1. -Wyznaczenie mocy szczytowych dla poszczególnych obiektów i całego zakładu metodą współczynnika zapotrzebowania mocy.

Przy określaniu mocy szczytowych wykożystujemy następujące wzory:

[kW]
[kVAr]
[kVA]

1. Hala obróbki mechanicznej.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Obrabiarka I	8	25	200	0,27	0,65	1,17	54,00	63,18	83,11
2	Obrabiarka II	5	20	100	0,2	0,5	1,73	20,00	34,60	39,96
3	Wentylator urządzeń produkcyjnych	2	8	16	0,7	0,8	0,75	11,20	8,40	14,00
4	Suwnica (przyjmujemy p=40%)	32	6	192	0,2	0,5	1,73	38,40	66,43	76,73
5	Kompresor	2	15	30	0,85	0,75	0,88	25,50	22,44	33,97
6	Narzędzia przenośne	1,2	50	60	0,5	0,1	9,95	30,00	298,50	300,00
7	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,5	100	50	0,8	0,9	0,48	40,00	19,20	44,37
	Razem			648				219,10	512,75	592,15

2. Hala maszyn.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Zgrzewarki punktowe i ciągłe	5	4	20	0,35	0,6	1,33	7,00	9,31	11,65
2	Piec oporowy	20	2	40	0,65	0,95	0,33	26,00	8,58	27,38
3	Piec ind. niskiej częstotliwości z kond.	45	2	90	0,8	0,7	1,02	72,00	73,44	102,85
4	Spawarka I - transformator spawalniczy	2	10	20	0,35	0,35	2,68	7,00	18,76	20,02
5	Obrabiarka III - praca przerywna	5	12	60	0,18	0,5	1,73	10,80	18,68	21,58
6	Kompresor	2	3	6	0,85	0,75	0,88	5,10	4,49	6,79
7	Suwnica (p=40%)	15	2	30	0,2	0,5	1,73	6,00	10,38	11,99
8	Wentylator urządzeń produkcyjnych	2	8	16	0,7	0,8	0,75	11,20	8,40	14,00
9	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,5	50	25	0,8	0,9	0,48	20,00	9,60	22,18
	Razem			307				165,10	161,64	238,45

3. Oddział remonotwy.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Spawarka I - transformator spawalniczy	3	9	27	0,35	0,35	2,68	9,45	25,33	27,03
2	Obrabiarka III - praca przerywna	2	6	12	0,18	0,5	1,73	2,16	3,74	4,32
3	Kompresor lakierniczy	3	8	24	0,85	0,75	0,88	20,40	17,95	27,17
4	Suwnica (p=40%)	20	1	20	0,2	0,5	1,73	4,00	6,92	7,99
5	Piec oporowy (suszarka)	20	2	40	0,65	0,95	0,33	26,00	8,58	27,38
6	Wentylator urządzeń produkcyjnych	1,5	4	6	0,7	0,8	0,75	4,20	3,15	5,25
7	Narzędzia przenośne	0,9	20	18	0,5	0,1	9,95	9,00	89,55	90,00
8	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,5	20	10	0,8	0,9	0,48	8,00	3,84	8,87
	Razem			157				83,21	159,05	198,02

4. Oddział transportu.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Kompresor	1,5	3	4,5	0,85	0,75	0,88	3,83	3,37	5,10
2	Suwnica (p=40%)	8,5	3	25,5	0,2	0,5	1,73	5,10	8,82	10,19
3	Narzędzia przenośne	0,8	30	24	0,5	0,1	9,95	12,00	119,40	120,00
4	Wentylator urządzeń produkcyjnych	2	15	30	0,7	0,8	0,75	21,00	15,75	26,25
5	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,5	23	11,5	0,8	0,9	0,48	9,20	4,42	10,20
	Razem			95,5				51,13	151,76	171,74

5. Kotłownia.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Pompa	5	3	15	0,85	0,75	0,88	12,75	11,22	16,98
2	Wentylator urządzeń produkcyjnych	2	5	10	0,7	0,8	0,75	7,00	5,25	8,75
3	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,5	10	5	0,8	0,9	0,48	4,00	1,92	4,44
	Razem			30				23,75	18,39	30,17

6. Pompownia.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Pompa	5	8	40	0,85	0,75	0,88	34,00	29,92	45,29
2	Wentylator urządzeń produkcyjnych	1,3	5	6,5	0,7	0,8	0,75	4,55	3,41	5,69
3	Oswietlenie (fluorescencyjne-produkcyjne)	0,2	15	3	0,8	0,9	0,48	2,40	1,15	2,66
	Razem			49,5				40,95	34,48	53,64

7. Budynek administracyjny.
Lp	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	n*Pi [kW]	kz	cos	tg	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1	Wentylator urządzeń sanit.-higien.	0,5	10	5	0,65	0,8	0,75	3,25	2,44	4,06
2	Urządzenia biurowe	0,3	130	39	0,4	0,6	1,33	15,60	20,75	25,96
3	Oswietlenie (fluorescencyjne adm.-socjalne)	0,5	10	5	0,6	0,9	0,48	3,00	1,44	3,33
	Razem			49				21,85	24,63	33,35

Tabela poniżej zawiera wartości mocy pobieranych przez poszczególne obiekty zakładu. Moce szczytowe każdego obiektu są sumą mocy szczytowych poszczególnych odbiorników.

Suma mocy	n*Pi [kW]	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]
1. Hala obróbki mechanicznej.	648	219,10	512,75	592,15
2. Hala maszyn.	307	165,10	161,64	238,45
3. Oddział remonotwy.	157	83,21	159,05	192,02
4. Oddział transportu.	95,5	51,13	151,76	171,74
5. Kotłownia.	33	23,75	18,39	30,17
6. Pompownia.	49,5	40,95	34,48	53,64
7. Budynek administracyjny.	49	21,85	24,63	33,35
Razem	1339	605,09	1062,7	1311,52

Wartość mocy szczytowych czynnych i biernych oblicza się z uwzględnieniem współczynnika jednoczesności nakładania się największych obiciążeń, ale ponieważ w naszym przypadku moce poszczególnych odbiorów były poniżej 1MW to współczynnik

k_jc = 1, z tego wynika że k_jb = 1.

[kW]

[kW]

[kVA]

2. Dobór baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy.

Aby sprawdzić rzeczywisty
korzystamy ze wzoru:

=
1,75

Ponieważ
jest większy niż narzucony w wytycznych projektowych, który wynosi
, należy zastosować kompensacje mocy biernej.

Moc baterii kondensatorów dobieramy wg wzoru:

816,87 [kVAr]

Wybieramy 2 baterie kondensatorów w systemie rozdzielczym Prisma P firmy Merlin Gerin o mocach jednostkowych Q = 420 [kVAr]. Parametry techniczne i opis znajdują się w załączniku nr.1.

Uwzględniając moc zainstalowanych baterii kondensatorów obliczamy wartość współczynnika mocy:

[kVA]

0,94

3. Dobór transformatorów.

Transformatory dobieramy przy założeniu 20%-ej rezerwy mocy.

Dlatego też we wzorze na moc uwzględniamy

772,46 [kVA]

Założenia projektowe mówią, że powinny zostać zastosowane dwa transformatory. Powinniśmy więc podzielić zakład na sekcje. Do pierwszej zaliczono hale nr 1,4,6 a do sekcji drugiej hale 2,3,5,7. (Korzystamy z tego samego wzoru co wyżej.)

Sekcja 1 :
=397,25 [kVA]

Sekcja 2 :
=375,2 [kVA]

Stosujemy dwa trójfazowe transformatory suche, żywiczne 6 / 0,4 [kV] Trihal o mocy znamionowej 400 kVA każdy produkcji Schneider Electric S.A.

4. Wyznaczanie charakterystycznych wielkości zwarciowych przy zwarciu po stronie 6 i 0,4 kV.

Zwarcie na szynach 6 kV.

Przy zwarciu na szynach 6 kV pomijamy wpływ silników i transformatorów.

Poniżej przedstawiamy obliczenia dla zwarcia 2 i 3 - fazowego. Ponieważ linie średniego napięcia są liniami z izolowanym punktem gwiazdowym nie obliczamy prądu zwarcia 1-fazowego i 2-fazowego z ziemią.

Dane znamionowe systemu zasilającego:

Q₁, Q₂ => U_n = 6kV, S^”_kQ = 70MVA

Wyznaczenie impedancji systemu:

[,

gdzie: c - współczynnik napięciowy ( = 1,1 ).

,

,

,



• zwarcie 3 - fazowe:

• prąd początkowy zwarcia
  :

[kA]

• prąd wyłączeniowy symetryczny
  oraz ustalony prąd zwarciowy
  :

[kA]

• prąd udarowy
  :

[kA]

gdzie:

• prąd zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny
  :

[kA]

gdzie składowa nieokresowa prądu zwarciowego
:

[kA],

[s]

• zwarciowy prąd cieplny
  :

[kA]

dla
[s] dobraliśmy współczynniki m- dla składowej nieokresowej (= 0) i n- dla składowej okresowej prądu zwarciowego (= 1).

• zwarcie 2 - fazowe bez udziału ziemi:

• prąd początkowy zwarcia
  :

[kA]

• prąd wyłączeniowy symetryczny
  oraz ustalony prąd zwarciowy
  :

[kA]

• prąd udarowy
  :

[kA]

gdzie:

• prąd zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny
  :

[kA]

gdzie składowa nieokresowa prądu zwarciowego
:

[kA],

[s]

• zwarciowy prąd cieplny
  :

[kA]

dla
[s] dobraliśmy współczynniki m- dla składowej nieokresowej (= 0) i n- dla składowej okresowej prądu zwarciowego (= 1).

Rodzaj zwarcia	[kA]	[kA]	[kA]	[kA]	[kA]	[kA]
3- fazowe	6,732	6,732	21,3	6,732	6,732	6,732
2- fazowe bez udziału ziemi	5,833	5,833	14,43	5,833	5,833	5,833

Zwarcie na szynach 0,4 kV.

Do obliczenia prądów zwarciowych wyznaczamy wcześniej impedancje transformatora, grup silników i linii kablowej. Ponieważ odległości między punktem zlokalizowania rozdzielni a poszczególnymi obiektami zakładu nie są duże w dalszych obliczeniach pomijamy impedancje linii.

	Suma mocy	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]	Rzs [	Xzs[	Zzs [
Sekcja 1	1. Hala obróbki mechanicznej.	149,10	195,05	247,78	0,078	0,102	0,129
		4. Oddział transportu.	29,93	27,94	41,54	0,555	0,508	0,770
		6. Pompownia.	38,55	33,33	50,98	0,475	0,410	0,628
	Sekcja 2	2. Hala maszyn.	33,10	41,95	54,36	0,358	0,454	0,589
		3. Oddział remonotwy.	30,76	31,76	44,73	0,492	0,508	0,715
		5. Kotłownia.	19,75	16,47	25,73	0,954	0,796	1,243
		7. Budynek administracyjny.	3,25	2,44	4,06	6,302	4,726	7,877
	Razem	304,435	348,942	469,1837

Zzs - impedancja zastępcza grupy silników.

• impedancja zastępcza poszczególnej grupy silników:

- sekcja pierwsza:

[
]

- sekcja druga:

[
]

- impedancja wypadkowa obu sekcji:

[
]

• impedancja zastępcza transformatorów:

[

zatem:

oraz:

- impedancja obu systemów przy napięciu 0,4 [kV]:

- wypadkowa impedancja systemu i transformatorów:

[

[

• zwarcie 3- fazowe

1. 
   - początkowy prąd zwarcia :

- początkowy prąd zwarcia grupy silników
:

[kA]

- początkowy prąd zwarcia układu system - transformator

[kA]

- początkowy prąd zwarcia
:

[kA]

b)
- ustalony prąd zwarciowy :

- ustalony prąd zwarciowy grupy silników
[kA]

- ustalony prąd zwarciowy układu system - transformator;
:
[kA]

• ustalony prąd zwarciowy
  :

[kA]

c)
- prąd wyłączeniowy:

- prąd wyłączeniowy grupy silników
:

Współczynnik
wyznaczamy mając wartość prądu znamionowego grupy silników, będącego sumą prądów znamionowych silników w poszczególnych obiektach.

Suma mocy	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Ss [kVA]	Irs [A]
1. Hala obróbki mechanicznej.	149,10	195,05	247,78	357,6348
2. Hala maszyn.	33,10	41,95	54,36	78,46725
3. Oddział remonotwy.	30,76	31,76	44,73	64,56683
4. Oddział transportu.	29,93	27,94	41,54	59,95219
5. Kotłownia.	19,75	16,47	25,73	37,1436
6. Pompownia.	38,55	33,33	50,98	73,58004
7. Budynek administracyjny.	3,25	2,44	4,06	5,863714
Razem	304,435	348,942	469,1837	677,2084

[A]

p = 1 (liczba par biegunów silników)

m- moc znamionowa czynna silników [w megawatach/jedną parę biegunów]

[kA]

- prąd wyłączeniowy układu system - transformator
:

[kA]

ostatecznie:

[kA]

d) prąd udarowy
:

• prąd udarowy grupy silników
  :

[kA]

gdzie k= 1,3

- prąd udarowy układu system - transformator
:

[kA]

zatem:
[kA]

e) całkowita składowa nieokresowa prądu zwarciowego
:

- składowa nieokresowa prądu zwarciowego dla grupy silników
:

[kA],

[s]

- składowa nieokresowa prądu zwarciowego dla układu system-transformator
:

[kA],

[s]

zatem:
[kA]

f) prądu zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny
;

- prądu zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny grupy silników
;

[kA]

• prąd zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny układu

system - transformator
:

[kA]

zatem:
[kA]

g) zwarciowy prąd cieplny
:

[kA]

- zwarcie 2 - fazowe bez udziału ziemi:

1. początkowy prąd zwarcia
   :

- początkowy prąd zwarcia grupy silników
:

[kA]

- początkowy prąd zwarcia układu system - transformator

[kA]

zatem:

[kA]

b) ustalony prąd zwarciowy
;

- ustalony prąd zwarciowy grupy silników
;

[kA]

- ustalony prąd zwarciowy układu system - transformator

[kA]

zatem :
[kA]

c) prąd wyłączeniowy
:

- prąd wyłączeniowy grupy silników
:

[kA]]

- prąd wyłączeniowy układu system - transformator
:

[kA]

zatem :
[kA]

d ) prąd udarowy
:

- prąd udarowy grupy silników
:

[kA]

- prąd udarowy układu system - transformator
:

[kA]

zatem :
[kA]

5. całkowita składowa nieokresowa prądu zwarciowego
   :

- składowa nieokresowa prądu zwarciowego grupy silników
:

[kA]

[s]

- składowa nieokresowa prądu zwarciowego dla układu system - transformator

[kA]

[s]

zatem :
[kA]

6. prąd zwarciowy wyłączeniowy niesymetryczny
   :

- prąd zwarciowy wyłączeniowy grupy silników
;

[kA]

• prąd zwarciowy wyłączeniowy niesymetrycznego układu system - transformator
  :

[kA]

zatem:
[kA]

7. zwarciowy prąd cieplny
   :

[kA]

- zwarcie 2 - fazowe z ziemią:

Silniki są izolowane od ziemi, zatem:

[kA]

System zasilający jest systemem średniego napięcia z izolowanym punktem zerowym. W przypadku zwarcia 2 - fazowego z ziemią żaden dodatkowy prąd zwarcia nie popłynie od systemów. Natomiast uzwojenia wtórne transformatorów są uziemione, stąd wartość prądu zwarcia zależy tylko od impedancji zerowych transformatorów

[kA]

faza B:
[kA]

faza C:
[kA]

[kA]

Wartość prądu udarowego
nie jest większa niż wartość prądu udarowego
:
[kA]

- zwarciowy prąd cieplny
:

[kA]

- zwarcie 1 - fazowe;

Jak przy zwarciu 2 - fazowym z ziemią silniki wraz z systemami nie odgrywają tu żadnej roli. Na wartość prądu zwarcia wpływa jedynie impedancja transformatora.

[kA]

zatem :
[kA]

Wartość prądu udarowego zależy właściwie tylko od wartości prądu początkowego zwarcia czyli:

[kA]

gdzie:

- zwarciowy prąd cieplnego
;

[kA]

Powyższe wyniki zestawione zostały w tabeli.

Rodzaj zwarcia	[kA]	[kA]	[kA]	[kA	[kA]	[kA]
Zwarcie 3 - fazowe	7,294	0,864	13,9	1,392	1,387	7,294
Zwarcie 2 - fazowe bez udziału ziemi	6,318	3,963	11,3	6,318	6,318	6,138
Zwarcie 2 - fazowe z udziałem ziemi	15,81	15,81	2,08	15,81	15,81	15,81
Zwarcie 1 - fazowe	16,44	16,44	28,27	16,44	16,44	16,44

5. Kartogram mocy i lokalizacja stacji transformatorowej.

Suma mocy	[kW]	R [m]	Dł. x [m]	Szer. y [m]	Wsp. x[m]	Wsp. y[m]
1. Hala obróbki mechanicznej	219,10	8,35	140	70	90	145
2. Hala maszyn	165,10	7,25	70	110	55	55
3. Oddział remontowy	83,21	5,15	90	30	165	65
4. Oddział transportu	51,13	4,04	30	90	265	95
5. Kotłownia	23,75	2,75	30	30	245	25
6. Pompownia	40,95	3,61	60	20	200	20
7. Budynek administracyjny	21,85	2,64	100	30	240	165
Suma:	605,09	wsp. stacji trafo			124,5	92,8

dla przejrzystości koła na rysunku narysowane są w skali 2:1

Wyznaczenie współrzędnych stacji transformatorowej:

Zakładamy, że środki obciążeń poszczególnych obiektów pokrywają się ze środkami ciężkości figur przedstawiających te obiekty na planie.

-współrzędna X wynosi

współrzędna Y wynosi

Lokalizacja stacji została przedstawiona na wspólnym wykresie z kartogramem obciążeń mocą czynną

kolor niebieski - lokalizacji stacji wynikająca z kartogramu mocy.

Ze względu na rozmieszczenie poszczególnych budynków wewnątrz zakładu usytuowanie stacji w miejscu, które wynika z kartogramu mocy byłoby uciążliwe ze względu na przyłącze sieci zasilającej proponujemy usytuowanie stacji w pobliżu budynku z największym zapotrzebowaniem mocy.

Do połączenia rozdzielni z budynkami zakładu dobieramy kable o przekrojach wynikających z długotrwałego obciążenia.

	Ss [kVA]	Is [A] (0,4kV)	A [mm^2]
1. Hala obróbki mechanicznej.	592,15	854,69	2 x 240
2. Hala maszyn.	238,45	344,17	1 x 120
3. Oddział remonotwy.	192,02	277,16	1 x 95
4. Oddział transportu.	171,74	247,89	1 x 70
5. Kotłownia.	30,17	43,55	1 x 10
6. Pompownia.	53,64	77,42	1 x 10
7. Budynek administracyjny.	33,35	48,14	1 x 10

6. Dobór aparatury rozdzielczej po stronie SN i nn

Zastosowaliśmy stację transformatorową firmy ABB typu 2KS 25-36 w.

Do stacji obraliśmy rozdzielnice SN firmy Merlin Gerin typu SM6 na napięcie znamionowe 7,2 kV. Ponieważ rozdzielnica SN proponowana przez producenta nie spełniała naszych wymagań.

Aparatura nn - rozdzielnica RNTw firmy ABB -WILK

• rozdzielnica wolnostojąca zasilana od góry,

• budowa modułowa: 6 pól odpływowych,

Dane znamionowe rozdzielnicy RNTw:
Prąd znamionowy ciągły	1250 A
Napięcie znamionowe	230 / 400 V
Napięcie znamionowe izolacji	660 V
Prąd znamionowy szczytowy	40 kA
Stopień ochrony	IP20

7. Dobór połączenia transformatora z polami rozdzielnic średniego i niskiego napięcia.

1. Rozdzielnica ŚN - TRAFO.

Przekrój kabla wynikający z długotrwałego obciążenia prądem znamionowym wynosi

10 mm², jednakże nie jest możliwe zastosowanie takiego przekroju ponieważ przekrój minimalny wynikający z obciążenia przewodu zwarciowym prądem cieplnym (przy założeniu czasu trwania zwarcia < 5s.) wynosi :

[mm²]

Zdecydowaliśmy się na połączenie transformatora z polami rozdzielnic ŚN kablami miedzianymi izolowanymi o przekroju 3 x 50 mm² typu YHKXs 50, głowice EASW 200/250

jest to kabel zalecany przez producenta stacji transformatorowej, spełniający nasze wymagania.

2. TRAFO - rozdzielnica nn.

Zdecydowaliśmy się na zastosowanie 2 - kabli jednożyłowych 2 x 240 mm² YHKXs. Sugerowane przez producenta przewody spełniają w pełni nasze oczekiwania co do wytrzymałości zwarciowej.

8. Rozmieszczenie elementów stacji

1. Budynek żelbetowy stacji.

2. Rozdzielnica SN : SM6.

3. Transformator SN / nn : Trihal 6/0,4 kV.

4. Rozdzielnica nn : RNTw.

5. Sprzęgło

6. Śruby łączące budynków KS 25-36 w.

7. Drzwi obsługowe 1050 x 2000 mm.

8. Drzwi komory transformatora 1050 x 2000 mm.

9. Kraty wentylacyjne.

10. Bateria kondensatorów: Prisma P.

11. Przegroda przedziału transformatorów.

12. Właz do piwicy.

9. Elewacja stacji

10. Dobór przekładników prądowych

Przekładniki prądowe muszą spełnić warunki pod względem:

1) Napięcia izolacji, które powinno być większe od napięcia sieci zasilającej przekładnik

U_ni > U_n(sieci)

U_ni - napięcie znamionowe izolacji przekładnika,

U_n(sieci) - napięcie znamionowe sieci

2) Znamionowego prądu wtórnego:

Wybieramy przekładnik na prąd wtórny

I_2n=5 [A]

3) Klasy dokładności:

Dla przekładników prądowych do pomiarów energii należy stosować przekładniki o klasie dokładności 1.

kl=1

4) Znamionowego prądu pierwotnego:

I_1n > I_{r max}

I_1n - prąd znamionowy przekładnika,

I_{r max} - prąd roboczy maksymalny sieci

Wartości prądów maksymalnych roboczych obliczonych na podstawie mocy budynków podano w tabeli.

sekcja I	Ps	Qs	Irmax[A]	[kVA]
Hala obróbki mechanicznej	219,10	512,75	854,69	592,15
Oddział transportu	51,13	151,76	247,88	171,74
Pompownia	40,95	34,48	77,42	53,64
Razem	311,10	699,00	1180,00	816,93

SEKCJA II

sekcja II	Ps	Qs	Irmax[A]	[kVA]
Hala maszyn	165,1	161,64	344,17	238,45
Oddział remontowy	83,21	159,05	277,16	192,02
Kotłownia	23,75	18,39	43,55	30,17
Budynek administracyjny	21,85	24,63	48,14	33,35
Razem	293,91	363,71	713,02	494,00

5)Mocy znamionowej przekładnika:

S_n=(I_2n)² Z_n

S_n - moc znamionowa przekładnika,

Z_n - znamionowa impedancja obciążeniowa

dla przekładników klasy 1 znamionowa impedancja powinna spełniać warunek:

0.25Z_n < Z <Z_n

gdzie

Z - impedancja obciążeniowa przekładnika wyrażona wzorem:

Z=R_p+Z_ap+R_z

przy czym:

R_z - rezystancja zestyków, dla przekładników klasy 1 R_z=0.05 [Ω]

Z_ap - impedancja aparatów przyłączonych do przekładników. Przyjęliśmy, że przekładnik zasila amperomierz elektromagnetyczny, watomierz elektrodynamiczny oraz liczniki energii elektrycznej, stąd wartość impedancji wynosi:

Z_ap=Z_a+Z_w+Z_l=0.12+0.12 +0.07=0.31[Ω]

R_p - rezystancja przewodów łączących przekładnik z aparatami

R_p=l/(s γ)=20/(55*1.5)=0.24 [Ω]

Stąd : Z=R_p+Z_ap+R_z=0.24+0.31+0.05=0,6 [Ω]

6) Liczby przetężeniowej

10-procentowa liczba przetężeniowa (N₁₀) dla przekładników zasilających obwody pomiarowe powinna być poniżej 10.

N₁₀ > N₀

N₀ - liczba przetężeniowa przekładnika prądowego

7) Wytrzymałości cieplnej zwarciowej

Jest ona określona jako prąd cieplny jednosekundowy

I_n1 > I_tz [kA]

Wytrzymałość cieplna zwarciowa jest określona jako krotność prądu znamionowego pierwotnego

I_n1=k_cp I_1n

gdzie :

k_cp - współczynnik, dla wykonań zwykłych k_cp=80

Sprawdzenie doboru przekładników prądowych

na powyższe warunki

sekcja 1

przekładnik typu IMSc-1200

napięcie znamionowe [kV] - 0.72

prąd pierwotny [A] - 1200

pr --> [Author:JK] ąd wtórny [A] - 5

prąd cieplny 1-sekundowy [kA] - 72

moc znamionowa [VA] - 20

klasa dokładności - 1

liczba przetężeniowa mniejsza od 10

Ponieważ

1) Napięcie izolacji U_ni > U_n(sieci)

2) Prąd wtórny I_2n=5 [A]

3) klasa dokładności kl=1

4) Prąd pierwotny

a) I_1n =1200 [A] > I_{r max} =1180 [A]

5) Moc znamionowa dla S_n = 20 [VA] - Z_n = 0,8

0,2 (0,25*Z_n) < 0,6 < 0,8 (Z_n)

6) Liczby przetężeniowej

N₀ < 10 co jest spełnione

7) Wytrzymałości cieplnej zwarciowej

Dla niskiego napięcia I_tz=16,44 [kA], natomiast t_z=1 [sek.]

z tego wynika: I_n1 > I_tz =16,44 [kA]

I_n1=k_cp*I_1n =80*1200=96 [kA],

I_n1> I_tz

sekcja 2

przekładnik typu IMSc-750

napięcie znamionowe [kV] - 0.72

prąd pierwotny [A] - 750

pr --> [Author:JK] ąd wtórny [A] - 5

prąd cieplny 1-sekundowy [kA] - 45

moc znamionowa [VA] - 15

klasa dokładności - 1

liczba przetężeniowa mniejsza od 10

Ponieważ

1) Napięcie izolacji U_ni > U_n(sieci)

2) Prąd wtórny I_2n=5 [A]

3) klasa dokładności kl=1

4) Prąd pierwotny

a) I_1n =750 [A] > I_{r max} =713,02 [A]

5) Moc znamionowa dla S_n = 15 [VA] - Z_n = 0,6

0,2 (0,25*Z_n) < 0,6 < 0,6 (Z_n)

6) Liczby przetężeniowej

N₀ < 10 co jest spełnione

7) Wytrzymałości cieplnej zwarciowej

Dla niskiego napięcia I_tz=16,44 [kA], natomiast t_z=1 [sek.]

z tego wynika: I_n1 > I_tz =16,44 [kA]

I_n1=k_cp*I_1n =80*1200=60 [kA],

I_n1> I_tz

Przekładnik typu IMSc firmy ABB spełnia wymagania określone w punktach od 1 do 7.

Dobór przekroju przewodów w obwodach przekładników

Ze względu na wytrzymałość mechaniczną przewodów:

S_min > 1.5 [mm²]

Ze względu na wytrzymałość termiczną przewodów:

S_min >

I_1s - dopuszczalna gęstość jednosekundowa prądu zwarciowego (I_1s=126 [A/mm²]dla kabli i przewodów)

ϑ_i - przekładnia prądowa przekładnika

Minimalny przekrój przewodów zasilających przyrządy pomiarowe z przekładnika prądowego typu IMSc -1200:

ϑ_i=1200/5=240

S_min > 3,18 [mm²]

Minimalny przekrój przewodów zasilających przyrządy pomiarowe z przekładnika prądowego typu IMSc - 750:

ϑ_i=750/5= 150

S_min > 1,98 [mm²]

Dobór przekładników napięciowych

Przekładniki napięciowe dobiera się ze względu na:

1) Znamionowe napięcie pierwotne

Dla przekładników napięciowych pracujących w układzie ”V” w układzie jednofazowym

powinny spełniać warunek:

U_1n=U_ns=15 [kV]

U_ni - napięcie znamionowe przekładnika,

U_ns- napięcie znamionowe sieci międzyprzewodowe

2) Znamionowe napięcie wtórne dla układu przekładnika zastosowanego w układzie napięcie to winno wynosić:

U_2n=100 [V]

3) Klasę dokładności

Dla zasilania liczników zasilania liczników rozliczeniowych stosuje się przekładniki o klasie dokładności 0.2 lub 0.5, natomiast dla zasilania jednofazowych liczników energii biernej, liczników kontrolnych, oraz do pomiarów , napięcia i częstotliwości stosuje się przekładniki o klasie dokładności 1.

W układzie dobrano przekładnik do zasilania liczników rozliczeniowych, dla których klasa dokładności winna wynosić od 0.2 do 0.5

4) Moc znamionowa przekładnika

Moc znamionowa przekładnika powinna spełniać warunek:

0.25S_n < S < S_n

S - moc obciążenia strony wtórnej, będąca sumą mocy poszczególnych aparatów zasilanych z przekładnika.

Przykładowe wartości mocy pobieranych przez obwody napięciowe

różnych przyrządów zestawiono w tabeli

rodzaj przyrządu	moc pobierana [VA]
woltomierz elektromagnet.	4 do 8
watomierz	6 do 8
licznik en elektr. indukcyjny	2 do 2.5

Przy założeniach jak wyżej przyjęto, że przekładnik będzie zasilał: woltomierz elektromagnet. S_V=6 [VA] watomierz S_W=7 [VA] oraz licznik en elektr. indukcyjny S_l=2.25 [VA]

Obciążenie pojedynczego przekładnika wynosi:

S₀=S_V+S_W+S_L=6+7+2.25=15.25 [VA]

Z tego wynika, że moc znamionowa przekładnika powinna zawierać się w przedziale

0.25S_n < S₀ < S_n [VA] ⇒ S_n > 15.25 [VA] i S_n <61 [VA]

15.15 [VA] < S_n < 61 [VA]

Sprawdzenie doboru przekładników napięciowych

na powyższe warunki

Do pomiarów kontrolnych na szynach wysokiego napięcia dobrano przekładnik napięciowy typu VSK I 10b o danych

napięcie znamionowe pierwotne [kV] - 15

napięcie znamionowe wtórne [V] - 100

klasa dokładności - 0.5

moc znamionowa [VA] - 50

moc graniczna [VA] - 500

Ponieważ:

1) Znamionowe napięcie pierwotne U_1n=U_ns=15 [kV]

2) Znamionowe napięcie wtórne U_2n=100 [V]

3) Klasę dokładności kl=0.5

4) Moc znamionową 15.15 [VA] < S_n =50 [VA] < 61 [VA]

Ponieważ przekładnik typy VSK I 10b spełnia wymagania określone w punkcie od 1 do 4

wynika z tego, że jest on prawidłowo dobrany.

11. DOBÓR ZABEZPIECZENIA OBWODÓW PIERWOTNEGO I WTÓRNEGO ORAZ PRZEKROJU PRZEWODÓW

Do zabezpieczenia strony pierwotnej przekładnika stosuje się bezpieczniki wielkiej mocy na prąd 1 A lub większy, aby był spełniony warunek:

I_nws > I_p

I_nws - znamionowy prąd wyłączalny symetryczny

I_p - składowa początkowa prądu zwarciowego

Bezpieczniki lub wyzwalacze termiczne w obwodach uzwojeń wtórnych dobiera się do mocy granicznej przekładnika według zależności:

[A] oraz jednocześnie musi zaistnieć

gdzie:

S_gr - moc graniczna przekładnika w [VA]

k -współczynnik przyjmujący wartość 1.5 do 1.6

S_o - obciążenie pojedynczego przekładnika

Ponieważ S₀=15.15 [VA] i U_n2=100 [V] ⇒ [A]

oraz [A]

Przekrój przewodów łączących przekładniki z zasilanymi przyrządami należy obliczyć według zależności:

Dla przekładników klasy 0.2

S_min=

Dla przekładników klasy 0.5

S_min=

gdzie:

S_o - obciążenie pojedynczego przekładnika w [VA]

l - długość pojedynczego przewodu w [m]

γ - konduktywność miedzi w [m/Ω*mm²]

R_d - rezystancja dodatkowa w [Ω]

R_d=R_b+R_z

przy czym

R_b - rezystancja bezpiecznika

R_z - rezystancja zestyków jednej fazy

R_z=0.05 [Ω] dla przekładników wnętrzowych

R_b=0.2 [Ω]

R_d=R_b+R_z=0.05+0.2=0.25 [Ω]

Do połączenia przekładników z przyrządami zasilanymi zastosowano przewody miedziane o długości 40 [m], z tego wynika

γ=55 [m/Ω*mm²]

l=40 [m]

Minimalny przekrój przewodów łączących przyrządy pomiarowe z przekładnikiem napięciowym wynosi:

Dla przekładników klasy 0.2

S_min= [mm²]

Dla przekładników klasy 0.2 wymagany jest przekrój s = 2.5 [mm²]

Dla przekładników klasy 0.5

S_min= [mm²]

Dla przekładników klasy 0.5 wymagany jest przekrój s = 1.5 [mm²]

Dla dobranego przekładnika napięciowego zastosowano przewody miedziane

o przekroju s=1.5 [mm²]

12. DOBÓR WYŁĄCZNIKÓW

Dobór wyłączników w rozdzielni głównej 15 kV.

Dobór wyłączników nr1 i nr 2 w gałęziach z transformatorami:

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłączników:

Irmax=1,2*SnT/1,7/Un=94

Dobrano wyłączniki próżniowe produkcji zakładów „ZWAR” typu WV31-12 20 / 08-S o danych:

Parametry	Parametry wyłącznika	Parametry układu
napięcie znamionowe izolacji	Uni = 20[kV]	Uns = 15[kV]
znamionowy prąd ciągły	In = 630[A]	Ir max = 94[A]
znamionowy prąd szczytowy	iszcz = 50[kA]	iu = 29,5[kA]

Dobór wyłączników w rozdzielni głównej 0.4 kV.

Dobór wyłączników transformatorowych nr3 i nr 4

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłącznika:

Irmax=1,2*SnT/1,7/Un=3529

Dobrano wyłącznik typu APU 50A / 1000 o danych:

Parametry	Parametry wyłącznika	Parametry układu
napięcie znamionowe izolacji	Uni = 1[kV]	Uns =0.4 [kV]
znamionowy prąd ciągły	In = 4000[A]	Ir max = 3529[A]
znamionowy prąd szczytowy	iszcz = 105[kA]	iu = 55.65[kA]

Dobrany wyłącznik spełnia powyższe warunki.

13. DOBÓR BEZPIECZNIKÓW

Dobór bezpiecznika mocy do zabezpieczania sekcji 1

Irmax=Ss/1,7/Un=3214

Dobrano wkładkę topikową WT-00 / T-4000A o danych:

Parametry	Parametry bezpiecznika	Parametry układu
napięcie znamionowe izolacji	Uni = 0.5[kV]	Uns = 0.4[kV]
znamionowy prąd ciągły	In = 4000[A]	Ir max =3214[A]

Dobór bezpiecznika mocy do zabezpieczania pola odpływowego zasilającego sekcje 2

Irmax=1,2*Ss/1,7/Un=2811

Dobrano wkładkę topikową WT-3 / T-3000A o danych:

Parametry	Parametry bezpiecznika	Parametry układu
napięcie znamionowe izolacji	Uni = 0.5[kV]	Uns = 0.4[kV]
znamionowy prąd ciągły	In = 3000[A]	Ir max =2811 [A]

1

d wtórny

d wtórny

6 kV

0,4 kV

SEKACJA 1

SEKACJA 2

T1

T2

Schemat przekładnika

prądowego

---