Uproszczony projekt zasilania przemysłowych stacji transformatorowych SN/nn
Uproszczony projekt zasilania przemysłowych stacji transformatorowych SN/nn
Przedstawiamy projekt zasilania przemysłowych stacji transformatorowych SN/nn.
Zobacz także
mgr inż. Julian Wiatr Uproszczony projekt instalacji piorunochronnej jednostki ochrony przeciwpożarowej
Projektowany budynek jest odosobnionym budynkiem jednostki ochrony przeciwpożarowej.
Projektowany budynek jest odosobnionym budynkiem jednostki ochrony przeciwpożarowej.
Redakcja Elektro.info.pl news „Poradnik projektanta elektryka” już w sprzedaży!
W związku z dużym zainteresowaniem Czytelników poprzednimi wydaniami „Poradnika”, zdecydowaliśmy się na kolejne, które zostało uaktualnione i rozszerzone.
W związku z dużym zainteresowaniem Czytelników poprzednimi wydaniami „Poradnika”, zdecydowaliśmy się na kolejne, które zostało uaktualnione i rozszerzone.
SKLEP RTV EURO AGD Domek letniskowy - wszystko, co powinno się w nim znaleźć, aby dobrze wypoczywać
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek,...
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek, by móc korzystać również ze wszystkich zdobyczy techniki? Co powinno się w nim znaleźć, aby cieszyć się zarówno ciszą, jak i rozrywką?
Podstawa opracowania
- Zlecenie inwestora.
- Wizja lokalna w terenie.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: Dz.U. z 2019 roku, poz. 1065 z późniejszymi zmianami).
- Warunki techniczne przyłączenia wydane przez Zakład Energetyczny.
- Norma N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa.
- Norma PN-EN 50322:2011 Instalacje elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1 kV.
- Norma N SEP-E 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa.
- PN-E 05100-1:2000 Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowanie i budowa. Linie prądu przemiennego z przewodami roboczymi gołymi.
- Norma PN-EN 60865-1:2002 Obliczanie skutków prądów zwarciowych. Część 1: Definicje i metody obliczeń.
- Katalogi producentów kabli oraz producentów osprzętu kablowego.
Warunki techniczne przyłączenia, wydane przez służby energetyczne lotniska
Zasilanie projektowanych stacji transformatorowych należy realizować poprzez złącze kablowe SN zlokalizowane w linii ogrodzenia. Energię elektryczną do złącza kablowego SN należy doprowadzić kablem o przekroju ustalonym na podstawie obliczeń, lecz nie mniejszym niż 50 mm2), wyprowadzonym z wolnego pola PZO zlokalizowanego na terenie lotniska. Moc zwarciowa na szynach PZO wynosi S”kQ = 50 MVA. Czas trwania zwarcia Tk = 1,5 s. Pomiar kontrolny zużytej energii należy realizować w układzie pośrednim zlokalizowanym w szafce pomiarowej zainstalowanej obok złącza kablowego SN. Resztkowy niekompensowany prąd ziemnozwarciowy w lotniskowej sieci SN: Inkc = 15 A.
Opis stanu istniejącego
Na terenie lotniska funkcjonuje PZO, w którym znajduje się wolne pole, umożliwiające przyłączenie projektowanego kabla SN. W odległości 1000 m od PZO zlokalizowany jest oddział napraw składający się z dwóch hal przemysłowych. Teren oddziału remontowego jest ogrodzony. Moc zapotrzebowana przez oddział została określona w projekcie instalacji elektrycznych hal:
- hala 1: Pz = 250 kW; cosφ = 0,7,
- hala 2: Pz = 300 kW, cosφ = 0,8.
Zgodnie z projektem instalacji elektrycznych hal remontowych, w każdej hali planuje się instalacje przemysłowej stacji transformatorowej ICZ-E 15/0,4 kV wyposażonej w transformator o mocy 400 kVA i układzie połączeń Dy5.
Opis techniczny
W miejscu określonym w projekcie instalacji elektrycznych hal produkcyjnych należy zainstalować przemysłowe stacje transformatorowe ICZ-E wyposażone w transformatory o mocy 400 kVA o grupie połączeń Dy5. Z wolnego pola PZO należy wyprowadzić kabel 3XRUHAKXS 50/16 -12/20, który należy układać w rowie kablowym o głębokości 1 m na podsypce piasku o grubości 10 cm. Kabel należy wprowadzić do złącza kablowego SN zainstalowanego w linii ogrodzenia oddziału remontowego. Ze złącza kablowego należy wyprowadzić dwie linie kablowe wykonane kablem 3XRUHAKXS 50/16-12/20 do zasilania transformatorów zlokalizowanych w halach naprawczych. Kable należy układać w wykopach o głębokości 1 m na podsypce piasku o grubości 10 cm. Po ułożeniu wszystkich projektowanych kabli należy je zasypać warstwą piasku grubości 10 cm, warstwą rodzimego gruntu o grubości 40 cm, rozłożyć wzdłuż całej trasy taśmę kablową koloru czerwonego i zasypać wykop. Na kablu projektowanych linii SN przed zasypaniem należy w odstępach co 10 m założyć opaski kablowe zawierające następujące informacje: typ kabla – rok ułożenia – długość – symbol użytkownika – symbol wykonawcy.
Rezystancja uziemienia kadzi ochronnego transformatorów R ≤ 3 Ω. Uziemienie transformatorów należy wykonać jako wspólne z uziemieniem roboczym punktu neutralnego dolnego uzwojenia transformatora. Kontrolny układ pomiarowy należy zainstalować w szafce pomiarowej zlokalizowanej obok złącza kablowego SN.
Układy pomiarowe zużytej energii elektrycznej należy wykonać w układzie pośrednim z wykorzystaniem przekładników prądowych SN napowietrznych CTS17 32/5 A/A, kl. 0.2S, Sn = 7,5 VA oraz przekładników napięciowych SN VTS 17 o mocy Sn = 7,5 VA i napięciach Un1 = 15 000:√3 V; Un2 = 100: √3 V. Plan linii kablowych przedstawia rysunek 1. Schemat układu zasilania przedstawia rysunek 2.
Rys. 1. Plan zasilania przemysłowych stacji transformatorowych ICZ-E; rys. J. Wiatr
Rys. 2. Schemat układu zasilania przemysłowych stacji transformatorowych ICZ-E; rys. J. Wiatr
Obliczenia
Sprawdzenie poprawności założonej mocy transformatorów:
Dobór zabezpieczeń transformatorów (SnT1 = SnT2 = SnT):
Zostaną przyjęte bezpieczniki VV C 10/17,5kV 32A 50N, produkcji ETI POLAM.
Moc zapotrzebowana przez projektowany obiekt oddziału remontowego:
Prądy zwarciowe w PZO (miejsce przyłączenia projektowanej linii kablowej SN) oraz dobór kabla zasilającego SN:
Sprawdzenie żyły powrotnej na zwarcie dwufazowe:
Sprawdzenie dobranego kabla z warunku spadku napięcia:
Dobór zabezpieczenia projektowanej linii kablowej, wychodzącej z PZO:
Zostaną przyjęte bezpieczniki VV C 10/17,5kV 63A 50N, produkcji ETI POLM.
Sprawdzenie warunku wybiórczości zabezpieczeń:
Warunek spełniony.
Sprawdzenie kabli zasilających transformatory z warunku spadku napięcia:
transformator 1:
transformator 2:
Uwaga! Prądy zwarciowe wraz ze wzrostem odległości od PZO ulegają zmniejszeniu, podobnie jak elektromagnetyczna stała czasowa obwodu zwarcia. Pozwala to na przyjęcie przekroju przyjętego dla kabla doprowadzającego energię z PZO do ZK SN. W takim przypadku wystarczającym jest obliczenie spodziewanych spadków napięć i założenie spełnienia pozostałych warunków.
Wymagana rezystancja uziemienia transformatora:
Zgodnie z wymaganiami normy N SEP-E 001, w takim przypadku należy spełnić następujący warunek:
Uziemienie transformatorów należy wykonać jako wspólne z uziemieniem punktu neutralnego dolnego uzwojenia.
Ponieważ uziom zostanie wykonany jako kombinowany, rezystancje poszczególnych jego elementów wyniosą:
- pojedynczy uziom pionowy Φ16, długości 6 m (dolny koniec 7 m poniżej poziomu gruntu, a górny 1 m poniżej poziomu gruntu):
- uziom poziomy na głębokości 1 m:
- wartość wypadkowa uziemienia (10 uziomów pionowych oddalonych od siebie średnio o 20 m połączonych taśmą FeZn 30×4 stanowiącej uziom poziomy):
Warunek będzie spełniony.
Dobór przekładnika prądowego:
Zostaną przyjęte przekładniki prądowe CTS 12 40/5 A/A kl. 02S o mocy 7,5 VA:
Wymagane parametry zwarciowe przekładnika:
- prądy zwarciowe w ZK SN:
- znamionowy prąd dynamiczny:
- znamionowy krótkotrwały prąd cieplny (1-sekundowy):
Zostanie przyjęty przekładnik prądowy SN typu CTS 17 10/5 A/A kl. 0.2S o mocy Sn = 7,5 VA, Idyn = 25 kA oraz IthT1 = 20 kA, produkcji KPB Intra Polska Sp. z o.o.
Dobór przekładników napięciowych:
gdzie:
Un1 – napięcie pierwotne przekładnika, w [V],
Un2 – napięcie wtórne przekładnika, w [V],
Sg – moc graniczna przekładnika, w [VA],
S0 – moc obciążenia przekładnika, w [VA],
Sn – moc znamionowa przekładnika, w [VA],
Sap – moc pobierana przez tor napięciowy licznika energii elektrycznej, w [VA],
Inb2 – prąd znamionowy zabezpieczenia instalowanego po stronie wtórnej przekładnika, w [A],
Sp – wymagany przekrój przewodu łączącego przekładniki z licznikiem zużytej energii, w [mm2],
Rb – rezystancja bezpiecznika, w [Ω],
Rz – rezystancja zestyków, w [Ω],
γ – konduktywność przewodu, w [m/(Ω·mm2],
S – przekrój przewodu, w [mm2],
Zn – znamionowa impedancja przekładnika, w [Ω],
l – długość przewodu lub kabla, [m]
Zap – impedancja wejściowa licznika zużytej energii, w [Ω],
Rz – rezystancja łączeń, w [Ω],
Rp – rezystancja przewodu łączącego licznik z przekładnikiem, w [Ω],
IBTr – spodziewany prąd obciążenia obwodu pierwotnego przekładnika prądowego, w [A],
In1 – znamionowy prąd pierwotny przekładnika prądowego, w [A],
In2 – znamionowy prąd wtórny przekładnika prądowego, w [A],
IthT1 – jednosekundowy prąd cieplny przekładnika prądowego, w [kA],
Idyn – prąd dynamiczny przekładnika prądowego, w [kA],
Ith – prąd zwarciowy cieplny, w [kA],
IBT – spodziewany prąd obciążenia transformatorów, w [A],
Ik” – początkowy prąd zawarcia, w [kA],
T – elektromagnetyczna stała czasowa obwodu zwarciowego, w [s],
x’- jednostkowa reaktancja linii elektroenergetycznej, w [Ω/km] (dla linii kablowej SN: x’=[0,1Ω/km],
ip – zwarciowy prąd udarowy, w [kA],
κ – współczynnik udaru, w [-],
S”kQ – moc zwarciowa, w [MV],
ZkQ – impedancja zwarciowa zastępcza Systemu Elektroenergetycznego, w [Ω],
τpz – początkowa temperatura zawarcia, w [K],
τdz – dopuszczalna temperatura zawarcia, w [K],
Tk – czas trwania zwarcia, w [s],
c – ciepło właściwe żyły przewodzącej przewodu lub kabla, w [J(cm3·K],
k – jednosekundowa gęstość prądu zwarciowego, w [A/mm2],
α – temperaturowy współczynnik rezystancji, w [K-1],
UL – napięcie dotykowe dopuszczalne, w [V],
η1; η2 – współczynniki wykorzystania uziomów, w [-] (zob. J. Strzałka, J. Strojny, Projektowanie urządzeń elektroenergetycznych, UWND AGH, Kraków 2008),
lu – długość uziomu, w [m],
du – średnica uziomu, dla uziomu poziomego połowa szerokości, w [m],
tu – głębokość ułożenia uziomu poziomego, w [m],
ρ – rezystywność gruntu, w [Ω·m].
Przyjęty został przekładnik napięciowy SN typu VTS17 o mocy 7,5 VA na napięcie pierwotne 15 000:√3 V oraz napięcie wtórne 100:√3 V , produkcji KPB Intra Polska Sp. z o.o. z bezpiecznikiem topikowym JT 0,6 A oraz kabel YKY 4×1,5.
Uwagi końcowe
- Ochrona przeciwporażeniowa przy uszkodzeniu – uziemienie.
- Rezystancja uziemienia stacji transformatorowej nie może przekraczać 3 Ω.
- Przy pracach budowlanych związanych z budową linii kablowej w miejscach uzbrojenia terenu roboty należy wykonywać ręcznie w porozumieniu oraz pod nadzorem użytkowników poszczególnych elementów uzbrojenia terenu.
- Po ułożeniu kabla, przed jego zasypaniem, należy rury osłonowe uszczelnić od przedostawania się wody i poddać całość linii kablowych inwentaryzacji geodezyjnej.
- Żyły powrotne poszczególnych kabli należy uziemić na obu końcach.
- Instalację ZK SN należy wykonać zgodnie z DTR producenta.
- Po wykonaniu linii kablowych należy wykonać badania odbiorcze.
W artykule pominięto PWP, który wchodzi w zakres projektu instalacji.
