1. Temat projektu ze ,,Stacji i rozdzielni elektroenergetycznych":

Wykonać projekt stacji transformatorowo- rozdzielczej (GSTR) w zakładzie przemysłowym. Stację tę należy zasilić z dwóch innych stacji STR1 i STR2 (z ich szyn zbiorczych 15 kV), przywiązanych z oddzielnymi GPZ-ami. Parametry zwarciowe tych stacji oraz ich odległości od GSTR wynoszą:

• STR1 S_k''= 240 MVA T_k= 1,1 s l_k1=3,2

• STR2 S_k''= 190 MVA T_k= 1,1 s l_k1=3,8

Z rozdzielnicy 15 kV należy zasilić 2 transformatory oraz stację oddziałową S01 o napięciu 15/04 kV mającą 1 transformator. Odległość stacji S01 od GSTR wynosi 0,8 km. Obie stacje GSTR oraz S01 należy zasilić liniami kablowymi.

Obciążenie stacji po stronie 0,4 kV stanowią następujące odbiorniki:

• Napędy pomp i kompresorów

• 4 silniki o mocy 37 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,82; η=0,87

• 4 silniki o mocy 30 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,80; η=0,88

• 3 silniki o mocy 15 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,77; η=0,84

• 3 urządzenia technologiczne UT1 o mocy zapotrzebowanej 40 kW, przy napięciu 0,4 kV; cosφ=0,89(urządzenia do obróbki cieplnej)

• prasa hydrauliczna mająca:

• silnik o mocy 18,5 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,83; η=0,80

• silnik o mocy 11 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,84; η=0,82

• 3 silniki o mocy 15 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,84; η=0,82

• 3 zgrzewarki o mocy znamionowej 14 kW cosφ=0,72

• Oświetlenie wewnętrzne P= 7,5 kW

• Oświetlenie zewnętrzne P=6 kW

Z rozdzielnicy nN stacji S01 należy zasilić rozdzielnice oddziałowe R01, R02, R03 w trzech halach produkcyjnych o następujących mocach zainstalowanych:

• Hala HP1 z urządzeniami do obróbki metali o łącznej mocy zapotrzebowanej 140 kW przy wypadkowym współczynniku mocy cosφ=0,68,

• Hala HP2 z urządzeniami do obróbki plastycznej o łącznej mocy zapotrzebowanej 135 kW i współczynniku mocy cosφ=0,65

• Hala HP3 z urządzeniami spawalniczymi o łącznej mocy zapotrzebowanej 95kw przy cosφ=0,45,

Brakujące dane trzeba przyjąć zgodnie z uzasadnieniem technicznym.

Zadania szczegółowe:

• Rozwiązać kompensacje mocy biernej po stronie nN w obu stacjach, zapewniając cosφ=0,95,

• Dobrać układ stacji GSTR i S01, oraz rozdzielnice SN i nN w obu stacjach,

• Dobrać linie kablowe zasilające GSTR, S01, oraz rozdzielnie oddziałowe w halach HP1, HP2, HP3 (odległości między S01 a RO w halach wynoszą 25(HP1), 45 m (HP2), 35(HP3),

• Dobrać transformatory w stacjach GSTR i S01 oraz wyposażenie pół transformatorowych w urządzenia łączeniowe i zabezpieczeniowe

• Dobrać obwody silnikowe oraz wyposażenie pół silnikowych (P_NM=37 kW i P_NM=18 kW) rozdzielnic oraz schemat zasilania odbiorów

• Wyznaczenie mocy zapotrzebowanej, opracować schemat strukturalne układu zasilającego, rozdzielnic SN i nN .

2. Wyznaczenie mocy zapotrzebowanej przez zakład :

2.1 Zapotrzebowanie w GSTR:

a) grupy odbiorów :

1) Napęd pomp i kompresorów:

• 4 silniki o mocy 37 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,82; η=0,87

• 4 silniki o mocy 30 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,80; η=0,88

• 3 silniki o mocy 15 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,77; η=0,84

2) 3 urządzenia technologiczne UT1 o mocy zapotrzebowanej 40 kW, przy napięciu 0,4 kV; cosφ=0,89(urządzenia do obróbki cieplnej)

3) 3 zgrzewarki o mocy znamionowej 14 kW cosφ=0,72

4) Prasa hydrauliczna mająca:

• silnik o mocy 18,5 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,83; η=0,80

• silnik o mocy 11 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,84; η=0,82

• 3 silniki o mocy 15 kW każdy, U_n=0,4 kV; cosφ=0,84; η=0,82

5) Oświetlenie wewnętrzne P= 7,5 kW

6) Oświetlenie zewnętrzne P=6 kW

b) określenie P_N, P_0, Q_0, tg_śr oraz współczynników k_w, k_wśr, n, k_m dla grup 1,2,3:

grupa 1) Napęd pomp i kompresorów:

$$P_{N1} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{4 \bullet 37}{0,87} = \mathbf{170,11\ kW}$$

$$P_{N2} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{4 \bullet 30}{0,84} = \mathbf{136,36\ kW}$$

$$P_{N3} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{3 \bullet 15}{0,84} = \mathbf{53,57\ kW}$$

k_w1=0,7 cosφ=0,75

grupa 3) zgrzewarki:

P_N4 = m • P = 3 • 14 = 42 kW

k_w2=0,4 cosφ=0,7

grupa 4) Prasa hydrauliczna mająca:

$$P_{N5} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{18,5}{0,80} = \mathbf{23,12\ kW}$$

$$P_{N6} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{11}{0,82} = \mathbf{13,41\ kW}$$

$$P_{N7} = \frac{m \bullet P}{\eta} = \frac{3 \bullet 4}{0,82} = \mathbf{14,63\ kW}$$

k_w3=0,17 cosφ=0,65

$$k_{wsr} = \frac{\left( P_{N1} + P_{N2} + P_{N3} \right)k_{w1} + P_{N4} \bullet k_{w2} + (P_{N5} + P_{N6} + P_{N7})\text{kw}_{3}}{P_{N1} + P_{N2} + P_{N3} + P_{N4} + P_{N5} + P_{N6} + P_{N7}} = = \frac{\left( 170,11 + 136,36 + 53,57 \right) \bullet 0,7 + 42 \bullet 0,4 + (23,12 + 13,41 + 14,63) \bullet 0,17}{170,11 + 136,36 + 53,57 + 42 + 23,12 + 13,41 + 14,63} = \ = \ \ \ \mathbf{0,6944 \approx 0,7}$$

$$N_{Z} = \frac{{(P_{N1} + P_{N2} + P_{N3} + P_{N4} + P_{N5} + P_{N6} + P_{N7})}^{2}}{{P_{N1}}^{2} + {P_{N2}}^{2} + {P_{N3}}^{2} + {P_{N4}}^{2} + {P_{N5}}^{2} + {P_{N6}}^{2} + {P_{N7}}^{2}} = = \frac{{(170,11 + 136,36 + 53,57 + 42 + 23,12 + 13,41 + 14,63)}^{2}}{{170,11}^{2} + {136,36}^{2} + {53,57}^{2} + 42^{2} + {23,12}^{2} + {13,41}^{2} + {14,63}^{2}} = = \ \mathbf{4,089 \approx 4}$$

k_m=1,29

$$\text{tgφ}_{sr} = \frac{\sum_{i = 1}^{n}{k_{\text{wi}}*P_{\text{Ni}}*\text{tgφ}_{i}}}{\sum_{i = 1}^{n}{k_{\text{wi}}*P_{\text{Ni}}}} = = \frac{\begin{matrix} \left( 170,11 \bullet 0,7 \bullet 0,69 \right) + \left( 136,36 \bullet 0,7 \bullet 0,74 \right) + \left( 53,57 \bullet 0,7 \bullet 0,64 \right) + \left( 42 \bullet 0,4 \bullet 0,82 \right) + \\ + \left( 23,12 \bullet 0,17 \bullet 0,67 \right) + \left( 13,41 \bullet 0,17 \bullet 0,64 \right) + (14,63 \bullet 0,17 \bullet 0,64) \\ \end{matrix}}{\left( 170,11 + 136,36 + 53,57 \right) \bullet 0,7 + 42 \bullet 0,4 + (23,12 + 13,41 + 14,63) \bullet 0,17} = \mathbf{1,039}$$

Moc czynna obliczeniowa:

$$P_{0} = k_{m} \bullet k_{wsr} \bullet \sum_{}^{}P_{\text{Ni}} = 1,29 \bullet 0,7 \bullet 399,65 = \mathbf{358,01\ kW}$$

Moc bierna obliczeniowa:

Q₀ = P₀ • tgφ_sr = 358, 01 • 1, 039 = 372, 26 kVar

Moc pozorna:

S₀  = 358, 01 + j372, 26 kVA

Pozostałe odbiorniki:

grupa 2) urządzenia technologiczne UT1 :

P_UT1 = 40 kW; cosφ = 0, 89; tgφ = 0, 51; Q_UT1 = P_UT1 • tgφ = 40 • 0, 51 = 20, 49 kVar

grupa 5) Oświetlenie wewnętrzne P= 7,5 kW

grupa 6) Oświetlenie zewnętrzne P=6 kW

Całkowite zapotrzebowanie GSTR:

S_GSTR = (P_UT1+P₀+P_ow+P_oz) + j(Q₀+Q_UT1)=

=(40+358,01+7,5+6) + j(20,49+372,26 )=411, 51 + j392, 75 kVA

$$\left| S_{\text{GSTR}} \right|\mathbf{=}\sqrt[\mathbf{2}]{{411,51}^{2} + {392,75}^{2}}\mathbf{= 561,43\ kVA}$$

2.2.Zapotrzebowanie S01:

a) hala HP1

P_HP1 =  140 kW; cosφ = 0, 68; tgφ = 1, 07; Q_HP1 = P_HP1 • tgφ = 140 • 1, 07 = =150, 95 kVar

b) hala HP2

P_HP2 = 135 kW; cosφ = 0, 65; tgφ = 1, 16; Q_HP2 = P_HP2 • tgφ = 135 • 1, 16 = =157, 83 kVar

c) hala HP3

P_HP3 = 90 kW; cosφ = 0, 45; tgφ = 1, 98; Q_HP3 = P_HP3 • tgφ = 90 • 1, 98=

                           = 178, 60 kVar

Całkowita moc S01:

S_S01 = (P_HP1+P_HP2+P_HP3) + j(Q_HP1+Q_HP2+Q_HP3)=

=(140+135+90) + j(150,95+157,83+178,60 )=

=370 + j497, 31 kVA

$$\left| S_{S01} \right|\mathbf{=}\sqrt[\mathbf{2}]{370^{2} + {497,31}^{2}}\mathbf{= 619,85\ kVA}$$

2.3.Całkowita moc zakładu :

S_z = S_GSTR + S_S01 = 561, 43 + 619, 85=1181, 288 kVA

3.Kompensacja mocy biernej po stronie nN :

3.1. Kompensacja mocy biernej w GSTR:

$${\cos\varphi}_{\text{wym}} = \mathbf{0,95};{\text{tg}\varphi}_{\text{wyn}} = \mathbf{0,32};{\text{\ tg}\varphi}_{\text{GSTR}} = \frac{Q_{\text{GSTR}}}{P_{\text{GSTR}}} = \frac{392,75}{411,51} = \mathbf{0,95}$$

wymagana moc baterii :

Q_bk = P_GSTR • ( tgφ_GSTR−tgφ_wyn) = 411, 51 • (0,95−0,32) = 257, 49 kVar

Dobieram automatyczne baterie firmy TAURUS-TECHNIC model: BK 95-1 typ:60/10 o mocy 60 kVar w ilości 5 sztuk.

Moc GSTR po kompensacji :

S_GSTR = P_GSTR + j(Q_GSTR − Q_bk)=411, 51 + j(392,75−257,49)=

=411, 51 + j135, 16 kVA

$$\left| S_{\text{GSTR}} \right|\mathbf{=}\sqrt[\mathbf{2}]{{411,51}^{2} + {135,16}^{2}}\mathbf{= 433,13\ kVA}$$

3.2. Kompensacja mocy w S01:

$${\cos\varphi}_{\text{wym}} = \mathbf{0,95};{\text{tg}\varphi}_{\text{wyn}} = \mathbf{0,32};{\text{\ tg}\varphi}_{S01} = \frac{Q_{S01}}{P_{S01}} = \frac{497,31}{370} = \mathbf{1,344}$$

wymagana moc baterii :

Q_bk = P_S01 • ( tgφ_S01−tgφ_wyn) = 370 • (1,344−0,32) = 378, 88 kVar

Dobieram automatyczne baterie firmy TAURUS-TECHNIC model: BK 95-1 typ:60/10 o mocy 60 kVar w ilości 7 sztuk.

Moc S01 po kompensacji :

S_S01 = P_S01 + j(Q_S01 − Q_bk)=370 + j(497,31−378,88)=

=370 + j118, 43 kVA

$$\left| S_{S01} \right|\mathbf{=}\sqrt[\mathbf{2}]{370^{2} + 118,43}\mathbf{= 388,49\ kVA}$$

3.3. Całkowita moc zakładu po kompensacji:

S_z = S_GSTR + S_S01 = 433, 13 + 388, 49=821, 62 kVA

4.Dobór Transformatorów w stacjach GSTR i S01:

4.1. Transformatory w GSTR:

S_GSTR = 433, 13 kVA

Dobieram dwa transformatory firmy ABB hermetyczne olejowe typ Dyn5 o parametrach technicznych:

moc znamionowa : 630 kVA

napięciu znamionowe pierwotne 15,75 kV

napięcie znamionowe wtórne 0,4 kV

warunek dobór transformatorów:

S_NT1 + S_NT2 ≥ S_GSTR

630 + 630 ≥ 433, 13

warunek spełniony

4.2. Transformator S01:

S_S01 = 388, 49 kVA

Dobieram transformator firmy ABB hermetyczny olejowy typ Dyn5 o parametrach technicznych:

moc znamionowa : 400 kVA

napięciu znamionowe pierwotne 15,75 kV

napięcie znamionowe wtórne 0,4 kV

warunek dobór transformatorów:

S_NT1 ≥ S_S01

400 ≥ 388, 49 kVA

4.3.Dobór wyposażenia pola transformatorowego w stacji GSTR:

a) po stronie SN:

Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_GSTR = 433, 13 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{\text{GSTR}}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{433,13 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{16,67}\mathbf{\ }\mathbf{A}$$

Dobieram rozłącznik z bezpiecznikiem typu NALF 17-4 K firmy ABB o napięciu znamionowym 17,5 kV, prądzie znamionowy 400 A, o napędzie 1-sprężynowym typu K w ilości 2 sztuk.

Dobieram podstawę bezpiecznikową typu F 17 dla podanego rozłącznika o napięciu znamionowym 17 kV, prądzie znamionowym 400-630 A w ilości 2 sztuk.

Dobieram bezpiecznik typu CEF o napięciu znamionowym 17,5 kV i prądzie znamionowym 63A w ilości 2 sztuk.

b) po stronie nN :

Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_GSTR = 433, 13 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{\text{GSTR}}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{433,13 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400} = \mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{62}\mathbf{\ }\mathbf{\text{kA}}$$

Dobieram zdalnie sterowany zespół zasilania firmy Schneider Electric w ilości 2 sztuk.

W zestawie znajdują się wyłączniki z rodziny Compact typu NS 630b – 1600 o parametrach technicznych:

-prąd znamionowy: 630-1600 A,

-napięcie znamionowe 415V,

-napięcie znamionowe izolacji: 750V

-częstotliwość znamionowa: 50 Hz.

Dobór łącznika szyn nN w stacji GSTR:

Dobieram wyłącznik firmy ABB typu Tmax T6 o napięciu znamionowym 690V i prądzie znamionowym 630 A.

4.4Dobór wyposażenia pola transformatorowego w stacji SO1:

a) po stronie SN:

Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_S01 = 388, 49 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{388,49 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{14,95}\mathbf{\ }\mathbf{A}$$

Dobieram rozłącznik z bezpiecznikiem typu NALF 17-4 K firmy ABB o napięciu znamionowym 17,5 kV, prądzie znamionowy 400 A, o napędzie 1-sprężynowym typu K

Dobieram podstawę bezpiecznikową typu F 17 dla podanego rozłącznika o napięciu znamionowym 17 kV, prądzie znamionowym 400-630 A.

Dobieram bezpiecznik typu CEF o napięciu znamionowym 17,5 kV i prądzie znamionowym 63A .

b) po stronie nN:

Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_S01 = 388, 49 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{388,49 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400} = \mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{56}\mathbf{\ }\mathbf{\text{kA}}$$

Dobieram wyłącznik firmy ABB typu Tmax T6 o napięciu znamionowym 690V i prądzie znamionowym 630 A.

5.Dobór linii kablowej z STR1 I STR2 do GSTR:

5.1 STR1 do GSTR

a)Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_z=1181, 288 kVA;S_k^″= 240 MVA;  T_k = 1, 1 s;  k = 87

$$I_{b} = \frac{S_{z}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{1181,288 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{45,46\ A}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{240 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{9,2\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 9,2 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{9,2\ kA}$$

$$S_{\min} = \frac{I_{k}^{"}}{k} \bullet \sqrt{T_{k}} = \frac{9,2 \bullet 10^{3}}{87} \bullet \sqrt{1,1} = \mathbf{110,90\ }\mathbf{\text{mm}}^{\mathbf{2}}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHAKXS 1x 120 mm²o prądzie zwarciowym jedno sekundowym 11,3 kA i obciążalności długotrwałej 320 A, w ilości 3 sztuk.

b)Dobór ze względu na procentowy spadek napięcia:

$$\mathbf{x}_{\mathbf{01}}\mathbf{= 0,208\ }\frac{\mathbf{\Omega}}{\mathbf{\text{km}}}\mathbf{;\ }\mathbf{l}_{\mathbf{k}\mathbf{1}}\mathbf{= 3,2}\mathbf{km;\ }\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}}\mathbf{= 35\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\text{mΩ}}}$$

x_lk1 = x₀₁ • l_k1 = 0, 208 • 3, 2 = 0, 66 Ω

$$R_{lk1} = \frac{l_{k1}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}} \bullet s} = \frac{3200}{35 \bullet 120} = \mathbf{0,76\ \Omega}$$

$$\text{ΔU}_{\%} = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{U_{n}} \bullet I_{b} \bullet \left( R_{lk1} \bullet cos\varphi_{k} + X_{lk1} \bullet sin\varphi_{k} \right) = = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{15 \bullet 10^{3}} \bullet 45,46 \bullet \left( 0,76 \bullet 0,95 + 0,66 \bullet 0,32 \right) \approx \mathbf{0,48}\%$$

U_%=0, 48 % < 5 % warunek spełniony

5.2 STR2 do GSTR

a)Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_z=1181, 288 kVA;S_k^″= 190 MVA;  T_k = 1, 1 s;  k = 87

$$I_{b} = \frac{S_{z}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{1181,288 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{45,46\ A}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{190 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{7,3\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 7,3 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{7,3\ kA}$$

$$S_{\min} = \frac{I_{k}^{"}}{k} \bullet \sqrt{T_{k}} = \frac{7,3 \bullet 10^{3}}{87} \bullet \sqrt{1,1} = \mathbf{88\ }\mathbf{\text{mm}}^{\mathbf{2}}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHAKXS 1x 95 mm²o prądzie zwarciowym jedno sekundowym 8,9 kA i obciążalności długotrwałej 280 A, w ilości 3 sztuk.

b) Dobór ze względu na procentowy spadek napięcia:

$$\mathbf{x}_{\mathbf{02}}\mathbf{= 0,214\ }\frac{\mathbf{\Omega}}{\mathbf{\text{km}}}\mathbf{;\ }\mathbf{l}_{\mathbf{k}\mathbf{2}}\mathbf{= 3,8\ km;\ }\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}}\mathbf{= 35\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\text{mΩ}}}$$

x_lk2 = x₀₁ • l_k1 = 0, 214 • 3, 8 = 0, 81 Ω

$$R_{lk2} = \frac{l_{k1}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}} \bullet s} = \frac{3800}{35 \bullet 95} = \mathbf{1,14\ \Omega}$$

$$\text{ΔU}_{\%} = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{U_{n}} \bullet I_{b} \bullet \left( R_{lk1} \bullet cos\varphi_{k} + X_{lk1} \bullet sin\varphi_{k} \right) = = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{15 \bullet 10^{3}} \bullet 45,46 \bullet \left( 1,14 \bullet 0,95 + 0,81 \bullet 0,32 \right) \approx \mathbf{0,70}\%$$

U_%=0, 70 % < 5 % warunek spełniony

6.Dobór linii kablowej z GSTR do S01:

a)Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_S01 = 388, 49 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{388,49 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{14,95}\mathbf{\ }\mathbf{A\ ;}I_{k}^{"} = \mathbf{7,3\ kA}$$

$$S_{k}^{"} = \sqrt{3}\ \bullet U_{n} \bullet I_{k}^{"} = \sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3} \bullet 7,3 = \mathbf{103,4\ MVA}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{103,4 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{3,97\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 3,97 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{3,97\ kA}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHAKXS 1x 50 mm²o prądzie zwarciowym jedno sekundowym 4,7 kA i obciążalności długotrwałej 195 A, w ilości 3 sztuk.

b) Dobór ze względu na procentowy spadek napięcia:

$$\mathbf{x}_{\mathbf{01}}\mathbf{= 0,229\ }\frac{\mathbf{\Omega}}{\mathbf{\text{km}}}\mathbf{;\ }\mathbf{l}_{\mathbf{k}\mathbf{1}}\mathbf{= 0,8}\mathbf{km;\ }\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}}\mathbf{= 35\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\text{mΩ}}}$$

x_lk1 = x₀₁ • l_k1 = 0, 229 • 08 = 0, 1832 Ω

$$R_{lk1} = \frac{l_{k1}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}} \bullet s} = \frac{800}{35 \bullet 50} = \mathbf{0,457\ \Omega}$$

$$\text{ΔU}_{\%} = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{U_{n}} \bullet I_{b} \bullet \left( R_{lk1} \bullet cos\varphi_{k} + X_{lk1} \bullet sin\varphi_{k} \right) = = \frac{\sqrt{3}\ \bullet 100}{15 \bullet 10^{3}} \bullet 45,46 \bullet \left( 0,457 \bullet 0,95 + 0,1832 \bullet 0,32 \right) \approx \mathbf{0,084}\%$$

U_%=0, 084 % < 5 % warunek spełniony

7.Dobór szyn zbiorczych w GSTR

7.1. Dobór szyn zbiorczych w GSTR :

- Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_z=1181, 288 kVA

$$I_{b} = \frac{S_{z}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{1181,288 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{45,46\ A}$$

$$\mathbf{x}_{\mathbf{01}}\mathbf{= 0,229\ }\frac{\mathbf{\Omega}}{\mathbf{\text{km}}}\mathbf{;\ }\mathbf{l}_{\mathbf{k}\mathbf{1}}\mathbf{= 0,8}\mathbf{km;\ }\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}}\mathbf{= 35\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\text{mΩ}}}\mathbf{;}\mathbf{S}_{\mathbf{k}\mathbf{1}}^{\mathbf{''}}\mathbf{= \ 240\ MVA}$$

x_lk1 = x₀₁ • l_k1 = 0, 208 • 3, 2 = 0, 66 Ω

$$R_{lk1} = \frac{l_{k1}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}} \bullet s} = \frac{3200}{35 \bullet 120} = \mathbf{0,76\ \Omega}$$

$$x_{s1}\mathbf{=}\frac{1,1 \bullet U_{n}}{S_{k1}^{''}}\mathbf{=}\frac{1,1 \bullet 15 \bullet 10^{3}}{240 \bullet 10^{6}}\mathbf{= 1,03\ }\mathbf{\Omega}$$

x_k1 = x_s1 + x_lk1 = 1, 03+0, 66 = 1, 69 Ω

$$Z_{k1}\mathbf{=}\sqrt{{R_{lk1}}^{\mathbf{2}}\mathbf{+}{x_{k1}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 1,85}\mathbf{\Omega}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{1,1 \bullet U_{n}}{\sqrt{3}\ \bullet Z_{k1}} = \frac{1,1 \bullet 15 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 1,85} = \mathbf{1,89\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 1,89 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{1,89\ kA}$$

$$\mathbf{x}_{\mathbf{02}}\mathbf{= 0,214\ }\frac{\mathbf{\Omega}}{\mathbf{\text{km}}}\mathbf{;\ }\mathbf{l}_{\mathbf{k}\mathbf{2}}\mathbf{= 3,8\ km;\ }\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}}\mathbf{= 35\ }\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\text{mΩ}}}\mathbf{;}\mathbf{S}_{\mathbf{k}\mathbf{2}}^{\mathbf{''}}\mathbf{= \ 190\ MVA}$$

x_lk2 = x₀₁ • l_k1 = 0, 214 • 3, 8 = 0, 81 Ω

$$R_{lk2} = \frac{l_{k1}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{\text{al}}} \bullet s} = \frac{3800}{35 \bullet 95} = \mathbf{1,14\ \Omega}$$

$$x_{s2}\mathbf{=}\frac{1,1 \bullet U_{n}}{S_{k2}^{''}}\mathbf{=}\frac{1,1 \bullet 15 \bullet 10^{3}}{190 \bullet 10^{6}}\mathbf{= 1,3\ }\mathbf{\Omega}$$

x_k2 = x_s2 + x_lk2 = 1, 3 + 0, 81=2, 1 Ω

$$Z_{k2}\mathbf{=}\sqrt{{R_{lk2}}^{\mathbf{2}}\mathbf{+}{x_{k2}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 2,39\ \Omega}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{1,1 \bullet U_{n}}{\sqrt{3}\ \bullet Z_{k2}} = \frac{1,1 \bullet 15 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 2,39} = \mathbf{5,14\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 5,14 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{5,14\ kA}$$

Ze względu na obciążalność długotrwałą prądową i prąd zwarciowy dobieram szynę zbiorczą SN miedzianą 15x3 o przekroju 45 mm² o obciążalności długotrwałej prądowej 245 A i wytrzymałości zwarciowej 12,5 kA.

8. Dobór zabezpieczeń pól liniowych w GSTR i S01:

8. 1 STR1 do GSTR

a)Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_z=1181, 288 kVA;

$$I_{b} = \frac{S_{z}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{1181,288 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{45,46\ A}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{240 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{9,2\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 9,2 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{9,2\ kA}$$

Dobieram wyłącznik próżniowy firmy JM-Tronik typu VC-1 o parametrach technicznych:

- Napięcie znamionowe: 17,5 kV,

- Częstotliwość znamionowa: 50 Hz,

- Prąd znamionowy ciągły: 630 A,

- Prąd znamionowy zwarciowy wyłączalny: 31,5 kA.

8.2 STR2 do GSTR

a)Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_z=1181, 288 kVA;

$$I_{b} = \frac{S_{z}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{1181,288 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{45,46\ A}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{190 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{7,3\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 7,3 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{7,3\ kA}$$

Dobieram wyłącznik próżniowy firmy JM-Tronik typu VC-1 o parametrach technicznych:

- Napięcie znamionowe: 17,5 kV,

- Częstotliwość znamionowa: 50 Hz,

- Prąd znamionowy ciągły: 630 A,

- Prąd znamionowy zwarciowy wyłączalny: 31,5 kA.

8.3 GSTR do S01

Dobór ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:

S_S01 = 388, 49 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{388,49 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{14,95}\mathbf{\ }\mathbf{A\ ;}I_{k}^{"} = \mathbf{7,3\ kA}$$

$$S_{k}^{"} = \sqrt{3}\ \bullet U_{n} \bullet I_{k}^{"} = \sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3} \bullet 7,3 = \mathbf{103,4\ MVA}$$

$$I_{k}^{"} = \frac{S_{k}^{''}}{\sqrt{3}\ \bullet U_{n}} = \frac{103,4 \bullet 10^{6}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{3,97\ kA}$$

$$I_{\text{th}} = I_{k}^{"} \bullet \sqrt{m + n} = 3,97 \bullet \sqrt{0 + 1} = \mathbf{3,97\ kA}$$

Dobieram wyłącznik próżniowy firmy JM-Tronik typu VC-1 o parametrach technicznych:

- Napięcie znamionowe: 17,5 kV,

- Częstotliwość znamionowa: 50 Hz,

- Prąd znamionowy ciągły: 630 A,

- Prąd znamionowy zwarciowy wyłączalny: 31,5 kA.

9. Dobór rozdzielnicy SN w GSTR i S01:

Dobieram rozdzielnicę 7 polową SN firmy UESA POLSKA typu 8DJH/SIM SIEMENS o rodzaju izolacji SF6 i napięciu znamionowym 17,5 kV.

9.1 Dobór kabli łączących transformatory ze stacji GSTR z rozdzielnicą SN:

S_t = 630 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{t}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{630 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{24,24\ A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHAKXS 1x 50 mm²o prądzie zwarciowym jedno sekundowym 4,7 kA i obciążalności długotrwałej 195 A, w ilości 6 sztuk.

9.2 Dobór kabli łączących transformatory ze stacji S01 z rozdzielnicą SN:

S_t = 400 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{t}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{400 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 15 \bullet 10^{3}} = \mathbf{15,39\ A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHAKXS 1x 50 mm²o prądzie zwarciowym jedno sekundowym 4,7 kA i obciążalności długotrwałej 195 A, w ilości 3 sztuk.

10.Dobór rozdzielnicy nN w GSTR i S01:

Dobieram rozdzielnicę firmy Zpue Koronea typu RN-w o parametrach U_n 690 V i prądzie znamionowym 1250 A.

10.1. Dobór kabli łączących transformatory ze stacji GSTR z rozdzielnicą nN:

S_t = 630 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{t}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{630 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400} = \mathbf{909,32\ A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHXS 1x400 o obciążalności długotrwałej1058 A, w ilości 4 sztuk.

10.2 Dobór kabli łączących transformatory ze stacji S01 z rozdzielnicą SN:

S_t = 400 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{t}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{400 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400} = \mathbf{577,35A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YHXS 1x400 o obciążalności długotrwałej1058 A, w ilości 4 sztuk.

11.Dobór przewodów oraz zabezpieczeń dla silników o P_nm=37 kW i P_nm=15 kW:

11.1 Silnik o P_nm=37 kW:

$$P_{N} = \frac{P}{\eta} = \frac{37}{0,87} = \mathbf{42,52\ kW}$$

$$I_{B} = \frac{P_{N}}{\sqrt{3} \bullet U_{N} \bullet \eta \bullet cos} = \frac{42,52 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400 \bullet 0,82 \bullet 0,87} = \mathbf{86,02}\mathbf{A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YKY-żo 5x25 o obciążalności długotrwałej 112 A, w ilości 4 sztuk, oraz wyłącznik silnikowy firmy Danfoss typu OTI 100 o prądzie znamionowym 90 A. Dobieram 4 styczniki firmy ABB typu A45o parametrach technicznych:

- prąd znamionowy: 96 A,

- napięcie znamionowe: 400 V.

11.2. Silnik o P_nm=15 kW:

$$P_{N} = \frac{P}{\eta} = \frac{15}{0,87} = \mathbf{17,85\ kW}$$

$$I_{B} = \frac{P_{N}}{\sqrt{3} \bullet U_{N} \bullet \eta \bullet cos} = \frac{17,85 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 400 \bullet 0,77 \bullet 0,84} = \mathbf{39,83A}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YKY-żo 5x25 o obciążalności długotrwałej 112 A, w ilości 4 sztuk, oraz wyłącznik silnikowy PKZM 4-25 z bezpiecznikiem 40A. Dobieram 4 styczniki firmy ABB typu A36o parametrach technicznych:

- prąd znamionowy: 32A,

- napięcie znamionowe: 400 V

12.Dobór linii kablowej, rozdzielnic oraz zabezpieczeń liniowych dla hal HP1, HP2, HP3.

12.1 Hala HP 1:

S_HP1 = 205, 87 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{205,87 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 0,4 \bullet 10^{3}} = \mathbf{297,15kA}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YKY-żo 5x150 o obciążalności długotrwałej 343 .

Rozdzielnice firmy ABB typu MNS o napięciu 690 V i prądzie znamionowym ciągłym 6300 A.

Zabezpieczenie firmy ABB typu XLP-2 o napięciu 400V i prądzie znamionowym 400 A.

12.2 Hala HP 2:

S_HP2 = 207, 69 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{207,69 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 0,4 \bullet 10^{3}} = \mathbf{299,77kA}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YKY-żo 5x150 o obciążalności długotrwałej 343 .

Rozdzielnice firmy ABB typu MNS o napięciu 690 V i prądzie znamionowym ciągłym 6300 A.

Zabezpieczenie firmy ABB typu XLP-2 o napięciu 400V i prądzie znamionowym 400 A.

12.3 Hala HP 3:

S_HP1 = 199, 99 kVA

$$I_{B} = \frac{S_{S01}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{199,99 \bullet 10^{3}}{\sqrt{3} \bullet 0,4 \bullet 10^{3}} = \mathbf{288,66kA}$$

Dobieram przewód firmy TELE-FONIKA YKY-żo 5x150 o obciążalności długotrwałej 343 .

Rozdzielnice firmy ABB typu MNS o napięciu 690 V i prądzie znamionowym ciągłym 6300 A.

Zabezpieczenie firmy ABB typu XLP-2 o napięciu 400V i prądzie znamionowym 400 A.

13. Schemat strukturalny oraz ideowy:

13.1. Schemat ideowy:

13.2. Schemat strukturalny.

14.Opis techniczny:

- Przeznaczenie stacji ZSTR:

Stacja dwu transformatorowa ZSTR przeznaczona jest głównie do zasilania zakładu przemysłowego.

-Przeznaczenie stacji SO1:

Stacja jedno transformatorowa ZSTR przeznaczona jest do zasilania trzech hal produkcyjnych.

-Charakterystyka stacji:

Obie stacje są wykonane jako wolno stojące budynki. Obie stacje posiadają rozdzielnice SN w izolacji SF₆. Stacja ZSTR zasila 3 rozdzielnice nN, wyposażonymi w aparaturę łączeniową i zabezpieczeniową. Schemat strukturalny zasilnia jest przedstawiony na rysunku.