1.Заполняет таблицу исходных данных по таблице № 4 и по этим данным производим расчеты.
2.Определяем токи кабелей, проложенных к каждому цеху
в нормальном режиме Iр= 
где Pн — номинальная мощность электроприемника, кВт;
UH— его номинальное напряжение, кВ;
Cos φ— коэффициент мощности;
η- коэффициент полезного действия электроприемника, если он не задан, принимаем
η = 0,9 (КПД равняется 90%)
в аварийном:
Iрас. мах= 
3.Определяем сечения кабелей, проложенных к цехам по экономической плотности тока
Sэк. = Iр / Jэк
Значения Jэк определяем по таблице 2, причем
для четных вариантов тип кабеля – АСБ
для нечетных вариантов - АВРБ
Таблица 1
Экономическая плотность тока
| Тмакс., час. Максимальное число часов использования максимума нагрузки | Экономическая плотность тока, а / 
| |||||
| Неизолированные провода | Кабели с бумажной изоляцией с жилами | Кабели с резиновой изоляцией с жилами | ||||
| медные | алюминиевые | медные | алюминиевые | медные | алюминиевые | |
| 1000-3000 | 2,5 | 1,3 | 3,0 | 1,6 | 3,5 | 1,9 |
| 3001-5000 | 2,1 | 1,1 | 2,5 | 1,4 | 3,1 | 1,7 |
| 5001-8760 | 1,8 | 1,0 | 2,0 | 1,2 | 2,7 | 1,6 |
Получив значения токов, принимаем стандартное значение из левой крайней колонки таблицы 2.
4. Проверка кабеля
a) проверка сечения кабеля по нагреву расчетным током осуществляется по формуле:
, А,
где Iр.мах – послеаварийный ток, А;
Iдоп – допустимый ток, задан в ПУЭ, А;
кпр – поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для кабелей при их многослойной прокладке кпр=1;
кср – поправочный коэффициент, учитывающий отличие действительной температуры от температуры, при которой задан Iдоп кср.=1
Сделать заключение - условие выполняется или нет.
b) проверка сечения кабеля по загрузке в нормальном и послеаварийном режимах
Проверка осуществляется по формулам:
,
,
где Iдоп – допустимый ток с учетом кпр, А.
Загрузка кабеля в нормальном режиме не должна превышать 80%, в послеаварийном – 115%. Сделать заключение - условие выполняется или нет.
c) Полученные значения проверяем на потерю напряжения
∆U = 
*Iр*L*(ro * соs φ + xo *sin φ) %
где Iр – расчетный ток линии к цеху, А
U – заданное напряжение линии, В
L- длина линии, км (определяем по таблице исходных данных)
ro – удельное активное сопротивление линии найденного сечения, определяется по таблице 2
xo - удельное реактивное сопротивление линии найденного сечения, определяется по таблице 2
sin φ = 
Если полученное значение потери напряжения меньше 5%, кабель прошел проверку на потерю напряжения.
Таблица 2
Активное и индуктивное сопротивление кабелей
Сечение
кабеля, 
| Активное сопротивление, Ом / мм | Индуктивное сопротивление, Ом / мм, при напряжении | ||
| алюминий | медь | 6 кВ. | 10 кВ. | |
| 2.5 | 11,75 | 7,17 | - | - |
| 7,85 | 4,5 | - | - | |
| 4,9 | 3,0 | - | - | |
| 2,94 | 1,79 | 0,11 | 0,122 | |
| 1,84 | 1,12 | 0,102 | 0,113 | |
| 1.17 | 0,716 | 0,091 | 0,099 | |
| 0,84 | 0,514 | 0,087 | 0,095 | |
| 0,589 | 0,359 | 0,083 | 0,09 | |
| 0,42 | 0,256 | 0,08 | 0,086 | |
| 0,31 | 0,189 | 0,078 | 0,083 | |
| 0,245 | 0,15 | 0,076 | 0,081 | |
| 0,196 | 0,12 | 0,074 | 0,079 | |
| 0,159 | 0,097 | 0,073 | 0,077 | |
| 0,125 | 0,075 | 0,071 | 0,075 |
5.Заполняем таблицу результатов расчетов №3
Таблица 3
| I А | ro Ом / мм | xo Ом / мм | S
| ∆U % | |
| Цех 1 | |||||
| Цех 2 | |||||
| Цех 3 | |||||
| Цех 4 |
Таблица результатов расчета
Содержание отчета
1. Тема и цель работы
2. Таблица исходных данных
3. Расчеты
4. Таблица результатов расчетов
5. Ответы на контрольные работы
6. Вывод по теме работы
Контрольные вопросы
1.Что дает применение экономической плотности тока?
2.Для чего производят проверку кабелей на потерю напряжения?
3.Почему установлена 5% норма для потери напряжения?
| № Вар | Цех 1 | Цех 2 | Цех 3 | Цех 4 | Uн | ||||||||||||
| Рн | соs φ | Тмакс | L | Рн | соs φ | Тмакс | L | Рн | соs φ | Тмакс | L | Рн | соs φ | Тмакс | L | ||
| кВт | час | км | кВт | час | км | кВт | час | км | кВт | час | км | кВ | |||||
| 0,9 | 1,2 | 0,7 | 0,4 | 0,65 | 5,2 | ||||||||||||
| 0,85 | 3,6 | 0,9 | 0,86 | 2,5 | 0,9 | 3,2 | |||||||||||
| 0,8 | 2,2 | 0,75 | 0,7 | 1,5 | 0,9 | ||||||||||||
| 0,45 | 1,8 | 0,85 | 3,5 | 0,75 | 5,3 | 0,75 | 1,8 | ||||||||||
| 0,7 | 1,2 | 0,75 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,1 | ||||||||||
| 0,7 | 3,2 | 0,75 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,1 | ||||||||||
| 0,85 | 3,5 | 0,28 | 2,4 | 0,82 | 2,5 | 0,9 | 3,7 | ||||||||||
| 0,88 | 2,2 | 0,75 | 3,3 | 0,45 | 3,5 | 0,75 | 1,2 | ||||||||||
| 0,85 | 3,4 | 0,65 | 2,6 | 0,93 | 1,5 | 0,87 | 0,55 | ||||||||||
| 0,8 | 3,6 | 0,9 | 0,8 | 2,5 | 0,91 | 3,6 | |||||||||||
| 0,9 | 2,2 | 0,7 | 2,6 | 0,4 | 0,5 | 0,65 | 5,2 | ||||||||||
| 0,85 | 3,25 | 0,65 | 1,6 | 0,7 | 1,5 | 0,9 | |||||||||||
| 0,45 | 1,8 | 0,85 | 3,5 | 0,75 | 5,3 | 0,75 | 1,8 | ||||||||||
| 0,7 | 1,2 | 0,75 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,1 | ||||||||||
| 0,9 | 1,2 | 0,7 | 0,4 | 0,65 | 5,2 | ||||||||||||
| 0,7 | 1,2 | 0,75 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,1 | ||||||||||
| 0,45 | 1,8 | 0,85 | 3,5 | 0,75 | 5,3 | 0,75 | 1,8 | ||||||||||
| 0,7 | 1,2 | 0,75 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,1 | ||||||||||
| 0,85 | 3,5 | 0,25 | 2,4 | 0,82 | 2,5 | 0,9 | 3,7 | ||||||||||
| 0,9 | 2,2 | 0,85 | 3,6 | 0,45 | 0,55 | 0,8 | 4,4 | ||||||||||
| 0,45 | 1,85 | 0,7 | 2,5 | 0,85 | 1,3 | 0,95 | 2,8 | ||||||||||
| 0,8 | 3,2 | 0,75 | 0,6 | 0,55 | 4,25 | 0,85 | 2,1 | ||||||||||
| 0,9 | 1,5 | 0,48 | 2,1 | 0,92 | 2,25 | 0,9 | 2,7 | ||||||||||
| 0,77 | 2,2 | 0,85 | 1,6 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 4,2 | ||||||||||
| 0,45 | 1,8 | 0,85 | 3,5 | 0,75 | 5,3 | 0,75 | 1,8 | ||||||||||
| 0,85 | 3,6 | 0,9 | 0,8 | 2,5 | 0,91 | 3,6 | |||||||||||
| 0,85 | 3,5 | 0,28 | 2,4 | 0,82 | 2,5 | 0,85 | 0,7 | ||||||||||
| 0,7 | 1,2 | 0,75 | 1,9 | 0,45 | 1,55 | 0,8 | 3,1 | ||||||||||
| 0,48 | 1,8 | 0,85 | 3,55 | 0,75 | 0,3 | 0,85 | 1,85 | ||||||||||
| 0,8 | 2,6 | 0,9 | 0,8 | 2,25 | 0,91 | 2,6 |
Таблица 4 - Таблица исходных данных
Практическое занятие № 2
Тема:Построение картограмм активных и реактивных нагрузок
Цель работы: приобрести практические навыки:
1) Построение картограммы электрических нагрузок цеха (предприятия).
2) Определение центра и зоны рассеяния центра электрических нагрузок
Литература:
1. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок - М.: ИНФА-М, 2019.
2. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Электроснабжение. Силовые трансформаторы. –М.:Юрайт, 2019.
3. Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. учеб. пособие. / В. П. Шеховцов - Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2020..
4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей- Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2019.
5. Правила устройства электроустановок, Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2020.
6. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Москва 1990г.
2. УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
а. Ознакомиться с графиком выполнения практической работы и сдачи отчета.
б. Изучить необходимый теоретический материал (см. список рекомендуемой литературы) и раздел 3 данного методического руководства.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Подстанция является одним из основных звеньев системы электроснабжения любого промышленного предприятия. Поэтому правильный выбор ее местоположения на территории предприятия (цеха) является одним из важнейших вопросов при построении рациональных систем электроснабжения.
Исходными данными при выборе места расположения подстанции служат генеральный план промышленного объекта и установленные или расчетные мощности его потребителей. При выборе места сооружения ГПП – это генплан завода и мощности цехов, а при размещении ТП на территории цеха используют генплан цеха и мощности всех электроприемников (ЭП), установленных в цехе.
При проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного объекта наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещенные на генплане окружности. Площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цеха (или ЭП). Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузки цеха. Центр нагрузок предприятия или отдельного цеха является символическим центром потребления электрической энергии рассматриваемого объекта. Электроподстанцию (ГПП, ПГВ, ТП) следует располагать как можно ближе к центру нагрузок. Это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии, а следовательно сократить протяженность как распределительных систем высокого напряжения, так и низковольтных цеховых систем, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.
Рассмотрим картограмму нагрузок промышленного предприятия, генеральный план которого показан на рисунке 1.
Рисунок 1 – Генеральный план промышленного предприятия с картограммой и центром электрических нагрузок
Картограмма нагрузок, нанесенная на генплан завода, состоит из окружностей. Площадь, ограниченная каждой из этих окружностей 
, равна нагрузке 
, кВт соответствующего цеха
, (1)
откуда радиус окружности 
, мм определяется как
, (2)
где m – масштаб для определения площади круга, кВт/мм2.
Имеется ряд математических методов для определения центра электрических нагрузок (ЦЭН) аналитическим путем. Один из методов основывается на некоторых положениях теоретической механики. Если считать нагрузки цеха равномерно распределенными по площади цеха, то ЦЭН i-го цеха можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры цеха на плане.
Координаты центра электрических нагрузок предприятия можно определить по формулам
; 
, (3)
где xi и yi – координаты ЦЭН i-го цеха.
В соответствии с этим методом ЦЭН предприятия определяется как некоторая постоянная точка на генеральном плане промышленного предприятия. Такое положение нельзя считать правильным, поскольку координаты ЦЭН реального предприятия не будут постоянными. Это объясняется следующими причинами:
- изменениями потребляемой мощности (отдельным ЭП, цехами, предприятием) в соответствии с графиком нагрузок;
- изменениями сменности промышленного предприятия;
- развитием предприятия (введением новых объектов).
Следовательно, правильнее говорить не о ЦЭН предприятия как некоторой постоянной точке на генплане, а о зоне рассеяния ЦЭН, т.е. некоторой области на плане, точки которой соответствуют возможному положению центра электрических нагрузок.
Возможные изменения положения ЦЭН при изменении нагрузки i-го цеха определяют с учетом графиков нагрузок цехов завода. Все приведенные выше формулы можно использовать для построения картограммы нагрузок. В этом случае исходными данными являются генеральный план цеха, мощности электроприемников цеха.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Получить задание у преподавателя. Исходные данные представить в виде таблицы. (№ варианта соответствует последней цифре номера в учебном журнале)
2. Построить картограмму электрических нагрузок на генплане предприятия или цеха, в соответствии с вариантом задания.
3. Определить условный центр электрических нагрузок.
4. Построить эллипс рассеяния случайных координат ЦЭН.
5. Выбрать место расположения подстанции.
6. Выводы к работе
В выводах по работе обосновать выбранное место расположения подстанции.
6. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА
Составить отчет по практической работе, в котором привести: цель работы, генеральный план предприятия (цеха), таблицу исходных данных, результаты вычислений и построений, выводы по работе.
7. ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Почему оптимальному размещению подстанций на территории предприятия (цеха) уделяется особое внимание при проектировании системы электроснабжения?
2. Что понимают под картограммой электрических нагрузок?
3. Что понимают под условным центром электрических нагрузок?
4. Для чего определяют ЦЭН:
5. Укажите факторы, влияющие на окончательный выбор места расположения подстанции.
исходные данные -
| № цеха | № варианта | |||||||||
| P/Q кВт/кВар | ||||||||||
| 450/110 | 660/150 | 1200/400 | 120/40 | 3500/1200 | 340/120 | 870/350 | 380/140 | 1800/460 | 2300/660 | |
| 660/150 | 550/220 | 870/350 | 340/120 | 2300/660 | 320/110 | 380/140 | 240/110 | 2100/550 | 1450/440 | |
| 340/120 | 820/240 | 2300/660 | 380/140 | 1800/460 | 240/110 | 550/220 | 180/60 | 1900/520 | 2100/550 | |
| 870/350 | 460/180 | 1800/380 | 180/60 | 2100/550 | 380/140 | 460/180 | 460/180 | 1800/380 | 1900/520 | |
| 380/140 | 160/60 | 1450/440 | 160/50 | 1900/520 | 120/40 | 660/150 | 340/120 | 1450/440 | 1800/460 |
| №5 |
| №3 |
| №2 |
| №1 |
| №4 |
2вариант
| №4 |
| №1 |
| №3 |
| №2 |
| №5 |
3вариант
| №4 |
| №3 |
| №1 |
| №2 |
| №5 |
4вариант
| №4 |
| №1 |
| №2 |
| №5 |
| №3 |
5вариант
| №4 |
| №2 |
| %5 |
| №1 |
| №3 |
6вариант
| №5 |
| №2 |
| №1 |
| №3 |
| №4 |
7вариант
| №3 |
| №4 |
| №5 |
| №2 |
| №1 |
8вариант
| №1 |
| №5 |
| №3 |
| №4 |
| №2 |
9вариант
| №4 |
| №3 |
| №2 |
| №5 |
| №1 |
10вариант
| №1 |
| №3 |
| №5 |
| №2 |
| №4 |