Завдання 1:

1. Знайти загальні розрахункові електричні навантаження на шинах ШРА1 і шинах напругою 0,4 кВ трансформаторної підстанції ТП (рис. 1.1).

2. Вибрати тип і номінальну потужність конденсаторної батареї (БК) за умови забезпечення бажаного коефіцієнта реактивної потужності tgφ = 0,328 на шинах 0,4 кВ ТП.

3. Вибрати номінальну потужність трансформаторів Т1 і Т2.

4. Вибрати перерізи шинопроводу ШРА1, кабелю АВВГ-1, прокладеного на лотках, кабельних ліній КЛ2 і КЛ3, а також переріз кабелю ААБлУ-10, прокладеного у землі, кабельної лінії КЛ1.

5. Знайти усталене відхилення напруги на затискачах електродвигуна Д однієї з компресорних установок.

Рисунок 1.1. Схема електропостачання цеху

Вихідні дані:

Вихідні дані наведено у таблиці 1.1 і частково на рис.1.1. Від шинопроводу ШРА1 живляться електроприймачі першої групи (таблиця 1.1), а від ШРА2 – електроприймачі 2···4 груп. Електроприймачів 6-ї групи розподілено між фазами трифазної електричної мережі наступним чином: фаза А – 3 шт., фаза В – 2 шт., фаза С – 2 шт. Площа цеху складає 350 м². Розрахункова температура землі дорівнює 20 ^оС, цеху – 25 ^оС; фактична напруга на шинах 0,4 кВ ТП складає 390 В.

Таблиця 1.1. Технологічні дані електроприймачів

Номер j-ї групи ЕП	Назва електроприймачів	Pн.i, кВт	nj, шт.	Kв.j, в.о	cos j	tg j
Трифазні тривалого режиму роботи (ТР)
1	Компресорна установка	28	5	0,65	0,8	0,75
2	Верстат фрезерний	12	14	0,14	0,5	1,73
3	Молот ковочний	15	7	0,24	0,65	1,17
4	Піч індукційна	8	7	0,1	0,5	1,73
Трифазні повторно-короткочасного режиму роботи (ПКР)*
5	Теліжка підвесна: Uн = 380 В, Рпасп = 4 кВт, ТУпасп = 40 %		8	0,1	0,5	1,73
Однофазні ПКР*
6	Трансформатор зварювальний: Uн = 220 В, Рпасп = 28 кВт, ТУпасп = 40 %		7	0,2	0,4	2,29
Лампи освітлювальних установок
7	Лампи розжарювання	10 Вт/м2

* Для ЕП ПКР статистичні коефіцієнти використання визначено відносно їх паспортної потужності Р_пасп

Довідкові дані:

Довідкові дані наведено у таблицях Д1.1···Д1.10.

Таблиця Д1.1. Значення коефіцієнта K_р для електричних мереж напругою до 1000 В

	Ефективна кількість електроприймачів
	1		2	3		4	5		6	7		8	9		10		11		12		13	14
0,1	8,00	6,22			4,05	3,24		2,84	2,64		2,49	2,37		2,27		2,18		2.11		2,04	1,99	1,94
0,15	5,33	4,33			2,89	2,35		2,09	1,96		1,86	1,78		1,71		1.65		1.61		1,56	1,52	1,49
0,2	4,00	3,39			2,31	1,9		1,72	1,62		1,54	1.48		1,43		1.39		1,35		1,32	1,29	1,27
0,3	2,67	2,45			1,74	1,47		1,35	1,28		1,23	1,19		1,16		1,13		1,10		1,08	1,06	1,05
0,4	2,00	1,98			1,45	1,25		1,16	1,14		1,12	1,10		1,09		1,07		1,06		1,05	1,04	1,02
0,5	1,60	1,60			1,34	1,21		1,15	1,13		1,10	1,08		1,07		1,05		1,04		1,03	1,01	1,00
0,6	1,33	1,33			1,22	1,12		1,08	1,06		1,04	1,02		1,01		1,00		1,00		1,00	1,00	1,00
0,7	1,14	1,14			1,14	1,06		1,03	1,01		1,00	1,00		1,00		1,00		1,00		1,00	1,00	1,00
0,8	1,00	1,00			1,00	1,00		1,00	1,00		1,00	1,00		1,00		1,00		1,00		1,00	1,00	1,00

Таблиця Д1.2. Значення коефіцієнта Р_р для шин низької напруги цехових ТП і магістральних шинопроводів напругою до 1000 В

	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7 і більше
1	8,00	5,33	4,00	2,67	2,00	1,60	1,33	1,14
2	5,01	3,44	2,69	1,90	1,52	1,24	1,11	1,00
3	2,94	2,17	1,80	1,42	1,23	1,14	1,08	1,00
4	2,28	1,73	1,46	1,19	1,06	1,04	1,00	0,97
5	1,31	1,12	1,02	1,00	0,98	0,96	0,94	0,93
6···8	1,20	1,00	0,96	0,95	0,94	0,93	0,92	0.91
9···10	1,10	0,97	0,91	0,90	0,90	0,90	0,90	0,90
10···25	0,80	0,80	0,80	0,85	0,85	0,85	0,90	0,90
25···50	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,80	0,85	0,85
Більше 50	0,65	0,65	0,65	0,70	0,70	0,75	0,80	0,80

Таблиця Д1.3. Комплектні конденсаторні установки номінальною напругою 400 В ЗАТ «Сілкон-Квар», м. Київ

Тип та номінальні дані	Потужність, кВ·Ар	Ступінь регулювання, кВ·Ар	Відпускна ціна, грн	Габаритні розміри, мм
УКРП-0.4-45-5УЗ	45	5	5940	800 600 300
УКРП-0.4-50-10УЗ	50	10	6318	800 600 300
УКРП-0.4-55-5УЗ	55	5	6480	800 600 300
УКРП-0.4-60-10УЗ	60	10	6588	800 600 300
УКРП-0.4-70-10УЗ	70	10	7128	800 600 300
УКРП-0.4-80-10УЗ УКРП-0,4-90-10УЗ УКРП-0,4-100-10УЗ УКРП-0,4-105-10УЗ УКРП-0,4-110-10УЗ УКРП-0,4-120-20УЗ УКРП-0,4-140-20УЗ УКРП-0,4-150-10УЗ УКРП-0,4-160-20УЗ УКРП-0,4-180-20УЗ УКРП-0,4-200-20УЗ УКРП-0,4-220-20УЗ	80 90 100 105 110 120 140 150 160 180 200 220	10 10 10 5 10 20 20 10 20 20 20 20	8100 9720 12420 12636 12690 12852 13392 14040 14364 15390 16524 17604	800 600 300 1200 600 300 1200 600 300 1200 600 300 1200 600 300 1200 600 300 1200 600 300 1800 600 450 1800 600 450 1800 600 450 1800 600 450 1800 600 450

Таблиця Д1.4. Технічні характеристики силових трансформаторів типу ТМ

Потужність Sн, кВ·А	Номінальна напруга на високій стороні UВН, кВ	Номінальна напруга на низькій стороні UНН, кВ	Потужність короткого замикання Рк, Вт	Потужність неробочого ходу Рн.х, Вт	Напруга короткого замикання Uк, %	Струм неробочого ходу Ін.х, %
100	10	0,4	1970	305	4,5	2,2
160	10	0,4	2650	460	4,5	2
250	10	0,4	3700	560	4,5	1,9
400	10	0,4	5500	830	4,5	1,5
630	10	0,4	7600	1050	5,5	1,8
1000	10	0,4	10800	1550	5,5	1,2

Таблиця 1.5. Номінальні струми комплектних розподільних шинопроводів для мереж із глухозаземленою нейтраллю, напругою до 380/220 кВ і частотою 50···60 Гц

Характеристики	Тип шинопроводу
	ШРА73У3			ШРМ73У3
Номінальний струм, А	250	400	630	100

Таблиця Д1.6. Тривало допустимі струмові навантаження трижильних кабелів

Номінальний переріз струмопровідної жили, мм2	Тривало допустимі струмові навантаження, А
	Марка кабеля
	з мідними жилами				з алюмінієвими жилами
	СБУ, СБлУ, СБ2лУ, СПУ, СПлУ, ЦСБУ, ЦСПлУ				ААШвУ, ААШпУ, ААШпсУ, ААБлУ, ААБ2лУ, АСБУ, АСПУ		ААГУ, ААШвУ, ААШпсУ, АСГУ, АСБГУ, ЦААШвУ
	у землі		у повітрі		у землі		у повітрі
	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ	6 кВ	10 кВ
10	85	-	70	60	65	-	55	-
16	115	105	90	80	85	80	70	60
25	145	130	125	110	115	100	85	85
35	175	165	150	135	135	125	115	105
50	220	195	180	165	170	155	140	125
70	270	235	235	210	210	180	175	155
95	325	290	285	255	245	225	215	190
120	375	340	330	295	285	265	250	220
150	430	390	380	335	330	300	285	250
185	480	440	430	385	375	340	325	285
240	560	500	500	455	430	390	385	335

Таблиця Д1.7. Допустиме струмове навантаження та опори для чотирижильних кабелів марки АВВГ із алюмінієвими жилами з полівінілхлоридною ізоляцією та зовнішньою оболонкою, на номінальну напругу до 1 кВ

Кількість та номінальний переріз жил, мм2	Опір жил, Ом/км		Допустиме струмове навантаження, А
	Активний	Індуктивний	У землі	У повітрі
1	2	3	4	5
4×2,5	12,1	0,104	26	19
4×4	7,41	0,095	34	27
4×6	5,11	0,090	41	34
4×10	3,08	0,073	55	46
4×16	1,91	0,0675	72	62
4×25	1,20	0,0662	93	82
4×35	0,868	0,0637	112	101
4×50	0,641	0,0625	137	126
Продовження таблиці Д1.7
1	2	3	4	5
4×70	0,443	0,0612	165	155
4×95	0,320	0,0602	197	190
4×120	0,253	0,0602	224	219
4×150	0,206	0,0596	254	254
4×185	0,164	0,0596	286	291
4×240	0,125	0,0587	330	343

Таблиця Д1.8. Поправкові коефіцієнти К₁ на струми для кабелів, неізольованих та ізольованих проводів і шин залежно від температури землі й повітря

Умовна темпе-ратура сердо- вища, °С	Нормована температура жил, оС	Поправкові коефіцієнти на струми за розрахунковою температурою середовища, °С
		–5 і нижче	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40
15	80	1,14	1,11	1,08	1,04	1,00	0,96	0,92	0,88	0,83	0,78
25	80	1,24	1,20	1,17	1,13	1,09	1,04	1,00	0,95	0,90	0,85
25	70	1,29	1,24	1,20	1,15	1,11	1,05	1,00	0,94	0,88	0,81
15	65	1,18	1,14	1,10	1,05	1,00	0,95	0,89	0,84	0,77	0,71
25	65	1,32	1,27	1,22	1Д7	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,79
15	60	1,20	1,15	1,12	1,06	1,00	0,94	0,88	0,82	0,75	0,64
25	60	1,36	1,31	1,25	1,20	1,13	1,07	1,00	0,93	0,85	0,76

Таблиця Д1.9. Коефіцієнт K₂, який враховує кількість паралельно працюючих кабелів

Відстань між кабелями, см	Кількість кабелів
	2	3	4	5	6
10	0,9	0,85	0,8	0,78	0,75
20	0,92	0,87	0,84	0,82	0,81

Таблиця Д1.10. Коефіцієнт допустимого перевантаження K₃ кабельної лінії у післяаварійному режимі

Початкове значення коефіцієнта завантаження	Спосіб прокладання	Тривалість перевантаження, год
		1,5	3,0	6,0
0,6	У землі	1,5	1,35	1,25
	У повітрі	1,35	1,25	1,2
	У трубах	1,3	1,2	1,15
0,8	У землі	1,35	1,25	1,25
	У повітрі	1,3	1,2	1,2
	У трубах	1,2	1,15	1,1

Рішення 1:

1. Знаходимо розрахункові навантаження.

1. Знаходимо розрахункові навантаження першої групи електроприймачів (ЕП), що живляться від ШРА1, методом розрахункових коефіцієнтів (модифікований метод впорядкованих діаграм).

Розраховуємо так звані «проміжні» навантаження активної Р_пр і реактивної Q_пр потужностей за виразами

Р_пр = ; (1)

Q_пр = (2)

де − номінальна потужність j-ї групи ЕП;

– коефіцієнт використання j-ї групи ЕП;

tg − коефіцієнт реактивної потужності j-ї групи ЕП;

к – кількість j-х груп ЕП.

Величину розраховуємо за виразом

Р_н.j = , (3)

де Р_н.і – номінальна потужність і-го ЕП;

n_j − кількість ЕП в j-й групі.

Якщо кожен із n_j ЕП має однакову потужність Р_н.і, то

Р_н.j = Р_н.і n_j . (4)

Підставив вираз (4) у рівняння (1), одержимо

Р_пр = _; (5)

Q_пр = (6)

Одержуємо:

Р_пр.1 = 28 · 5 · 0,65 = 91 кВт;

Q_пр.1 = 91 · 0,75 = 68,25 кВ·Ар.

Знаходимо ефективну кількість ЕП n_е: оскільки всі ЕП даної групи мають однакову потужність Р_н.і, приймаємо n_е = n₁ = 5.

Знаходимо значення розрахункового коефіцієнта K_р інтерполяцією за даними таблиці Д1.1; K_р.1 = f(

Знаходимо розрахункову активну потужність за виразом

Р_р = K_р Р_пр; (7)

Р_р.1 = 1,055 · 91= 96,005 кВт.

Оскільки n_е < 10, розрахункову реактивну потужність знаходимо за виразом

Q_р = 1,1Q_пр; (8)

Q_р.1 = 1,1 · 68,25 = 75,075 кВ·Ар.

1.2. Знаходимо розрахункові навантаження силових ЕП на шинах 0,4 кВ ТП.

1.2.1. Оцінімо нерівномірність навантаження окремих фаз. Цю нерівномірність створюють однофазні ЕП 6-ої групи (таблиця 1.1). Паспортну потужність і-го ЕП ПКР приводимо до номінальної за виразом

. (9)

Згідно вихідних даних найнавантаженішою фазою є фаза А, до якої приєднано 3 однофазні ЕП, а найменш навантаженою фазою беремо фазу В, до якої приєднано 2 однофазні ЕП (фаза С має таке ж навантаження). Знаходимо номінальні навантаження цих фаз за виразами:

;

,

де індексами (1) та (3) позначено однофазні та трифазні потужності.

Отже, маємо:

= 156,333 + 20,239 + 53,126 = 176,572 + 53,126 = 229,459 кВт;

= 211,99 кВт.

Нерівномірність навантаження фаз Н у відсотках оцінюємо за виразом

;

Маємо: .

Оскільки Н < 15%, групу однофазних ЕП враховуємо як еквівалентну групу трифазних ЕП з і сумарною номінальною потужністю

;

1.2.2. Знаходимо проміжні навантаження за виразами (1) і (2):

Р_п.0,4 = 28 · 5 · 0,65 + 12 · 14 · 0,14 + 15 · 7 · 0,24 + 8 · 7 · 0,1 + 4 · 8 · 0,1 +

+ 28 · 7 · 0,2 = 91 + 23,52 + 25,2 + 5,6 + 3,2 + 39,2 = 187,72 кВт;

= 91 · 0,75 + 23,52 · 1,73 + 25,2 · 1,17 + 5,6 · 1,73 + 3,3 · 1,73 +

+ 39,2 · 2,29 = 68,25 + 40,69 + 29,484 + 9,688 + 5,536 + 89,768 = 243,416 кВ·Ар.

Примітка: оскільки статистичні дані коефіцієнтів використання в таблиці 1.1 задані відносно їх паспортної потужності, під час підрахунків Р_п.0,4 та ці потужності не приводились до тривалого режиму (не перемножувались на ).

1.2.3. Знаходимо загальну номінальну потужність Р_н всіх ЕП за виразом

Р_н = ; (10)

Р_н = 28 · 5 + 12 · 14 + 15 · 7 + 8 · 7 + + 123,961 = 613,199 кВт.

1.2.4. Знаходимо ефективну кількість ЕП за виразом

n_е = (11)

де = 28 кВт – максимальна потужність одного і-го ЕП.

Маємо: n_е =

Згідно РТМ з розрахунку ЕН округлюємо n_е до найближчого цілого числа:

n_е = 43 шт.

1.2.5. Знаходимо коефіцієнт використання всіх ЕП за виразом

1.2.6. Знаходимо розрахунковий коефіцієнт за таблицею Д1.2:

К_р = f(

1.2.7. Знаходимо розрахункові навантаження:

активне за виразом (7) –

Р_р.с.0,4 = 0,75 · 187,72 = 140,79 кВт;

реактивне – (оскільки n_е > 10) за виразом

Q_р = Q_пр;

Q_р.с.0,4 = 243,416 кВ·Ар.

1.2.8. Знаходимо розрахункові освітлювальні навантаження методом питомого навантаження за виразами:

P_p.o = P_п.o F; Q_p.o = P_р.o ,

де F = 350 м² – площа цеху за умови;

Р_п.о = 10 Вт/м² – питоме освітлювальне навантаження за умови;

= 0 – коефіцієнт реактивної потужності освітлювальних установок за умови.

Маємо: P_p.o = 10 · 350 · 10^-3 = 3,5 кВт; Q_p.o = 3,5 · 0 = 0 кВ·Ар.

1.2.9. Знаходимо загальні розрахункові навантаження на шинах 0,4 кВ ТП за виразами:

P_p.0,4 = P_р.с.0,4 + P_р.o; Q_p.0,4 = Q_p.с.0,4 + Q_p.o;

P_p.0,4 = 140,79 + 3,5 = 144,29 кВт; Q_p.0,4 = 243,416 + 0 = 243,416 кВ·Ар.