4.2 Розрахунок струмів короткого замикання

Призначенням розрахунку струму КЗ є перевірка обладнання на термічну та динамічну стійкість. Виявлення умов роботи споживачів під час КЗ.

Спершу слід скласти розрахункову та заступну схеми для розрахунку струму короткого замикання (рис.4.2).

Рис.4.2 Розрахункова та заступні схеми

Спочатку вибираємо потужність трансформатора:

,

.

Розраховуємо параметри заступної схеми:

• параметри трансформатора (ТМ – 400/10)

,

де – напруга досліду короткого замикання, %;

–номінальна потужність трансформатора, кВА;

–номінальна напруга трансформатора, кВ.

де – втрати короткого замикання, кВт.

Провівши розрахунки отримаємо наступне:

,

Параметри кабельної лінії АВВГ 4×50:

r₀=0.62 Ом/км; х_о=0,062 Ом/км; L=0,2 км.

де – опір кабельної лінії на 1 км, Ом/км;

–довжина кабельної лінії, км.

де – індуктивний опір кабельної лінії на 0,2 км, Ом/км.

Отже активний та реактивний опори кабельної лінії становлять:

=0,620,2=0,124 Ом,

.

Обчислюємо результуючий опір усіх елементів:

=0,29 Ом.

Розраховуємо усталене значення струму КЗ за формулою:

,

А.

Переріз за термічною стійкістю:

Fт.с. ;

де t – час спрацювання вимикача;

с – функція, як становить 90 А/мм² для алюмінієвих вимикачів.

Fт.с.== 6,24 А/мм².

Даний кабель проходить за умовами термічної стійкості.

5. Витрати енергії на обігрівання житлових будівель мікрорайону

5.1 Методи розрахунку енерговитрат будівель

Теплота, що надходить у будівлю, витрачається на відшкодування витрат крізь огороджувальні конструкції (стіни, підлога, стеля, вікна, двері) та на підігрівання зовнішнього повітря, що надходить через систему вентиляції й шляхом інфільтрації через вікна та двері.

Втрати тепла кожною будівлею є індивідуальні, вони залежать від характеристик використаних будівельних матеріалів, геометричних розмірів будівлі та її елементів тощо. Однак, враховуючи, що спорудження будинків здійснювалось у багатьох випадках за типовими проектами з використанням будівельних матеріалів з близькими характеристиками для орієнтовних розрахунків можна використати питомі опалювальні характеристики.

Питома опалювальна характеристика q_o[Вт/м3/⁰С або кал/год/м3/⁰С]– це потужність, що необхідна для обігрівання одиниці об’єму будинку за перепаду температур внутрішнім його об’ємом і зовнішнім середовищем у 1⁰С.

Річна потреба у теплоті на опалення [МВт год або Гкал] визначається за формулою

=;

де

–об’єм будівлі за зовнішнім обміром, м³;

t_вн – розрахункова внутрішня температура;

t_сер.о - розрахункова середня температура зовнішнього середовища;

n₀ - розрахункова тривалість опалювального сезону, діб.

- табличне значення опалювальної характеристики для температури

зовнішнього середовища «мінус» 30⁰С;

α - коефіцієнт перерахунку значень q_o до заданої розрахункової температури (для t_р.о=-20⁰C, α=1,17; для t_р.о =-19⁰C, α=1,194).

Розрахункові кліматологічні дані для міста Львова: t_p.o.=-19, t_p.в =-9,0, t_сер.о=-0,2, n_о=191 [ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010].

Зовнішній будівельний об`єм будинків приймають за даними української асоціації організацій технічної інвентаризації.

Будівельний об`єм надземної частини будови з неопалюваним горищем визначається множенням площі горизонтального розрізу за зовнішнім обміром будови на рівні першого поверху вище цоколю на повну висоту будинку, виміряну від рівня чистої підлоги першого поверху до верхньої площини теплоізоляційного шару перекриття горища, при без горищних покрівлях - до середньої відмітки верхньої поверхні покрівлі.

Будівельний об`єм підземної частини будинку визначається множенням площі горизонтального розрізу за зовнішнім обміром будинку на рівні першого поверху вище цоколю на висоту будинку, виміряну від рівня чистої підлоги першого поверху до рівня підлоги підвалу чи цокольного поверху.

При визначенні площі згаданого вище розрізу архітектурні деталі, що виступають на поверхні стін, а також ніші в стінах будинку та неопалювані лоджії не враховуються.

При наявності опалюваних підвалів до одержаного вказаним шляхом об`єму будинку додають 40 % кубатури опалюваного підвалу.

Якщо споруда зайнята організаціями чи установами різного характеру, то розрахункове навантаження на опалення визначається для кожного приміщення окремо з урахуванням об`єму, що займається, і прийнятих розрахункових температур внутрішнього повітря для даних приміщень.

Для визначення потреб тепла за методом енергетичного балансу знаходять складові витрат тепла і його надходжень у будівлю, які наведені у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

Складові енерговитрат

Витрати тепла, Вт	Надходження тепла, Вт
стіни	теплопостачання
вікна	сонячна радіація
стеля	технологічне обладнання
підлога	система освітлення
інфільтраційні	персонал
вентиляційні
додаткові

Зведення всіх складових надходжень і витрат теплоти в тепловому балансі приміщення визначає дефіцит або надлишок теплоти. Дефіцит теплоти вказує на необхідність встановлення у приміщенні системи опалення (СО).

Теплову потужність СО будинку, можна визначити, склавши баланс втрат теплоти приміщень для холодного періоду року у вигляді:

де – тепловтрати через захищення приміщення, Вт;– тепловтрати на нагрівання інфільтраційного повітря, Вт;– регулярний тепловий потік, який надходить в кімнати і кухні житлових будинків, Вт, (підлоги).

Теплову потужність СО будинку з герметичними вікнами можна визначити за таким тепловим балансом:

де – втрати теплоти на нагрівання припливного вентиляційного повітря (кількість вентиляційного зовнішнього повітря приймають з розрахунку однократного повітрообміну за годину), Вт;– кількість теплоти, утилізованої з викидного вентиляційного повітря, Вт.

З врахуванням теплоти сонячної радіації тепловий баланс набуде вигляду:

де – розрахункова кількість теплоти сонячної радіації, що надходить у приміщення будинку, Вт.

Тепловтрати через захищення дорівнюють сумі втрат теплоти через зовнішні захищення приміщення, а також втрат або надходжень теплоти через внутрішні захищення ();враховують, якщо температура повітря у сусідніх приміщеннях нижча або вища на 3°С і більше від температури у даному приміщенні.

Для спрощення розрахунків тепловтрати приміщеннями розбивають на основні тепловтрати через зовнішні огородження, та додаткові.

Основні тепловтрати складаються з тепловтрат через окремі огородження приміщення (стіни, вікна, двері, підлогу, стелю), що визначаються за формулою

де – площа огородження,;– температура внутрішнього та зовнішнього повітря, °С;– опір теплопередачі огородження,.

Тепловтрати приміщення, які приймаються за розрахункові при виборі теплової потужності системи опалення, визначаються як сума розрахункових втрат тепла через всі його зовнішні огорожі. Крім цього, повинні враховуватись втрати чи надходження тепла через внутрішні огорожі: якщо температура повітря в сусідніх приміщеннях нижче або вище температури в даному приміщенні на 3°С і більше.

Передача тепла з приміщення нижнього поверху через конструкцію підлоги є складним процесом. Враховуючи порівняно малий відсоток тепло­втрат через підлогу від загальних теплових втрат приміщення, застосовують спрощену методику розрахунку. Тепловтрати через підлогу, розміщену на ґрунті, розраховують по зонам. Для цього поверхню підлоги ділять на смуги шириною 2 метри паралельно зовнішнім стінам. Смугу, найближчу до зовнішньої стіни, позначають першою зоною, наступні дві смуги другою і третьою, а всю решту поверхню підлоги – четвертою зоною.

Розрахунок тепловтрат кожної зони проводять за формулою приймаючи . За величинуприймають умовний опір теплопередачі, який для кожної зони неутепленої підлоги беруть рівним: для першої зони, для другої зони, для третьої зони, для четвертої зони.

Якщо в конструкції підлоги, розміщеної безпосередньо на ґрунті, є шар матеріалів, теплопровідність яких менше 1.2, то така підлога називається утепленою.

Термічний опір утеплюючи шарів у кожній зоні додають до опорів так, що умовний опір теплопередачі кожної зони утепленої підлогиє рівним:

де – опір теплопередачі неутепленої підлоги відповідної зони,;– товщина і теплопровідність утеплюючих шарів, м.

Поверхня підлоги в першій зоні має підвищені тепловтрати, тому її площу розміром 2×2 м враховують під час визначення загальної площі першої зони двічі.

Підземні частини зовнішніх стін розглядаються при розрахунку тепловтрат як продовження підлоги. Розбивка на смуги – зони в цьому випадку робиться від рівня землі по поверхні підземної частини стін і далі по підлозі. Умовний опір теплопередачі для зон приймають і розраховують так як для утепленої підлоги при наявності утеплювальних шарів, якими в даному випадку є шари конструкції стін.

На орієнтацію огороджень величину добавки приймають відносно сторін світу (рис. 5.1) незалежно від призначення будівлі.

Додаткові тепловтрати на орієнтацію розраховують для всіх верти­кальних і похилих до вертикалі зовнішніх захищень.

	Рис.5.1.Значення додаткових до основних тепловтрат через зовнішні захищення залежно від їх орієнтації.

На обдування огородження вітром. Якщо розрахункова зимова швидкість вітру не перевищує 5 м/с, то добавка на обдування приймається в розмірі 5% тепловтрат для огороджень, захищених від вітру, і 10% – для незахищених. Огородження вважається захищеним, якщо відстань по висоті від верху огородження до верху захищаючого його протилежного будинку більше 1/5 відстані між ними.

На висоту приміщення. При висоті приміщення громадських будівель більше 4 м величин тепловтрат через всі огородження збільшується на 2% на кожен метр висоти понад 4 м, але не більш 15%. Ця добавка не поширюється на сходові клітки. Сходові приміщення  це переважно високі приміщення, тому для зменшення тепловтрат їх доцільно зонувати (розбивати на ізольовані по висоті зони).

У виробничих приміщеннях, де температури повітря під перекриттям і в робочій зоні можуть відрізнятися одна від одної у більших межах, ніж у приміщеннях громадських будівель, додаткові втрати тепла визначаються розрахунком з урахуванням розподілу температури по висоті.

На продування приміщення додається 5% до втрат тепла через вертикальні огородження.

На проникання холодного повітря, через зовнішні двері при їхньому відкриванні. Приймаються наступні величини добавок: у громадських будівлях при відсутності в зовнішніх дверях повітряних завіс і проходженні через двері за 1 год. 500-600 чоловік – 400-500% від основних втрат тепла через ці двері.

Оскільки ця додача значна, то з метою її зменшення входи в будинки необхідно передбачити з тамбуром, шлюзом або обладнати обертовими дверима. У багатоповерхових будинках будь-якого призначення при подвійних дверях без тамбура між ними – 100%, при подвійних, але з тамбуром – 80% і при одинарних дверях без тамбура – 65%

На інфільтрацію зовнішнього повітря. У житлових і громадських 3-8-поверхових будинках з подвійним склінням і при відсутності при точної вентиляції ця добавка враховується в розмірі від 5 до 20% основних тепловтрат у залежності від кількості поверхів будинку і поверху, що розраховується.

Варто знати, що в суспільних і виробничих приміщеннях з великою кількістю вікон і ліхтарів втрати тепла в результаті інфільтрації повітря можуть досягати значних розмірів – до 40-50% і більше основних тепловтрат.