині кожуха можуть бути розміщені дві кінцеві
закінцівки силових кабелів. Контактний пристрій допускає підключати дві
жили кабелів до кожної фази, що дозволяє з'єднувати кілька КТП ланцюжком
або в кільце.
На кришці бака трансформатора встановлені розширювальний бачок з
мастило-вказівником рівня і повітре-осушувачем і газовим реле, що діє на
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 108
сигнал чи відключення. Протилежна вузька сторона масляного бака
трансформатора з'єднана кожухом з блоком розподільного пристрою низької
напруги. Усередині кожуха розташовані виводи нижчої напруги
трансформатора, які з'єднані шинами з автоматичним повітряним вимикачем
(автоматом) введення нижчої напруги.
Будівельна частина підстанції складається з окремих об'ємних блоків,
виготовлених на заводі залізобетонних виробів. Всі необхідні отвори, а також
монтаж внутрішнього обладнання виконують на заводі. Для кріплення
електрообладнання в панелі закладають спеціальні металеві деталі. Окремі
елементи (панелі) з'єднуються між собою металевими зв'язками на зварюванні
або на болтах в об'ємні блоки. Заводи постачають приміщення для підстанції
цілком або складається з окремих об'ємних секцій, збираються на монтажі.
Об'ємні КТП забезпечені пристроями, що забезпечують їх вентиляцію,
опалення, освітлення і зв'язок. Крім того, в конструкції передбачені всі
приєднувальні елементи, необхідні для підведення зовнішніх комунікацій.
Для підстанцій, встановлюваних всередині виробничого корпусу,
виконують бетонну підготовку. Об᾿ємні елементи виготовляють із
залізобетону або металу. Залежно від числа і потужності трансформаторів,
кількості та типу шаф розподільних пристроїв високої та низької напруги
будівельна частина підстанцій може складатися з одного або декількох
об'ємних блоків, які є цілком закінченими елементами, що не вимагають будь-
якого доопрацювання на місці установки. Перевезення кожного блоку об'ємної
підстанції здійснюється окремо, їх габарити допускають транспортування по
залізних і автомобільних дорогах. Приймання під монтаж залізобетонних
об'ємних елементів, коли вони доставляються будівельниками для монтажу
електрообладнання безпосередньо на місце установки, полягає в перевірці
розташування закладних конструкцій, кабельного підпілля, маслозбірних ям,
якості обробки стель, стін, підлог і покрівлі. Необхідною умовою при
прийманні підстанцій, які складаються з кількох елементів, є перевірка
сумісності блоків і комплектності деталей для їх складання.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 109
9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ − Впровадження прогресивних
енергозберігаючих заходів та технологій в процес фарбування
конструктивних металевих елементів вакуумних сушильних
установок НВЧ
Основні вимоги, що пред'являються до лакофарбових матеріалів,
використовуваних при фарбуванні металевих конструкцій. Конструктивні
металеві елементи вакуумних сушильних установок НВЧ, які випускаються на
нашому заводі можуть експлуатуватися в самих різних умовах, де на покриття
крім загальних чинників діятимуть і специфічні, часто більш агресивні. У
зв'язку з цим необхідно використовувати уніфіковані схеми покриттів,
придатні за всіх різноманітних умов експлуатації. Для цього необхідно мати в
розпорядженні асортимент лакофарбних матеріалів, що задовольняють таким
вимогам:
– можливість нанесення будь-яким доступним способом (пензлем
звичайним або валом, фарборозпилювачами, зануренням, тощо) в широкому
діапазоні температур звичайних і несприятливих метеорологічних умов;
– максимальне спрощення технології підготовки чорних і кольорових
металів під фарбування;
– тривалий захист від корозії при мінімальному числі шарів покриття,
можливість швидкого ремонту покриттів або виправлення дефектів, що
виникли при експлуатації;
– сумісність з максимально можливою кількістю різних видів
лакофарбних матеріалів, що використовуються при перефарбовуванні
покриттів;
– мінімальна дія шкідливих компонентів на здоров'я працюючих при
підготовці лакофарбних матеріалів до використовування, в процесі їх
нанесення і видалення старих покриттів;
– висока механічна міцність і збереження декоративних властивостей
покриттів при монтажі, транспортуванні і експлуатації виробів;
– висока хімічна стійкість і стійкість при дії миючих рідин;
– стійкість до високих температур і теплових ударів;
– зносостійкість покриттів і добрий опір знакозмінним навантаженням;
– придатність для виробів, що використовуються в харчовій
промисловості, біологічна стійкість (грибостійкість);
– стійкість в різних кліматичних зонах – помірної, тропічної, арктичної.
Основними чинниками, що впливають на старіння і руйнування
лакофарбних покриттів, що нанесені на ці вироби є волога і такі корозійно-
активні агенти, як сірчистий газ, хлориди, аміак і оксиди азоту.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 110
Розробка схеми мікропроцесорного пристрою контролю процесом
сушки лакофарбних покриттів металевих поверхонь вакуумних
сушильних установок НВЧ. Розроблюваний нами пристрій призначений для
контролю процесу сушки фарбованих металевих конструкцій, з метою
регулювання і оптимізаціі часу сушки. Він має такі функціональні
можливості: індикація часу сушки, що залишився (з перерахунком залежно від
змінних умов сушки в режимі реального часу), таймер, вимірювання і
індикація температури в чотирьох точках фарбувальної камери, звукова
сигналізація при підвищенні температури або змін і умов процесу сушки;
управління режимами роботи пристрою з допомогою ІЧ - комунікатора.
Функціональна блок-схема пристрою контролю. Блок-схема пристрою
контролю наведена на рисунку 9. 1.
Рисунок 9.1 – Функціональна блок-схема пристрою контролю
Електрониий пристрій контролю процесом сушки лакофарбних
покриттів складається з таких вузлів: блоку живлення (А1), контролера
напруги (А2), сенсорної клавіатури управління пристроєм (А3), блоку
термометрів (А4), мікроконтролера (А5), блоку звукової сигналізації (А6),
годинника реального часу (А7), драйвера РКІ (А8) та РКІ (А9).
Мікроконтролер (А5), в залежності від показань, які знімаються з блоку
термометрів (А4) та контролеру напруги (А2), обробляє інформацію і в
залежності від цих показань видає сигнал на блок звуковї сигналізації (А6) та
декодується драйверами РКІ (А8) і подається на РКІ (А9). Годинник реального
часу (А7) призначений для формування тактових імпульсів, керуючих
мікроконтролером та драйверами індикатора. Сенсорна клавіатура управління
пристроєм (А3) призначена для введення даних по режимам сушки та
здійснення загального керування пристроєм.
Опис електричної принципової схеми пристрою температури вакуумної
сушильної установки НВЧ. Принципова електрична схема пристрою контролю
наведена на рисунку 9.2.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 111
Рисунок 9.2 – Схема електрична принципова пристрою контролю
Основою пристрою є мікроконтролер АТ89С2051 фірми «Атмел». Для
відображення інформації використовується рідкокристалічний індикатор типу
ЖКИ 13-8/7-02. Не дивлячись на те, що в даний час доступні РКІ з
вбудованими контролерами, для даного пристрою є доцільним застосування
спеціального РКІ. Причин декілька. Поширені РКІ з вбудованими
контролерами володіють цілим рядом недоліків: відсутність десяткових
крапок, поганий кут огляду, недостатній в деяких випадках розмір символів. В
той же час існує доступна і досить зручна у використанні мікросхема драйвера
РКІ КР1820ВГ1.
Мікросхема КР1820ВГ1 використовується для управління 36 -
сегментним РКІ в режимі трьох рівневого мультиплексування. Мікросхема
виготовляється по КМОП – технології і випускається в 20 – вивідному
пластмасовому ДІП – корпусі. Мікросхема містить вбудований тактовий
генератор, резистивний дільник напруги і дільники частоти, за допомогою
яких формуються сигнали управління рядками (загальними електродами) і
стовпцями (сегментними електродами) РКІ в режимі 3 – рівневого
мультиплексування. Одна мікросхема має три виходи управління рядками і 12
виходів управління стовпцями. Передбачена можливість каскадування схем,
що дозволяє використовувати їх для управління мультиплексними РКІ з
числом сегментів більше 36. Мікросхема не вимагає ніяких навісних
компонентів і працює в діапазоні напруги живлення від 3 до 6 В.
Мікросхема КР1820ВГ1 має чотири режими роботи одиночний,
старший, молодший і тестовий. У одиночному режимі одна мікросхема
управляє 36 – сегментним РКІ, забезпечуючи повну синхронізацію його
роботи. Старший і молодший режими призначені для організації управління
РКІ з числом сегментів більше 36, тестовий режим – для контролю якості
мікросхем в процесі виготовлення.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 112
Дані вводяться в мікросхему в послідовному коді по входу D з
синхронізацією запису фронтом тактових імпульсів по входу С.
Код записуваних даних визначається конкретною схемою підключення
шин управління рядками і стовпцями до сегментів РКІ, а також конфігурацією
РКІ.
Біти D0…D7 відповідають сегментам першого розряду, біти D8…D15 –
другого і так далі. Біти D32…D35 відповідають спеціальним сегментам Р1…
Р4. Біт D36 може набувати будь-якого значення. Біти D37 і D38 (Q6 і Q7)
управляють режимом роботи схеми. Біт D39 (Q8)призначений для
синхронізації роботи двох і більше каскадів мікросхеми.
Для завантаження мікросхеми в одиночному режимі необхідно виконати
наступну послідовність дій
– встановити на вході СS рівень логічного 0;
– записати вісім бітів даних для кожної цифри первого-четвертого
розрядів;
– записати чотири біти b для спеціальних сегментів і чотири біта
управління;
– встановити на вході СS рівень логічної 1.
Після установки мікросхеми в потрібний режим для подальшої зміни
даних необов'язково записувати всі 40 біт інформації.
Для завантаження мікросхеми в старшому і молодшому режимах
необхідно виконати наступну послідовність дій:
– встановити на вході СS обох схем рівень логічного 0;
– записати 32 біта даних для «молодшої» схеми;
– записати чотири біта для спеціальних сегментів молодшої схеми і
чотири біта управління (при подачі останньої одиниці обидві мікросхеми
встановлюються в молодший режим, виводи СОА/G обох схем працюють як
входи генератора Відбувається синхронізація роботи мікросхем);
– встановити на входах СS обох схем рівень логічної 1;
– встановити на вході СS «старшої» схеми рівень логічного 0;
– записати 32 біта даних для старшої схеми;
– записати чотири біта для спеціальних сегментів старшої схеми і
чотири біта управління (після цього вивід СОА/G старшої схеми починає
працювати як вихід управління рядком А, а вивід СОС/G – як вихід
вбудованого генератора. Імпульси з виходу генератора старшої схеми
поступають на вхід генератора СОА/G молодшої схеми, і обидва кристали
починають працювати синхронно від генератора старшої схеми);
– встановити на сході СS встановити рівень логічної 1.
Щоб записати у внутрішні регістри нові дані, немає необхідності
скидати обидві схеми, досить, записати дані по черзі у внутрішні регістри
кожної схеми При цьому в останній біт D39 повинен записуватися нуль як для
старшої, так і для молодшої схем.
Потрібно сказати, що деякі типи РК індикаторів незадовільно працюють
при живленні мікросхем драйверів напругою +5 В Проте картина різко
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 113
поліпшується при підвищенні напруги живлення до 5,5…6 В. Це зробити
зовсім нескладно, оскільки споживаний драйверами струм дуже малий. У
ланцюг живлення можна включити параметричний стабілізатор напруги ю
основі ТL-431 або навіть, простий резистивний дільник На всіх цифрових
входах драйверів також знадобляться дільники напруги.
Як годинник реального часу застосована мікросхема DS1302 фірми
Dallas. Ця мікросхема має роздільні входи для підключення основного і
резервного джерел живлення, що позбавляє, від проектування досить хитрих
схем переходу на резервне джерело. Крім того, є вбудована схема «точкової»
зарядки резервного джерела живлення, яка може бути включена програмно.
Додатково мікросхема має ОЗП об'ємом 31 байт, який може бути
використаний для незалежного зберігання параметрів з навісних елементів.
Потрібний лише кварцевий резонатор Згідно рекомендаціям фірми потрібний
резонатор, розрахований на ємність навантаження 6 пФ інакше точність ходу
годинника буде незадовільною або навіть з'являться проблеми із запуском
кварцевого генератора Для обміну з мікросхемою DS1302 використовуються
загальні з драйверами РКІ лінії даних. Розділені тільки сигнал CS і RST.
Як датчики температури застосовані мікросхеми цифрових термометрів
DS1821 фірмb Dallas. У ланцюгах даних термометрів включені захисні
ланцюжки R8…R11, VD2…VD9, а в ланцюзі живлення включений
обмежуючий резистор R1 для захисту від короткого замикання. Термометри
встановлюються в різних місцях теплотраси калорифера. Завдяки наявності
заданих програмно порогів, окрім індикації температури здійснюється ще і
контроль її виходу за безпечні межі. Пороги у вигляді констант внесені до
тексту програми. Для першого термометра +105 градусів, а для другого –
четвертого термометрів +80, +75 +50 градусів, відповідно.
Індикацією висушеного виробу є той факт, що на внутрішній поверхні
оснащення фарбувальної камери з'являється невелика електрична провідність
для чого на цю поверхню подається невисока напруга. Для вимірювання
напруги на корпусі фарбувальної камери вбудований простий 8 – розрядний
АЦП на основі вбудованого в мікроконтролер компаратора Для зменшення
впливу перешкод використовується 16 –кратне усереднювання результатів.
На вході АIN1 формуєтеся пилкоподібна напруга, яка порівнюється з
вхідною напругою, яка через дільник R2, R3 поступає на вхід компаратора
АIN0. Ємність С3 знижує вплив перешкод на показання вольтметра.
Пилкоподібна напруга формується на ємності С7 в результаті заряду
стабільним струмом від генератора струму .зібраного на елементах VТ2, VD1,
R13). Перед початком вимірювання конденсатор С7 розряджений за
допомогою відкритого ключа VT3. Коли починаєтеся цикл вимірювання на
порту Р1.5 встановлюється низький логічний рівень, транзистор VT3
закривається і напруга на конденсаторі С7 починає лінійно наростати. В цей
час починається відлік в програмному лічильнику. Відлік йде до тих пір, поки
напруга на С7 не стане рівною вхідній (на середній точці дільника R2, R3).
При цьому перемикаєтеся вбудований компаратор, і рахунок забороняється.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
} Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 114
Значення, накопичене в лічильнику, буде пропорційне вхідній напрузі.
Застосування генератора струму (а не резистора) дозволило отримати лінійний
закон заряду С7, що виключило необхідність програмної лінеаризації АЦП.
Необхідно відзначити, що конденсатор С7 повинен бути термостабільним,
наприклад, з плівковим діелектриком типу К73-17 або подібний. За
допомогою резистора R13 підбирають струм генератора так, щоб показання
АЦП співпадали з реальним значенням напруги на вході +В. Окрім індикації
напруги здійснюється контроль її падіння нижче порогу 10 В. У разі такого
падіння включаєтеся звукова сигналізація.
Для управління пристроєм застосовуєтеся стандартний ГІЧ – комутатор
SAA 3010 фірми Dallas.
У якості ГIЧ приймача використана інтегральна мікросхема SFN-506
фірми Siemens. Ця мікросхема вельми чутлива до перешкод по ланцюгу
живлення, тому застосований RC фільтр R5-C2.
У разі спрацьовування датчика перевищення температурою
встановленого порогу або підвищення напруги на корпусі формується
звуковий сигнал. Для його формування використана малогабаритна динамічна
головка НА1, яка підключена через транзистор VT1. Звукові сигнали також
формуються при натисненнях на кнопки управління.
Для живлення пристрою використовується інтегральний стабілізатор
DA1 типу 7806 (+6В). Споживаний пристроєм струм дуже невеликий, тому
радіатор для цієї мікросхеми не потрібний.
Оскільки мікросхеми контролера РКІ вимагають невеликої кількості
сигналів для зв'язку з мікроконгролером, індикатор можна виконати
конструктивно в окремому корпусі мінімапьного розміру і розташувати його в
зручному для огляду місці. Дроти датчиків температури можуть мати довжину
декілька метрів. При цьому обов'язково повинен бути присутнім дріт
заземлення та екранування. Для термометрів необхідно використовувати
кабель, який має два дроти в загальному екрані, ізольованому зовні.
Розрахунок витрат потужності на транзисторах підсилювачів
струму. Оскільки чутливість роботи пристрою контролю залежить від
теплових витрат на транзисторах підсилювачів струму, а робота даних
елементів безпосередньо пов'язана з температурою їх корпусу, проведемо
розрахунок максимальних витрат потужності на транзисторах підсилювачів
струму у вузлах датчиків вологості та температури теплоносія марки КТ3107В
з метою визначення доцільності їх використання в нашій схемі.
З таблиці характеристик транзистора КТ3107В маємо вихідна ємність,
переходу колектор-емітер СКЕ = 7 пФ, зовнішній опір між колектором та
емітером транзистора RКЕнас = 0,12 Ом (при максимально допустимій
температурі корпуса 100 °С).
Розрахунок проводимо при максимальній допустимій напрузі живлення
– 30 В.
Знаходимо витрати потужності при відкритому транзисторі
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 115
2
Рвід = 0,5 ּ СКЕ ּU КБОmax ּ fГР ,
де СКЕ = 7 пФ – вихідна ємність переходу колектор-емітер, UКБОmax = 30 В –
максимально допустима напруга живлення, fГР = 2 МГц – гранична частота
передачі струму
-12 2 6
Рвід = 0,5∙7∙10 ∙30 ∙2∙10 =0,63 Вт.
Знаходимо виграти потужності при закритому транзисторі
Рзакр = ( (UКБОmax + UКЕRmax )/6)∙IK∙fГР∙tЗАКР,
де UКЕRmax = 20 В – максимально допустима напруга «колектор-емітер» при
струмі бази, що дорівнює нулю, IK = 0,2 А – максимально допустимий струм
колектора, tЗАКР = 15 нс – час закриття транзистора
8 -8
Рзакр = ( (30 + 20 )/6)∙0,2∙2∙10 ∙1,5 ∙ 10 = 5 Вт.
Визначимо витрати потужності на його опорі „колектор-емітер” при
відкритому транзисторі
2
РR = (RKEнас ∙ I K∙n)/3,
де RKEнас = 0,12 Oм – зовнішній опір між колектором та емітером транзистора,
ІК=0,2А – максимально допустимий струм колектора, n = 0,5 – коефіцієнт
передачі
2
РR = (0,12 ∙ 0,2 ∙0,5)/3 = 0,0008 Вт.
Загальні витрати потужності на транзисторі КТ3107В знаходимо за
формулою
Рвід = Рвід + Рзакр + РR ,
Рвід = 0,63+5+0,0008=5,363 Вт.
Максимальна потужність транзистора складає
Рмакс = UКБОmax ּ IK ,
де UКБОmax = 30 В – максимально допустима зворотна напруга колектор-база,
ІК=0,2А – максимально допустимий струм колектора
Рмакс = 30 ּ 0,2 = 6 Вт.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 116
Тоді, величина електричної потужності транзистора, що йде на теплові
витрати складає
K= (|6 – 5,631|)/6∙100% = 6,1 %,
Що є задовільним значенням для кремнієвих транзисторів серії КТххх (до
15%).
Таким чином, можна зробити висновок, що використання транзисторів
КТ3107В в доцільним в нашій схемі і дозволяє підтримувати на високому
рівні чутливість роботи пристрою контролю.
З метою впровадження новітніх енергозберігаючих заходів та
технологій в процес сушки пофарбованих металевих конструкцій у цеху
верстатів фрезерних консольних на заводі з виготовлення фрезерних верстатів
будемо використовувати фарбувальну камеру з впровадженим
мікропроцесорним пристроєм контролю, що дозволяє зменшити час сушки
пофарбованих виробів на 8% (будемо вважати, що таким чином збільшується
ККД установки до 92%).
Номінальна потужність фарбувальної камери Р = 39,3 кВт; при соs φ=
0,88, коефіцієнт завантаженості Кв = 0,5. Модифікація даного обладнання є
сучасною, компактною, більш ефективною та продуктивною, не містить
додаткового механічного оснащення і не погребує спеціально створених умов
навколишнього середовища.
Розглянувши попередні розрахунки ми можемо зробити висновок, що
впровадження новітніх енергозберігаючих заходів та технологій в
технологічний процес сушки пофарбованих конструкційних елементів
фрезерних верстатів (металевих опор частин) дозволило зменшити споживану
потужність. Це призводить до зменшення необхідної потужності живлячого
(цехового) трансформатора, а також до значного зниження ударних струмів,
що виникають при комутаційних переключеннях.
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП −
Техніко-економічні показники робіт з монтажу та експлуатації електро-
обладнання
Проведемо орієнтовний розрахунок вартості встановлення та
підключення ГПП нашого заводу. Під час визначення оптимальної та
раціональної схеми зовнішнього електропостачання заводу потрібно в т.ч.
враховувати категорію споживачів електроенергії, їхню потужність,
особливості технології виробництва, кліматичні умови, фактори оточуючого
середовища тощо.
У яеості джерела живлення нашого заводу використовується зовнішня
мережа напругою 110 кВ. Живлення від системи здійснюється за допомогою
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 117
двох ЛЕП та встановленням на ГПП 110/10 кВ двох трансформаторів
габаритною потужністю – 6,3 МВА.
Укрупнені вартісні показники (УВП) електричних мереж напругою
110 кВ і вище призначені для виконання:
− техніко-економічних розрахунків при зіставленні варіантних рішень
вибору схем електричних мереж («схемне проектування»);
− розробки обгрунтувань інвестицій і бізнес-планів;
− оцінки обсягу інвестицій при плануванні нового будівництва, а в
окремих випадках і при здійсненні реконструкції електромережевих об'єктів.
В основу визначення УВП покладені:
− матеріали, узагальнювальні кошторисні розрахунки до проектів кон-
кретних об'єктів;
− вимоги до будівельної і механічної частини електромережевих
об'єктів, які визначені «Правилами побудови електроустановок» 7-го видання;
− «Загальні технічні вимоги до підстанцій 330-750 кВ нового
покоління»; «Загальні технічні вимоги до повітряних ліній електропередач
110-750 кВ нового покоління»;
− ціни, що діють на устаткування і матеріали заводів-постачальників.
Вартісні показники встановлення та підключення ГПП 110 кВ
наводяться по підстанціям в цілому та за окремими складовим: відкриті і за-
криті розподільні пристрої (ВРП, ЗРП), блоки вимикачів, трансформатори
(автотрансформатори), регулюючі пристрої (конденсаторні батареї, статичні
компенсатори тиристорів тощо), постійна частина затрат. Базові показники
вартості ПС повинні відповідати середнім умовам будівництва, враховують
усі витрати виробничого призначення. У базові показники вартості ПС
включені стаціонарні пристрої для ревізії трансформаторів (500 кВ і вище) і
витрати на зовнішні інженерні мережі (дороги, водопровід тощо) в обсягах,
передбачених нормами технологічного проектування підстанцій.
Для визначення повної вартості ПС до базових показників додається
вартість постійного відведення землі. Вартість відведення землі приймається з
урахуванням розрахункової площі земельної ділянки під ПС
Cв.з = Cн.з×S ,
2
де Сн.з – вартість 1 м відчужених від сільськогосподарських потреб під
* 2
установку ПС земель; Сн.з = 100 грн/м ; S – площа земельної ділянки,
2
відведеної під ПС; S = 54×37 = 1998 м .
Cв.з 100 1925199800 грн.
Кінцеві значення вартості комірок ВРП, ЗРП враховують встановлене
устаткування, а саме: вимикач, роз‘єднувач, трансформатори струму і напруги,
розрядники, а також панелі управління, захисту і автоматики, встановлені в
пункті загальнопідстанції управління – ЗПУ, що відносяться до ВРП, ЗРП або
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 118
комірки, і кабельне господарство в межах комірки і до панелей в ЗПУ тощо), а
також будівельні і монтажні роботи.
Підсумовуючи окремі складові, можна визначити вартість будівництва
ГПП до якої входить вартість основних складових ПС, їх транспортування до
місця встановлення та вартість установки і підключення елементів ПС між
собою і до ПЛЕ з урахуванням формул та таблиць укрупнених показників
вартості на ПС та монтажні роботи [15].
Далі визначимо постійні витрати по ГПП (витрати на підготовку і
впорядкування території, облаштування доріг, трансформаторне і масляне
господарство тощо) приймаються [15]: Сп.в = 250 000 грн.
Після закінчення всіх монтажних робіт на огорожу наносяться
інформаційні знаки з вказівкою ширини охоронної зони; попереджувальні
плакати. Після запуску і тестування комплексу ГПП, приймальна комісія
оформлює акт передачі ГПП в експлуатацію. При цьому вартість роботи
приймальної комісії [15] приймається: Сп.к = 5500 грн.
Дані по вартості встановлення та підключення ГПП наведені в таблицях
10.1−10.2.
Таблиця 10.1 – Вартістні показники будівництва ГПП
Вартістні показники
Елемент ГПП Установки та/або
Елементу Транспортування,
. підключення до ПЛЕ,
ГПП, СГППі СтрГПП = 0,15 СГПП .
СустГПП = 0,25 СГПП
грн. грн. люд.-днів грн.
1 2 3 4 5 6
Трансформатор
силовий ТМ-6300- 2 3850000 577500 24 962500
115/11
Комірки КРУ-10 23 90 500 13 575 15 520 375
Розподільчий пункт
1 575 000 86250 23 143750
КРУН 10 кВ
Роз‘єднувач 8 23200 3480 8 5800
Шафа з інвентарем 1 6300 945 1 1575
Вимикач 3 29330 4400 3 7333
Привод вимикача 3 9 700 1455 6 2425
Конденсаторна
установка УКЛ-10,5- 2 88600 13290 10 22150
1800 У3
Трансформатор
власних потреб ТН- 2 86400 12960 12 21600
110-1
Трансформатор струму 6 7200 1080 8 1800
Портал 6 9500 1425 9 2375
Кабельний канал 1 5300 795 10 1325
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 119
Кількість, ni, шт
Продовження таблиці 10.1
Майданчик для
ремонту 1 1200 180 5 300
трансформаторів
Баки для оливи 2 3400 510 5 850
Огорожа 110
1600 240 11 400
м
.
ВСЬОГО СΣГПП = Σ (ni СГППі + СтрГПП + СустГПП) = 15358654 грн.
Таблиця 10.2 – Витрати на встановлення та підключення ГПП
Стаття витрат Сума, грн.
Витрати на відведення земель під ГПП, Св.з 199800
Постійні витрати по ГПП, Сп.в 220 000
Вартість роботи приймальної комісії, Сп.к 5800
Разом (з урахуванням даних табл. 10.1) 15784254
Примітка: у зв’язку з постійним ростом вартісних показників, суми зазначені у
графах таблиці вважити орієнтовними.
Таким чином, розрахунки укрупнених вартісних показників мереж
зовнішнього електропостачання підприємства, в т.ч. визначення сумарних
капітальних вкладень в будівництво та монтаж ГПП дозволить встановити
питомі капітальні вкладення в схему електропостачання, грн. за кожний 1 кВт
споживаної підприємством електричної енергії.
11 ОХОРОНА ПРАЦІ
Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на
співробітника електротехнічної лабораторії. В процесі розробки проекту
системи електропостачання заводу на співробітника електротехнічної
лабораторії впливають різноманітні параметри робочої обстановки. До таких
можна віднести зокрема наступні: висока або низька температура повітря,
вологість і швидкість руху повітря, підвищений рівень шуму та вібрації,
висока концентрація шкідливих речовини, підвищені рівні різноманітних
випромінювань тощо.
Все це в сукупності характеризує певні умови, в яких протікає праця
людини. Від умов праці в значному ступені залежать здоров'я і працездатність
людини, її відношення до праці і результати її діяльності. При поганих умовах
різко знижується продуктивність праці і створюються передумови для
виникнення травм і професійних захворювань. Проаналізуємо фактори, що
впливають на здоров'я і працездатність співробітника, який працює у
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 120
електротехнічній лабораторії.
Робочі місця співробітників розташовані в кімнаті, яка мебльована
столами та шафами, укомплектована комп’ютерною технікою, периферійним
обладнанням та іншим приладдям. Монітори комп’ютерів розташовані таким
чином, що відстань від екрану монітору до користувача складає не менше 70
о
cм, при цьому кут зору становить близько 30 .
Прилади та інші предмети розташовані на робочому місці так, що всі
вони знаходяться в робочій зоні в межах прямої видимості та розміщені на
відстані не більше 80 см від працівника. Розміри столу становлять: довжина –
1,2 м, ширина – 0,9 м, висота – 0,745 м. Висота стільця становить 0,45 м. З
врахуванням середнього росту людини, який складає 160-180 см, можна
сказати, що положення, яке співробітник лабораторії займає при роботі
відповідає нормативним інструкціям і рекомендаціям ДСТУ 8604:2015
«Дизайн і ергономіка. Робоче місце для виконання робіт у положенні сидячи.
Загальні ергономічні вимоги». При цьому потрібно відмітити, що положення
моніторів вибрано найкращим чином, так як світло, що потрапляє через вікно,
падає з лівого чи правого боку від працюючого в залежності від розташування
робочого місця і, таким чином, не засліплює йому очі. Задля кращого
уникнення негативного ефекту, пов’язаного з надмірною освітленістю
приміщення, вікна обладнані жалюзі.
Розміри лабораторії становлять: довжина – 8 м, ширина – 4,5 м, висота –
2
3 м. Відповідно її площа дорівнює 36 м . Найбільша кількість одночасно
працюючих становить 4 особи. Звідси площа, що припадає на одного
2
робітника становить 9 м , що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Оскільки,
3 3
нормативне значення складає 15 м . Об’єм приміщення становить 108 м .
3
Звідси визначаємо, що об'єм який припадає на одну людину дорівнює 27 м . З
наведених даних можна зробити висновок, що приміщення лабораторії
задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 з розрахунку на одну людину.
Природне освітлення лабораторії здійснюється через 2 вікна, розміри
кожного з яких становлять 2 м на 1,3 м (природне однобічне освітлення),
штучне - за допомогою світильників на стелі (штучне верхнє освітлення) або
одночасно - світильники і вікна (сумісне освітлення). Величина необхідного
освітлення на робочому місці приміщення нормується згідно з ДБН В.2.5-28-
2018. При штучному освітленні нормується величина освітленості в люксах
(Лк), яка вибирається в залежності від характеристики зорової праці з
урахуванням найменшого розміру об'єкта розрізнення, тла, контрасту об'єкта
розрізнення з фоном.
За найменший об’єкт розрізнення приймемо крапку в тексті
документації чи на екрані монітору, розмір якого визначимо на рівні 0,15-0,3
мм. Користуючись ДБН В.2.5-28-2018, визначаємо, що за розміром обраного
найменшого об’єкта розрізнення, ступінь точності зорової праці відноситься
до високого і становить ІІ розряд. Нормативне значення КПО для визначеного
розряду зорової роботи відповідає – ен=1,8%. Фактичне значення КПО
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 121
становить 26-28%. Отже, рівень природного освітлення на робочих місцях в
приміщенні електротехнічної лабораторії відповідає ДБН В.2.5.28-2018.
Нормативне значення штучного загального освітлення становить
400 лк. Фактичне значення згаданого параметра відповідає 170 лк, що понад в
два рази нижче зазначеної норми, відповідно до ДБН В.2.5-28-2018.
В якості джерел світла при штучному освітленні використовуються
люмінесцентні лампи, в освітлювачах типу ЛСП 02В-1×40, загальна кількість
яких становить 4. Таким чином, в даному приміщенні рекомендується
модернізувати систему штучного загального освітлення.
Згідно з ПУЕ-17 за ступенем електронебезпеки приміщення лабораторії
відноситься до приміщення без підвищеної небезпеки ураження працівників
електричним струмом. Обладнання, встановлене в ньому живиться напругою
220 В і споживає потужність менше ніж 3800 Вт. Деякі прилади мають
металевий корпус, тому згідно з ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в аудиторії
передбачена магістраль захисного заземлення.
Під час роботи з обладнанням необхідно:
1. При раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно
вимкнути електрообладнання.
2. Категорично забороняється ремонтувати електрообладнання, вмикати
та вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи.
3. Категорично забороняється проводити будь-які перемикання на
головному розподільному щиті.
4. Не знімати запобіжні кожухи.
5. У випадку виявлення неполагодженого електрообладнання,
вимірювальних приладів і дротів, терміново вимкнути напругу і звернутись до
керівника лабораторії.
6. У випадку ураження електричним струмом слід терміново
звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої
допомоги, при необхідності викликати лікаря.
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією пожежовибухо-
небезпеки типу В (відповідно до ДСТУ Б В.1.1-36:2016), оскільки в
лабораторії в наявності деревяні меблі, плакати, підлога, які є твердими
важкогорючими та горючими матеріалами. Для попередження пожеж в
лабораторії використовується електрична пожежна сигналізація променевого
типу та теплові датчики типу ДИП-412 у кількості 2 шт (відповідно до ДБН
В.2.5-56-2014). Також дана лабораторія обладнана двома ручними
вуглекислотними вогнегасниками типу ВВК-3,5 (відповідно до Правил
експлуатації та типових норм належності вогнегасників).
При виникненні пожежі в приміщенні лабораторії працівники
зобов'язані:
1. Сповістити про пожежу за телефоном 101. Назвати своє прізвище та
прізвище керівника установи;
2. Повідомити про пожежу керівника установи;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 122
3. Негайно організувати евакуацію людей, використовуючи наявні
засоби;
4. Відключити електроенергію, вентиляцію та провести інші заходи, що
запобігають поширенню пожежі та задимленості у приміщенні;
5. Приступити до гасіння пожежі наявними засобами пожежогасіння, а
при неможливості виконання даних дій вийти з приміщення, зачинивши за
собою двері, та діяти згідно з розпорядженнями свого керівника або команди,
яка організовує гасіння пожежі;
6. Одночасно з гасінням пожежі організувати евакуацію та захист майна,
матеріальних цінностей;
7. Забезпечити дотримання техніки безпеки працівниками, які беруть
участь у гасінні пожежі;
8. Після прибуття на пожежу пожежних підрозділів забезпечити їм
вільний доступ на території об'єкта.
В лабораторії рівень шуму, який в основному зумовлений одночасною
роботою системних блоків комп’ютерів та інших приладів не перевищує 35-36
дБА. Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 нормативне значення допустимого
рівню звукового тиску, рівню звуку та еквівалентного рівню звуку на
робочому місці в лабораторії становить 60 дБА. Таким чином, фактичні рівні
шуму в приміщенні лабораторії не перевищують нормативні значенні цього
параметру.
На робочих місцях лабораторії відбувається вплив на працюючих
електромагнітного випромінювання на частоті 50 Гц. Відповідно до ДСН
3.3.6.096-2002 фактичне значення напруженості ЕМП не перевищує
нормативне. Відповідно до цього клас умов праці за даним параметром
відноситься до допустимих.
Фактичний рівень напруженості електростатичного поля на робочих
місцях лабораторії не перевищує гранично допустиме значення і тому умови
праці за даним параметром відносяться до допустимих.
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 окремо для двох періодів року, визначаються
оптимальні і допустимі значення температури, відносної вологості та
швидкості руху повітря.
Враховуючи характеристику трудової діяльності людини, яка визначає
ступінь залучення до роботи м'язів і відображає фізіологічні витрати внаслідок
фізичного навантаження, потрібно відмітити, що дана робота є сидячою і при
цьому не спостерігається фізична напруга працівника. Людина на такій посаді
працює з витратами до 120 ккал/год, а отже дана робота відноситься до легкої
фізичної (категорія Iа). Оскільки на даному робочому місці робітник
безперервно знаходиться більшу частину свого робочого часу, при цьому не
змінюючи оточення, то дане робоче місце можна віднести до постійного.
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в холодний період року:
- оптимальне значення температури 22-24°С;
- допустиме значення температури 21-25°С;
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 123
- оптимальне значення відносної вологості 40-60%;
- оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1м/с;
- допустиме значення швидкості руху повітря ≤0,1 м/с.
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в теплий період року:
- оптимальне значення температури 23-25°С;
- допустиме значення температури 22-28°С;
- оптимальне значення відносної вологості 40-60%;
- оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1 м/с;
- допустиме значення швидкості руху повітря 0,1-0,2 м/с.
В лабораторії фактичне значення температури в холодний період року
становить 20°С, що нижче від відповідної нижньої межі допустимого
значення. Таким чином, дані умови праці відносяться до першого ступеня
шкідливості. Це в свою чергу може призвести до легких форм застуди.
Рекомендується в даному приміщенні в холодний період року користуватися
автономним обігрівачем невеликої потужності.
Фактичне значення температури в теплий період року відповідає 27-
28°С, що в свою чергу перевищує оптимальне значення, але знаходиться в
допустимих межах. Проте, як відомо, висока температура негативно впливає
на самопочуття робітника і, як наслідок, веде за собою зниження
працездатності. В такому випадку рекомендується в даному приміщенні
встановити додатковий кондиціонер, що сприятиме більш комфортній роботі.
Також, завдяки використанню даного технічного засобу, в холодну пору року
відпаде необхідність в використанні автономного обігрівача, так як цю
функцію можна покласти на кондиціонер.
Фактичне значення швидкості руху повітря становить 0,2-0,3 м/с, що
перевищує максимально допустиме значення лише в холодну пору року. Це
може негативно вплинути на здоров’я робітника, так як з протягом пов’язані
такі хвороби, як запалення м’язів, гострі респіраторні захворювання і ін.
Виходом з даної ситуації може бути реконструкція вікон, пов’язана з заміною
їх на більш сучасні – пластикові. Також, необхідно слідкувати за тим, щоб не
створювався протяг в результаті того, що відчинені двері.
Фактичне значення відносної вологості повітря в приміщенні становить
72-74%. Це відповідає першому ступеню шкідливості умов праці.
Перевищення вологості в теплий період року призводить до збільшення
температури тіла. Особливо дане явище має місце при відхиленні температури
від оптимальних меж в сторону збільшення. При пониженні температури
підвищена вологість може призвести до переохолодження тіла. Як
підвищення, так і зниження температури тіла може призвести до застуди.
Працівники лабораторії обов’язково проходять медичний огляд:
попередній - при влаштуванні на роботу та періодичний – один раз на рік
згідно Наказу МОЗ України №246 від 21.05.2007. Періодичний медичний
огляд проводиться з метою виявлення та контролю впливу небезпечних та
шкідливих виробничих факторів (фізичних та психофізичних).
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 124
Працівники при зарахуванні на роботу, безпосередньо на робочому місці
та щороку за місцем роботи проходять відповідно вступний, первинний та
повторний протипожежний інструктажі. Запис про проведення
протипожежного інструктажу робиться в спеціальному журналі, після чого
надається дозвіл приступити до роботи.
З працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань
охорони праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи надається після
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів.
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться всім
працівникам, які щойно прийняті на роботу (постійну чи тимчасову)
незалежно від їх освіти, посади, стажу роботи за цією професією. Первинний
інструктаж проводиться працівникам на робочому місці до початку роботи.
Запис про проведення вступного інструктажу робиться у спеціальному
журналі згідно з ДНАОП 0.00-4.12-05.
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма
працівниками: на роботах з підвищеною небезпекою – один раз у квартал, на
інших роботах – один раз на шість місяців.
В приміщенні електротехнічної лабораторії маються в наявності
«Інструкція про заходи пожежної безпеки» та «Інструкція з охорони праці для
працівників електротехнічної лабораторії».
На основі вищенаведених даних можна сказати, що технічний рівень
робочих місць електротехнічної лабораторії не відповідає нормативним
вимогам. Це проявляється внаслідок недостатньої кількості джерел світла.
Потрібно відмітити, що раціонально виконане освітлення виробничих
приміщень надає позитивного психофізіологічного впливу на працюючих,
сприяє підвищенню продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує
втому і травматизм на виробництві, зберігає високу працездатність в процесі
праці. Таким чином, в даному приміщенні рекомендується модернізувати
систему загального штучного освітлення.
Модернізація системи загального штучного освітлення
лабораторії. До робочого освітлення надаються певні вимоги:
− освітлення на робочих місцях повинно бути достатнім для виконання
даної роботи;
− освітлення повинно бути рівномірним по робочій поверхні;
− на робочій поверхні не повинно бути тіні, особливо рухливої;
− в полі зору не повинно бути прямого і відбитого блиску (блиск –
підвищена яскравість освітленої поверхні, яка викликає осліплення);
− величина освітленості повинна бути постійною в часі;
− спектральний склад світла повинен відповідати характеру роботи;
− світлові установки не повинні бути джерелом додаткових небезпек та
шкідливостей;
− установки повинні бути економні, прості та надійні до роботи.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 125
Розрахунок штучного освітлення виконується методом коефіцієнту
використання світлового потоку. Основною задачею розрахунку штучного
освітлення є визначення необхідної кількості світильників для забезпечення
нормативного рівня штучного освітлення за формулою:
Eн S z К
N з
n F
л (11.1)
де
Ен – нормоване освітлення, лк (ДБН В.2.5-28-2018);
Кз – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі
експлуатації (для заданого приміщення Кз = 1,4);
S = А·В – площа приміщення, (А – довжина приміщення, В – ширина
приміщення);
z – коефіцієнт мінімального освітлення; z = 1,05;
n – кількість ламп у світильнику;
Fл – світловий потік лампи;
– коефіцієнт використання, відн. од.
Для визначення нормованого освітлення – Ен, визначаємо:
− перелік основних предметів, які повинна розглядати людина у процесі
роботи на заданому робочому місці: надписи на екрані монітору, шрифт у
книзі.
− самі дрібні деталі зображення (найменші об’єкти розрізнення), які
містяться на перелічених предметах: розділові знаки в книжках. Орієнтовно
оцінюємо їх розмір у 0,15 ...0,3 мм.
− характеристику тла – поверхні, на якій розглядається найменший
об’єкт розрізнення, в залежності від коефіцієнта відбиття поверхні ρ. Тло є
світлим (ρ > 0,4), оскільки в основному маємо справу з написами на білому
тлі, як в книзі так і на екрані монітору. Для вказаного тла коефіцієнт відбиття
поверхні ρ = 0,9.
− контраст об’єкта розрізнення з тлом, тобто наскільки чітко
сприймається найменший об’єкт розрізнення на вищерозглянутому тлі.
Контраст є великим (між білим і чорним).
Користуючись ДБН В.2.5-28-2018 визначаємо, що розмір обраного
найменшого об’єкта розрізнення відноситься до діапазону розмірів в межах
0,15-0,3мм, що відповідає IІг розряду зорової праці.
Нормативне значення штучного загального освітлення Ен з врахуванням
характеристики тла та контрасту становить – Ен = 400 лк.
Відповідно типу приміщення приймаємо тип світильника в залежності
від умов середовища і типу приміщення. Обираємо стельовий матовий (опалу)
накладної світлодіодний світильник Cantata Е-40.
Світлодіодні технології відносно нові і викликають захоплення. LED
освітлення дозволяє змінювати не тільки інтенсивність та світловий спектр
освітлення, але й всю атмосферу житлового простору. Так як світлодіоди дуже
дрібні і споживають мало електроенергії, їх можна використовувати у
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 126
найрізноманітніших ідеях освітлення приміщення та інноваційних проектах.
Висока ефективність та низька енерговитратність світлодіодів робить їх
ідеальними для багатьох галузей промисловості та побутового призначення.
Світлодіоди все частіше зустрічаються у вуличних вогнях, освітленні торгових
центрів, супермаркетів, офісних будівлях та інших освітленнях на відкритому
повітрі. Світлодіодне освітлення наразі доступне у широкому асортименті
побутової та промислової продукції, і цей список зростає з кожним роком.
Шалений розвиток LED технологій зумовлює збільшення кількості
світлодіодних виробів та підвищення ефективності виробництва, що в свою
чергу призводить до зниження цін, хоча на сьогоднішній день вартість
світлотехнічної продукції не є низькою.
Окрім естетичного вигляду, LED освітлення має додаткові переваги в
порівнянні з іншими видами освітлення. Світлотехнічна продукція вигідна
своєю високою світловіддачею, енергозбереженням, ударостійкістю, не
нагрівається, навіть при тривалому використанні. Вона є безпечною при
утилізації, так як не містить в собі шкідливого для навколишнього середовища
компонента - ртуті. Робота світлодіодів базується на використанні низької
напруги, що забезпечує малу витрату електроенергії порівняно зі звичайними
джерелами світла. Уся енергія спрямована на відтворення світла, а саме
споживання енергії знижується до 75%. У порівнянні зі звичайними лампами
розжарювання, термін служби яких 750 годин та 8000 годинами
енергозберігаючих ламп, термін використання світлодіодних ламп 30000-
50000 годин, але в багатьох випадках вони горять набагато довше. Безліч
великих комерційних компаній переходять на світлодіодні лампи лише через
те, що велика частка їхніх витрат складає заміна ламп розжарювання, бо
термін служби в них– низький.
LED світильник Cantata Е-40 є сучасним, економічним, ергономічним
компактним світильником. Світлодіодні світильники Ledstorm - це сучасна
якісна продукція, яка відповідає всім стандартам безпеки і надійності.
Використовувані матеріали корпусу в даному світильнику не втрачають колір
з часом так як складаються з алюмінізованого композиту. Завдяки унікальній
конструкції корпусу забезпечується хороше відведення тепла, що запобігає їх
перегрів, сприяючи довгому терміну служби. При розробці даного світильника
було використано світлорозсіююче матове скло, яке дозволяє забезпечити
м'яку і приємну світлопередачу для очей. Температура світіння даного
світильника може варіюватися від 3000К до 4500К.
Перевага даного пристрою в його вологозахисту IP44, що дозволяє
монтувати його в приміщення з високою вологістю. Вбудований блок
живлення (драйвер) дозволяє забезпечити стабільну подачу напруги на
світильник, забезпечує довгий термін служби і плавне включення.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 127
Рисунок 11.1 – Зовнішній вигляд світлодіодного світильника
Cantata Е-40
Технічні характеристики світильника:
- Розсіювач - опалове скло;
- Споживана потужність - 40 Вт;
- Світловий потік модуля - 3400 лм;
- Матеріал плати світлодіодного модуля – алюміній;
- Живлення - мережа змінного струму напругою 170-260 В, частота 50-
60 Гц;
- Колірна температура - 4000 К;
- Розрахунковий ресурс роботи світильника - 50 000 годин;
- Габаритні розміри, мм - 595 х 595 х 9;
- Кут світіння – 120 °;
- Оптимальний діапазон робочих температур, °С - від 0 до +40;
- Ступінь захисту - IP 44;
- Індекс передачі кольору - >90 Ra.
Визначаємо коефіцієнт використання в залежності від групи світильника
(третя група), коефіцієнтів відбиття стелі (70%), стін (50%) і підлоги (10%) та
індексу приміщення і
A B
i , (11.2)
h (A B)
де
А – довжина приміщення, м;
В – ширина приміщення, м;
h = Н – 0,8 = 3 – 0,8 = 2,2 м – висота підвісу світильників.
Згідно виразу (11.2) знаходимо
6 6
i 1,36.
2,2 (6 6)
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 128
За виразом (11.1) розраховуємо кількість світильників N
Eн S z Кз 400 36 1,05 1,4
N 7,59.
n Fл 13400 0,82
Таким чином, необхідно розташувати 8 світильників рівномірно на усій
площі стелі заданого приміщення з врахуванням габаритних розмірів
приміщення та світильників. При цьому, оскільки кількість світильників
відповідає наявній, рекомендується нові встановити на існуючі місця
розташування.
Для живлення освітлювальної мережі використовується напруга 220 В.
Перетин дроту повинен задовольняти таким вимогам:
- дроти повинні допускати протікання по ним розрахункового струму
освітлювального навантаження, не нагріваючись вище допустимої
температури;
- напруга на джерелах світла повинна бути не нижче мінімальних
значень;
- механічна міцність дротів повинна бути достатньою для даного типу
електропроводки.
Розраховуємо встановлену потужність освітлення як суму потужностей
усіх світильників з урахуванням втрат
n n
Pв Pi 0,2 Pi 1,2 Pi
i1 i1 (11.3)
де
Pi – потужність світильника;
n – кількість світильників.
Згідно (11.3) отримуємо
Рв 1,2 8 40 384
Вт.
Розрахункове навантаження освітлювальної мережі визначаємо за
наступною формулою
Р Р К
р в с (11.4)
де Kс – коефіцієнт попиту.
Оскільки в нашому випадку приміщення являє собою адміністративну
будівлю, Kс = 0,9. Отже
Рр Рв Кс 384 0,9 345,6
Вт.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 129
Визначаємо розрахунковий струм освітлювальної мережі
Pp
I p
U cos
ф (11.5)
де
Pp - розрахункове навантаження освітлювальної мережі, Вт;
Uф = 220 В – фазна напруга;
cosφ – коефіцієнт потужності навантаження, cosφ = 0.9.
345,6
І р 1,74
220 0,9 А.
Відповідно значенню розрахункового струму визначаємо допустимий
мінімальний перетин дроту, яким можливо провести з’єднання світильників в
освітлювальну мережу для забезпечення пожежної безпеки. Обираємо дріт з
полівінілхлоридною ізоляцією та мідними жилами площею поперечного
2
перерізу 1,0 мм .
За механічною міцністю для з’єднання світильників загального
освітлення всередині приміщення, рекомендується використовувати дроти
2
перетином не менше 0,5 мм . Тому за механічною міцністю усі дроти
2
перетином 1 мм та більше є задовільними.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 130
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Правила улаштування електроустановок. ПУЕ 5-тє вид., перероб. та
доповнене. – Х.: , 2016. – 736 с.
2. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:202015 Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств.
3. 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.
4. Внутрішньзаводське електропостачання. Курсове проектування:
Навчальний посібник. / В.Г. Рудницький. – Суми: ВТД «університетська
книга», 2006. – 153 с.
5. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для
вузів. / Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рибалко, Л.І. Несен. –
Дніпропетровськ, 2002. – 597 с.
6. Внутрішньоцехове електропостачання. Курсове проектування:
Навчальний посібник. / В.Г. Рудницький. – Суми: ВТД «університетська
книга», 2007. – 280 с.
7. Системи електроспоживання та електропостачання промислових
підприємств. Підручник. / В.Є. Шестеренко. – Вінниця: Нова Книга, 2004. –
656 с.
8. Методичні рекомендації до підготовки випускної роботи бакалавра
для здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм навчання
[Електронний ресурс] / [Упоряд. : Ситник О.О., Самойлик О.В., Курбака Г.В.];
М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ,
2018. – 100 с.
9. Техніко-економічні розрахунки систем електропостачання
промислових підприємств: навч.посіб./ [Соловей О.І., Ситник О.О.,
Розен В.П.та ін]; за заг.ред. О.І. Солов’я; М-во освіти і науки,молоді та спорту
України Черкаси,Черкас. держ. технол.ун-т Черкаси: ЧДТУ,2012.− 247с.
10. Пістун І.П. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник.– Суми:
Видавництво «Університетська книга», 1999.– 301 с.
Арк.
ЧДТУ А1 21077 45/04 ПЗ
}
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 131