1 На плане цеха (см. рисунки 1-20) намечаются узлы питания: шкафы распределительные (ШР), силовые пункты (СП), распределительные шинопроводы (ШРА).
2 Все электроприемники цеха распределяются по узлам питания. При распределении необходимо учитывать:
а) расстояние от электроприемника до узла питания должно быть возможно минимальным в целях экономии цветных металлов и снижения потерь напряжения;
б) электроприемники мощностью 75 кВт и выше необходимо запитывать радиально от шин ТП или РП;
в) не допускать обратных перетоков мощности по цеху.
3 Расчет электрических нагрузок производится в таблице 21. Эта таблица является сводной как для подсчета силовых нагрузок по отдельным узлам питания, так и для шин ТП.
| Таблица21– Расчет нагрузок по цеху | ||||||||||||||||||||
| № п/п | Наиме-нование узлов питания и групп ЭП | n | Установ-ленная мощность, кВт | m | ки | сosφ/ tgφ | Средние мощности | Определение nэ при Ки<0,2; m>3 | nэ | км | Максимальная расчетная нагрузка | Iм, А | ||||||||
| Одного ЭП | ∑Р | Рсм, кВт | Qсм, квар | n1 | Рn1 | Р* | n* | nэ* | Рм, кВт | Qм, квар | Sм, кВА | |||||||||
4 Порядок расчета и заполнения таблицы:
1) В графе 1 проставляются номера технологического оборудования согласно плана цеха.
2) В графу 2 для каждого узла питания записывается:
а) наименование и номер узла питания, для которых производится определение электрических нагрузок;
б) все электроприемники делятся на три характерные группы: первая – с легким режимом работы (мощностью до 10 кВт); вторая – с нормальным режимом работы (мощностью от 10 до 20 кВт); третья – с тяжелым режимом работы (мощностью с выше 20 кВт и независимо от мощности – краны, прессы, конвейеры);
в) для каждой характерной группы указываются количество и мощность входящих в нее электроприемников;
г) для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы записываются паспортное значение ПВ.
3) В графе 3 записывается количество рабочих электроприемников.
4) В графу 4 по каждой характерной группе электроприемников записываются: при одинаковой мощности электроприемников – номинальная установленная мощность в киловаттах одного электроприемника, при электроприемниках различной мощности – номинальная мощность наименьшего и через тире наибольшего по мощности электроприемника в группе.
5) В графу 5 записывается суммарная установленная мощность электроприемников данной характерной группы, приведенная к ПВ=100%, в киловаттах:
- для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в кВт с ПВ ¹ 100%:
 ;
| (1) |
- для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в кВА с ПВ ¹ 100%:
 ,
| (2) |
где ПВ – номинальная паспортная продолжительность включения, %;
- для электроприемников, паспортная мощность которых выражена в кВА:
 .
| (3) |
6) Графа 6 заполняется только в итоговой строке и используется для определения способа нахождения эффективного числа электроприемников nэ. Число m определяется по формуле:
 ,
| (4) |
где Pн.макс., Pн.мин. – номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе А.
Точное значение числа m не требуется, достаточно определить m>3 или m ≤3.
7) Графа 7 – значение коэффициента использования.
8) В графе 8 в числителе записывается значение коэффициента мощности cosφ для данной характерной подгруппы, а в знаменателе –соответствующий tgφ.
9) В графе 9 подсчитывается средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной подгруппы электроприемников по формуле:
 .
| (5) |
10) В графе 10 подсчитывается средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной группы электроприемников по формуле:
 .
| (6) |
11) Для определения итоговой нагрузки узла питания необходимо определить средневзвешенное значение коэффициента использования по данному расчетному узлу для электроприемников. Для этого:
а) в графе 2 записывается под чертой слово «Итого» и подводятся итоги по графам 5, 9 и 10;
б) по полученным данным определяется средневзвешенное значение коэффициента использования по данному расчетному узлу:
 .
| (7) |
Полученный результат записывается в итоговую строку в графе 7.
12) Далее необходимо подсчитать эффективное число электроприемников nэ, для данного расчетного узла питания – графа 16 (графа 11,12,13, 14 и 15 являются вспомогательными для определения nэ).
Метод рекомендует следующие упрощенные способы определения nэ:
– при m ≤ 3 эффективное число электроприемников принимается равным их фактическому числу n: nэ= n;
– при m > 3 и групповом коэффициенте ки > 0,2 эффективное число электроприемников определяется по формуле:
 .
| (8) |
В тех случаях, когда найденное по этой формуле nэ оказывается большим, чем фактическое число электроприемников n (графа 3), то следует принять nэ= n:
– при m>3 и групповом коэффициенте ки < 0,2 эффективное число электроприемников определяется в следующей последовательности:
а) выявляется наибольший по мощности электроприемник данного узла питания;
б) в графе 11 проставляется n1 – число электроприемников, подключенных к данному узлу, номинальная мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемника;
в) определяется суммарная мощность Рн1 этих n1 электроприемников и записывается в графу 12;
г) в графе 13 записывается значение Р*, рассчитанное по формуле:
 ;
| (9) |
д) в графе 14 записывается значение n* , рассчитанное по формуле:
 ;
| (10) |
е) в графу 15 заносится относительное значение nэ*=nэ / n, определяемое по таблицам [7] в зависимости от Р* (графа 13) и n* (графа14);
ж) в графе 16 определяется искомое значение эффективного числа электроприемников, которое равно:
| nэ = nэ* · n. | (11) |
13) Графа 17 – коэффициент максимума км определяется по таблицам [7,10] в зависимости от эффективного числа электроприемников nэ и средневзвешенного ки.
14) Графа 18 – максимальная активная получасовая нагрузка от силовых электроприемников узла:
 .
| (12) |
При фактическом числе электроприемников в группе n ≤ 3 активная мощность Рм=∑Рн, реактивная мощность Qм=0,75×SРн – для ЭП длительного режима (cosφ =0,8), Qм=0,87×SРн – для ЭП повторно-кратковременного режима (cosφ =0,75).
15) Графа 19 – максимальная реактивная получасовая нагрузка от силовых электроприемников узла принимается равной:
| – при nэ ≤ 10, – при nэ >10, |  ;
 .
| (13) |
2.5.16 Графа 20 – максимальная полная нагрузка расчетного узла питания определяется по формуле
 .
| (14) |
2.5.17 Графа 21 – расчетный максимальный ток определяется по формуле для трехфазного тока
 .
| (15) |
5 Расчет осветительной нагрузки цеха.
Расчет осветительной нагрузки выполняется по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса. По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формулам:
 , кВт,
| (16) |
 , квар,
| (17) |
где ксо – коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки, числовые значения которого выбирается по справочнику зависимости от помещения;
F – площадь производственного помещения, м2;
rо - удельная расчетная мощность, кВт/м2, величина которого зависит от рода помещения и выбирается по справочнику.
tg j – коэффициент реактивной мощности, определяется по известному 
0 осветительной установки;
6 Выбор цехового трансформатора.
Находится суммарная нагрузка по цеху с учетом силовой и осветительной нагрузки, по которой выбирается силовой трансформатор и проверяется на соответствие коэффициенту загрузки, который должен находится в пределах 0,6 – 0,85.
7 Для электроприемников выбрать марку, сечение и способ прокладки проводов, защитную аппаратуру (предохранители, автоматы) в соответствии с расчетами. Для узлов нагрузки выбрать тип силового пункта, марку и сечение кабелей к нему.
В сетях напряжением до 1 кВ защиту выполняют плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.
Выбор предохранителей производится по следующим условиям:
а) Iном.пред. ³ Iдл.;
б) Iном.пл.вст..³ Iрасч пл.вст.,
где Iдл – длительный расчетный ток, определяемый по формуле
 ;
| (18) |
Iрасч.пл.вст. – расчетный ток плавкой вставки, находится по следующей формуле
 ,
| (19) |
где a – коэффициент снижения пускового тока, зависящий от режима пуска электроприемников.
Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:
а) Iном.ав.³ Iдл.;
б) Iном.расц. ³ Iдл.;
в) Iсраб.эл.расц. ³ 1,25´ Iпуск.
Выбор проводов к электроприемникам и кабелей к узлам нагрузок производится по следующим условиям:
а) Iдоп.пров. ³ 
;
б) Iдоп.пров.³ 
,
где Кзащ – коэффициент защиты;
Кпопр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;
Iзащ = Iном.пл.вст. – ток защиты предохранителя;
Iзащ = Iном.расц. – ток защиты автоматического выключателя.
Для узлов нагрузки их тип выбирается по справочным данным в зависимости от расчетного тока узла. Результаты расчетов по узлам нагрузок сводится в расчетно-монтажные таблицы.
8 После выбора предохранителей и автоматов необходимо убедиться, что плавкая вставка предохранителя и расцепитель автомата надежно защищают участок сети, на котором они установлены. В четырехпроводных сетях 380/220 В и 660/380 В с глухозаземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является к.з. и должно надежно отключаться защитой. В качестве примера для расчета принимается наиболее удаленный от шин ТП электроприемник. Расчетные точки для определения токов короткого замыкания приведены на рисунке 21.
|
ТП – трансформаторная подстанция; А1 (П), А2, А3 - защитные аппараты; КЛ – кабельная линия; АПВ – провод для питания ЭП; СП - силовой пункт; ЭП – электроприемник; К1 – точка к.з. на зажимах электроприемника; К2 – точка к.з. на шинах узла питания; К3 - точка к.з. на шинах ТП.
Рисунок 21
Кратность тока однофазного к.з. в наиболее удаленной точке сети должна быть:
| I(1)к.мин. ³ 3 Iпл.вст.ном., I(1)к.мин. ³ 1,25 Iном.расц. | (20) |
Ток однофазного к.з. определяется из выражения:
 ,
| (21) |
где Uф – фазное напряжение сети, В;
Zтр – сопротивление трансформатора, Ом;
– полное сопротивление петли-фаза-нулевого провода линии, Ом.
Достаточная величина тока однофазного к.з. обеспечивается за счет правильного выбора сечения нулевого провода, который по проводимости должен быть не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых проводников применяются: металлические кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, стальные трубы электропроводок, специально предусмотренные для этой цели проводники. На всем участке сети от трансформатора до электроприемника нулевой провод выполняется специальной конструкции и из различного материала, поэтому определение его сопротивления вызывает определенные трудности. Для облегчения этой задачи в таблицах 3,4 приведены некоторые технические данные нулевого провода, трансформаторов, удельные сопротивления петли фазы-нуль цепи и 1/3 Z трансформатора.
Если предохранитель или автомат защищает сеть только от к.з., то номинальный ток Iпл.вст.ном. и Iном.расц. не должен превышать допустимого тока (Iдоп) защищаемого участка сети.
| Iпл.вст.ном. ³ 3 Iдоп; Iном.расц. ³ 4,5 Iдоп. | (22) |
Список литературы
1. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений /Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005.
2. Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию (цеховые электрические сети, электрические сети жилых и общественных зданий), 2004.
3. Киреева Э.А. и др. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик, 2003.
4. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для проф. Учебных заведений. – М.: Высшая школа, 2001.
5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учебное пособие для сред. проф. образования. – М., 2001.
6. Правила устройства электроустановок Республики Казахстан. – Алматы, 2001.
7. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. /Под ред. Ю.Г. Барыбина. – М.: Энергоатомиздат, 1991.
8. Миронов Ю.М., Миронова А.И. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991.
9. Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
10. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
Сводный план 2012 г., поз. 16