«Електропостачання інструментального цеху машинобудівного підприємства»

Іном.шра, А	r0, Ом/км	x0, Ом/км	Іпік, А	L, км	cosφ	sinφ
РЩ 1	71,2	108,1	160	0,10	0,13	170,1	0,003	0,79	0,60	0,2
ШРА 1	167,7	254,8	400	0,10	0,13	400,6	0,05	0,76	0,64	0,6
ШРА 2	162,4	246,7	400	0,13	0,10	493,7	0,052	0,79	0,61	0,91
РЩ 2	356,7	541,9	630	0,10	0,13	1113	0,003	0,73	0,68	0,13
РЩ 3	442,8	672,8	800	0,10	0,13	1555,2	0,003	0,76	0,64	0,16
ШРА 3	238,9	363	400	0,10	0,13	508,9	0,060	0,77	0,64	1,6
ШРА 4	268,9	408,6	630	0,10	0,13	979,8	0,055	0,79	0,61	1,64
РЩ 4	427,1	648,9	800	0,10	0,13	1531	0,003	0,79	0,62	0,14
РЩ 5	526	799,1	1000	0,10	0,13	1472,3	0,003	0,78	0,64	0,18

Вибираємо автоматичний ввідний вимикач для приєднання ШРА до магістрального шинопроводу на прикладі ШРА-2:

Приймаємо ВА 88-37 за наступними умовами:
- за номінальною напругою:
380<400 В
- за номінальним струмом автомату:
246,7 А < 400 А
- за номінальним струмом розчеплювача
246,7 А < 400 А
Вибираємо уставки автомата:
1. За струмом спрацьовування захисту від перевантаження:

2. Уставка струму спрацьовування захисту від КЗ :
А
Виставляємо А.

3. Уставка часу спрацьовування захисту при перевантаженні, рівному 1,25* А. Приймаємо с.

4. Уставка часу спрацьовування захисту при струмах КЗ - t_св. Приймаємо t_св=0,2 с, що в 2 рази більше часу спрацювання на найнижчому рівні розподілу електроенергії.
Вибираємо кабель для підключення ввідної коробки ШРА-2 до відгалужувальної секції ШМА-1.
Вибір ведемо за нагрівом і відповідністю кабеля вибраному автомату:
1) ;
369 > 246,7 А
2)
369 > 333 А
Приймаємо кабель марки АВВГ 3х240+1х120. Кабель прокладаємо відкрито.

	Ім, А	Іпік, А	Uнав, В	Iнав, А	Iн.р, А	Тип АВ	Iспр.п, А	Iсв, А	1,25Iпік, А	Iдоп.к, А	Iспр.п/1,5, А	Кабель
РЩ-1	108,1	170,1	400	160	160	ВА 88-35	312,5	5000	212,5	313	208	АВВГ 3х185+1х95
ШРА-1	254,8	400,6	400	400	400	ВА 88-37	500	4000	500	369	333	АВВГ 3х240+1х120
ШРА-2	246,7	493,7	400	400	400	ВА 88-37	500	4000	617	369	333	АВВГ 3х240+1х120
РЩ-2	541,9	1113	400	630	630	ВА 88-40	787	6300	1391	626	524	АВВГ 2 каб. 3х185+1х95
РЩ-3	672,8	1555,2	400	800	800	ВА 88-40	787	6300	1943	710	524	АВВГ 2 каб. 3х240+1х120
ШРА-3	363	508,9	400	400	400	ВА 88-37	500	4000	636	369	333	АВВГ 3х240+1х120
ШРА-4	408,6	979,8	400	630	630	ВА 88-40	500	4000	1225	626	333	АВВГ 2 каб. 3х240+1х120
РЩ-4	648,9	1531	400	800	800	ВА 88-40	787	6300	1913	710	524	АВВГ 2 каб. 3х240+1х120
РЩ-5	799,1	1472,3	400	1000	1000	ВА 88-40	1500	10000	1840	834	1000	АВВГ 2 каб. 3х300+1х150

5.2 Вибір перерізу провідників і автоматів для цехової КТП
Кабелі, що живлять цехові КТП, мають бути підключені до різних шин ГЗП за умовами резервування у післяаварійному режимі.
Переріз кабелю 6(10) кВ вибираємо за економічною густиною струму (див. табл. 1.3.36 ПУЕ).

де Iн.р – струм нормального режиму роботи, А;
jе – економічна густина струму, А/мм².
Для заводу, число годин найбільшого навантаження складає 4370 год, отже, для кабелів з алюмінієвими жилами jе = 1,4 А/мм².
Визначаємо струм трансформатора в нормальному режимі роботи:

Тоді, економічно доцільний переріз буде:
мм²
Найближчий стандартний переріз складає 70 мм² . Приймаємо кабель з паперовою пропитаною ізоляцією марки ААШв-3х70, I_доп = 178 А.
Перевіряємо кабель по нагріву в післяаварійному режимі (при виході з ладу одного кабелю, і живленню навантаження по залишеним двом):

А – умова виконується,
де - струм після аварійного режиму, А;
- допустимий струм, А.
А
де k1 = 1 - коефіцієнт, який враховує температуру навколишнього середовища (вважаємо, що температура не відрізняється від нормальної=15 С);
k2 = 0,87 - коефіцієнт, який враховує число поруч прокладених у землі кабелів ( три кабелі з відстанню 200 мм);
k3 = 1,2 – коефіцієнт, який враховує допустиме перевантаження в після аварійному режимі. (при тривалості максимуму 6 год).
Струм в після аварійному режимі дорівнює:
А
Перевіряємо кабелі на термічну стійкість при протіканні струмів КЗ. Умова перевірки:

де Fmin – мінімальний переріз провідника, що відповідає вимозі його термічної стійкості при короткому замиканні, мм².

де I_∞ – струм КЗ, А;
t_відк – час протікання струму КЗ, с;
T_а – постійна часу затухання аперіодичної складової струму КЗ, рівна 0,01с для розподільчих мереж напругою 6-10 кВ;
С – постійна, що визначається в залежності від заданої ПУЕ кінцевої температури нагріву жил і напруги. Для кабелів з паперовою пропитаною ізоляцією при напрузі 10 кВ С = 98 А∙с-0,5/ .
Величину струму КЗ визначаємо по заданій потужності КЗ - S_кз на шинах джерела живлення:
А
Згідно ПУЕ час дії струму КЗ складається з часу дії основного релейного захисту даного ланцюга t_рз і повного часу відключення вимикача t_відк.в.
Приймаємо, що t_{відкл.в} = 0,055 с (час відключення вимикача ВР).
Час дії релейного захисту приймаємо рівним t_рз = 0,01 с. Тоді:
с
мм²
- умова виконується

Остаточно приймаємо живлення цехової КТП кабелями марки

ААШв-3х50 I_доп = 146 А, Ом/км; Ом/км.
Вибираємо ввідний автоматичний вимикач на стороні 0,4 кВ.
Вибір ведемо за розрахунковим струмом після аварійного режиму (при виході з ладу одного трансформатора). Згідно ПУЕ допускається перевантаження трансформатора на 40%.
А
Умови вибору:

• 
  за номінальною напругою:
  

380 < 660 В;

• 
  за номінальним струмом автомата: I_рн.вим:
  

< 2500 А;

• 
  за номінальним струмом розчеплювача:
  

I_н.р>I_р
0,9∙2500>
2250> А
Приймаємо автомат типу Э25-04.

Вибираємо уставки автомата:

1) Струм спрацьовування захисту від перенавантаження:
А
2) Уставка струму спрацьовування захисту від КЗ:

4500>2600 А
3) Уставка часу спрацьовування захисту при перевантаженні, рівному А приймемо t_пер = 600 с.
4) Уставка часу спрацьовування захисту при струмах КЗ - t_св. Приймаємо t_св=0,3 с, що в 3 рази більше часу спрацювання на найнижчому рівні розподілу електроенергії.

5. Струм спрацювання миттєвого захисту 50 кА.

Аналогічно вибираємо секційний вимикач, враховуючи, що через нього може проходити максимальний струм однієї секції (приймаємо найбільший струм однієї з секцій). Результати вибору зводимо до таблиці 31.

Таблиця 31 – Вибір секційного вимикача

Ім, А	Іпік	Тип АВ	Uном≥Uмер	Ін>Ім		Ін.р>1,25Ім		Іспр.з>1,25Іпік
1668	2550	ВА 07-м2000	400>380	2500	1668	2500	2085	80000	3187

5.3 Вибір захисних апаратів і провідників для живлення електроприймачів

Розглянемо на прикладі металорізального станка з легким режимом роботи. Вихідні дані: кВт; ; В.


А

Вибираємо автоматичний вимикач:

• 
  по номінальній напрузі: 380 < 660 (В);
  
• 
  по номінальному струму автомату: ; А;
  
• 
  по номінальному струму теплового розчеплювача:
  

; А

• 
  по струму спрацювання електромагнітного розчеплювача:
  

; А

• 
  по допустимому струму кабелю:
  

; А
Умови виконані. Приймаємо автомат ВА 88-32 на 50 А.
Кабель АВВГ 3х10+1х6, проложений відкрито.
Аналогічно виконуємо розрахунки автоматів і кабелів для всіх електроприймачів.

Результати зводимо до таблиці 32.

5.4 Розрахунок тролейних ліній
Приймаю тролеї, виконані шинопроводами з алюмінію типу ШМТ-А 250, прокладені в одній площині, при відстані між ними .
Допустимий струм складає , що більше
Розрахунок проводжу для мостового крану з (№ 7)

1) Втрата напруги у тролеї, %

де, – питома втрата напруги при протіканні струму номінального значення, В/100м
– довжина тролеїв в один кінець від точки прикладення живлення, м.

2) Втрата напруги в постачальному кабелі, %

де, , – активний і індуктивний опір кабелю, що живить кранову установку.

№ Крана	Переріз мм^2	Довжина, l, м	Струм кабелю, ,А	Довжина, , м	%	%
9	3х16+1х10	18	67	7	1,22	2,25
10	3х16+1х10	18	67	3	1,22	1,45
13	3х35+1х16	36	109	9	1,22	0,43
24	3х35+1х16	24	109	1	1,22	0,43
57	3х35+1х16	18	109	3	1,5	1,61
88	3х35+1х16	36	109	20	1,6	2,24
105	3х35+1х16	18	109	18	1,6	1,93
53	3х35+1х16	18	109	6	1,5	1,6
25	3х4+1х2,5	27	29	1	0,7	0,5
75	3х4+1х2,5	18	29	7	0,7	0,15
103	3х4+1х2,5	27	29	10	0,28	0,6
104	3х4+1х2,5	36	29	1	0,7	0,4

5.5 Розрахунок струмів КЗ

Розрахунок струмів короткого замикання виконуємо для найбільш електрично віддаленого ЕП №67 – вентилятор з кВт. Розрахункова схема зображена на рисунку 5.

Рисунок 5 – Розрахункова схема визначення струмів КЗ



Рисунок 6 - Схема заміщення для прямої (а) та зворотної послідовності (б)

Розрахунок параметрів схеми заміщення для прямої послідовності.

Опір системи приведений до напруги 0,4 кВ:
мОм = 0,00058 Ом
Опір постачальної кабельної лінії, приведений до напруги 0,4 кВ:
мОм
мОм
Опір трансформатора, приведений до напруги 0,4 кВ:
мОм
мОм
Опір магістрального шинопроводу:
мОм
мОм
Опір розподільного шинопроводу:
мОм
мОм
Опір кабелю:
мОм
мОм
Опір болтових контактних з’єднань магістрального шинопроводу:
мОм
Опір болтових контактних з’єднань розподільного шинопроводу:
мОм
Опір контактних з’єднань кабелю:
мОм
Автоматичний вимикач «Електрон»:
мОм
мОм
Автоматичний вимикач ВА 88-37:
мОм
мОм
Автоматичний вимикач ВА 88-32:
мОм
мОм
Активний опір дуги при трифазному КЗ для точки К1:
мОм
Активний опір дуги при трифазному КЗ для точки К2:
мОм
Активний опір дуги при трифазному КЗ для точки К3:
мОм
Активний опір дуги при однофазному КЗ для точки К1:
мОм
Активний опір дуги при однофазному КЗ для точки К2:
мОм
Активний опір дуги при однофазному КЗ для точки К3:
мОм
Для нульової послідовності
Опір трансформатора:
мОм
мОм
Опір магістрального шинопроводу:
мОм
мОм
Опір розподільного шинопроводу:
мОм
мОм
Опір кабелю:
мОм
мОм

Розрахунок струмів трифазного КЗ

Точка К1:
мОм
мОм
мОм
кА
кА

Точка К2:

мОм
мОм
мОм
кА
кА
Точка К3:

мОм
мОм
мОм
кА
кА

Розрахунок струмів двохфазного КЗ

Точка К1:

мОм
мОм
мОм
кА
кА
Точка К2:
мОм
мОм
мОм
кА
кА
Точка К3:

мОм
мОм
мОм
кА
кА

Розрахунок струмів однофазного КЗ

Точка К1:
21,43 мОм
64,77 мОм
24,58 мОм


Точка К2:
для магістрального шинопроводу:


мОм
мОм
мОм
кА
кА
Точка К3:
для магістрального шинопроводу:


для розподільного шинопроводу:



мОм
мОм
мОм
кА
кА
5.6 Карта селективності
За результатами розрахунків захисної апаратури СЕП і струмів короткого замикання будується карта селективності захисту.
Для забезпечення селективності дії послідовно встановлених автоматичних вимикачів їх захисні характеристики на карті не повинні перетинатися.
На рисунку 12 зображено карту селективності.

Рисунок 8 – Карта селективності дії захисту

Перевірка селективності спрацьовування захисту:

- умова виконується;
- умова виконується;
- умова виконується.
Захисні апарати вибрані правильно.

6. Забезпечення якості електроенергії у струмоприймачів за показником відхилення напруги

А) Максимальне навантаження
Приймаємо значення відхилення напруги джерела 𝛿U₁=2,5%

1. 
   Визначаємо втрати напруги у для кабелю, що живить КТП
   

де, та – розрахункове навантаження трансформатора, від якого отримує живлення струмоприймач, що розглядається

2. 
   Відхилення напруги на первинних затискачах трансформатора
   

3) Визначаємо втрати напруги в трансформаторі


де, – завантаження трансформатора
, – активна та реактивна складові напруги короткого замикання

4) Визначаємо добавку напруги, яку забезпечує БК:

4) Визначаємо добавку напруги, яку повинен забезпечити трансформатор

де, – допустиме з урахуванням вимог усіх СП відхилення напруги на стороні 0,4 кВ
Приймаю значення добавки напруги

5) Відхилення напруги на вторинних затискачах трансформатора

6) Визначаю втрати в елементах мережі

Втрати у ШМА, ШРА, та кабельних лініях розраховувались у пункті (5.2)




Таким чином в режимі максимальних навантажень відхилення напруги на затискачах споживача не перевищує допустимого

Б) Мінімальне навантаження

Розрахунок такий самий, як у максимальному навантаженні, завантаження 30% від

%	%	%	%	%	%	%	%	%	%	%	%	%	%
2,5	0.486	2.02	3.78	5	3.24	4.6	-1.36	0.486	-1.84	1.64	-3.18	1.28	-4.46
0	0.278	0.489	2.45	5	0.95	3.89	-2.45	0,43	-2.83	0,73	-4.23	0,81	-4.89

Остаточно приймаємо роботу цехового трансформатора на нульовому відгалуженні з добавкою 5%

7. Техніко економічні показники мережі

1) Основні капітальні вкладення

Основні капітальні втрати складають

2) Витрати з експлуатації

де, та – витрати на ремонт та обслуговування лінії та підстанції


де, та – норма витрат від капітальних вкладень, %
3) Амортизаційні відрахування

4) Вартість втрат електричної енергії
- в постачальній кабельній лінії, тис грн

- в цехових трансформаторах, тис грн