Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни Електропостачання сільського господарства

Міністерство аграрної політики України



ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ



	

	

	

	

	

	

	Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни «Електропостачання сільського господарства»

	

	

		для студентів

		за напрямом

		

6.100101 “Енергетика та електротехнічні системи

в агропромисловому комплексі”

		

	

	

	

	

	

	

	Мелітополь, 2007

	
УДК 621.3.002









Методичні вказівки розробили: к.т.н., доцент Коваленко О.І., 

 ст. викладач Галкіна Г.М.





Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри  ЕСГ.

Протокол № 7 від " 16 " лютого 2007 р.





	Методичні  вказівки рекомендовані  методичною  комісією

факультету Енергетики сільськогосподарського виробництва.

	Протокол № 5 від " 18 " березня 2004 р.









Рецензент к.т.н., доцент кафедри “Енергетики”

Таврійська державна агротехнічна академія І.П. Назаренко.







Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни “Електропостачання сільського господарства” О.І. Коваленко,



Мелітополь , 2007 р. – 68 с. 16 іл. 17 таб.


ЗМІСТ



Заняття 1. Розрахунок електричних навантажень……………………….…..5

Заняття 2. Визначення потужності та кількості трансформаторів знижувальних підстанцій.….…………………………………………………………...…13

Заняття 3. Вибір перерізу проводів за економічними інтервалами………20

Заняття 4. Перевірка електричної мережі на коливання напруги під час пуску електродвигунів…….………………............……………………………….26

Заняття 5. Розрахунок струмів короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В……..….……………………..……………….….….33

Заняття 6. Розрахунок струмів короткого замикання в мережі напругою 380/220 В…….……………………………………………….………………...43

Заняття 7. Вибір плавких запобіжників, автоматів та перерізу проводів і кабелів за допустимим нагріванням………………………………………….……50

Додатки ................................................................................................................ 64

	
ЗАНЯТТЯ І

	Тема: РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

	Мета заняття: Навчити студентів розраховувати електричні

	навантаження в мережах напругою 0,38…110 кВ.

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

	

	Розрахункові навантаження окремих споживачів електричної енергії задаються денним  або вечірнім  максимумами, або визначаються за максимальною потужністю на вводі до споживача:

		(1.1)

	 де кд, кв – коефіцієнт денного та вечірнього максимумів;

	 – максимальна потужність на вводі до споживача, кВт.

	Коефіцієнти денного та вечірнього максимумів приймаються наступним чином: для виробничих споживачів –  для побутових споживачів без електроплит –  для побутових споживачів із електроплитами  для змішаного навантаження 

	Розрахунок електричних навантажень на окремих ділянках лінії залежить від характеру навантажень споживачів. Якщо електричні навантаження в мережі 0,38…110 кВ однорідні й сумірні (не відрізняється більш ніж в чотири рази), то навантаження окремої ділянки лінії визначають шляхом підсумовування розрахункових навантажень на вводах до споживачів (або на шинах підстанції) з урахуванням коефіцієнта одночасності, окремо для денного та вечірнього максимумів:

	  (1.2)

де kо – коефіцієнт одночасності;

Рд i і Рв i – навантаження денного і вечірнього максимумів i-го 
споживача, кВт.

		Коефіцієнт одночасності  вибираємо із таблиць [1-6] в залежності від кількості споживачів і характеру навантаження мережі.

		Якщо навантаження споживачів відрізняються більш ніж в чотири рази (тобто несумірні), то вони підсумовуються за допомогою надбавок. При цьому до більшого із двох навантажень прибавляють надбавку від меншого:

		 (1.3)

де   Рб – більше з навантажень, кВт; 

Рм – надбавка від меншого навантаження [1-5], кВт.

		Додавання різнорідних навантажень виконується також за допомогою надбавок. Якщо відомий тільки один максимум навантаження (денний або вечірній), то другий можна визначити використовуючи коефіцієнт участі споживачів у вечірньому або денному максимумі навантаження (1.1).

		Коефіцієнт потужності споживачів визначається із таблиць [1-6], а для групи споживачів він визначається як середнє зважене значення:

(1.4)

		Для споживачів з напругою вище 1000 В коефіцієнт потужності визначається за графіками, в залежності від відношення виробничого навантаження до сумарного навантаження всіх споживачів [1-4].

		Якщо в зоні електропостачання знаходяться сезонні споживачі, то при знаходженні розрахункового навантаження вони повинні бути враховані з коефіцієнтом сезонності [1-3, 5].

Потужність зовнішнього освітлення населеного пункту визначається з виразу: 

, (1.5)

	де  L – загальна довжина вулиць у населеному пункті, м; 

– загальна довжина периметрів дворів виробничих приміщень, м;

N – кількість виробничих та комунальних приміщень, шт.; 

Ро вул., Ро nрим.  – нормативне навантаження зовнішнього освітлення, відповідно на один погонний метр вулиці, на одне виробниче приміщення та на один погонний метр периметру двора виробничого приміщення 2-4, 6, кВт. 

		Повна розрахункова потужність на ділянці лінії визначається через коефіцієнт потужності навантаження:

	 ;.(1.6)

		

		2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

		

			Що таке розрахунковий період?

			Що таке коефіцієнт одночасності і від чого він залежить?

			Що таке сумірні (не сумірні) навантаження мережі?

			Як складаються сумірні навантаження?

			Як складаються не сумірні навантаження?

			Як складаються різнорідні навантаження?

			Як визначити середньо зважений коефіцієнт потужності для групи споживачів?

			Як визначається потужність зовнішнього освітлення?

			В яких випадках враховуються сезонні навантаження?

		

		3. ЛІТЕРАТУРА

		

				РУМ листопад 1981.

				Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121).

				Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 36-43).

				Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 125-129, 138-156).

				Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос, 1982. –319с. (ст.3-18,294-305).

				Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 191-196).

				

				Задача 1.1

				

		Десять житлових будинків в негазифікованому населеному пункті нової забудови зібрані в дві групи по п’ять будинків. Навантаження (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/) інших споживачів та довжини ділянок лінії (, м) показані на схемі лінії (Рис.1.1). Периметр двору хлібопекарні – 70 м, школи – 200 м. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ та загальну потужність зовнішнього освітлення вулиці.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

	Навантаження на вводі до житлового будинку визначаємо із літератури [2-4]:





Навантаження групи з п’яти будинків визначаємо через коефіцієнт одночасності [2-4, 6]:

.

.



				Навантаження зовнішнього освітлення вулиці 2-4, 6:

				

						Навантаження зовнішнього освітлення виробничих і комунальних споживачів:

			.

			

				Загальна потужність зовнішнього освітлення	:

				

					

	Визначаємо навантаження на ділянках лінії. Так як навантаження неоднорідні і не сумірні, то їх підсумовування виконуємо методом надбавок 1-5. Розрахунок розпочинаємо з кінця лінії.

	

	

	

	

	Визначаємо коефіцієнт потужності споживачів із літератури 
[1-6], а на ділянках лінії визначаємо його середньозважене значення: 

		;

	.

Визначаємо повну розрахункову потужність споживачів та на ділянках лінії:

				

		

	Розрахунок навантаження на інших ділянках лінії виконуємо 
в таблиці 1.1.



	Таблиця 1.1 – Визначення розрахункових навантажень в лінії 0,38 кВ

Ділянка

Більше навантаження

Менше навантаження

Надбавка

Розрахункове  навантаження



































6-5

1,75

5,83

-

-

-

-

1,75

5,83

0,9

0,93

1,9

6,3

5-3

15

5,83

1,75

5

1,05

3

16,05

8,83

0,86

0,92

18,7

9,6

4-3

1,75

5,83









1,75

5,83

0,9

0,93

1,94

6,3

3-2

16,05

8,83

1,75

5,83

1,05

3,5

17,1

 12,33

0,86

0,92

19,9

13,4

2-1

20

20

17,1

12,3

10,6

7,5

30,6

27,5

0,8

0,85

38,3

32,4

1-0

30,6

27,5

15

25

9,2

15,7

39,8

43,2

0,81

0,87

49,1

49,7

		

				Задача 1.2 (самостійно)

				

		Житлові будинки в газифікованому населеному пункті переважно старої забудови зібрані в групи по чотири будинки. Навантаження (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/) інших споживачів та довжини ділянок лінії (, м) показані на схемі (Рис.1.2). Периметри виробничих та комунальних дворів – 100 м кожний. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ для заданого варіанта навантаження лінії (таблиця 1.2) та загальну потужність зовнішнього освітлення вулиці.

Таблиця 1.2 – Варіанти навантаження повітряної лінії 0,38 кВ

Варіант

Навантаження лінії

1

1

3

4

5

6

2

2

3

5

7

9

3

1

2

4

5

8

4

2

3

4

6

9

5

1

2

6

7

8

6

4

5

6

7

9

7

2

5

7

8

9

8

1

4

5

8

9

9

1

3

5

6

9

10

2

4

5

6

7

	

	
ЗАНЯТТЯ 2

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ  ПОТУЖНОСТІ  ТА КІЛЬКОСТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ  ЗНИЖУВАЛЬНИХ ПІДСТАНЦІЙ

	Мета заняття: Навчити студентів визначати розрахункову потужність та виконувати вибір силових трансформаторів знижувальних підстанцій.

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ



Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів одно, або двотрансформаторних підстанцій 6…10/0,4 кВ виконується шляхом підсумовування розрахункових активних потужностей на головних ділянках ліній 0,38 кВ, що відходять від підстанції (окремо денних та вечірніх) методом надбавок. Потужність зовнішнього освітлення своїм повним розміром додається до сумарного вечірнього максимуму. 

(2.1)

(2.2)

де  Ррд лін. Б , Ррв лін. Б – більше з розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень на головних ділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт;

,  – сума надбавок від менших розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень на головних ділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт.

Повна розрахункова потужність трансформатора (денна або вечірня) визначається через відповідний коефіцієнт потужності [2-4] за формулою:

(2.3)

За розрахункову приймається більша з двох (денна або вечірня) повна потужність трансформатора. 

		Номінальна потужність трансформатора визначається за шкалою економічних інтервалів навантажень[1, 5] за умови його роботи в нормальному режимі.

(2.4)

	де  Sр тр. – повне розрахункове навантаження трансформатора, кВА; 

n – кількість трансформаторів, шт.;

 – мінімальна і максимальна межа економічного інтервалу навантаження трансформатора прийнятої номінальної потужності [1,5], (Додаток А), кВА. 

Прийняті номінальні потужності трансформаторів перевіряються із умови їх роботи у нормальному режимі експлуатації із допустимим систематичним перевантаженням. Для забезпечення нормального режиму експлуатації підстанції вибрані номінальні потужності трансформаторів перевірять за співвідношенням:

, (2.5)

де  Sр тр, Sн тр – відповідно, розрахункова і номінальна потужність трансформатора, кВА;

n  – кількість трансформаторів, шт.;

kс – коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора.

Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора визначається за формулою:

, (2.6)

де  kcm – табличне значення коефіцієнта допустимого систематичного перевантаження, яке відповідає табличній середньодобовій температурі (Додаток А);

 – розрахунковий температурний градієнт (Додаток А), 1/0С; 

tn   – середньодобова температура повітря, 0С;

tnm – середньодобова таблична температура повітря (Додаток А),0С.

		Річне споживання електричної енергії на шинах підстанції приблизно можна визначити за значенням розрахункового активного навантаження та річному числу годин його використання.

	(2.7)

	де Т – число годин використання максимального навантаження [2-4].



		2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

		

	Як визначається активне розрахункове навантаження на шинах ТП 10/0,4 кВ?

	Як враховується потужність зовнішнього освітлення при виборі потужності споживчої ТП 10/0,4 кВ?

	Як визначити повну потужність трансформатора споживчої ТП 10/0,4 кВ?

	Як виконується вибір номінальної потужності силового трансформатора? 

	Що таке економічний інтервал?

	За якими умовами провіряють вибрану номінальну потужність трансформатора?

	Що таке число годин використання максимального навантаження?

	Як визначається річне споживання енергії на шинах ТП?

		

		3. ЛІТЕРАТУРА

		

			РУМ серпень 1987 р.

			Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121, 194-199).

			Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 36-43, 372-379, 473).

			Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 128, 144-176).

			Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.7-14, 261-268, 309,310).

			Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 191-199, 124-135).

				
Задача 2.1

				

					Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою 
0,38 кВ. Дані для розрахунків наведені в таблиці 2.1. Для повітряної лінії №3 Ррд та Ррв взяті із задачі 1.1 (Заняття 1). Визначити потужність силового трансформатора ТП.

					

Повітряна лінія 0,38 кВ   №1

ТП 10/0,4 кВ

ПЛ-10 кВ

Шини 0,4 кВ

Повітряна лінія 0,38 кВ   №2

Повітряна лінія 0,38 кВ   №3

					

					

					

					

					

					

					Рисунок 2.1 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.

					Таблиця 2.1 - Вихідні дані для визначення потужності 

Навантаження ліній

Ррд/Ррв, кВт

Рз.о.,

кВт



Характер

навантаження

№1

№2

№3

















Змішане

					трансформатора

					

				

				

				

				

				

				

				РОЗВ’ЯЗАННЯ:

				

		Розрахункове активне навантаження (денне та вечірнє) на шинах ТП:





За літературою [2-4] визначаємо коефіцієнти потужності для споживчої ТП 10/0,4 кВ із змішаним навантаженням:



Повна розрахункова потужність трансформатора (денна та 
вечірня):





Так як , за розрахункову потужність приймаємо 

				Номінальна потужність трансформатора при n =1, за шкалою економічних інтервалів [1, 5] (Додаток А):

				

				Приймаємо трансформатор потужністю 

				

				Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора (Додаток А):

				

				

				Прийняту номінальну потужність трансформатора перевіряємо за умови його роботи у нормальному режимі експлуатації із допустимим систематичним перевантаженням:

				

				

		Річне споживання електричної енергії на шинах підстанції при Т= 3200 [2-4]:

	кВт год.

				

				Задача 2.2 (самостійно)

				

					Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою 
0,38 кВ. Дані для розрахунку наведені в таблиці 2.2 по варіантам. Для повітряної лінії №3 Ррд та Ррв рекомендується взяти із задачі 1.2 
(Заняття 1). Визначити потужність силового трансформатора ТП .

					

Повітряна лінія 0,38 кВ  №1

ТП 10/0,4 кВ

ПЛ-10 кВ

Шини 0,4 кВ

Повітряна лінія 0,38 кВ   №2

Повітряна лінія 0,38 кВ   №3

					

					

					

					

					Рисунок 2.2 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.

					

					Таблиця 2.2 - Вихідні дані для визначення потужності трансформатора

Варіант

Навантаження ліній

Ррд/Ррв, кВт

Рз.о.,

кВт



Характер

навантаж.



№1

№2

№3







1











Змішане

2











Комунально-побутове

3











Виробниче

4











Виробниче

5







14,4

+10

Змішане

6







10,5



Комунально-побутове

7







18,1



Змішане

8







15,2



Виробниче

9







13,8



Комунально-побутове

10







13,1

+10

Виробниче

	

	
ЗАНЯТТЯ 3

	Тема: ВИБІР ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ ЗА ЕКОНОМІЧНИМИ ІНТЕРВАЛАМИ

	Мета заняття: Навчити студентів вибирати переріз проводів повітряних ліній напругою 0,38…10 кВ за економічними 
інтервалами (за мінімумом зведених затрат).

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

	

	Сільські електричні мережі з напругою 0,38…10 кВ рекомендується розраховувати за економічним інтервалом потужності (за мінімумом зведених затрат). Економічний інтервал потужності для даного перерізу проводу забезпечує мінімум зведених затрат. Вибір перерізу проводів проводиться за таблицями РУМ з урахуванням еквівалентної потужності, матеріалу опор та району кліматичних умов (для ПЛ 0,38 кВ матеріал опор не враховується) [1-7].

	Вибір перерізу проводу за економічним інтервалом проводиться в наступній послідовності:

		На кожній ділянці лінії визначається розрахункова повна потужність  одним з відомих методів (Заняття 1).

		Для представленої повітряної лінії визначаємо розрахунковий максимум навантаження. За розрахунковий приймаємо максимум (денний або вечірній) для якого сумарний момент навантаження в лінії буде більшим. Момент навантаження на ділянці лінії визначається за формулою:

;.(3.1)

де  – довжина ділянки лінії, м.

		Вибирається коефіцієнт динаміки зростання навантаження .

	Для мереж, що тільки-но зводяться,  для мереж, що реконструюються, при очікуваному збільшенні навантаження в 1,5 рази 
а при очікуваному збільшенні навантаження в 1,5…2 рази –  

		Визначається еквівалентна потужність на кожній ділянці лінії 

	.(3.2)

			За таблицями [1-7] за , матеріалом опор та за районом по ожеледі вибирається «основний» переріз проводів на ділянках лінії.

			Вибраний «основний» переріз перевіряють на допустиму втрату напруги при умові, що по проводу передається розрахункова повна потужність. Фактична втрата напруги в проводі:

	, або (3.3)

	, (3.4)

	де питома втрата напруги в одиниці довжини проводу даного перерізу при протіканні по ньому одиниці потужності [1,3,7] (Додаток Е). 

	7. Якщо втрата напруги перевищує задане допустиме значення , то слід на деяких ділянках лінії, починаючи з головної, збільшити переріз, вибравши «додатковий» переріз проводів. Число марок проводів в мережі не повинно перевищувати чотирьох. Розрахунок закінчується перевіркою мережі на допустимі втрати напруги при вибраному перерізі проводів.



2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ



		Що таке економічний інтервал?

		Що таке еквівалентна потужність?

		Що таке коефіцієнт динаміки зростання навантаження?

		Як визначається еквівалентна потужність?

		За яким параметром визначається «основний» переріз проводів в лініях напругою 0,38 …10 кВ?

		За яким параметром перевіряється вибраний переріз проводу?

		Як підібрати «додатковий» переріз проводів?

		Як визначається втрата напруги на ділянці лінії?



		3. ЛІТЕРАТУРА

		

РУМ-10 1972.

РУМ-7 1972.

			Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во, 1983.– 343с. (ст. 108-111, 126-128).

			Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 75-79, 487).

			Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. –М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 262-267).

				Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. - М.: Колос, 1982. -319с. (ст.25-32, 306, 307).

			Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 63, 64, 77-85).



Задача 3.1

		Район за ожеледдю – І,  Навантаження споживачів (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/) та довжини ділянок лінії (, м) (із заняття 1, Задача 1.1) наведені на схемі лінії (Рис. 3.1).

		Розрахувати переріз проводів повітряної лінії 0,38 кВ за економічними інтервалами (за мінімумом зведених затрат).

		

школа

хл. пекарня

Столова

Будинки

Будинки

l = 40

ТП 10/0,4 кВ

		













	Рисунок 3.1 – Розрахункова схема повітряної лінії 0,38 кВ.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

	Із заняття 1 (Таблиця 1.1) беремо повні розрахункові навантаження окремих ділянок повітряної лінії (,).

	Розрахунковий максимум навантаження визначаємо в таблиці 3.1.



Таблиця 3.1 – Визначення розрахункового максимуму навантаження

Примітка

,

кВА∙м

,

кВА∙м

,

м

,

кВА

,

кВА

Ділянка

Розрахунковим

є денне навантаження лінії



(5480 > 4957)

310

95

50

6,2

1,9

6-5



672

1309

70

9,6

18,7

5-3



248

74

40

6,2

1,9

4-3



268

398

20

13,4

19,9

3-2



974

1149

30

32,4

38,3

2-1



2485

2455

50

49,7

49,1

1-0



4957

5480







  Разом:



За розрахункове приймаємо повне денне навантаження лінії.

Коефіцієнт динаміки зростання навантаження  

Еквівалентна потужність на ділянці лінії (ділянка 6-5):

	

	

	Вибираємо «основний» переріз проводів на ділянках лінії.

	Для ділянки 6-5 вибираємо алюмінієвий провід марки А 4Ч16.

	Фактична втрата напруги в проводі на ділянках повітряної лінії (ділянка 6-5):

	

	Втрата напруги від ТП до споживача.

	До найбільш віддаленого споживача в т. 6 (будинки):

	



Умова виконується. До встановлення приймаємо провід із вибраним перерізом.

Вибір перерізу проводів для інших ділянок лінії виконуємо 
аналогічно в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Вибір проводів повітряної лінії 0,38 кВ

Ділянка

,

кВА



,

кВА

,

км

,

мм2

Втрата напруги

,

мм2













Питома (),

% / кВА км

На ділянці, 

%

від ТП,

%



6-5

1,9

0,7

1,3

0,05

4Ч16

1,32

0,13

3,39

4Ч16

5-3

18,7

0,7

13,1

0,07

4Ч25

0,88

1,15

3,26

4Ч25

4-3

1,9

0,7

1,3

0,04

4Ч16

1,32

0,10

2,21

4Ч16

3-2

19,9

0,7

13,9

0,02

4Ч25

0,88

0,35

2,11

4Ч25

2-1

38,3

0,7

26,8

0,03

4Ч50

0,49

0,56

1,76

4Ч50

1-0

49,1

0,7

34,4

0,05

4Ч50

0,49

1,2

1,2

4Ч50



Задача 3.2 (самостійно)



	Навантаження (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/) та довжини ділянок (l, м) повітряної лінії 0,38 кВ наведені на схемі (Рис. 3.2). Район за ожеледдю та допустима втрата напруги в лінії вказані в таблиці 3.3. Розрахувати переріз проводів повітряної лінії 0,38 кВ за економічними інтервалами (за мінімумом зведених затрат) для заданого варіанта лінії (таблиця 3.3).

	

9

Будинки

Будинки

Будинки

Будинки

Будинки

Котельня

Майстерня

Школа











Парник

ТП 10/0,4 кВ

	

















Рисунок 3.2 – Розрахункова схема лінії 0,38 кВ.



Таблиця 3.3 – Варіанти повітряних лінії 0,38 кВ

Варіант

Навантаження



Район за 

ожеледдю

1

1

3

4

5

6

5

І

2

2

3

5

7

9

6

ІІ

3

1

2

4

5

8

7

ІІІ

4

2

3

4

6

9

5

ІV

5

1

2

6

7

8

6

І

6

4

5

6

7

9

7

ІІ

7

2

5

7

8

9

5

ІІІ

8

1

4

5

8

9

6

ІV

9

1

3

5

6

9

7

І

10

2

4

5

6

7

6

ІІ

					

					
ЗАНЯТТЯ 4

	Тема: ПЕРЕВІРКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ НА КОЛИВАННЯ НАПРУГИ ПІД ЧАС ПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ

	Мета заняття: Навчити студентів виконувати перевірку електричної мережі з напругою 0,38 кВ на коливання напруги під час пуску потужних електродвигунів.

	

					І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

					

Пусковий струм короткозамкнених електродвигунів у 4...7,5 разів більший від їх номінального струму. Тому втрата напруги в мережі при пуску електродвигуна в кілька разів більша від втрати напруги при його нормальній роботі, що приводить до різкого зниження напруги на клемах електродвигунів [1-4].

Пуски електродвигунів здійснюють не часто, а тривалість пуску здебільшого не перевищує 10 с. Тому відхилення напруги при пуску електродвигунів допускають значно більші, ніж при нормальній роботі. Проте пусковий момент повинен бути достатнім для розгону електродвигуна до номінальних обертів.

Для електродвигунів з легкими умовами пуску (якщо початковий момент приводного механізму менший за  або дорівнює йому) допускається зменшення напруги на затискачах у момент пуску не 
нижче 30 % від номінальної. На затискачах інших електродвигунів напруга не повинна знижуватись більш як на 20 % номінальної.

Коливання напруги в мережі перевіряють здебільшого при пуску короткозамкнених електродвигунів, приєднаних до джерела електроенергії (трансформатора) через повітряну лінію [1-4].

Для того, щоб коливання напруги в мережі 0,38 кВ під час пуску асинхронного електродвигуна знаходилося у заданих межах, необхідно щоб виконувалася умова:

 (4.1)

де   – допустиме коливання (втрата) напруги, %;

 – фактичне коливання (втрата) напруги, %.

Наближене значення фактичного коливання (втрати) напруги в процентах при пуску двигуна визначають за формулою:

 (4.2)

де  Zм – повний опір електричної мережі, Ом;

Zед – повний опір короткого замикання асинхронного двигуна, Ом.

Причому

, (4.3)

	де  Uн – номінальна напруга мережі, В;

	ki  – кратність пускового струму електродвигуна [5]; 

Iнд. – номінальний струм електродвигуна (каталожні дані [5]), А.

При живленні від трансформатора повний опір мережі визначається:

, (4.4)

де  Zл – повний опір лінії від трансформатора до двигуна, Ом;

Zт – повний опір короткого замикання трансформатора, Ом.

Повний опір лінії від трансформатора до двигуна:

, (4.5)

де  roi, xoi – питомі опори проводів i–тої ділянки лінії [1-4], Ом/км;

li – довжина i-ї ділянки лінії, км. 

Повний опір короткого замикання трансформатора:

 , (4.6)

де  Uк% – напруга короткого замикання трансформатора [2, 3], %;

Uн  – номінальна напруга трансформатора з низької сторони, кВ;

Sн тр – номінальна потужність трансформатора , кВА.



2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ



		Чому втрата напруги в мережі при пуску електродвигуна 
більша від втрати напруги при його нормальній роботі?

		Які існують умови пуску електродвигунів?

		В яких межах допускається зниження напруги на затискача електродвигунів?

		Як визначається фактична втрата напруги під час пуску електродвигуна?

		Які заходи застосовують для зменшення коливання напруги під час пуску електродвигунів?

		

		3. ЛІТЕРАТУРА

		

			Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во, 1983.– 343с. (ст. 108-111, 121, 122).

			Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 144-146, 458-460, 469,470-473).

			Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. –М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 269-272, 158-160).

			Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос, 1982. –319с. (ст.60-65, 315).

			Довідник сільського електрика / За ред. В.С. Олійника. – 3-є вид., перероб. і доп. – К.: Урожай, 1989. – 264 с. (ст. 62-100).

					

					Задача 4.1

					

				Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором АИР 132М4 потужністю 11 кВт і напругою 0,38 кВ встановлений в приміщенні майстерні (Рис. 4.1). Майстерня одержує живлення від трансформатора потужністю 25 кВА повітряною лінією довжиною 0,35 км, яку виконано проводом АС-25. Допустиме коливання напруги в мережі  Перевірити мережу на можливість пуску асинхронного електродвигуна.

					

					

Майстерня

ТП 10/0,4 кВ

25 кВА

1

М

l = 0,35 км

					

					

					

					

					

					

					Рисунок 4.1 – Розрахункова схема мережі.

					РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1. Задаємося умовою:



2. Повний опір короткого замикання асинхронного двигуна:



3. Повний опір лінії 0,38 кВ від трансформатора до двигуна:





4. Повний опір короткого замикання трансформатора:




5. Повний опір мережі:



6. Фактичне коливання (втрата) напруги в процентах при пуску асинхронного електродвигуна:



					7. Перевірка. Задана умова  не виконується. Для одержання допустимого коливання напруги під час пуску двигуна необхідно замінити провід повітряної лінії. Беремо провід 
марки АС-35. 

					Тоді:

					

					

					

					

					Умова виконується.

					

					Задача 4.2 (самостійно)

					

				Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором серії АИР потужністю Рн ед , кВт і напругою 0,38 кВ встановлений у виробничому приміщенні (Рис. 4.2). Електродвигун одержує живлення від трансформатора потужністю Sн т , кВА повітряною лінією довжиною l, км з проводу АС перерізом F, мм2. Відстань між проводами Dср, мм. Перевірити мережу на можливість пуску асинхронного двигуна. Дані по варіантам для розрахунку мережі наведені в таблиці 4.1. 

					

, кВт

ТП 10/0,4 кВ

Sн т , кВА

М

l , км                                   1

					

					

					

					

					

					

					Рисунок 4.2 – Розрахункова схема мережі.

					

					Таблиця 4.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі

Варіант

, 

кВА

,

кВт

,

А



,

м

,

мм2

,

мм

,

%

1

25

11

21,1

7,5

100

25

400

20

2

40

15

28,5

7

200

35

600

20

3

63

22

41,5

7

150

35

400

30

4

100

11

22

7,5

300

25

600

20

5

160

22

42,5

7

100

50

400

30

6

25

11

22,9

6,5

200

25

600

30

7

40

15

30,1

6,5

150

25

400

20

8

63

18,5

37

6,5

50

35

600

20

9

100

22

44,7

6,5

250

35

400

30

10

160

30

59,6

6,5

200

50

600

30

	

	
ЗАНЯТТЯ 5

	ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ НАПРУГОЮ БІЛЬШЕ 1000 В

	МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховувати струми короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В методами практичних та відносних одиниць.

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

	

	Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) виконують для вибору струмоведучих частин та електричних апаратів, для перевірки їх на термічну та динамічну стійкість, для проектування та настроювання релейного захисту та вибору  засобів обмеження струмів.

	При визначенні струмів КЗ, як правило, використовують один із двох методів:

			метод практичних одиниць – параметри схеми виражають в іменованих одиницях (омах, амперах, вольтах та ін.);

			метод відносних одиниць – параметри схеми виражають в долях, або процентах від величини прийнятої в якості основної (базисної).

	Метод практичних одиниць застосовують при розрахунку струмів КЗ відносно простих електричних схем із невеликою кількістю ступенів трансформації.

	Методом відносних одиниць зручніше користуватися при розрахунку струмів КЗ в складних електричних мережах із декількома ступенями трансформації.

	Розрахунок струмів КЗ проводиться в наступній послідовності:

				вибирається метод розрахунку та розрахункові умови;

				для розрахункової схеми складається еквівалентна схема 
заміщення;

				визначається опір схеми заміщення в практичних або іменованих одиницях;

				еквівалентна схема заміщення зводиться до простішого виду;

				визначається значення струмів КЗ в розрахункових точках.

	 В електроустановках напругою до 1000 В розрахунок струмів КЗ проводиться за повним опором. В електроустановках з напругою вище 1000 В активний опір враховується тільки у випадках, коли виконується умова:

	, (5.1)

	де  – відповідно активний та реактивний результуючий опір усіх елементів мережі, Ом.

	За базисну напругу приймають, як правило, напругу того ступеню, де знаходиться точка КЗ. Базисна напруга визначається як:

	. (5.2)

	 Базисна потужність приймається рівною довільному значенню, або, для зручності розрахунку, кратною 10 МВА (10, 100 та ін.).

	Опір елементів електричної мережі в практичних одиницях зведений до базисної напруги визначають за наступними формулами:

	– переведення відносних величин в іменовані:

	; (5.3)

	– для лінії:  , ,  (5.4)

	де  ,  – питомі, відповідно, активний та індуктивний опори лінії, Ом/км;

	l – довжина лінії, км;

	 – середня номінальна напруга ступеня з якого виконується перерахунок, кВ;

	– для трансформатора:  , (5.5)

	де   – напруга короткого замикання трансформатора, %;

	 – номінальна потужність трансформатора, МВА;

	– для генератора: , (5.6)

	де – індуктивний опір генератора у відносних одиницях;

	 – номінальна потужність генератора, МВА.

	Опір елементів електричної мережі у відносних одиницях: 

	– переведення іменованих величин у відносні одиниці:

	, (5.7)

	де  – базисна потужність, МВА.

	– для лінії: ; (5.8)

	– для трансформатора: ; (5.9)

	– для генератора: . (5.10)

	Результуючий опір мережі до точки КЗ:

	  .  (5.11)

	Базисні величини пов’язані між собою наступним виразом:

	. (5.12)

	При живленні споживачів від системи безмежної потужності, струм КЗ визначається за наступним виразами:

	 – в практичних одиницях: 

	, . (5.13)

	 – у відносних одиницях: 

	 . (5.14)

	Якщо опір системи невідомий, але його необхідно врахувати в розрахунках, то його можна визначити наступним чином:

	   (5.15)

	де   – потужність КЗ на шинах системи, МВА.

	Ударний струм КЗ визначається з виразу:

	, (5.16)

	де   – ударний коефіцієнт.

	При КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій із напругою вищого ступеня понад 110 кВ – = 1,8; при КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій з вищим ступенем напруги 35 кВ – = 1,5; при КЗ у розподільчих мережах напругою 10 кВ, на шинах споживчих підстанцій і в низьковольтних мережах 0,38/0,22 кВ – = 1 [1,2].

	Діюче значення повного струму КЗ за перший період визначається за виразом:

	 (5.17)

	Потужність КЗ визначається за наступним виразами:

	 – в практичних одиницях: 

	, (5.18)

	 – у відносних одиницях: 

	. (5.19)



2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ



З якою ціллю виконують розрахунок струмів КЗ?

Методика розрахунку струмів КЗ в практичних одиницях.

Як приводяться різні опори до однієї ступені напруги.

Методика розрахунку струмів КЗ в відносних одиницях.

Як приводяться різні опри до базисних умов.

Яка система може вважатись безмежної потужності?

Як враховується опір системи?

За якими виразами визначається струм КЗ при різних методах розрахунку?

Що враховує ударний коефіцієнт?

		

		3. ЛІТЕРАТУРА

		

			Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-224).

			Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 172-194).

			Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).

			Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.127-132).

			Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 137-157).



Задача 5.1



Визначити струм та потужність трьохфазного КЗ в точках К1, К2 для приведеної на схемі мережі (рис. 5.1). Активним опором елементів знехтувати. Вихідні дані приведені на схемі. Задачу розв’язати методом практичних та відносних одиниць.



Т2

G

Т1

Л1

Л2

35 кВ, 40 км

10 кВ,   15 км

К2

2Ч6,3 МВА

Uк = 7,5 %

16 МВА

Uк = 8 %

12 МВА

= 0,117 

 

К1













Рисунок 5.1 – Розрахункова схема електричної мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:



K1

Xрез. 1

X1

X2

X3

X4

X3

X5

X4

K2

K1

K2

Xрез. 21. Для розрахункової схеми мережі (Рис.5.1) складаємо еквівалентну схему заміщення і згортаємо її до простішого виду (Рис. 5.2).









Рисунок 5.2 – Еквівалентні схеми заміщення мережі.



 Розрахунок в практичних одиницях.

2. Опір елементів мережі в практичних одиницях: 







,





	.

	

3. Струм короткого замикання:

в точці К1: ;

в точці К2: 



4.Потужність короткого замикання:

в точці К1: 

в точці К2: 



Розрахунок у відносних одиницях.

2. Задамося

,  

3. Опір елементів мережі у відносних одиницях:

;

;

;

;

 ;

;

.

4. Базисний струм:

.

5. Струм короткого замикання:

в точці К1: ;

в точці К2: .

3.Потужність короткого замикання:

в точці К1: 

в точці К2: 



Задача 5.2 (самостійно)





С

РТП             10 кВ

К

n Ч Sн тр, МВА

Uк,  %

ПЛ-35 кВ;  l, км

 

РТП 35/10 кВ потужністю , МВА приєднана до системи безмежної потужності повітряною лінією 35 кВ довжиною , км, яку виконано проводом марки АС перерізом , мм2 (Рис. 5.3). Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 5.1. Визначити струм КЗ, ударний струм та потужність трьохполюсного КЗ в точці К на шинах 
10 кВ РТП.















Рисунок 5.2 – Розрахункова схема мережі.

Варіант

 км

 мм2

n, шт

 мВА

 %

1

20

АС-120

2

6,3

7,5

2

15

АС-150

1

10,0

7,5

3

10

АС-95

1

6,3

7,5

4

18

АС-150

2

4,0

7,5

5

12

АС-120

1

2,5

6,5

6

15

АС-95

2

10,0

7,5

7

20

АС-120

1

6,3

7,5

8

18

АС-150

1

4,0

7,5

9

14

АС-95

2

2,5

6,5

10

16

АС-120

1

10,0

7,5

Таблиця 5.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі


ЗАНЯТТЯ 6

	ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖІ НАПРУГОЮ 380/220 В

	МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховувати струми короткого замикання в електричних мережах напругою 380/220 В.

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

	

Сільські електричні мережі з напругою 380 В виконують із глухо заземленою нейтраллю. В таких мережах можуть виникати трифазні, двофазні та однофазні короткі замикання (КЗ). 

Як правило розрахунок зводиться до визначення максимального триполюсного струму короткого замикання на шинах 0,4 кВ трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ та струму однополюсного КЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії.

Значення струму триполюсного КЗ на шинах підстанції необхідне для вибору та перевірки електричних апаратів на термічну та динамічну стійкість та узгодження захистів трансформатора та лінії 0,38 кВ, а за струмом однополюсного КЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії перевіряють ефективність (чутливість) захисних пристроїв (реле, автоматів, плавких запобіжників).

При визначенні струмів замикання в мережах низької напруги треба враховувати як індуктивний, так і активний опори елементів схеми. У розрахунках не враховують опір лінії, що живить силовий трансформатор, і вважають, що напруга на шинах високої напруги трансформаторної підстанції при КЗ в мережі низької напруги залишається незмінною та дорівнює номінальному значенню.

 Результуючий опір до точки КЗ складається з активного та індуктивного опорів трансформатора 10/0,4 кВ та лінії 0,38 кВ. 

Повний опір трансформатора визначається за виразом:

 (6.1)

Активний опір трансформатора:

, (6.2)

де   – втрати потужності в обмотці трансформатора, кВт.

.    (6.3)

або 

Активний та реактивний опір лінії визначаємо за формулами (5.4):

, .

Струм триполюсного КЗ в будь-якій точці лінії визначається за відомими виразами (5.13) та (5.14):  

– при розрахунку методом практичних одиниць  

– при розрахунку методом відносних одиниць  .

Максимальний струм трьохполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора визначається за виразом:

. (6.4)

Струм однополюсного КЗ лінії 0,38 кВ визначається за виразом:

, (6.5)

де   – фазна напруга мережі, В;

 – повний опір трансформатора струму КЗ на корпус [1-3], Ом;

 – повний опір петлі фаза-нуль до точки КЗ, Ом.

Опір петлі «фаза-нуль» в загальному випадку визначається:

 (6.6)

де ,  – питомий активний та індуктивний опір і-ї ділянки фазного провода, Ом/км;

,  – питомий активний та індуктивний опір і-ї ділянки нульового провода, Ом/км;

– питомий зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль, Ом/км;

 – довжина і-ї ділянки лінії, км.

Якщо фазний та нульовий провід виготовлені із кольорового металу, то їхнім індуктивним опором нехтують, тоді:



Якщо нульовий провід виконаний таким же перерізом, що і 
фазний, тоді:



 Для проводів з кольорового металу зовнішній індуктивний опір петлі «фаза-нуль» приймається рівним  . 



			2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

			

				Для чого розраховується триполюсний струм КЗ на шинах 
0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ?

				Для чого розраховуються однополюсні струми КЗ в кінці лінії 380/220 кВ?

				Як визначається струм триполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора?

				Як розраховується струм однополюсного КЗ в лінії 0,38 кВ?

				Як визначається повний опір трансформатора замикання на корпус?

		

		3. ЛІТЕРАТУРА

		

			Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-226).

			Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 172-196, 473).

			Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).

			Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.127-132).

			Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 137-157).



Задача 6.1



Лінія напругою 0,38 кВ відходить від шин споживчої трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ. Розрахункові данні наведені на схемі мережі (Рис. 6.1). Визначити струми триполюсного та однополюсного КЗ в точках К1 та К2.



10 кВ

Sнт = 100 кВА

К1

К2

4А25

200 м

4А16

150 м







Рисунок 6.1 – Розрахункова схема мережі.



К2

К1

X1

X2

X3

r1

r2

r3







Рисунок 6.2 – Еквівалентна схема заміщення мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Приймаємо: .

1. Опір трансформатора:

	   

	 

2. Повний опір трансформатора струму замикання на корпус:

	  [2].

3. Опір лінії (ділянок):

	 А 25   .

	 А 16  , .

			; .

		; .

		4. Результуючий повний опір мережі:

		.

		5. Опір петлі «Фаза-нуль» до точки К2:

	 

		6. Струми КЗ у точці К1:

		 .

		.

		.

		7. Струми КЗ у точці К2:

	.

	.

	

Задача 6.2



Повітряна лінія 0,38 кВ приєднана до шин 0,4 кВ споживчої ТП 10/0,4 кВ із трансформаторами потужністю . кВА. Розрахункова схема лінії представлена на рисунку 6.2. Розрахувати найбільше й найменше значення струмів КЗ в лінії 0,38 кВ. Вихідні данні по 
варіантам наведені в таблиці 6.1.





10 кВ

Т1

К1



К2

К3

К4

К5

l1

l2

l3

l4

l5









Рисунок 6.2 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 6.1 – Вихідні дані електричної мережі

Варіант

n, шт



кВА

Ділянки лінії







1

2

3

4

5







 м

 мм2

 м

 мм2

 м

 мм2

 м

 мм2

 м

 мм2

1

1

250

100

50

-

-

-

-

150

35

120

25

2

2

100

80

35

120

25

150

16

-

-

-

-

3

1

160

120

50

200

35

-

-

-

-

-

-

4

2

160

150

35

80

25

100

16

-

-

-

-

5

1

400

60

50

-

-

-

-

100

35

80

25

6

2

250

130

50

-

-

-

-

100

25

-

-

7

1

100

100

35

100

16

-

-

-

-

-

-

8

2

160

150

70

-

-

-

-

100

50

150

35

9

1

160

80

35

100

25

150

16

-

-

-

-

10

2

400

120

70

-

-

-

-

150

50

-

-

					

					
ЗАНЯТТЯ 7

	ТЕМА: ВИБІР ПЛАВКИХ ЗАПОБІЖНИКІВ, АВТОМАТІВ ТА ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ І КАБЕЛІВ ЗА ДОПУСТИМИМ НАГРІВАННЯМ

	МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів вибирати переріз проводів за умовами нагрівання та апарати для захисту проводок від перенавантаження та короткого замикання.

	

	І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

	

	 При протіканні по проводу електричного струму він нагрівається. до температури, при якій кількість теплоти, яку одержує провід дорівнює кількості теплоти, яка віддається його поверхнею у навколишнє середовище. Температура провода не повинна перевищувати [1,2]:

70 0С – для неізольованих проводів; 

55 0С – для проводів із звичайною гумовою ізоляцією;

65 0С – для проводів із гумовою теплостійкою ізоляцією;

70 0С – для проводів із полівінілхлоридною ізоляцією.

Для кабелів із паперовою ізоляцією в металевій оболонці:

80 0С – при напрузі 3 кВ; 65 0С – при 6 кВ; 60 0С – при 10 кВ;

50 0С – при 20 та 35 кВ.

	При розрахунках необхідно визначити струм, який можна пропустити через провід при заданих умовах, так щоб його температура не перевищила допустиму.

	При КЗ, або при перевантаженнях, коли стум в проводі перевищує номінальні значення, проводка повинна автоматично відключатися, 
інакше може загорітися ізоляція. Для автоматичного відключення проводки при перевищенні встановлених значень струму застосовують апарати захисту – плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі та ін. Якщо проводка захищена запобіжниками або автоматами, то розрахунок електричної мережі починають з вибору апаратів захисту.

	Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються плавкими запобіжниками, за допустимим нагріванням.

	Плавкі запобіжники вибирають за наступними параметрами:

	1. За номінальною напругою:

	. (7.1)

				де   – номінальна напруга мережі, В.

	

	2. За номінальним струмом плавкої вставки.

	Плавка вставка запобіжника для захисту окремого струмоприймача вибирається більшою із двох умов:

	– умова 1   (7.2)

	де   – тривалий робочий струм лінії, А;

	Для електродвигуна:

	 , (7.3)

	де   – коефіцієнт завантаження.

Рн – номінальна потужність електродвигуна, кВт;

Uн – номінальна напруга мережі, кВ;

cosφн – коефіцієнт потужності при номінальному завантаженні;

ηн – к.к.д. електродвигуна при номінальному завантаженні.

Для освітлювального навантаження:

, (7.4)

	де Рл – освітлювальне навантаження лінії, кВт.

	– умова 2 , (7.5)

	де  – максимальний струм лінії обумовлений запуском електродвигуна, А.

	 – коефіцієнт, що враховує умови пуску електродвигунів; 
 = 2,5 при легкому пуску (5…10с),  = 1,6…2,0 при тяжкому пуску електродвигуна (до 40с).

	Для лінії, що живить один електродвигун:

	, (7.6)

	де   – кратність пускового струму електродвигуна.

		Для мережі, яка живить групу струмоприймачів умова 1 (7.2) записується так:

		, (7.7)

		де   – коефіцієнт одночасності.

		Для групи струмоприймачів, серед яких є електродвигуни: 

		 (7.8)

		де   – пусковий струм одного електродвигуна, під час пуску якого максимальний струм в лінії буде найбільшим, А;

		 – сума тривалих робочих струмів інших споживачів, без врахування електродвигуна із найбільшим пусковим струмом, А.

		Тоді умова 2 (7.5) буде мати вигляд:

		    (7.9)

		Умова селективності: необхідно, щоб номінальний струм плавкої вставки кожного наступного запобіжника (за напрямком до джерела живлення) був на одну (дві) ступені більше номінального струму плавкої вставки попереднього запобіжника.

		Після того, як визначили номінальний струм плавкої вставки вибирають відповідний йому переріз провода. Вибір перерізу провода залежить від того чи буде він захищатися плавкою вставкою лише від КЗ, чи й від перевантаження.

		Від перевантаження необхідно захищати: 

		– всі мережі у вибухонебезпечних приміщеннях;

		– освітлювальні мережі в житлових та суспільних приміщеннях, в торгових та службово-побутових приміщеннях виробничих підприємств та в пожежонебезпечних зонах;

		– мережі будь-якого призначення виконані проводами із горючою ізоляцією, які прокладені відкрито;

		– силові мережі промислових підприємств, житлових, громадських і торговельних приміщень, в яких за умовами технологічного процесу або режиму роботи можуть виникнути тривалі перевантаження.

		Якщо мережу необхідно захистити від короткого замикання та перевантаження, то допустимий струм проводів з полівінілхлоридною,  гумовою та аналогічною ізоляцією визначається так: 

		, (7.10)

		де   – допустимий струм проводу, А.

		Для кабелів з паперовою ізоляцією допускається: 

		. (7.11)

		Якщо проводку необхідно захищати лише від струмів КЗ, тоді:

		. (7.12)

		За значенням допустимого розрахункового струму та способу прокладки проводу за таблицями ПУЭ визначають значення допустимого табличного струму та відповідний йому стандартний переріз проводу або кабелю [1-4, 6, 7]. Допустимі струми проводів і кабелів наведені для температури повітря +250С та температури землі +150С.

		Вибраний провід перевіряють на тривалий робочий струм мережі:

		 (7.13)

		де   – поправочний температурний коефіцієнт.

		Переріз нульового проводу повинен становити не менше 50% від перерізу фазного проводу (може бути нижчим на одну ступень).

	Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються автоматами, за допустимим нагріванням.

		 Автоматичний вимикач вибирають за наступними умовами:

					тип автомата,

					за номінальною напругою автомата:

				. (7.14)

					за номінальним струмом автомата:

				. (7.15)

					за номінальним струмом теплового розчіплювача автомата:

				. (7.16)

				– за струмом спрацювання електромагнітного розчіплювача (відсічки):

			. (7.17)

			 визначається за формулами (7.6) або (7.8).

			 (7.19)

			де  – кратність відсічки (паспортна характеристика).

			При захисті проводки від перенавантажень та КЗ згідно із ПУЭ [1] необхідно виконувати наступні умови:

			1) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією визначають за умовою:

			, (7.20)

			де  – струм уставки автоматичного вимикача, А.

			

			2) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач і працюють у вибухобезпечних виробничих приміщеннях, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією допускається визначати за умовою:

			 (7.21)

			 Умову (7.21) необхідно також виконувати у наступних випадках:

			– для кабелів з паперовою ізоляцією, які захищаються автоматами лише із електромагнітним розчіплювачем;

			– для провідників усіх марок та вимикачів з нерегульованими тепловими розчіплювачами, з відсічкою або без неї;

			– для проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією з вимикачами які мають регульований тепловий розчіплювач.

			3) для кабелів із паперовою ізоляцією та ізоляцією із вулканізованого поліетилену, які захищаються вимикачами із регульованим тепловим розчіплювачем допустимий струм визначають за умовою:

			. (7.22)

			На відгалуженнях до електродвигунів з короткозамкненим ротором у вибухобезпечних зонах необхідно виконувати умову:

			, (7.23)

			а у вибухонебезпечних зонах:

			. (7.24)

			Якщо проводку необхідно захищати тільки від КЗ, то допустимий струм проводів визначають за наступними умовами:

			 – для автоматів з тепловим не регульованим розчіплювачем: 

				; (7.25)

				– для автоматів з тепловими регульованим розчіплювачем: 

					; (7.26)

				– для автоматів які мають лише електромагнітний розчіплювач:

					 (7.27)

					Вибраний переріз проводів повинен задовольняти умови (7.13):

		.

		Для відгалужень до електродвигунів:

		.

		Вибрані захисні апарати повинні бути перевірені за умовами чутливості за наступними співвідношеннями:

		Для плавких запобіжників та автоматів з тепловим розчіплювачем

		,  . (7.28)

		Для автоматів з електромагнітним розчіплювачем:

		 (7.29)

		1,25 – для  1,4  для . 

		

		2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

		

			Допустимі температури нагрівання проводів та кабелів.

			Умови вибору плавких запобіжників для захисту одиночного струмоприймача.

			Умови вибору плавких запобіжників для захисту групи струмоприймачів.

			Умови вибору автоматичних вимикачів.

			Як вибирається переріз проводу за умовами нагрівання?

			За якими умовами перевіряється вибраний переріз проводів?

			Умови перевірки чутливості захисних апаратів?

			Які поправочні коефіцієнти враховуються при розрахунку 
проводів за умовами нагрівання?

			3. ЛІТЕРАТУРА

			

	Правила устройства электроустановок.– 6-е узд., перераб. и доп. – М.: Энегроатомиздат,1985. – 640с. (ст. 16-41).

	Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 25-38).

	Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 83-89, 458-468).

	Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 21-39, 119-123).

	Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст. 32-42, 311, 312).

				Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1992. - 223с. (ст. 7-37).

			Довідник сільського електрика / За ред. В.С. Олійника. – 3-є вид., перероб. і доп. – К.: Урожай, 1989. – 264 с. (ст. 100-145).

			

Задача 7.1



В майстерні встановлені електродвигуни та освітлювальні установки. Двигуни працюють без довгочасних перенавантажень. Лінія ТП-РЩІ (Рис. 7.1) прокладена кабелем з паперовою ізоляцією в каналі при . На інших ділянках проводка виконана проводом АПРН в трубах. Двигун М2 та освітлювальне навантаження захищені плавкими запобіжниками, інші споживачі - автоматами. Температура в приміщені майстерні . Напруга мережі 380 В. Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ прийняти рівним 0,9. Параметри споживачів електроенергії наведені в таблиці 7.1.

Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю за умовами нагрівання.



ТП

125

РЩ1

80

15

100

М1

М2





350

370+150

34























Рисунок 7.1 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 7.1 – Параметри споживачів електроенергії

 Параметр

Споживач



М1

М2

Л

Рн дв, кВт

55

15

8

Тип

ф. ротор

к.з. ротор



Кі

1,5

7

1



0,84

0,89

1



0,88

0,9

1

Кз

0,85

1,0

1



РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Ділянка РЩ1-М1.

1. Визначаємо номінальний струм електродвигуна М1:

.

2. Робочий (розрахунковий) струм лінії:

.

3. Вибираємо тип автоматичного вимикача:

ВА51.

4. Номінальна напруга автомата:



5. Номінальний струм автомата:



6. Номінальний струм теплового розчіплювача:

– умова 1  

– умова 2  



7. Струм спрацювання електромагнітного розчіплювача: 





8. Допустимий струм для проводу АПРН (три одножильних прокладені в трубі) при захисті лише від КЗ: 







На ділянці РЩ1-М1 приймаємо автоматичний вимикач ВА51-31-34. Лінію виконуємо проводом АПРН 350 прокладеним в трубі.

Ділянка РЩІ-М2.

1. 

2. 

3. Запобіжник типу ПН2-100.

4. 

5. 

6.  





7. 





На ділянці РЩ1-М2 приймаємо запобіжник ПН2-100,  Лінію виконуємо проводами АПРН 34 прокладеними в трубі.

Ділянка РЩІ-Л.

1. 

2. Запобіжник типу ПН2-100.

3. 

4. 

5. 

6.  





На ділянці РЩ1-4 приймаємо запобіжник ПН2-100,  Лінію виконуємо проводами АПРН 44 прокладеними в трубі.

Ділянка ТП-РЩ1

1. 

2. 

3. Приймаємо автомат ВА51. 

4. 

5. 

6. 

7. .

8. 





На ділянці ТП-РЩ1 приймаємо автоматичний вимикач ВА51-33-34.
Лінію виконуємо кабелем СБ 370 + 150, який прокладено в каналі.



Задача 7.2 (самостійно)



В приміщенні встановлені електродвигуни із КЗ ротором та освітлювальні установки. Двигун М1 працює без перевантаження, М2 – з перевантаженням. Лінія ТП-РЩІ (Рис. 7.2) прокладена кабелем в землі при . На інших ділянках проводка виконана проводом АПВ в трубах. Освітлювальні навантаження Л1, Л2 захищені плавкими запобіжниками, інші споживачі – автоматами. Температура в приміщені . Напруга мережі 380 В. Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ – . Параметри споживачів електроенергії та вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 7.2.

Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю за умовами нагрівання.



Таблиця 7.2 – Розрахункові параметри мережі

Параметр

Варіант



1

2

3

4

5

6

7



М1

М2

М1

Л1

М2

Л2

М1

Л2

М2

Л1

М1

М2

М1

Л2

Приміщ.

Майстерня

Пилорама

Кормоцех

Млин

Пилорама

Млин

Майстер. 

Рн, кВт

11

10

15

8

18,5

11

30

11

11

12

22

30

18,5

6

Кі

7,5

7,5

7

1

7

1

7,5

1

6,5

1

6,5

6,5

6,5

1



0,88

0,89

0,88

1

0,89

1

0,85

1

0,87

1

0,9

0,91

0,88

1



0,9

0,89

0,89

1

0,9

1

0,91

1

0,82

1

0,86

0,86

0,85

1

Кз

0,8

1

1

1

1

1

0,89

1

1

1

0,9

1

1

1



0,85

0,9

0,95

0,95

0,85

0,9

0,95



15

20

10

15

20

10

20



20

25

15

25

30

20

25


Додаток А



Таблиця А.1 – Економічні інтервали навантаження силових трансформаторів ТП 10/0,4 кВ



Вид

навантаження

Номінальна потужність трансформатора, кВА



25

40

63

100

160

250

400

630

Виробниче

До 45

46-85

86-125

126-160

161-320

321-355

356-620

621-630

Комунально–побутове

До 45

46-75

76-120

121-150

151-315

316-345

346-630

631-640

Змішане

До 50

51-85

86-115

116-150

151-295

296-330

331-565

556-755

Таблиця А.2 – Коефіцієнт допустимих навантажень та аварійних 
перевантажень трансформаторів 10/0,4 кВ



Вид навантаження

Sн, кВА

tnm, С

kcm

10–2, 1/С

Виробниче

До 63

100 і більше

–10

1,65

1,59

0,92

Комунальне

До 63

100 і більше

–10

1,68

1,65

0,9

Житлові будинки

До 63

100 і більше

–10

1,7

1,68

0,98

Змішане навантаження

До 63

100 і більше

–10

1,58

1,77

1,00



Додаток В



Таблиця В.1 – Інтервали економічних навантажень для основного та додаткового перерізу проводів ПЛ 0,4кВ (для усіх матеріалів опор) 



Інтервал потужності, кВА

Марки та переріз основних проводів

Розрахункове навантаження, кВА

Марка та переріз додаткових проводів

Інтервал потужності,

кВА

Марки та переріз основних проводів

Розрахункове навантаження, кВА

Марка та переріз додаткових проводів

1

2

3

4

1

2

3

4

ОЖЕЛЕДЬ 5 мм

ОЖЕЛЕДЬ 10 мм

0-3,1

2 х 16

1

2 х 16

0-3,1

2 х 16

1

3 х 16







3 х 16







4 х 16





4 х 16







4 х 25





2

3 х 16





2

3 х 16







4 х 16







4 х 16







4 х 25







4 х 25





3

3 х 16





3

3 х 16







4 х 16







4 х 16







4 х 25







4 х 25

3,1 - 5,6

3 х 16

3,5

2 х 16

3-5,8

3 х 16

3,5

4 х 16







4 х 16







4 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35





4,5

4 х 16





4,5

2 х 16







4 х 25







4 х 16







4 х 35







4 х 25





5,5

4 х 16







4 х 35







4 х 25





5,5

4 х 16







4 х 35







4 х 25

5,8-13,5

4 х 16

7,0

4 х 25







4 х 35







4 х 35

5,6- 8

4 х 16

6,0

4 х 25







4 х 50







4 х 35





9,0

4 х 25





7,0

4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50





8,0

4 х 25





11,0

4 х 25







4 х 35







4 х 35

8-20,5

4 х 25

9,0

4 х 35







4 х 50







4 х 50





13,0

4 х 25





12,0

4 х 35







4 х 35







4 х 50







4 х 50





15,0

4 х 35

13,5-25,4

4 х 25

14,0

4 х 35







4 х 50







4 х 50





18,0

4 х 35





16,0

4 х 35







4 х 50







4 х 50





21,0

4 х 35





18,0

4 х 35







4 х 50







4 х 50

20,5-26,4

4 х 35

22,0

4 х 50





20,0

4 х 35





24,0

4 х 50







4 х 50





26,0

4 х 50





22,0

4 х 35

Більше 26,4

4 х 50



4 х 50







4 х 50









Більше 25,4

4 х 50



4 х 50

24

4 х 35



Продовження додатку В



Продовження таблиці В.1



1

2

3

4

1

2

3

4

ОЖЕЛЕДЬ 15 мм

ОЖЕЛЕЛЬ 20 мм

0-6,6

2 х 25

1

3 х 25

0-4,4

2 х 25

1

3 х 25







4 х 25





4 х 25







4 х 35







4 х 35





2

3 х 25





2

3 х 25







4 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35





3

4 х 25





3

3 х 25







3 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35





4

3 х 25





4

3 х 25







4 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35





5

3 х 26

4,4-13

3 х 25

5

4 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50





6

3 х 25





7

4 х 25







4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50

6,6-11,8

3 х 25

7

4 х 25





9

4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50







4 х 50





8

4 х 25





11

4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50







4 х 50





9

4 х 25





13

4 х 25







4 х 35







4 х 35







4 х 50







4 х 50





10

4 х 25

13-17,7

4 х 25

15

4 х 35







4 х 35







4 х 50







4 х 50





17

4 х 35





11

4 х 25







4 х 50







4 х 35

17,7-26,4

4 х 35

18

4 х 35







4 х 50





20

4 х 50

11,8-25,1

4 х 25

12

4 х 35

Більше 26,4

4 х 50



4 х 50







4 х 50













14

4 х 35















4 х 50













16

4 х 35















4 х 50













18

4 х 35















4 х 50













20

4 х 35















4 х 50













22

4 х 35















4 х 50









Більше25,1

4 х 50



4 х 50









Додаток Е



Таблиця Е.1 Питомі втрати напруги в ПЛ– 0,38кВ, % / (кВА км)

Характер виконання лінії

1 фаза + 0; 220 В

2 фази+0; 220 В

сos  

1,0

0,95

0,9

0,95

0,9

Марка та

переріз

провода

А16

А25

А35

4,0

2,7

1,9

8,2

5,5

4,0

7,8

5,4

3,9

3,1

2,1

1,5

3,0

1,9

1,45



Характер виконання лінії

3 фази + 0; 380/220 В

сos  

0,98

0,95

0,9

0,85

0,8

0,75

0,7

Марка та переріз

провода

А16

1,39

1,37

1,32

1,30

1,24

1,19

1,15



А25

0,92

0,91

0,90

0,88

0,85

0,82

0,81



А35

0,67

0,67

0,67

0,67

0,59

0,59

0,62



А50

0,48

0,49

0,49

0,49

0,49

0,48

0,47



А70

0,36

0,37

0,38

0,38

0,39

0,38

0,38



А95

0,28

0,28

0,30

0,32

0,31

0,31

0,31



А120

0,22

0,24

0,25

0,27

0,27

0,27

0,28

Таблиця Е.2 – Питомі втрати напруги в ПЛ – 10 кВ, % / (кВА км)



Марка провода

А

АС

Cos 

0,9

0,8

0,9

0,8

Переріз провода

16

0,00192

0,00176

0,0020

0,00184



25

0,00130

0,00124

0,0017

0,00130



35

0,00098

0,00095

0,0001

0,00096



50

0,00074

0,00074

0,00074

0,00074



70

0,00056

0,0006

0,00056

0,00060



95

0,00045

0,0005

0,00046

0,00051







1