Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

PROJEKT

AiRE

Przedmiot: APARATY I ROZDZIELNIE ELEKTRYCZNE

Temat: Zaprojektuj stację elektroenergetyczną 6/0,4 kV

Autorzy: Bielaska Piotr

Ibragimow Marcin

Konsultant: mgr inż. Rafał Tarko

Kraków, maj 2003

Spis treści:

1. Temat projektu.	3
2. Założenia projektowe.	3
3. Dobór baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy	5
4. Dobór transformatorów	7
5. Wyznaczenie charakterystycznych wielkości zwarciowych.	8
6. Określenie lokalizacji stacji transformatorowej 6/0.4 kV, układ stacji oraz kartogram mocy pozornej.	11
7. Dobór aparatury rozdzielczej:	14
a) szyny zbiorcze	14
b) izolatory wsporcze	18
c) przekładniki napięciowe	19
d) przekładniki prądowe	23
e) wyłączniki	26
f) odłączniki	28
g) bezpieczniki mocy	29
8. Dobór rozdzielnic niskiego i średniego napięcia oraz rozkładu poszczególnych obiektów w stacji transformatorowej.	33
9. Projekt tras kablowych i dobór przekroju kabli.	34

1. Temat projektu.

Przed autorami tego opracowania postawiono problem zaprojektowania stacji elektroenergetycznej 6/0,4 kV zasilającej zakład przemysłowy III kategorii.

2. Założenia projektowe.

• stacja transformatorowa zasilana z sieci energetyki zawodowej dwiema niezależnymi liniami kablowymi o napięciu 6 [kV]

• moc zwarciowa na szynach rozdzielni SN 140 [MVA]

• dyrektywny tgϕ na szynach SN ≤ 0,4

• moc zainstalowana w zakładzie 1286,8 [kW]

• liczba transformatorów 2

• rezerwa mocy 25 %

• układ szyn zbiorczych w rozdzielni SN pojedynczy sekcjonowany

• układ szyn zbiorczych w rozdzielni nn pojedynczy sekcjonowany

RYS. 01 - Rozkład topograficzny zakładu w skali 1:2000 z wymiarami w metrach

Tabele 01-07. Podział mocy zainstalowanych w poszczególnych obiektach zakładu.

Tabela 01. - Hala obróbki mechanicznej

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Obrabiarka I	6	20	120	0,27	32,4	1,17	0,65	37,9
2	Obrabiarka II	5	15	75	0,20	15	1,74	0,50	26,1
3	Wentylator urz. prod.	2	6	12	0,70	8,4	0,75	0,80	6,3
4	Suwnica	20	4	80	0,15	12	1,74	0,50	20,88
5	Kompresor	2	10	20	0,85	17	0,88	0,75	14,96
6	Narzędzia przenośne	0,8	50	40	0,50	20	9,9	0,10	198
7	Oświetlenie	0,5	80	40	0,80	32	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				387		136,8			304,14

Tabela 02. - Hala maszyn

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Zgrzewarka punkt. i ciagle	3	4	12	0,35	4,2	1,33	0,60	5,59
2	Piec oporowy	18	2	36	0,65	23,4	0,29	0,95	6,79
3	Piec ind.niskiej czest. z kond	45	4	180	0,80	144	0,5	0,70	72
4	Spawarka I tr.spaw.	2	8	16	0,35	5,6	2,69	0,35	15,1
5	Obrabiarka III pr.prze.	6	12	72	0,18	12,96	1,74	0,50	22,55
6	Kompresor	2	6	12	0,85	10,2	0,88	0,75	8,98
7	Suwnica	15	3	45	0,15	6,75	1,74	0,50	11,75
8	Wentylator urza.prod.	1,5	8	12	0,70	8,4	0,75	0,80	6,3
9	Oświetlenie	0,5	50	25	0,80	20	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				410		235,51			149,06

Tabela 03. - Odział remontowy

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Spawarka I tr. spawal.	3	12	36	0,35	12,6	2,69	0,35	33,89
2	Obrabiarka III praca przer	2	8	16	0,18	2,88	1,74	0,5	5,01
3	Kompresor lakierniczy	5	8	40	0,85	34	0,88	0,75	29,92
4	Suwnica	20	2	40	0,15	6	1,74	0,5	10,44
5	Piec oporowy (suszar.)	20	3	60	0,65	39	0,29	0,95	11,31
6	Wentylator urz. prod.	1,5	4	6	0,7	4,2	0,75	0,8	3,15
7	Narzędzia przenośne	0,9	30	27	0,5	13,5	9,9	0,1	133,65
8	Oświetlenie	0,5	30	15	0,8	12	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				240		124,18			227,37

Tabela 04. - Oddział transportu

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Kompresor	1,5	4	6	0,85	5,1	0,88	0,75	4,49
2	Suwnica	8,5	2	17	0,15	2,55	1,74	0,5	4,44
3	Narzędzia przenośne	0,8	20	16	0,5	8	9,9	0,1	79,2
4	Wentylator urz. sanit.-hig	2	20	40	0,65	26	0,75	0,8	19,5
5	Oświetlenie	0,5	20	10	0,8	8	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				89		49,65			107,63

Tabela 05. - Kotłownia

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Pompa	6	6	36	0,85	30,6	0,88	0,75	26,93
2	Wentylator urz. prod.	1,5	5	7,5	0,7	5,25	0,75	0,8	3,94
3	Oświetlenie	0,5	10	5	0,8	4	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				48,5		39,85			30,87

Tabela 06. - Pompownia

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n·Qi [kVAr]
1	Pompa	5	8	40	0,85	34	0,88	0,75	29,92
2	Wentylator urz. prod.	1,3	6	7,8	0,7	5,46	0,75	0,8	4,1
3	Oświetlenie	0,3	15	4,5	0,8	3,6	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				52,3		43,06			34,02

Tabela 07. - Budynek administracyjny

Lp.	Rodzaj odbiornika	Pi [kW]	Ilość n	nPi [kW]	kz	kz·nPi [kW]	tgϕ	cosϕ	n ·Qi [kVAr]
1	Wentylator urząd. sanit	0,5	20	10	0,65	6,5	0,75	0,8	4,88
2	Urządzenia biurowe	0,3	150	45	0,6	27	0,48	0,9	12,96
3	Oświetlenie	0,5	10	5	0,6	3	0	1	0
Razem [kW] [kVar]				60		36,5			17,84

W powyższych tabelach:

• k_z - współczynnik zapotrzebowania mocy danej grupy odbiorników

• k_z·nP_i = P_so - moc szczytowa danej grupy odbiorników

• n·Q_i =
  = Q_so - szczytowa moc bierna danej grupy odbiorników

Moc szczytowa dla całego zakładu wyliczana metodą współczynnika zapotrzebowania mocy:

P_s = k_jc·(136,8+235,51+124,18+49,65+39,85+43,06+36,5)

P_s = 1·665,55 = 665,55 [kW]

Współczynnik jednoczesności nakładania się największych obciążeń k_jc odczytany z wykresu według mocy szczytowej czynnej wynosi 1.

Q_s = k_jb·(304,14+149,06+227,37+107,63+30,87+34,02+17,84)

Q_s = 1·870,93 = 870,93 [kVar]

Współczynnik jednoczesności nakładania się największych obciążeń k_jb obliczony ze wzoru:

k_jb = 0,67 + 0,33 * k_jc = 1

tgφ = Q_s/P_s

3. Dobór baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej

Aby równomiernie rozłożyć obciążenie na obie sekcje szyn przyporządkowano poszczególne obiekty zakładu do sekcji I lub II.

Tabela 08. - Podział obiektów na sekcje wraz z obliczonymi mocami i współczynnikami

Lp.	Nazwa obiektu	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Obliczone
Sekcja I
1	Hala obróbki mechanicznej	136,8	304,14	SI = 671,15 [kVA] cosφI=0,5 tgφI=1,72
3	Oddział remontowy	124,18	227,37
5	Kotłownia	39,85	30,87
7	Budynek administracyjny	36,50	17,84
RAZEM [PI,QI]		337,33	580,22
Sekcja II
2	Hala maszyn	235,51	149,06	SII = 438,45 [kVA] cosφII=0,75 tgφII=0,89
4	Oddział transportu	49,65	107,63
6	Pompownia	43,06	34,02
RAZEM [PII,QII]		328,22	290,71

Ponieważ współczynniki tgφ dla każdej sekcji przekraczają założoną wartość 0,4 należy zastosować baterie kondensatorów do kompensacji mocy biernej. Kompensację mocy biernej należy przeprowadzić po stronie niskiego napięcia gdyż pozwoli to na obniżenie mocy pozornej transformatora zasilającego zakład. Znając moce czynne obciążające każdą z sekcji oraz naturalne współczynniki mocy obliczamy moc baterii kondensatorów z zależności:

, gdzie:

P_S - moc szczytowa, czynna danej sekcji

tgϕ_n - tangens naturalnego kąta fazowego

tgϕ_d - tangens dyrektywnego kąta fazowego tgϕ_d = 0,4

Obliczone moce baterii:

Q_kI = 337,33·(1,72-0,4) = 445,28 [kVAr]

Q_kII = 328,22·(0,89-0,4) = 160,83 [kVAr]

Na podstawie obliczonych wartości dobrano odpowiednie dla każdej sekcji baterie kondensatorów produkcji firmy „KOMPENS”.

Tabela 09. - Dobrane baterie kondensatorów do kompensacji mocy biernej

Typ baterii	Moc [kVAr]	Moc skokowa	Ilość stopni	Szereg regulacyjny	W [mm]	H [mm]	D [mm]
Sekcja I
BKK 500/25	500	25	12	1:1:2:2..	1200	2100	600
Sekcja II
BKK 190/10	190	10	6	1:2:4:4..	600	1200	600

Dodatkowa charakterystyka i dane techniczne:

Napięcie znamionowe 400 - 660 V 3 - fazowe
Częstotliwość 50 Hz
Tolerancja - 0/ + 10 %
Straty kondensatorowe ~ 0,5 W/kVAr (całkowite < = 1,3 W/kVAr)
Temperatura pracy - 15 o C do + 45 o C
Klasa ochrony IP 31 ( 44 lub 54 na życzenie )
Normy IEC 831 , BS 1 650 , VDE 0560

Po dokonaniu kompensacji obliczono pobór mocy i współczynnik mocy z jej uwzględnieniem.

Sekcja I:

346,74 [kVA]

0,97

Sekcja II:

343,22 [kVA]

0,96

4. Dobór transformatorów

Znając moc szczytową każdej sekcji i współczynniki mocy cosϕ po kompensacji mocy biernej oraz potrzebną rezerwę mocy (25%) określolono moce transformatorów z zależności:

Sekcja I:

445,51 [kVA]

Sekcja II:

448,90 [kVA]

Na podstawie tych obliczeń dobierano dla zasilania obu sekcji jednakowe transformatory TNOSN 630/10 produkcji firmy ALSTOM T&D S.A. o następujących danych znamionowych:

Tabela 10. - Dane znamionowe dobranych transformatorów - parametry elektryczne

Moc znamionowa

Napięcia znamionowe

Regulacja

Grupa połączeń

Starty

Napięcie zwarcia Uk%

Prąd biegu jałowego I0%

GN

DN

P0

Pk (75%)

kVA

V

V

%

-

W

W

%

%

630

6300

400

(+1-3)x2,5%

Dyn5

870

6750

6

1

Tabela 11. - Dane znamionowe dobranych transformatorów - masa i wymiary

Masa		Wymiary
oleju	całkowita	A	B	C	D	H
kg		mm
300	1730	1600	910	1360	670	970

RYS. 02 - Rzuty wraz z opisem i wymiarowaniem transformatorów

5. Wyznaczenie charakterystycznych wielkości zwarciowych.

a) po stronie średniego napięcia - 6 [kV].

Obliczenia wielkości zwarciowych wykonano zgodnie z normą IEC 909 oraz poz. [6]. Dane znamionowe systemów Q1, Q2 zasilających projektowany zakład przemysłowy:

U_rQ = 6 kV,
70 [MVA]

- zwarcie 3-fazowe

1. wyznaczenie początkowego prądu zwarcia I”_k3S:

6,74 [kA]

2. wyznaczenie prądu wyłączalnego I_b3S oraz ustalonego prądu zwarciowego I_k3S:

Ib3S = Ik3S = I”k3S = 6,74 [kA]

c) wyznaczenie prądu udarowego i_p3S:

= 17,16[kA]

gdzie κ = 1,8 to współczynnik udarowy.

d) wyznaczenie zwarciowego prądu cieplnego I_th3S:

= 6,74 [kA]

gdzie m i n są to współczynniki wyznaczone na podstawie rys.1 dla czasu trwania zwarcia T_K = 1 [s], m = 0, n = 1

RYS. 03 - wyznaczenie współczynników m i n do obliczenia prądu I_th.

b) po stronie niskiego napięcia - 0,4 [kV].

Przy wyznaczaniu wartości zwarciowych po stronie 0,4 kV korzystaliśmy z poniższego schematu.

Ze względu na sekcjonowanie szyn oraz pracę w układzie otwartym po stronie SN i nn rozważamy układ z jednym transformatorem i zastępczym silnikiem, który wynika z uwzględnienia tylko kompresorów, wentylatorów i pomp o mocy

P_M=195,11 kW (oznaczone w tabelach 01-07 szarym tłem) i założonych wartościach cosϕ=0,8 i η=0,8.

Parametry zastępczego obwodu zwarciowego:

- system

2,28 [mΩ]

- transformator 6/0,4

15,03 [mΩ]

= 5,92 [%]

2,54 [mΩ]

= 14,81 [mΩ]

=1 [%]

- silnik

104,92 [mΩ], gdzie:

304,86 [kVA]

U_rM = 0,4 [kV]

Charakterystyczne wielkości zwarciowe - zwarcie trójfazowe.

• wyznaczenie początkowego prądu zwarciowego I_k3”:

- dla systemu i transformatora:
14,86 [kA]

- dla silnika:
2,42 [kA]

- całkowity początkowy prąd zwarcia:
17,28 [kA]

• wyznaczenie prądu wyłączalnego
  :

- dla systemu i transformatora:
14,86 [kA]

- dla silnika:
2[kA], gdzie:
1,15

0,72

p = 2 - założona wartość liczby par biegunów silnika

całkowity prąd wyłączalny:
16,86 [kA]

• wyznaczenie ustalonego prądu zwarciowego Ik3:

Ponieważ I_kS3 = I_kS3” oraz I_kM3 = 0 dla zwarcia trójfazowego na zaciskach silników asynchronicznych I_k3 wynosi:

I_k3 = I_kS3 = 6,74 [kA]

• wyznaczenie prądu udarowego
  :

- dla systemu i transformatora:
37,83 [kA]

wartość κ została odczytana z RYS. 03

- dla silnika:
6,16 [kA]

wartość κ została odczytana z RYS. 03

-całkowity prąd udarowy:
= 43,99 [kA]

• wyznaczenie zwarciowego prądu cieplnego
  :

- wyznaczenie zastępczych współczynników μ_z i k_z :

2,56 ;
1,8

- wyznaczenie współczynników m i n:

dla czasu T_k = 1 [s] i μ_z = 7,2 na podstawie RYS. 03 wyznaczamy n=0,65

dla czasu T_k = 1 [s] i k_z = 1,7 na podstawie RYS. 03 wyznaczamy m=0

= 13,93 [kA]

6. Określenie lokalizacji stacji transformatorowej 6/0.4 kV,

układ stacji oraz kartogram mocy pozornej.

3.1 Lokalizacja stacji

Dla określenia współrzędnych stacji transformatorowej należy wybrać położenie rozdzielni oddziałowych w poszczególnych obiektach zakładu. Poniższa tabela przedstawia te współrzędne wraz z mocą szczytową czynną wszystkich obiektów.

Tabela 12. - Współrzędne rozdzielni oddziałowych i moc szczytowa obiektów.

Lp.	Nazwa obiektu	Współrzędne rozdzielni oddziałowej		Moc szczytowa
		x [m]	y [m]	Ps [kW]
1	Hala obróbki mechanicznej	110	130	136,80
2	Hala maszyn	80	70	235,51
3	Oddział remontowy	170	80	124,18
4	Oddział transportowy	260	90	49,65
5	Kotłownia	250	30	39,85
6	Pompownia	200	20	43,06
7	Budynek administracyjny	230	160	36,50

W celu określenia współrzędnych stacji transformatorowej korzystamy z zależności:

=142,55 [m]

=84,99 [m]

Otrzymano następujące współrzędne:

x = 142,55m ≈ 143 [m]

y = 84.99m ≈ 85 [m]

3.2 Kartogram obciążeń:

Promień koła w kartogramie oblicza się według wzoru:

S_sn - moce szczytowe odbiorców

Obliczenia do poniższej tabeli wykonujemy na podstawie wartości mocy zawartych w tabeli.

Tabela promieni poszczególnych obiektów zakładu :

Tabela 13. - Wyliczenie promieni okręgów do kartogramu mocy.

	Obiekt	Ss [KVA]	r dla Ss	2r dla Ss
1	Hala obróbki mechanicznej	333,49	10,3	≈21
2	Hala maszyn	278,72	9,4	≈19
3	Oddział remontowy	259,07	9,1	≈18
4	Oddział transportu	118,53	6,1	≈12
5	Kotłownia	50,41	4,0	≈8
6	Pompownia	54,88	4,2	≈8
7	Budynek administracyjny	40,63	3,6	≈7

Poniżej został przedstawiony kartogram mocy zapotrzebowanej zakładu. W celu przejrzystości kartogramu przyjęto, że każdy promień został odpowiednio przemnożony przez 2,co zostało uwzględnione w skali tzn. 1 mm = 15 kVA.

RYS. 04 - Kartogram mocy zakładu

7. Dobór aparatury rozdzielczej

1. Dobór szyn zbiorczych

według PN-90/E-05025

• Strona średniego napięcia [6kV]

Dobór szyn ze względu na warunki cieplne

Na podstawie warunków cieplnych można wyznaczyć minimalny przekrój szyn z warunku:

przy czym:

I_th3s - jest to prąd zwarciowy cieplny zastępczy obliczony przy zwarciach ( wartość skuteczna),

S_th - jest to gęstość prądu zwarciowego cieplnego zastępczego ( wartość skuteczna),

T_kr- jest to czas znamionowy prądu krótkotrwałego wytrzymywanego,

T_k- jest to czas trwania prądu zwarciowego,

Na podstawie danych zakładu zostały obliczone wartości:

dla szyn aluminiowych S_th=80 [A/mm²]

T_kr=1 [sek.]

T_k=0.5 [sek.]

I_k=6,74 [kA]

stąd wynika, że minimalny przekrój szyny winien wynosić:

=119,2 [mm²]

Dobieramy szyny aluminiowe AP-40x5 malowane łączone przez spawanie

Dobór szyn ze względu na warunki dynamiczne

Obliczanie wartości szczytowej siły między przewodami fazowymi

[N]

i_p3- prąd udarowy zwarcia trójfazowego i_p3=17,16 [kA]

l -odległość między podporami l=0,8 [m]

a - odstęp między osiami przewodów a=0.2 [m]

=204,95 [N]

Obliczanie naprężeń w przewodzie:

[N/mm²]

m_σ - stosunek naprężenia dynamicznego do statycznego w przewodzie fazowym

m_σ = f(ν/f) ponieważ ν/f=80,78/50=1,62 ⇒ m_σ=1,6

m - stosunek naprężenia lub siły w przypadku nieudanego samoczynnego ponownego załączenia trójfazowego do siły bez SPZ. m=f(ν/f) ⇒ m=1,2.

k_σ - współczynnik do obliczania naprężeń w przewodzie fazowym k_σ=1

Z - wskaźnik wytrzymałości przewodu fazowego

Z=(b*h²)/6=(0,5*4²)/6=1.33 [cm³]

=2958,68 [N/cm²]

N/cm²

Naprężenie dopuszczalne dla naszego kształtu i rodzaju materiału szyn zostało dobrane na podstawie skryptu tabela [41/11]. Obliczone przez nas naprężenie jest mniejsze od wartości założonej.

Sprawdzenie częstotliwości drgań własnych

Częstotliwości drgań własnych pojedynczego przewodu można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

h = 4 cm

l = 80 cm

=80,78 Hz

Wartość ta nie może znajdować się w przedziale 85÷120 Hz, co nie ma miejsca w naszym przypadku.

• Strona niskiego napięcia [0,4kV]

Dobór szyn ze względu na warunki cieplne

Na podstawie warunków cieplnych można wyznaczyć minimalny przekrój szyn z warunku:

przy czym:

I_th3s - jest to prąd zwarciowy cieplny zastępczy obliczony przy zwarciach ( wartość skuteczna),

S_th - jest to gęstość prądu zwarciowego cieplnego zastępczego ( wartość skuteczna),

T_kr- jest to czas znamionowy prądu krótkotrwałego wytrzymywanego,

T_k- jest to czas trwania prądu zwarciowego,

Na podstawie danych zakładu zostały obliczone wartości:

dla szyn aluminiowych S_th=80 [A/mm²]

T_kr=1 [sek.]

T_k=0.5 [sek.]

I_th3s=14,86 [kA]

stąd wynika, że minimalny przekrój szyny winien wynosić:

=262,69 [mm²]

Dobieramy szyny aluminiowe AP-60x5 malowane łączone przez spawanie

Dobór szyn ze względu na warunki dynamiczne

Obliczanie wartości szczytowej siły między przewodami fazowymi

[N]

i_p3- prąd udarowy zwarcia trójfazowego i_p3=43,99 kA

l -odległość między podporami l=0,8 m

a - odstęp między osiami przewodów a=0.2 m

=1346,84 [N]

Obliczanie naprężeń w przewodzie:

[N/mm²]

m_σ - stosunek naprężenia dynamicznego do statycznego w przewodzie fazowym

m_σ = f(ν/f) ponieważ ν/f=484,69/50=9.69 ⇒ m_σ=1

m - stosunek naprężenia lub siły w przypadku nieudanego samoczynnego ponownego załączenia trójfazowego do siły bez SPZ. m=f(ν/f) ⇒ m=1

k_σ - współczynnik do obliczania naprężeń w przewodzie fazowym k_σ=1

Z - wskaźnik wytrzymałości przewodu fazowego

Z=(b*h²)/6=(0,5*6²)/6=3 [cm³]

=4489,47 [N/cm²]

[N/cm²]

Naprężenie dopuszczalne dla naszego kształtu i rodzaju materiału szyn zostało dobrane na podstawie skryptu tabela [41/11]. Obliczone przez nas naprężenie jest mniejsze od wartości założonej.

Sprawdzenie częstotliwości drgań własnych

Częstotliwości drgań własnych pojedynczego przewodu można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

h = 6 cm

l = 80 cm

=484,69 [Hz]

Wartość ta nie może znajdować się w przedziale 85÷120 Hz, co nie ma miejsca w naszym przypadku.

2. 
   Dobór izolatorów

• Dla strony wysokiego napięcia

Dobrano izolator JO8-75 produkcji firmy IZO-TECH o danych:

Tabela 14. - Dane dobranego izolatora.

D1	D2	d1	L1	d2	L2	L	h
50	85	M12	25	M12	25	do uzg.	130
Najwyższe dopuszczalne napięcie pracy [kV]		Napięcie probiercze udarowe piorunowe 1,2/50μs [kV]		Napięcie probiercze przemienne na sucho 50Hz, 60s [kV]		Wytrzymałość mechaniczna na zginanie [kN]
12		75		38		8

Sprawdzenie doboru

- ze względu na warunki robocze

napięcie znamionowe izolatora > napięcie sieci

U_n(iz) = 12 [kV] > U_n(sieci) = 6 [kV]

- ze względu na warunki dynamiczne:

gdzie:

H = h_iz + c + b/2 = 130 + 1,5 + 0,25 = 131,75 [mm]

H_iz = 130 [mm]

F = 0,5∙m(F_m1+F_m2) = 931 [N]

F_iz = 0,943 [kN] < F_dop(iz) = 8 [kN]

Izolatory są prawidłowo dobrane zarówno na warunki robocze, jak i dynamiczne

• 
  Dla strony niskiego napięcia

Dobrano izolator MCL-IW5 produkcji firmy METALIMEX o danych:

Tabela 15. - Dane dobranego izolatora.

G	F		E	D		C	B		A
M 6	M 6		51	29		11	34		30
Najwyższe dopuszczalne napięcie pracy [kV]		Praca ciągła w temp. do [°C]			Wytrzymałość elektryczna [kV]			Wytrzymałość mechaniczna na zginanie [kN]
1		120			14			12

Sprawdzenie doboru

- ze względu na warunki robocze

napięcie znamionowe izolatora > napięcie sieci

U_n(iz) = 1 [kV] > U_n(sieci) = 0,4 [kV]

- ze względu na warunki dynamiczne:

gdzie:

H = h_iz + c + b/2 = 51 + 1,5 + 0,25 = 52,75 [mm]

H_iz = 51 [mm]

F = 0,5∙m(F_m1+F_m2) = 931 [N]

F_iz=0,963 [kN] < F_dop(iz)=12 [kN]

Izolatory są prawidłowo dobrane zarówno na warunki robocze, jak i dynamiczne

3. Dobór przekładników napięciowych

Przekładniki napięciowe dobiera się ze względu na:

1. Znamionowe napięcie pierwotne

Przekładniki napięciowe pracujące w układzie ”V” w układzie jednofazowym powinny spełniać warunek:

U_1n= U_ns= 6 [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 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

Tabela 16. - Moce pobierane przez obwody napięciowe przyrządów.

rodzaj przyrządu	moc pobierana [VA]
woltomierz elektromagnetyczny	4 do 8
watomierz	6 do 8
licznik energii elektrycznej indukcyjny	2 do 2.5

Przy założeniach jak wyżej przyjęto, że przekładnik będzie zasilał: woltomierz elektromagnetyczny S_V=7 [VA] watomierz S_W=6 [VA] oraz licznik energii elektrycznej indukcyjny S_l=2.3 [VA]

Obciążenie pojedynczego przekładnika wynosi:

S₀=S_V+S_W+S_L=6+7+2,3 = 15,3 [VA]

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

0.25S_n < S₀ < S_n [VA] ⇒ S_n > 15.3 [VA] i S_n < 61,2 [VA]

15.3 [VA] < S_n < 61,2 [VA]

Sprawdzenie doboru przekładników napięciowych na powyższe warunki

Dobrano przekładnik UMZ 12 firmy ABB S.A. o danych:

Tabela 17. - Dane dobranego przekładnika.

Znamionowe napięcie pierwotne [kV]	Znamionowe napięcie wtórne [V]	Klasa dok. [-]	Moc znamionowa (maksymalna) [VA]	Klasa izolacji [-]	Znamionowy poziom izolacji [kV]
6	100	0,5	50 (500)	E	28

Porównanie wartości wymaganych z danymi przekładnika wskazuje na prawidłowość jego doboru:

1. Znamionowe napięcie pierwotne U_1n = U_ns = 6 [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]

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=15.25 [VA] i U_n2=100 [V] ⇒
= 0,1525 [A]

oraz
= 3,33 [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=
= 1,79 [mm²]

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

Dla przekładników klasy 0.5

S_min=
= 0,52 [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]

4. Dobór przekładników prądowych

Przekładniki prądowe winny spełniać warunki pod względem:

1. Napięcia izolacji, która winna być większa 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.

Przekładniki prądowe wykonuje się 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.

Tabela 18. - Moce i prądy maksymalne w polach odpływowych i baterii kond. sekcji I

sekcja I	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Irmax [A]
Hala obróbki mechanicznej	136,80	304,14	481,6
Oddział remontowy	124,18	227,37	373,4
Bateria kondensatorów	-	500,00	721,7

Tabela 19. - Moce i prądy maksymalne w polach odpływowych i baterii kond. sekcji II

sekcja II	Ps [kW]	Qs [kVAr]	Irmax [A]
Hala maszyn	235,51	149,06	404,7
Oddział transportu	49,65	107,63	170,6
Bateria kondensatorów	-	190,00	274,2

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 winna spełnić 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 = 0.05 Rz=0.05 [Ω]

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

Z_ap=Z_a+Z_w+Z_l=0.2+0.2+0.07=0.47[Ω]

R_p - rezystancja przewodów łączących przekładnik z aparatami

R_p= l/(s*γ) = 40 / (55*1.5) = 0.48 [Ω]

Stąd: Z=R_p+Z_ap+R_z=0.48+0.47+0.05=1 [Ω],

w związku z tym moc znamionowa przekładnika winna zawierać się w przedziale:

Z_n < Z*4 = 4 [Ω] S_n< (I_2n)²*Z_n = 5²*4 = 100 [VA]

oraz Z_n > Z = 1 [Ω] S_n> (I_2n)²*Z_n = 5²*1 = 25 [VA]

25 [VA] < S_n < 100 [VA]

6. Liczby przetężeniowej

10-procentowa liczba przetężeniowa (N₁₀) dla przekładników zasilających obwody pomiarowe winna wynosić 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

Dobrano następujące przekładniki firmy MBS:

Tabela 20. - Dane dobranych przekładników prądowych.

Typ	Grupa odbiorów	Prąd wtórny	Prąd pierwotny	Moc znamionowa	Napięcie znamionowe	Klasa dok.
ASK 61.6	Bateria kondensatorów sekcja I	750	5	30	0,5	1
ASK 61.6	Hale obróbki mech., maszyn i oddział remontowy	500	5	30	0,5	1
ASK 61.6	Oddział transportu i bateria kondensat. sekcja II	400	5	30	0,5	1

Sprawdzenie doboru przekładników prądowych na powyższe warunki

1. Napięcie izolacji U_ni > U_n(sieci)

2. Prąd wtórny I_2n=5 [A]

3. Klasa dokładności kl=1

4. Prąd pierwotny

I_1n =750 [A] > I_{r max} = 721,7 [A] - dla baterii kondensatorów sekcji I

I_1n =500 [A] > I_{r max} = 481,6 [A] - dla hali obróbki mechanicznej

I_1n =500 [A] > I_{r max} = 404,7 [A] - dla hali maszyn

I_1n =500 [A] > I_{r max} = 373,4 [A] - dla oddziału remontowego

I_1n =400 [A] > I_{r max} = 170,6 [A] - dla oddziału transportu

I_1n =400 [A] > I_{r max} = 274,2 [A] - dla baterii kondensatorów sekcji II

5. Moc znamionowa

25 [VA] < S_n = 30 [VA] < 100 [VA]

6. Liczby przetężeniowej N₀ < 10 co jest spełnione

7. Wytrzymałości cieplnej zwarciowej

Dla niskiego napięcia I_tz=13,93 [kA], natomiast t_z=1 [sek.]

z tego wynika:

= 13,93 [kA]

I_n1=k_cp*I_1n = 80*400 = 32 [kA],

I_n1 = 32 [kA] > I_tz = 13.93[kA]

Wszystkie wymagania dotyczące przekładników zostały spełnione.

5. Dobór wyłączników

• w rozdzielni głównej 6 kV

• wyłączniki w gałęziach z transformatorami:

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłączników:

= 72,75 [A]

Dobrano wyłączniki próżniowe produkcji zakładów ABB S.A. typu VD4 1206G220 16 E o danych:

Tabela 21. - Dane dobranego wyłącznika.

Parametry	Wyłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe izolacji [kV]	12	>	6
znamionowy prąd ciągły [A]	630	>	72,75
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	16	>	6,74
znamionowy prąd załączany [kA]	40	>	17,16
znamionowy prąd 1-sekundowy [kA]	16	>	6,74
znamionowy prąd szczytowy [kA]	40	>	17,16

Dobrany wyłącznik spełnia powyższe warunki.

Dobór wyłączników w rozdzielni głównej 0.4 kV.

• wyłączniki transformatorowe oraz wyłącznik sekcyjny

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłącznika:

= 1091,19 [A]

Dobrano wyłącznik typu M-PACT 1250S firmy GE o danych:

Tabela 22. - Dane dobranego wyłącznika

Parametry	Wyłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,69	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	1250	>	1091,19
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	50	>	16,86
znamionowy prąd załączany [kA]	143	>	43,99
znamionowy prąd 1-sekundowy [kA]	50	>	13,39
znamionowy prąd szczytowy [kA]	143	>	43,99

Dobrany wyłącznik spełnia powyższe warunki.

Dobór wyłączników do większych odbiorów

• wyłącznik do zabezpieczania pola odpływowego (nr1) zasilającego halę obróbki mechanicznej

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłącznika:

= 481,35[A]

Dobrano wyłącznik typu M-PACT 630S firmy GE o danych:

Tabela 23. - Dane dobranego wyłącznika

Parametry	Wyłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,69	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	630	>	481,35
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	50	>	16,86
znamionowy prąd załączany [kA]	143	>	43,99
znamionowy prąd 1-sekundowy [kA]	50	>	13,39
znamionowy prąd szczytowy [kA]	143	>	43,99

Dobrany wyłącznik spełnia powyższe warunki.

• wyłącznik do zabezpieczania pola odpływowego (nr5) zasilającego halę maszyn:

Prąd roboczy przepływający w torze prądowym wyłącznika:

= 402,3[A]

Dobrano wyłącznik typu M-PACT 630S firmy GE o danych:

Tabela 24. - Dane dobranego wyłącznika

Parametry	Wyłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,69	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	630	>	481,35
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	50	>	16,86
znamionowy prąd załączany [kA]	143	>	43,99
znamionowy prąd 1-sekundowy [kA]	50	>	13,39
znamionowy prąd szczytowy [kA]	143	>	43,99

Dobrany wyłącznik spełnia powyższe warunki.

6. Dobór odłączników

• odłączniki w rozdzielni głównej 6 kV

Po stronie GN (6 kV) dobrano odłączniki typu OWIII 7,2/6-1/UEMC40A firmy ABB S.A. o danych:

Tabela 25. - Dane dobranego odłącznika.

Parametry	Odłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	7,2	>	6
znamionowy prąd ciągły [A]	630	>	48,1
znam. prąd wyłączalny 1-sek[kA]	16	>	6,74
znamionowy prąd szczytowy [kA]	40	>	17,16
napęd	Elektryczny

Dobrane odłączniki spełniają powyższe warunki.

• odłączników w rozdzielni głównej 0.4 kV (w polach transformatorowych oraz sekcyjnych)

Dobrano odłączniki typu OZK 1250 firmy Ema-Elfa Ostrzeszów o danych:

Tabela 26. - Dane dobranego odłącznika.

Parametry	Odłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,63	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	1250	>	1091,19
znam. prąd wyłączalny 1-sek[kA]	45	>	13,49
znamionowy prąd szczytowy [kA]	95	>	43,99
Napęd	Ręczny

Dobrane odłączniki spełniają powyższe warunki.

• odłączniki do baterii kondensatorów sekcji I

Największy prąd roboczy po stronie 0.4 kV rozdzielni występuje w polu baterii kondensatorów i wynosi 1091,19 A (obliczone przy doborze wyłączników). Ponieważ warunki zwarciowe wszystkich pól pracujących po stronie nn rozdzielni są takie same, a najmniejszy prąd znamionowy ciągły odłączników wynoszący 1250 A jest większy od największego prądu roboczego, zatem do wszystkich pól odpływowych nr 7, 3, 1, 5, 2, 6, 4, i do baterii kondensatorów dobrano odłączniki jednobiegunowe typu OZK 1250 firmy Ema-Elfa Ostrzeszów o danych:

Tabela 27. - Dane dobranego odłącznika.

Parametry	Odłącznik	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,63	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	1250	>	1091,19
znam. prąd wyłączalny 1-sek[kA]	45	>	13,49
znamionowy prąd szczytowy [kA]	95	>	43,99
Napęd	Ręczny

Dobrane odłączniki spełniają powyższe warunki.

7. Dobór bezpieczników

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania przekładnika napięciowego:

= 48,1 [A]

Dobrano wkładkę topikową VV09700100C firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 28. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	7,2	>	6
znamionowy prąd ciągły [A]	50	>	48,1
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	50	>	6,74

Podstawa bezpiecznikowa typu: BWMP-7,2/56 tej samej firmy.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania baterii kondensatorów sekcji I:

= 938,19 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06501250 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 29. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	1000	>	938,19
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK 4 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania pola odpływowego (nr4) zasilającego budynek administracyjny:

= 58,64 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06500120 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 30. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	63	>	58,64
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK00 M8 -2xM6 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania pola odpływowego (nr2) zasilającego oddział remontowy:

= 373,94 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06501030 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 31. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	400	>	373,94
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK2 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania baterii kondensatorów sekcji II:

= 274,24 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06500990 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 32. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	280	>	274,24
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK2 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania pola odpływowego (nr3) zasilającego kotłownie :

= 72,76 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06500920 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 33. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	80	>	72,76
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK2 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania pola odpływowego (nr7) zasilającego pompownie:

= 79,21 [A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06500920 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 34. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	80	>	79,21
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK2 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

• bezpiecznik mocy do zabezpieczania pola odpływowego (nr6) zasilającego oddział transportu:

= 171,08[A]

Dobrano wkładkę topikową WT-NH 06500960 firmy ETI-Polam o danych:

Tabela 35. - Dane dobranej wkładki topikowej.

Parametry	Wkładka bezp.	War	Układ
napięcie znamionowe [kV]	0,5	>	0,4
znamionowy prąd ciągły [A]	200	>	171,08
znam. prąd wyłączalny symet. [kA]	120	>	16,86

Podstawa bezpiecznikowa typu:PK2 tego samego producenta.

Dobrany bezpiecznik spełnia powyższe warunki.

·

8. Dobór rozdzielnic niskiego i średniego napięcia oraz rozkładu poszczególnych obiektów w stacji transformatorowej.

W projektowanej stacji rozdzielczej zasilającej zakład przemysłowy kategorii III zastosowano rozdzielnicę SN typu „Rotoblok” produkcji ZPUE B. Wypychewicz S.A. Włoszczowa. Rozdzielnica ta będzie się składać z dwóch pól odgromnikowych R02, dwóch pól liniowych RWL, dwóch pól transformatorowych z pomiarem energii RWTp oraz pola sprzęgłowego RWS. Połączenie rozdzielnicy z transformatorem należy wykonać kablem.

RYS. 05 - Elewacja rozdzielnicy SN

W oparciu o obliczenia projektowe zaproponowano system rozdzielnic modułowych niskiego napięcia typu Masterblok firmy Schneider Electric. Rozdzielnice te charakteryzują się bardzo wysokim stopniem niezawodności dlatego nadają się na główne rozdzielnie w obiektach przemysłowych. Parametry elektryczne oraz wygląd rozdzielni przedstawiono poniżej.

RYS. 06 - Elewacja rozdzielnicy nn

Schemat zasadniczy stacji wraz z oznaczeniami typów katalogowych aparatury został dołączony jako RYS. 08. Uwzględniono na nim wszystkie pola oby sekcji i transformatorów.

Rzut poziomy stacji dołączono jako RYS. 09.

9. Projektowanie tras i dobór kabli niskiego napięcia.

Długości poszczególnych kabli łączących stację transformatorową 6/0.4 kV z rozdzielniami oddziałowymi przedstawia tabela:

Tabela 36. - Długości kabli.

Lp.	Nazwa obiektu	Odległość rozdzielnicy oddziałowej od stacji transformatorowej wzdłuż trasy kabla [m]
1	Hala obróbki mechanicznej	22
2	Hala maszyn	54
3	Oddział remontowy	10
4	Oddział transportowy	118
5	Kotłownia	134
6	Pompownia	120
7	Budynek administracyjny	140

Każdy z zastosowanych kabli musi spełniać następujące kryteria:

obciążalności długotrwałej ;

obciążalności zwarciowej ;

dopuszczalnego spadku napięcia .

Obciążalność długotrwała:

Dobór przekroju przeprowadzono w ten sposób, aby obciążenie robocze nie przekraczało jego obciążalności długotrwałej:

I_r ≤ I_dop

I_r - prąd roboczy pojedynczego odbiornika lub grupy odbiorników,

I_dop - obciążalność długotrwała przewodu (kabla).

Prąd roboczy grupy odbiorników wyznacza się z mocy szczytowej tych odbiorników.

• Hala obróbki mechanicznej:

P_S = 136,80 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.41

= 481,6 [A]

Kabel aluminiowy; s = 400 mm²; I_dop = 555 A

• Hala maszyn:

P_S = 235,51 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.84

=404,7 [A]

Kabel aluminiowy; s = 240 mm²; I_dop = 415 A

• Oddział remontowy:

P_S = 124,18 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.48

= 373,4 [A]

Kabel aluminiowy; s = 240 mm²; I_dop = 415 A

• Oddział transportu:

P_S = 49,65 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.42

= 170,6 [A]

Kabel aluminiowy; s = 70 mm²; I_dop = 205 A

• Kotłownia:

P_S = 39,85 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.79

= 72,8 [A]

Kabel aluminiowy; s = 16 mm²; I_dop = 85 A

• Pompownia:

P_S = 43,06 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.78

= 79,7 [A]

Kabel aluminiowy; s = 16 mm²; I_dop = 85 A

• Budynek administracyjny:

P_S = 36,50 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.89

= 59,2 [A]

Kabel aluminiowy; s = 10 mm²; I_dop = 65 A

Obciążalność zwarciowa:

Wszystkie kable nn zasilające rozdzielnie oddziałowe w budynkach dobieramy na warunki zwarciowe panujące na szynach DN stacji transformatorowej. Jeśli bowiem zwarcie wystąpi w linii kablowej w pobliżu stacji to narażenia kabla będą analogiczne jak dla zwarcia na szynach stacji.

Przyjmujemy dla kabla o napięciu do 1 kV:

-temperaturę w chwili zwarcia równą temperaturze granicznej dopuszczalnej długotrwale ϑ_dop=60 ^oC,

-temperaturę graniczną dopuszczalną przy zwarciu ϑ_gz=150 ^oC.

Dobrane przekroje kabli sprawdzamy na warunki zwarciowe. Korygujemy ich przekroje, aby przy określonym prądzie zwarciowym w układzie ich obciążenie prądem zwarciowym 1-sekundowym na 1 mm² przekroju nie przekraczało wartości dopuszczalnych odczytanych z tabel ze skryptu.

Prąd zwarciowy 1-sekundowy na 1 mm² przekroju przewodu lub żyły kabla można określić ze wzoru:

I_tz - zastępczy t_z - sekundowy prąd zwarciowy według wzoru:

t_z - czas trwania zwarcia w sekundach

s - przekrój przewodu w mm²

I_p - ustalony prąd zwarciowy

k_c - współczynnik uwzględniający zmienność prądu zwarciowego w czasie

trwania zwarcia , odczytany z wykresu

W naszym przypadku powyższe wartości wynoszą:

Tabela 37. - Wartości do obliczenia obciążalności zwarciowej.

kc [-]	tz [s]	Itz [kA]	jdop [A/mm^2]
1,02	1	6,88	77

• Hala obróbki mechanicznej:

s = 400 mm²

• Hala maszyn:

s = 240 mm²

• Oddział remontowy:

s = 240 mm²

• Oddział transportu:

s = 70 mm²

• Kotłownia:

s = 16 mm²

• Pompownia:

s = 16 mm²

• Budynek administracyjny:

s = 10 mm²

Dla kabli z budynków 4,5,6,7, dobieramy przekrój 95 [mm²], ponieważ dla wcześniej dobranych przekrojów tych kabli nie będą spełnione warunki zwarciowe.

j_c dla przekroju 95 mm² wynosi 72A / mm² < j_dop

Dzięki tak dobranemu przekrojowi zostaną spełnione wszystkie założenia.

Dopuszczalny spadek napięcia:

Przepływ prądu wzdłuż linii wywołuje w niej spadek napięcia odwrotnie proporcjonalny do przekroju przewodów. Ponieważ ze względu na pracę urządzeń odbiorczych wartości spadku napięcia muszą być ograniczone, wynika stąd, że przekroje muszą tak dobrane, aby sprostać stawianym wymaganiom.

W praktyce dobiera się przekroje na drodze wyznaczenia maksymalnych spadków napięcia przy założeniu przekroju przewodów i porównano z dopuszczalnym spadkiem napięcia. Musi przy tym zostać spełniony warunek:

Δ U_max ≤ Δ U_dop

Δ U_dop - dopuszczalny spadek napięcia w sieci

Jeżeli Δ U_max > Δ U_dop , to przyjmuje się większy przekrój przewodów i dla skorygowanego przekroju sprawdza się spełnienie powyższego warunku.

Przyjmujemy , że w naszym projekcie dopuszczalny spadek wynosi 2 %.Dla wyliczenia spadków napięcia w każdym z budynków posłużymy się poniższym wzorem ,przy odpowiednich założeniach :

γ = 34 [m/Ω⋅mm²]

U = 400 [V]

X₀ = 0.1⋅10^-3[Ω/m]

• Hala obróbki mechanicznej:

S_s = 333490 [VA]

• Hala maszyn:

S_s = 278720 [VA]

• Oddział remontowy:

S_s = 259070 [VA]

• Oddział transportu:

S_s = 118530 [VA]

• Kotłownia:

S_s = 50410 [VA]

• Pompownia:

S_s = 54880 [VA]

• Budynek administracyjny:

S_s = 40630 [VA]

W każdym z przypadków obliczony spadek napięcia jest mniejszy od dopuszczalnego ΔU = 2%.

Po przeanalizowaniu trzech kryteriów doboru kabli wynikają następujące przekroje dobranych kabli:

Tabela 38. - Dobrane przekroje kabli nn.

Lp.	Budynek	Przekrój kabla s [mm^2]	Typ dobranego kabla
1.	Hala obróbki mechanicznej	400	YAKY400
2.	Hala maszyn	240	YAKY240
3.	Oddział remontowy	240	YAKY240
4.	Oddział transportu	95	YAKY95
5.	Kotłownia	95	YAKY95
6.	Pompownia	95	YAKY95
7.	Budynek administracyjny	95	YAKY95

RYS. 07 - Plan wewnątrzzakładowej sieci kablowej

APARATY I ROZDZIELNIE ELEKTRYCZNE

PROJEKT P.B. & M.I.

2 ^[40]

200

150

100

50

0

0 50 100 150 200 250 300

4

5

6

7

3

1

2

1 - Hala obróbki Mechanicznej

Linia kablowa

4 - Oddział transportu

5 - Kotłownia

6 - Pompownia

TRAFO

200

150

100

50

0

0 50 100 150 200 250 300

7 - Budynek administracyjny

3 - Oddział remontowy

Oddział remontowy

2 - Hala maszyn

ST

1mm = 15kVA

0 50 100 150 200 250 300

7 - Budynek administracyjny

3 - Oddział remontowy

1 - Hala obróbki Mechanicznej

2 - Hala maszyn

200

150

100

50

0

5 - Kotłownia

4 - Oddział transportu

6 - Pompownia

---