Wydział: Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

Kierunek: Elektrotechnika

Specjalizacja: Automatyka i Metrologia

Studia: Dzienne

Projekt Elektroenergetyka

prowadzący mgr Gburczyk

Projekt instalacji elektrycznej.

Autor:

Spis treści

1. Dobór odbiorników.

2. Bilans mocy.

3. Dobór transformatora.

4. Dobór baterii kondensatorów.

5. Dobór przewodów.

6. Dobór zabezpieczeń nadprądowych.

7. Dobór wyłączników do odbiorników.

8. Dobór ochrony przeciwporażeniowej.

9. Dobór zabezpieczeń w rozdzielni głównej.

10. Obliczenia prądów zwarć.

11. Projekty rozdzielnic, plany oraz schemat ideowy instalacji.

Dobór odbiorników:

Tabela zestawienia użytych silników:

Typ M	Ilość	Pw	PN	Typ z katalogu	Producent	Sprawność	cos ϕ	Pe	IN
-	-	[ kW ]	[ kW ]	-	-	-	-	[ kW ]	[ A ]
1	5	1,10	1,10	SH 80-2B	Zeltech	77,00	0,84	1,43	2,5
2	3	1,60	2,20	SH 90L-2	Zeltech	83,20	0,82	2,64	4,7
3	3	2,00	2,20	SH 90L-2	Zeltech	83,20	0,82	2,64	4,7
4	3	3,80	4,00	SG 112M-2	Zeltech	85,40	0,90	4,68	7,5
5	2	5,80	7,50	SG 132S-2B	Zeltech	88,50	0,88	8,47	13,9
6	2	19,00	22,00	SG 180M-2	Zeltech	90,60	0,88	24,28	40,4
7	3	22,00	22,00	SG 180M-2	Zeltech	90,60	0,88	24,28	40,4
8	4	27,00	30,00	2SG 200L2A	Zeltech	92,90	0,89	32,29	52

Wszystkie silniki są silnikami 3-fazwymi indukcyjnie zwartymi o 2 parach biegunów i prędkości znamionowej
. Każdy z silników spełnia warunek

Tabele silników oraz mocy dla każdej rozdzielni:

R01
Typ M	Liczba silników
-	-	[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]
1	5	76,68	95,85	44,01	55,01
2	3
3	3
4	0
5	0
6	0
7	3
8	0

R02
Typ M	Liczba silników
-	-	[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]
1	0	63,65	79,57	33,73	42,17
2	0
3	0
4	3
5	2
6	2
7	0
8	0

R03
Typ M	Liczba silników
-	-	[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]
1	0	103,34	129,17	52,94	66,18
2	0
3	0
4	0
5	0
6	0
7	0
8	4

ROŚ
-	[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]
0,92	10	10	4,26	4,26

RB
Rodzaj odbiornika	Ilość
-	-	-	[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]
Oprawy oświetleniowe	20	0,85	10,576	13,22	4,309226	5,386532
Obwody gniazd	5	0,93

RG
[ kW ]	[ kW ]	[ kvar ]	[ kvar ]	[ kVA ]	-
266,89	325,17	140,33	171,92	301,54	0,53

Gdzie:

,
,
- suma mocy użytkowych,

,
- suma mocy maksymalnych

przy czym dla RG suma mocy jest sumą mocy ze wszystkich rozdzielni, a dla ROŚ moce zostały podane a współczynnik

Dla wszystkich obliczeń współczynnik
,

Przykłady obliczeń:

dla rozdzielni R01 i zestawu silników M1

Moce użytkowe:

L_s - to liczba silników danego typu w danej rozdzielni

dla rozdzielni RG:

Dobór transformatora:

Do podanych danych:

Dobrany transformator to DOT 1000/20 (6/0,4kV) firmy Moeller.

Spadki napięć na tym transformatorze to:

Dobór baterii kondensatorów:

Jak można zauważyć w tabelce rozdzielni głównej:

podczas gdy wymagany współczynnik mocy

Tak więc ponieważ nasz zakład przekroczył wymagany współczynnik mocy - dobieram baterie kondensatorów do skompensowanie odpowiedniej ilości mocy biernej.

Ponieważ nasz zakład zlecił centralną kompensację mocy biernej to, aby obliczyć moc na jaką potrzebujemy naszą baterię - stosujemy wzór:

W katalogu firmy „REBUD” znalazłem odpowiednią baterię kondensatorów o

jest to bateria typu IC0AKF238050004. Bateria posiada 19 możliwych stopni regulacji sterowanych przez mikroprocesor.

Nowa moc bierna

Dobór przewodów:

Przewody które dobiorę w naszym zakładzie muszą spełniać normę PN-IEC 60364-5-523. Wartości spadków napięć na obwodach muszą się mieścić w pewnych granicach dla danego układ połączeń.

Wszystkie obwody prowadzące do silników pozwoliłem sobie ponumerować:

Tabela wyboru przekrojów ze względu na płynący prąd w obwodzie:

Nr obwodu	Typ M	Liczba silników	Iob	Przekrój przewodu
-	-	-	[ A ]	[ mm­^2]
1	1	5	12,50	1,5
2	2	2	9,40	1,5
3	2 i 3	2 (1-M2 i 1-M3)	9,40	1,5
4	3	2	7,50	1,5
5	4	1	7,5	1,5
6	4	1	7,5	1,5
7	4	1	7,5	1,5
8	5	1	13,9	1,5
9	5	1	13,9	1,5
10	6	1	40,4	6,0
11	6	1	40,4	6,0
12	7	1	40,4	6,0
13	7	1	40,4	6,0
14	7	1	40,4	6,0
15	8	1	52	10,0
16	8	1	52	10,0
17	8	1	52	10,0
18	8	1	52	10,0

Tabela wyboru przekrojów ze względu na spadki napięć na obwodach:

Nr obwodu	Iob		Typ przewodu	Długość	Rkm	R	δU	δU%
-	[ A ]	-	-	[ km ]	[ Ω/km ]	[ Ω ]	[ V ]	[ % ]
1	12,50	0,84	YKY 5x1,5	0,053	9,5	0,508	9,24	2,31
2	9,40	0,82	YKY 5x1,5	0,045	9,5	0,431	5,76	1,44
3	9,40	0,82	YKY 5x1,5	0,052	9,5	0,496	6,62	1,65
4	7,50	0,82	YKY 5x1,5	0,061	9,5	0,579	6,17	1,54
5	7,5	0,90	YKY 5x1,5	0,030	9,5	0,286	3,34	0,84
6	7,5	0,90	YKY 5x1,5	0,027	9,5	0,255	2,98	0,74
7	7,5	0,90	YKY 5x1,5	0,024	9,5	0,224	2,62	0,65
8	13,9	0,88	YKY 5x1,5	0,020	9,5	0,188	3,99	1,00
9	13,9	0,88	YKY 5x1,5	0,015	9,5	0,145	3,07	0,77
10	40,4	0,88	YKY 5x6,0	0,019	7	0,135	8,33	2,08
11	40,4	0,88	YKY 5x6,0	0,023	7	0,159	9,80	2,45
12	40,4	0,88	YKY 5x6,0	0,018	7	0,126	7,76	1,94
13	40,4	0,88	YKY 5x6,0	0,020	7	0,143	8,79	2,20
14	40,4	0,88	YKY 5x6,0	0,023	7	0,161	9,91	2,48
15	52	0,89	YKY 5x10,0	0,017	5,9	0,102	8,19	2,05
16	52	0,89	YKY 5x10,0	0,023	5,9	0,136	10,90	2,73
17	52	0,89	YKY 5x10,0	0,029	5,9	0,169	13,55	3,39
18	52	0,89	YKY 5x10,0	0,034	5,9	0,203	16,26	4,07

Jeśli chodzi o obwody dla części biurowej:

Tabela wyboru przekrojów ze względu na płynący prąd w obwodzie:

Nr obwodu	Typ odbioru	Iob	Przekrój przewodu
-	-	[ A ]	[ mm­^2]
1B	Obwód gniazd	6,72	1,5
2B	Obwód oświetlenia	0,42	1,5
3B	Obwód gniazd	6,72	1,5
4B	Obwód oświetlenia	0,42	1,5
5B	Obwód gniazd	6,72	1,5
6B	Obwód oświetlenia	0,42	1,5
7B	Obwód gniazd	6,72	1,5
8B	Obwód oświetlenia	0,21	1,5
9B	Obwód gniazd	6,72	1,5
10B	Obwód oświetlenia	0,63	1,5

Tabela wyboru przekrojów ze względu na spadki napięć na obwodach:

Nr obwodu	Iob		Typ przewodu	Długość	Rkm	R	δU	δU%
-	[ A ]	-	-	[ km ]	[ Ω/km ]	[ Ω ]	[ V ]	[ % ]
1B	6,72	0,93	YKY 3x1,5	0,012	12,5	0,153	1,652	0,413
2B	0,42	0,85	YKY 3x1,5	0,011	12,5	0,139	0,087	0,022
3B	6,72	0,93	YKY 3x1,5	0,023	12,5	0,288	3,116	0,779
4B	0,42	0,85	YKY 3x1,5	0,016	12,5	0,203	0,126	0,032
5B	6,72	0,93	YKY 3x1,5	0,029	12,5	0,368	3,984	0,996
6B	0,42	0,85	YKY 3x1,5	0,023	12,5	0,283	0,177	0,044
7B	6,72	0,93	YKY 3x1,5	0,015	12,5	0,188	2,039	0,510
8B	0,21	0,85	YKY 3x1,5	0,022	12,5	0,270	0,084	0,021
9B	6,72	0,93	YKY 3x1,5	0,014	12,5	0,171	1,852	0,463
10B	0,63	0,85	YKY 3x1,5	0,029	12,5	0,363	0,339	0,085

Tabela przewodów od rozdzielni głównej do rozdzielni oddziałowych oraz baterii kondensatorów:

Obwód	Typ odbioru	Iob	Przekrój przewodu
-	-	[ A ]	[ mm­^2]
RG-R01	Rozdzielnia	221,04	95
RG-R02	Rozdzielnia	180,10	70
RG-R03	Rozdzielnia	290,27	150
RG-RB	Rozdzielnia	28,55	2,5
RG-ROŚ	Rozdzielnia	27,17	2,5
RG-BK	Bateria kondensatorów	48,45	10

Tabela spadków napięć między rozdzielnią główną a rozdzielniami oddziałowymi oraz zastosowane przewody:

Obwód	Iob		Typ przewodu	Długość	Rkm	R	Xkm	X	δU	δU%
-	[ A ]	-	-	[ km ]	[ Ω/km ]	[ Ω ]	[ Ω/km ]	[ Ω ]	[ V ]	[ % ]
RG-R01	221	0,87	YKY 5x70	0,0276	0,193	0,005	0,073	0,002	2,15	0,54
RG-R02	180	0,88	YKY 5x50	0,0718	0,269	0,019	0,080	0,006	6,17	1,54
RG-R03	290	0,89	YKY 5x95	0,0120	0,124	0,001	0,071	0,001	0,86	0,21
RG-RB	28	0,93	YKY 3x2,5	0,0285	7,500	0,213	0,111	0,003	9,83	2,46
RG-ROŚ	27	0,92	YKY 3x2,5	0,0139	7,500	0,104	0,111	0,002	4,54	1,14
RG-BK	48	-	YKY 5x6	-	-	-	-	-	-	-

Długość przewodu zmierzona z zapasem (na przyłącza) wszystkie ułożone w korytkach perforowanych w odpowiednich odległościach od siebie.

Spadki napięć obliczone ze wzoru:

,

dla przewodów o przekroju mniejszym niż 50 mm² pomijam reaktancję. Dla przekrojów większych bądź równych (obwody między rozdzielnią główną a rozdzielniami oddziałowymi) stosuje wzór:

.

Dla obwodów o numerach od 1 do 18 i od 1B do 10B oraz obwodu baterii kondensatorów przewody i ich dane (takie jak rezystancja kilometryczna) wzięte z katalogu firmy „MOELLER”. Żaden ze spadków napięć nie przekroczył nawet 5%.

Między rozdzielnią główną a transformatorem znajdują się 3 przewody 5x240 mm² ułożone w ziemi na długości 350 m, spadek napięcia na jednym przewodzie wynosi 3% każdym z przewodów płynie prąd 240 A. Przekrój przewodu został dobrany z uwzględnieniem założonej temperatury gruntu około 18 ^oC oraz odległości między przewodami 0,25 m.

Przykłady obliczeń spadków napięć:

Dla przewodów mo przekroju mniejszym niż 50 mm²

Obwód nr 1:

A dla przewodów o przekroju większym od 50 mm² w tym przypadku dla obwodu RG-R01

Dobór zabezpieczeń nadprądowych:

Do obwodów z poprzednich stron (obwody 1-18 i 1B-10B) dobrałem zabezpieczenia nadprądowe.

Tabela zabezpieczeń nadprądowych:

Nr obwodu	Iob	Wyłącznik nadprądowy	INnadp
-	[ A ]	-	[ A ]
1	12,50	S 303 C-13	13
2,3,4	9,40	S 303 C-10	10
5,6,7	7,50	S 303 C-08	8
8,9	13,90	S 303 C-16	16
10,11,12,13,14	40,40	S 303 C-50	50
15,16,17,18	52	S 303 C-63	63

Nr obwodu	Iob	Wyłącznik nadprądowy	INnadp
-	[ A ]	-	[ A ]
1B, 3B, 5B, 7B, 9B	6,72	S301 C-8	8
2B, 4B, 6B, 8B, 10B	0,42	S301 C-6	6

Nr obwodu	IBK	Wyłącznik nadprądowy	INnadp
-	[ A ]	-	[ A ]
Bateria kondensatorów	48,45	S303 C-50	50

Wszystkie wyłączniki nadprądowe firmy „LEGRAND”. Wyłączniki te spełniają warunek

Obliczenia prądów zwarciowych oraz charakterystyki całek Joule'a omówione zostały w punkcie 10.

Dobór wyłączników do odbiorników:

Do każdego z silników dobrałem wyłączniki silnikowe

Tabela wyłączników silnikowych:

Typ M	IN [dla 400V]	1,05IN	1,10IN	Wył. Silnikowy	Producent
	[ A ]	[ A ]	[ A ]	-	-
M1	2,5	2,63	2,75	Z-MS-4,0/3	Moeller
M2	4,7	4,94	5,17	Z-MS-6,3/3	Moeller
M3	4,7	4,94	5,17	Z-MS-6,3/3	Moeller
M4	7,5	7,88	8,25	Z-MS-10/3	Moeller
M5	13,9	14,60	15,29	Z-MS-16/3	Moeller
M6	40,4	42,42	44,44	PKZM4-50	Moeller
M7	40,4	42,42	44,44	PKZM4-50	Moeller
M8	52	54,60	57,20	PKZM4-58	Moeller

Zakres prądowy każdego z wyłączników obejmuje zakres od 1,05 I_N do 1,10 I_N.

Np. wyłącznik Z-MS-4,0/3 ma zakres nastaw w przedziale 2,50-4,00 A co obejmuje zakres od 1,05 I_N do 1,10 I_N dla silnika M1.

Dobór ochrony przeciwporażeniowej:

Dla zapewnienia obsłudze ochrony przeciwporażeniowej dla każdego z obwodów z silnikami (obwody od 1 do 18) dobrałem zabezpieczenia różnicowoprądowe.

Tabela wyłączników różnicowoprądowych:

Nr obwodu	Iob	Wyłącznik różnicowoprądowy
-	[ A ]	-
1-9	2,50	P 304 25-30-AC
10-18	4,70	P 304 63-30-AC

Wszystkie wyłączniki różnicowoprądowe są dobra z katalogów firmy „LEGRAND”.

Dobór zabezpieczeń w rozdzielni głównej:

Tabela zabezpieczeń w rozdzielni głównej:

Obwód	Iob	Rozłącznik bezpiecznikowy	INrozl
-	[ A ]	-	[ A ]
RG-R01	221,04	SPX 1 250A-3P	250
RG-R02	180,10	SPX 1 250A-3P	250
RG-R03	290,27	SPX 2 400A-3P	400
RG-RB	28,55	R 311 35	32
RG-ROŚ	27,17	R 311 35	32
RG-BK	48,45	wyłącznik nadprądowy - pkt. 6	-

Rozdzielnia główna wyposażona jest jeszcze w wyłącznik główny DPX 1250. Wszystkie te rozłączniki są zamontowane w 26 modułowej szafie XL³ 800 ze wspornikami uniwersalnymi TH 35mm dla rozłączników bezpiecznikowych R 311 i wyłącznika nadprądowego baterii kondensatorów oraz wyposażenie do montażu SPX na szynach systemu szyn zbiorczych 60mm.

Całe wyposażenie pochodzi z katalogu firmy „LEGRAND”

Obliczenia prądów zwarć:

Do sprawdzenia wytrzymałości wyłączników i bezpieczników potrzeba obliczyć prądy zwarcia maksymalny dla wyłączników nadprądowych i minimalny dla bezpieczników, żeby tego dokonać najpierw obliczam impedancję każdego obwodu od rozdzielni głównej do rozdzielni oddziałowych oraz od transformatora do rozdzielni głównej.

Tabela reaktancji obwodów:

Obwód:	Rezystancja	Reaktancja	Impedancja
-	[ 10^-3 Ω ]	[ 10^-3 Ω ]	[ 10^-3 Ω ]
RG-RO1	5,33	2,00	5,69
RG-RO2	19,32	5,77	20,17
RG-RO3	1,48	0,85	1,71
RG-RB	213,38	3,16	213,40
RG-ROŚ	104,25	1,54	104,26
TR-RG	24,99	24,99	35,34

Impedancja obliczana ze wzoru:

Długość przewodu między transformatorem a rozdzielnia główną to 356 m. Impedancja całego odcinka to 0,035 Ω.

Tabela maksymalnych prądów zwarć oraz dopuszczalnych czasów zwarcia:

Prądy zwarcia - maksymalne			Dopuszczalny czas zwarcia
Obwód	współczynnik C	Ik	k dla YkY	tmax
-	-	[ A ]	-	[ s ]	10^6
RG-RO1	1	5043	115	4,69	119,36
RG-RO2	1	3728	115	4,66	64,80
RG-RO3	1	5585	115	9,54	297,56
RG-RB	1	832	115	0,12	0,08
RG-ROŚ	1	1482	115	0,04	0,08

Warunek prawidłowości doboru zabezpieczeń:

wzór na I_k - prąd zwarcia:

Z pętli zwarcia łatwo możemy wyliczyć iż dla:

Maksymalnych prądów zwarcia:

Gdzie:

Z_k2 - impedancja na drodze od rozdzielni głównej do transformatora

Z_k3 - impedancja na drodze od rozdzielni głównej do rozdzielni oddziałowych.

u_k - spadek napięcia na transformatorze wyrażony w voltach.

aby obliczyć t_max - dopuszczalny czas zwarcia:

Teraz należy
porównać dla odpowiednich wyłączników nadprądowych z wartością całki Joule'a z charakterystyki zależności całki Joule'a od prądu zwarciowego I_k - charakterystyka ta znajduje się w katalogach. Charakterystyka oraz zaznaczone wartości całki Joule'a dla wyłączników nadprądowych użytych w projekcie firmy „LEGRAND” można zobaczyć na następnej stronie. Jeśli teraz nierówność
jest prawdziwa, gdzie
jest odczytaną wartością całki Joule'a z charakterystyki, to oznacza że nasza ochrona przewodu przed skutkami nagrzewania prądem zwarciowym jest skuteczna a zabezpieczenia pod tym względem dobrze dobrane. W moim przypadku nierówność
jest spełniona, tak więc zabezpieczenia są dobrze dobrane pod tym względem.

Tabela minimalnych prądów zwarć:

Prądy zwarcia - minimalne
Obwód	współczynnik C	Ik
-	-	[ A ]
RG-RO1	0,95	2381
RG-RO2	0,95	1760
RG-RO3	0,95	2637
RG-RB	0,95	393
RG-ROŚ	0,95	700

Dla minimalnych prądów zwarcia musimy jeszcze uwzględnić drogę powrotną czyli impedancję przemnożyć przez 2:

Gdzie:

Z_k2 - impedancja na drodze od rozdzielni głównej do transformatora

Z_k3 - impedancja na drodze od rozdzielni głównej do rozdzielni oddziałowych.

u_k - spadek napięcia na transformatorze wyrażony w voltach.

Przykłady obliczeń:

Prąd zwarciowy maksymalny dla obwodu RG-RO1:

Prąd zwarciowy minimalny dla obwodu RG-RO1:

Projekty rozdzielnic, plany oraz schemat ideowy instalacji.

Schematy które sporządziłem to:

- plan budynku z rozrysowana instalacją elektryczną, rysunki Z-1 i Z-2

- schemat ideowy rysunek R-1,

- schematy ideowe dla każdej rozdzielni

- schematy rozmieszczenia wyłączników w każdej rozdzielni.

---