3.9 Вибір типу живлячої підстанції і опис її компоновки

Живлячі підстанції за їх конструкцією можуть бути двох типів: відкриті і закриті. Відкритими будують підстанції з вищою напругою 35 кВ і вище. Підстанції, вища напруга яких складає (6 - 10) кВ будують закритими. Ці підстанції можуть живити декілька цехів. В такому випадку їх будують окремо від цехових будівель і розташовують в центрі електричних навантажень. Якщо центр електричних навантажень співпадає з якоюсь будівлею, то підстанцію можна розташувати або в самій будівлі з дверима трансформаторних камер в зовнішній стіні будівлі, або в окремому приміщенні, прибудованому до зовнішньої стінки цехової будівлі.

Цехові трансформаторні підстанції розташовують в будівлі цеху в окремому приміщенні, прибудованому до будівлі цеху. При дуже великих розмірах приміщення цеху доцільно розташовувати живлячу підстанцію в середині приміщення, тобто в центрі електричних навантажень цеху. Комплектні підстанції, розташовані в приміщенні цеху, повинні мати сітчасту огорожу.

Підстанції, розташовані в окремому приміщенні, можуть мати крім розподільного пристрою напругою до 1000 В також і розподільний пристрій напругою вище 1000 В, якщо живляча розподільча мережа побудована по магістральній схемі.

Збірні шини розподільчого пристрою напругою до 1000 В можна живити від знижуючого трансформатора жорсткими шинами, які проходять крізь стіну трансформаторної камери через пройму в ній, або через прохідні ізолятори. Замість жорстких шин можна виконати трансформатора з шинами РУ до 1000 В за допомогою кабельної вставки.

3.10 Розрахунок номінальних струмів всіх споживачів і вибір

живлячих кабелів.

Номінальні струми трифазних споживачів Ін, А, розраховують за формулою:

Ін= (3.33)

де Sн - повна трифазна потужність електроспоживача, кВА;

U н - номінальна лінійна напруга, кВ.

Якщо потужність споживача задана активною потужністю, наприклад потужність електродвигунів, то номінальній струм Ін, А, розраховують за формулою:

Ін= (3.34)

де Рн номінальна активна потужність електродвигуна, кВт;

- коефіцієнт корисної дії електродвигуна, відносне значення;

cos н - коефіцієнт потужності електродвигуна в номінальному

режимі.

При визначенні номінальних струмів електроспоживачів, які працюють в повторно-короткочасному режимі, треба знати мету, з якої визначають номінальний струм. Для підрахунку номінального струму вставки плавкого запобіжника, або автомата треба виходити з паспортної потужності електродвигуна, а для підрахунку електричного навантаження силової збірки з багатьма споживачами треба при розрахунку струму виходити з перерахованої потужності електродвигуна на довгочасний режим (див. розділ 3.6).

По знайдених номінальних струмах окремих споживачів можна обрати переріз струмопровідних частин: шин, дротів, кабелів. Типи кабелів і дротів повинні відповідати умовам їх прокладки, див табл. 2.1.2.(3,150] сумісно з табл. 3.1 і 3.2 [2,21 - 24]

Переріз струмопровідних частин обирають після проведення трьох розрахунків;

1. з умови допустимого нагріву довгочасним розрахунковим струмом;

2. з допустимої втрати напруги;

3. з економічної густини струму.

3 цих трьох розрахунків обирають найбільше значення перерізу.

Захисна апаратура (автоматичні вимикачі і плавкі запобіжники) повинна захищати від струмів коротких замикань і перевантажень не тільки споживачі, але і живлячі і розподільчі лінії, переріз яких обраний з умов нагріву довгочасним струмом навантаження.

Згідно з ПУЕ від перевантажень необхідно захищати;

1. силові і освітлювальні мережі , виконані в приміщеннях відкрито прокладеними ізольованими незахищеними провідниками з горючою ізоляцією;

2. силові мережі, якщо по умовах технологічного процесу, або режиму їх роботи можуть виникати довгочасні перевантаження;

3. мережі вибухонебезпечних приміщень і вибухонебезпечних зовнішніх установок незалежно від умов технологічного процесу, або режиму робочої мережі.

Переріз провідника, обраного з умови нагріву, перевіряється по умові відповідності обраному апарату захисту. Таким чином допустимий струм обраного перерізу Ід , А, повинен задовольняти умові

Ід Кз*Із (3.35)

де Кз - кратність допустимого довгочасного струму провідника по відношенню до номінального струму апарата захисту, береться з табл. 6.4 [2,77] або з табл. 3.10 [1,163];

Із - номінальний струм плавкої вставки запобіжника, або струм уставки електромагнітного розчеплювача автоматичного вимикача, А.

Вибір перерізу кабелів з умов нагріву довгочасним розрахунковим струмом навантаження Ір,А повинен відповідати виразу:

Ір Кт*Кп*Ідоп (3.36)

де Ідоп - найбільший допустимий струм для обраного перерізу жил кабеля, А, береться з таблиць 1.3.4 - 1.3.22 [3,20];

Кт - поправний температурний коефіцієнт на температу­ру зовнішнього середовища, береться з таблиці 3.3;

Кп - поправний коефіцієнт на кількість кабелів у кабель­ному каналі, береться з таблиці 3.4.

Поправні коефіцієнти обирають з таблиць 3.3 і 3.4, виходячи з різниці температури між зовнішнім середовищем і температурою, для якої складена таблиця допустимих струмів. Для кабелів, прокладених у ґрунті, таблична температура дорівнює +15 °С, а для кабелів, що прокладаються в повітряному середовищі (в кабельних каналах, по стінах приміщень і ті.) таблична температура дорівнює+25°С.

Таблиця 3.3 – Поправочні коефіцієнти на стуми для кабелів, неізольованих

та ізольованих дротів і шин в залежності від температури землі та повітря.

Умовна темпера- тура сере- довища,^0С	Нормова- на темпе- ратура,^0С	Поправочні коефіцієнти на струми при розрахунковій температурі середовища, °С
		-5 и вищє	0	+5	+ 10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50,
15	80	1,14	1,11	1,08	1,04	1,00	0,96	0,92	0,88	0,83	0,78	0,73	0,68
25	80	1,24	1,20	1,17	1,13	1,09	1,04	1;00	0,95	0,90	0,85	0,80	0,74
25	70	1,29	1,24	1,20	1,15	1,11	1,05	1,00	0,94	0,88	0,81	0,74	0,67
15	65	1,18	1,14	1,10	1,05	1,00	0,95	0,89	0,84	0,77	0,71	0,63	0,55
25	65	1,32	1,27	1,22	1,17	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,79	0,71	0,61
15	60	1,20	1,15	1,12	1,06	1,00	0,94	0,88	0,82	0,75	0,67	0,57	0,47
25	60	1,36	1,31	1,25	1,20	1,13	1,07	1,00	0,93	0,85	0,76	0,66	0,54
15	55	1,22	1,17	1,12	1,07	1,00	0,93	0,86	0,79	0,71	0,61	0,50	0,36
25	55	1,41	1,35	1,29	1,23	1,15	1,08	1,00	0,91	0,82	0,71	0,58	0,41
15	50	1,25	1,20	1,14	1,07	1,00	0,93	0,84	0,76	0,66	0,54	0,37	-
25	50	1,48	1,41	1,34	1,26	1,18	1,09	1,00	0,89	0,78	0,63	0,45	-

Таблиця 3.4 – Поправний коефіцієнт на кількість працюючих кабелів, що

лежать поряд в землі (у трубах чи без труб)

Відстань між кабелями,мм^2	Коефіцієнт при кількості кабелів
	1	2	3	4	5	6
100 200 300	1,00 1,00 1,00	0,90 0,92 0,93	0,85 0,87 0,90	0,80 0,84 0,87	0,78 0,82 0,86	0,75 0,81 0,85

При визначенні перерізу жил кабелів, що живлять електродвигуни з повторно-короткочасним режимом роботи треба обирати переріз виходячи з Ідоп, А, який підраховують з формули:

Ідоп Ітв (3.37)

де Ітв - номінальний струм для електродвигуна з повторно-короткочасним режимом роботи, А, що відповідає паспортній ТВ.

ТВ - тривалість включення двигуна (паспортна), у відносних одиницях.

Розрахунок перерізу струмопровідних частин з умов втрати напруги практично обмежується перевіркою вже розрахованого з умов нагріву перерізу на фактичну втрату напруги при протіканні розрахункового струму і порівнянні її з допустимим значенням втрати напруги для даного споживача.

Фактична відсоткова втрата напруги U, %, визначається з формул:

1. для двопровідної лінії однофазного змінного струму

U= *Ір*l*(r₀*cos +x₀*sin ) (3.38)

2. для трифазної лінії змінного струму

U= *Ір*l*(r₀*cos +x₀*sin ) (3.39)

3. для двохпровідної лінії постійного струму

U= *Ір*l*r₀ (3.40)

де Uн- номінальна лінійна напруга, В;

Ір- розрахунковий струм, А;

l - довжина лінії, км;

r₀- питомий активний опір дроту , або кабелю, Ом/км;

x₀- питомий реактивний опір дроту або кабелю, Ом/км;

- кут зсуву між напругою і струмом, °.

Підрахована відсоткова втрата напруги з формул (3.38), (3.39) і (3.40) повинна задовольняти умові:

Uрозр Uдоп (3.41)

де Uдоп - допустиме відсоткове значення втрати напруги. Для споживачів освітлення Uдоп = від - 2.5% до -4-5% від Uн;

для електродвигунів Uдоп = від -5% до + і 0% від Uн;

для інших споживачів Uдоп повинна бути в межах 5% від Uн.

З економічної густини струму не розраховують:

1. переріз струмопровідних частин ліній напругою до 1000 В при кількості годин використання максимуму навантаження до 4000 годин;

2. переріз дротів освітлювальних мереж всіх напруг;

3. відгалужень до окремих споживачів напругою до 1000 В;

4. збірних шин розподільчих пристроїв всіх напруг;

5. електромереж тимчасових споруд і споруд зі строком служби до З - 5 років.

Таблиця 3.5 – Економічна густина струму.

Провідники	Економічна густина струму, А/мм2, при кількості годин використання максимуму навантаження в рік
	більше 1000 до 3000	більше 3000 до 5000	більше 5000
Неізольовані дроти та шини: мідні алюмінієві Кабелі з паперовою і дроти з гумовою та полівінілхлорідною ізоляцією з жилами: мідними алюмінієвими Кабелі з гумовою і пластмасовою ізоляцією з жилами: мідними алюмінієвими	2,5 1,3 3,0 1,6 3,5 1,9	2,1 1,1 2,5 1,4 3,1 1,7	1,8 1,0 2,0 1,2 2,7 1,6

Якщо струмопровідні частини підлягають розрахунку з економічної густини струму, то переріз Sек, мм² , знаходять з формули:

Sек= (3.42)

де Ір - розрахунковий довгочасний струм, А;

Jек - економічна густина струму, А/мм², береться з таблиці 3.5.