1. Zakres projektu i dane

1. Szczegółowy zakres projektu.

1. Wybór liczby i usytuowania rozdzielni oddziałowych

2. Plan instalacji siły

3. Dobór transformatora

4. Dobór linii zasilających RO wraz z zabezpieczeniami

5. Dobór aparatury w polu rozdzielni głównej niskiego napięcia

6. Dobór przewodów, zabezpieczeń i osprzętu obwodów odbiorczych

7. Projekt rozdzielni oddziałowej

8. Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej

9. Zestawienie materiałów dla instalacji siłowej

10. Rysunki:

- schemat ideowy instalacji siłowej

- plan instalacji siłowej

- schemat rozdzielni oddziałowe

1. Dane

Znamionowe napięcie strony pierwotnej U_GN = 15 kV

Znamionowe napięcie strony wtórnej U_DN = 0,4 kV

Moc zwarciowa po stronie pierwotnej S_ZW = 180 MVA

Obciążenie maksymalne stacji zasilającej P_MAX = 1000 kW

Odległość ściany budynku od rozdzielni głównej nn l = 40 m

W projekcie zostały zastosowane silniki indukcyjne klatkowe.

2. Dobór transformatora

W projekcie został dobrany olejowy transformator firmy ABB średniej mocy.

Przy założeniu tgφ=0.4, cosφ=0.93

Obciążalność maksymalna P_MAX=1000kW

$\mathbf{S}_{\mathbf{N}}\mathbf{\geq}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{\text{MAX}}}}{\mathbf{\text{cosφ}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1000 \bullet}\mathbf{10}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{0,93}}\mathbf{= 1075,3\ kW}$

Moc [kVA]	1600
UG [kV]	15,75
UD [kV]	0,4
Typ połączenia	Dyn5
Straty w rdzeniu [kW]	1,85
Straty w uzwojeniu [kW]	15,2
Napięcie zwarcia [%]	6

$$\mathbf{R}_{\mathbf{T}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{\text{Cu}}}\mathbf{*}\mathbf{U}_{\mathbf{N}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{S}_{\mathbf{N}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{15200*}\mathbf{400}^{\mathbf{2}}}{{\mathbf{(}\mathbf{1600*10}^{\mathbf{2}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,00095\ \Omega}$$

$$\mathbf{Z}_{\mathbf{T}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{u}_{\mathbf{\% z}}\mathbf{*}\mathbf{U}_{\mathbf{N}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{100*}{\mathbf{(}\mathbf{1600*10}^{\mathbf{2}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,006\ \Omega}$$

$$\mathbf{X}_{\mathbf{T}}\mathbf{=}\sqrt{\mathbf{Z}_{\mathbf{T}}^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{X}_{\mathbf{T}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\sqrt{\mathbf{0,006}^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{0,00095}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,005924\ \Omega}$$

3. Rozmieszczenie rozdzielnic i przewodów

W projekcie zostały użyte 3 rozdzielnice z czego jedna jest główna a 2 pozostałe oddziałowe. Z rozdzielnic oddziałowych zostały poprowadzone przewody do silników oraz do gniazd. Rozmieszczenie rozdzielnic oraz kabli jest pokazane na załączonym schemacie. Przewody zostały poprowadzone w podłodze.

Tr-RG	E
RG-RO1	C
RG-RO2	C
RO-odbiorniki	C

C – przewody ułożone w betonie (przewody wiodące do gniazd zostały ułożone w oddzielnych kanałach w celu zwiększenia współczynnika zmniejszającego)

E – przewód zawieszony w powietrzu

4. Dobór silników

Silniki zostały dobrane z firmy Tamel. Mają dwie pary biegunów, ich prędkość synchroniczna wynosi 1500 obr/min. Parametry silników są przedstawione w tabeli poniżej.

Nr odbioru	Moc odbioru [kW]	PN [kW]	n [min^-1]	Typ	IN [A]	η [%]	cosφ	I­A/IN	Liczba silników
389	1,1	1,1	1425	3Sg 90S-4-IE2	2,5	81,4	0,77	5,2	2
390	7	7,5	1460	3Sg132M-4-IE2	14,7	88,7	0,83	8,1	2
391	1,85	2,2	1435	3Sg100L-4A-IE2	5,1	84,3	0,74	6,6	1
392	15	15	1460	3Sg160L-4-IE2	28	90,6	0,85	7,7	1
395	0,6	0,75	1440	3Sg80-4B-IE2	1,9	79,6	0,72	6,8	2
393	8	11	1465	3Sg160M-4-IE2	21	89,8	0,83	7,7	2
394	10	11	1465	3Sg160M-4-IE2	21	89,8	0,83	7,7	1
391	18,5	18,5	1470	3Sg180M-4-IE2	35	91,2	0,84	8,4	1
394	15	15	1460	3Sg160L-4-IE2	28	90,6	0,85	7,7	1
392	1,1	1,1	1425	3Sg 90S-4-IE2	2,5	81,4	0,77	5,2	1

5. Dobór kabli i zabezpieczeń oraz przykładowe obliczenia.

a) Linia Transformator-RG:

Prąd znamionowy I_N = 319,8 A

Przewód YKY 4x185/1x95

Obciążalność prądowa I_dd = 456 A

Ze względu na współczynnik zmniejszający równy 1 obciążalność prądowa po korekcji I^’_dd =I_dd =456 A

Przewodność właściwa miedzi γ=56 m/Ωmm²

Rezystancja przewodu: $R = \frac{l}{\gamma*s} = \frac{50}{56*185} = 0,004826\ \Omega$

Reaktancja przewodu: X_k =0,1 Ω/km, X=50*0,1*10^-3=0,005 Ω

Impedancja przewodu: $Z = \sqrt{R^{2} + X^{2}} = \sqrt{{0,004826}^{2} + {0,005}^{2}} = 0,00695\ \Omega$

Procentowy spadek napięcia:

$${\delta U}_{\% Tr - RG} = \frac{100*\sqrt{3}*I_{n}(R*cos\varphi + X*sin\varphi)}{U_{n}} = \frac{100*\sqrt{3}*319,8*(0,004826*0,89 + 0,005*0,45)}{400} = 0,91\%$$

Rezystancja obwodu zwarciowego: R_k = R + R_T = 0, 004826 + 0, 00095 = 0, 00578 Ω

Reaktancja obwodu zwarciowego: X_k = X + X_T = 0, 005 + 0, 005924 = 0, 01092 Ω

Impedancja obwodu zwarciowego:

$Z_{k} = \sqrt{R_{k}^{2} + X_{k}^{2}} = \sqrt{{0,00578}^{2}*{0,01092}^{2}} = 0,01236\ \Omega$

Prąd zwarciowy początkowy: $I_{k}^{"} = \frac{U_{n}}{\sqrt{3}xZ_{k}} = \frac{400}{\sqrt{3}x0,01236} = 18688,38\ A$

Współczynnik udarowy: $\kappa = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3R}{X}} = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3*0,004826}{0,005}} = 1,07$

Prąd zwarciowy udarowy:

$i_{p} = \sqrt{2}*\kappa*I_{k}^{"} = \sqrt{2}*1,07*18688,38 = 28389,2\ A$

Dobór wyłączników

Ochrona przed przeciążeniem:

I_N < I < I^’_dd

I_N – prąd znamionowy w przewodzie

I – prąd znamionowy wyłącznika

I^’_dd – obciążalność prądowa po korekcji

319,8A < 400A < 456A

Wyłącznik mocy NR400F-TR53UE-400A firmy Schneider o prądzie znamionowym 400A

Ochrona przed zwarciem:

I­_Cu > I^”_k

36kA > 18,7kA

I_Cu – znamionowa zdolność łączeniowa

I^”_k – początkowy prąd zwarciowy

Dobór rozłącznika:

Prąd znamionowy 319,8A

Rozłącznik DMV 400N/4 firmy Moeller o prądzie znamionowym 400A.

b) linia RG-RO1

Prąd znamionowy I_N = 154,2 A

Przewód YKY 4x70/1x35

Obciążalność prądowa I_dd = 184 A

Ze względu na współczynnik zmniejszający równy 1 obciążalność prądowa po korekcji I^’_dd =I_dd =184 A

Przewodność właściwa miedzi γ=56 m/Ωmm²

Rezystancja przewodu: $R = \frac{l}{\gamma*s} = \frac{17}{56*70} = 0,004388\Omega$

Reaktancja przewodu: X_k =0,1 Ω/km, X=17*0,1*10^-3=0,00172 Ω

Impedancja przewodu: $Z = \sqrt{R^{2} + X^{2}} = \sqrt{{0,004388}^{2} + {0,00172}^{2}} = 0,00471\ \Omega$

Procentowy spadek napięcia:

$${\delta U}_{\% RG - RO1} = \frac{100*\sqrt{3}*I_{n}(R*cos\varphi + X*sin\varphi)}{U_{n}} + {\delta U}_{\% Tr - RG} = 0,91\% + \frac{100*\sqrt{3}*154,2*(0,004388*0,89 + 0,00172*0,45)}{400} = 1,22\%$$

Rezystancja obwodu zwarciowego: R_k = R + R_T = 0, 004388 + 0, 00095 = 0, 01016 Ω

Reaktancja obwodu zwarciowego: X_k = X + X_T = 0, 00172 + 0, 005924 = 0, 01264 Ω

Impedancja obwodu zwarciowego:

$Z_{k} = \sqrt{R_{k}^{2} + X_{k}^{2}} = \sqrt{{0,01016}^{2}*{0,01264}^{2}} = 0,01622\ \Omega$

Prąd zwarciowy początkowy: $I_{k}^{"} = \frac{U_{n}}{\sqrt{3}xZ_{k}} = \frac{400}{\sqrt{3}x0,01633} = 14235,35\ A$

Współczynnik udarowy: $\kappa = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3R}{X}} = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3*0,004388}{0,00172}} = 1,02$

Prąd zwarciowy udarowy:

$i_{p} = \sqrt{2}*\kappa*I_{k}^{"} = \sqrt{2}*1,02*14235,35 = 20543,82\ A$

Dobór wyłączników

Ochrona przed przeciążeniem:

I_N < I < I^’_dd

154,2A < 175A < 184A

Wyłącznik mocy EZC250F-TM Fixed-175A firmy Schneider o prądzie znamionowym 175A

Ochrona przed zwarciem:

I­_Cu > I^”_k

25kA > 14,2kA

Dobór rozłącznika

Prąd znamionowy 154,2A

Rozłącznik DMV 400N/4 firmy Moeller o prądzie znamionowym 400A.

Sprawdzenie selektywności:

Czerwona charakterystyka jest dla wyłącznika NR400F-TR53UE-400A , a niebieska dla EZC250F-TM Fixed-175A. Charakterystyki się nie przecinają, selektywność jest zachowana.

c) linia L1 (silnik 390)

Prąd znamionowy I_N = 14,7 A

Przewód YKY 5x2,5

Obciążalność prądowa I_dd = 24 A

Współczynnik zmniejszający dla 6 przewodów w wiązce i ułożenia C wynosi 0,72, więc obciążalność prądowa po korekcji I^’_dd =I_dd *0,72=17,28 A

Przewodność właściwa miedzi γ=56 m/Ωmm²

Rezystancja przewodu: $R = \frac{l}{\gamma*s} = \frac{28}{56*2,5} = 0,201786\Omega$

Reaktancja przewodu: X_k =0,1 Ω/km, X=28*0,1*10^-3=0,00283 Ω

Impedancja przewodu: $Z = \sqrt{R^{2} + X^{2}} = \sqrt{{0,201786}^{2} + {0,00283}^{2}} = 0,20181\ \Omega$

Procentowy spadek napięcia:

$${\delta U}_{\% M - Tr} = \frac{100*\sqrt{3}*I_{n}(R*cos\varphi + X*sin\varphi)}{U_{n}} + {\delta U}_{\% Tr - RG} + {\delta U}_{\% RG - RO1} = 1,22\% + \frac{100*\sqrt{3}*14,7*(0,201786*0,83 + 0,00283*0,56)}{400} = 2,30\%$$

Rezystancja obwodu zwarciowego: R_k = R + R_T = 0, 201786 + 0, 00095 = 0, 21195Ω

Reaktancja obwodu zwarciowego: X_k = X + X_T = 0, 00283 + 0, 005924 = 0, 01547 Ω

Impedancja obwodu zwarciowego:

$Z_{k} = \sqrt{R_{k}^{2} + X_{k}^{2}} = \sqrt{{0,21195}^{2}*{0,01547}^{2}} = 0,21251\ \Omega$

Prąd zwarciowy początkowy: $I_{k}^{"} = \frac{U_{n}}{\sqrt{3}xZ_{k}} = \frac{400}{\sqrt{3}x0,21251} = 1086,71\ A$

Współczynnik udarowy: $\kappa = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3R}{X}} = 1,02 + 0,98*e^{\frac{- 3*0,21195}{0,01547}} = 1,02$

Prąd zwarciowy udarowy:

$i_{p} = \sqrt{2}*\kappa*I_{k}^{"} = \sqrt{2}*1,02*1086,71 = 1567,57\ A$

Dobór wyłączników

Ochrona przed przeciążeniem:

I_N < I < I^’_dd

14,7 < 16A < 17,28A

Wyłącznik nadmiarowo – prądowy C60N-C-16A firmy Schneider o prądzie znamionowym 16A

Ochrona przed zwarciem:

I­_Cu > I^”_k

6kA > 1,1kA

Sprawdzenie selektywności:

Czerwona charakterystyka jest dla wyłącznika C60N-C-16A, a niebieska dla EZC250F-TM Fixed-175A. Charakterystyki się nie przecinają, selektywność jest zachowana.

Dobór wyłącznika różnicowo – prądowego

Prąd znamionowy I_N = 14,7A

Wyłącznik różnicowo – prądowy CFI6-25/4/003 firmy Moeller o prądzie znamionowym 25 A i prądzie różnicowym 30 mA.

Dobór wyłącznika silnikowego

Prąd znamionowy I_N = 14,7A

Wyłącznik silnikowy PKZM4-16 firmy Moeller o prądzie znamionowym16 A i zakresie nastawy 10 – 16 A.

Rozruch silnika

Dla obwodu 390 jest dobrany silnik o mocy znamionowej P = 7,5 kW.

Prąd znamionowy I_N = 14,7A

Zostało dobrane urządzenie rozruchowe DS7-342SX016N0-N firmy Moeller. Urządzenie jest przeznaczone do pracy z silnikiem 7,5 kW przy 400V oraz prądzie znamionowym 16 A.

Dla silników o mniejszych mocach znamionowych urządzenia rozruchowe nie były potrzebne, ponieważ prądy rozruchowe nie są zbyt duże. Dlatego też zostały do nich zastosowane przełączniki gwiazda trójkąt ʏ/Δ.

Dla obwodów z gniazdami dobór wyłączników nadprądowych i różnicowo – prądowych był dobierany na tej samej zasadzie, z tym że wyłączniki są dwubiegunowe a nie czterobiegunowe.

6. Załączniki

- schemat instalacji elektrycznej hali

- schemat rozdzielnicy RO1

- schemat elektryczny