Вибір вимірювальних трансформаторів напруги.
Трансформатори напруги вибирають за їх номінальними параметрами (U_ном, I_ном), конструктивному виконанню, класу точності, а також потужності вторинної обмотки:
 

Де РS = S_пр · сов j – сумарна активна потужність, що споживається котушками приладів, Вт
QS = Р_пр · t_g ц – реактивна потужність, вар
S_ном – номінальна потужність трансформатора напруги.
Вибір і перевірка збірних шин
Поперечний переріз збірних шин вибирається в довідниках по величині розрахункового струму. Вибрані шини перевіряються на ел. динамічну і термічну дію струмів к.з.


де у – вказується в довідниках для даного матеріалу.
S_роз – вибирається в довідниках.
Вибір і перевірка кабельних ліній
Кабелі як і шини вибирають за U_ном і І_ном і перевіряють на термічну стійкість при струмах к.з.
 

S _min – мінімальний переріз провідника за умовою термічної стійкості.
Вибір ізоляторів для шин.
Ізолятори вибираються за U_ном, I_ном і перевіряється на 60% механічне навантаження дії струму к.з. При цьому повинна виконуватись умова:
 

Напруга мережі 10 кВ.
Визначаю розрахунковий номінальний струм:

Вибираю високовольтний вимикач типу ВМП‑10–250–20У3 з приводом ППВ‑10У3 [5] с. 170 т. 2–65:
Табл. 7

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=14.4 А	Ін=250 А	Ір≤Ін
Яу=13,2 А	Яmax=52 кА	Яу≤Іmax
Ік.з=5,2 кА	Іот=20 кА	Ік.з≤Іот
		Sк.з≤ Sот

Вибираю роз’єднувач типу РВ‑10/250 з приводом ПР‑10 [21] с. 223 т. 2–61:
Табл. 8

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=14.4 А	Ін=250 А	Ір≤Ін
Яу=13,2 кА	Яmax.=60 кА	Яу≤Іmax

Вибираю трансформатори струму типу ТЛМ‑10 з числом вторинних обмоток-2 [5] с. 182 т. 2–79:
Табл. 9

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн
Ip=14.4 А	Ін=100 А	Ір≤Ін
Яу=13,2 кА		Яу≤Іmax

Вибираю трансформатори напруги типу НОМ‑10У4 [5] с. 190 т. 2–85:

Розрахункові дані	Допустимі дані	Умови вибору
Up=10 кВ	Uн=10 кВ	Up≤Uн

Вибираю і перевіряю шини на електродинамічну стійкість до струмів к.з.

При розрахунковому струмі навантаження I_роз=14.4 А, та при ударному струмі 6.04 кА вибираю алюмінієві шини розміром 50Ч5 мм з допустимим струмовим навантаженням 250 А. Шини встановлюють на ізолятори плашмя, відстань між ізоляторами в прольоті l=1300 мм, відстань між фазами а=450 мм з перерізом однієї полоси 250 мм². [2] с. 360. Визначаємо момент опору поперечного перерізу шин, при розташуванні шин плашмя:

Визначаємо розрахункову напругу в металі шин і перевіряємо шини на електродинамічну стійкість:

 

Оскільки для алюмінієвих шин у_доп=80 мПа, то шини з у_роз=11.59 мПа динамічно стійкі.
Перевіримо шини на термічну стійкість для чого визначимо S_min, користуючись формулою:
                            [2] с. 245;
t_пр – час вимикання вимикача, що був вибраний;
С = 88 для алюмінієвих шин.

Вибрані шини з поперечним перерізом 250 мм² задовольняють умову термічної стійкості, оскільки:

Виходячи з U_ном=10кВ та І_ном=14.4 А вибираю опорні ізолятори типу ИОР‑10–375 УХЛ‑2 на U_ном=10кВ та І_ном=1000 А з F_руй=3750 Н.
Розрахункове навантаження на опорні ізолятори:

Вибрані ізолятори перевіряємо на 60% механічне навантаження дії струму к.з.


Оскільки F_розр =885,9 Н < 60% F_руй=2250 Н, то вибраний тип ізолятора витримує механічне навантаження дії струму к.з.
Перевіряю вибраний кабель марки АСБ‑10/3/25 на термічну стійкість до струмів к.з. по розрахунковому струму І_р = 14.4 А.
Визначаю мінімальний переріз кабеля:

Де С=85 для алюмінієвих жил

Кабель марки АСБ‑10/3/25 з перерізом 25 мм² задовольняє умову термічної стійкості, оскільки:
S_mіn< S_роз
Кабель термічно стійкий.
2.7 Обґрунтування конструктивного виконання електромереж напругою до 1000 В
Живлення споживачів електроенергії в інструментальному цеху здійснюється цеховими електричними мережами. Джерела живлення цих мереж е цехові трансформаторні підстанції.
Конструктивне виконання мереж повинно забезпечувати безпеку в експлуатації цехової мережі в залежності від аварійного середовища в цеху, без перериву в електропостачанні, захисту струмоведучої частини мережі від механічних пошкоджень.
Магістральні схеми живлення мають переваги для рівномірного розподілу навантаження по цеху, коли споживачі розташовані достатньо близько один від одного. В цьому випадку використання шинопровода в якості конструктивного рішення дуже зручно використовувати любу перестановку механізмів, верстатів і інших приймачів.
При магістральних схемах можливе застосування складних конструкцій, шино проводів і швидкий монтаж мережі. На деяких ділянках даного інструментального цеху встановлюються розподільчі пункти для живлення електроприймачів які приєднуються до найближчих шинопроводів.
В нашому цеху використовується розподільчий шино провід серії ШМА який призначений для розподілу електричної енергії трифазного струму промислової частоти. Приєднання розподільчого шинопровода до шин підстанції виконується кабелем або проводом який підводиться до вхідної коробки встановленої в місці з`єднання двох секцій.
Швидке підключення верстатів без зняття напруги з шинопровода виконується через відгалужу вальні коробки з установчими автоматами. Для захисту від механічних пошкоджень кабелів в середині приміщень, прокладають в каналах і кріплять скобами на стінах і потолку. Якщо число кабелів прокладаємих в одному напрямку небагато то їх протягують через труби або покривають залізом.

2.7.1 Розрахунок і вибір магістральних і розподільчих мереж напругою до 1000 В, захист від струмів перевантаження і короткого замикання
Вибираємо з умови нагріву кабеля для живлення кожного споживача. живлення поедаемо кабелем ПВС розрахункового перерізу в трубах. Розраховуємо переріз кабеля для першого споживача:

Переріз проводу вибираємо з умови Ір≤Ід, де Ід-допустимий струм кабеля.
Вибираємо кабель ПВС‑4х2.5 Ід‑21А
Для всіх інших споживачів розрахунок проводимо аналогічно і заносимо в таблицю 2.7.1.1
Вибираємо запобіжник для захисту споживачів від струмів короткого замикання. Тип запобіжника ППНИ‑33.
Визначаємо пусковий струм:Іпус.=λ*Ір=8*14=112А
Де λ-кратність пускового струму (7–9)
Номінальний струм плавкої вставки запобіжника:
Ін.вс.=Іпус./2.5=112/2.5=45А
Вибираємо запобіжник ППНИ‑33 Ін‑100А Івс.-50А
Всі дані заносимо в таблицю 10

Табл. 10

№ п/п	Назва споживачів	№по плану	Рн кВт	Ін А	Пер. мм2	Ід.каб. А	Іпуск. А	Івст А	Ін Зап. А
1	Споживачі по ШР‑1 Токарний верстат	1–16	7.5	14	2.5	21	12	45	100
2	Кругло шліфовальнй	57–61	3	5.7	1.5	15	45.6	18	50
3	Кран-балка	85	5.5	8.2	1.5	15	66	26.4	50
4	ЩО	87	3	4.5	1.5	15	36	14	50
5	Споживачі по ШР‑2 Токарний верстат	17–32,	7.5	14	2.5	21	112	45	100
6	Заточні	62–65	5.5	8.2	1.5	15	45.6	18	50
7	Зварювальний апарат	83	3	4.5	1.5	15	36	14	50
8	ЩО	88	3	4.5	1.5	15	36	14	50
9	Споживачі по ШР‑3 Вертикально – фрезерні	33–42	7.5	14	2.5	21	112	45	100
10	Горизонтально – фрезерні	43–50	7.5	14	2.5	21	112	45	100
11	Зварювальний апарат	84	3	4.5	1.5	15	36	14	50
12	ЩО	89	3	4.5	1.5	15	36	14	50
13	Споживачі по ШР‑4 револьверні	51–56	11	16.5	2.5	21	132	52.8	100
14	Вертикально свердлильний	66–78	3	4.5	1.5	15	36	14	50
15	Карусельний	78–82	11	16.5	2.5	21	132	52.8	100
17	Кран-балка	86	5.5	8.2	1.5	15	66	26.4	50
18	ЩО	90	3	4.5	1.5	15	36	14	50

Для захисту споживачів від перевантажень обираємо магнітні пускачі з тепловим реле, і дані заносимо в таблицю 11
Табл. 11

Тип магнітного пускача	Тип теплового реле	Рн пускача кВт	Рн споживача кВт	№ по плану
КМИ‑10910	РТИ‑1303	5.5	3	57–61,66–78,83,84,87–90,
КМИ‑10910	РТИ‑1303	5.5	5.5	62–65,85,86,
КМИ‑11211	РТИ‑1316	7.5	7.5	1–32,33–42,43–50
КМИ‑22510	РТИ‑1316	15	11	51–56,78–82

2.8 Вибір вимірювальних приладів, приладів обліку і місце їх приєднання
Згідно розрахованої однолінійної електричної схеми для вимірювання величини струму в амперах (А), і напруги в вольтах(В), розходу електроенергії по цеху (активної і реактивної) підбираємо слідуючі електровимірювальні прилади які встановлюються на вводах 1і2.
РУ‑0.4кВ КТП 2/250 10/0.4/0.23 УХЛ3
1. для вимірювання напруги вольтметр V марки CD‑80 з граничним вимірюванням від 0–500В (2 шт.)
2. для вимірювання струму амперметр А на фазах А, В, С виходячи з наявності трансформаторів струму ТТИ‑40 500/5 в даній схемі Вибираемо амперметри марки Э238з, загальна ккількість амперметрів 6 шт.
3. для вимірювання електроенергії Вибираемо лічильник активної і реактивної енергії» Єлгама» ЕМS‑132.114 3х220/380 В 2 шт.
Вимірювальні прилади на підстанціях і розподільчих пунктах промислових підприємств встановлюються для нагляду за режимом роботи обладнання і визначення його шляху. Контрольно вимірювальні прилади встановлюються так щоб обслуговуючий персонал міг без перешкоди наглядати за їх показниками. Для цієї цілі вони виносяться в одне місце на шкал обліку електричної енергії на підстанції.

3. Охорона праці
Охорона праці - це система правових, організаційно-технічних, соціально-економічних, санітарно-гігієнічних, лікувально-профілактичних заходів та засобів спрямованих на збереження життя, здоров`я і працездатності людини у процесі трудової діяльності.
Головною метою охорони праці є створення на кожному робочому місті безпечних умов праці, безпечної експлуатації обладнання, зменшення або повна нейтралізація дії шкідливих і небезпечних виробничих факторів на організм людини і як наслідок зниження рівня виробничого травматизму та професійних захворювань.
Інструкція по охороні праці являється нормативним документом, установлюючи потреби безпеки при виконанні робочими і службовцями робіт у виробничих приміщеннях, на території підприємства і на будівельних площах.
Інструкції по охороні праці поділяються на типові інструкції і інструкції для працюючих на даному підприємстві.
Інструкції можуть розроблятися як для працюючих за професією електросварщик, слюсар і т.д., так і для окремих видів робіт робота на висоті, монтажні, наладочні і інші.
При доторканні людини до струмоведучих частин електроустановок, які знаходяться під напругою, до металічних частин внаслідок пробою чи несправності ізоляції струмоведучих частин, може статися ураження людини електричним струмом. Електричний удар може призвести до смертельного наслідку. Щоб запобігти небезпеці ураження струмом людей, які працюють на установках напругою до 1000В і вище, необхідно здійснювати заземлюючі пристрої і заземляти металічні частини електрообладнання і установок.
Заземлюючі пристрої повинні задовольняти вимоги, обумовлені режимом роботи мереж і захисту від перенапруг.

3.1 Розрахунок заземлюючого пристрою підстанції
Всі металічні частини електроустановок, що нормально не знаходяться під напругою, а можуть попасти під напругу через пошкодження ізоляції, повинні надійно заземлюватись. Заземляють корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників; каркаси щитів, щитків, шаф, пультів управління; металеві конструкції ліній електропередач, підстанцій і розподільчих пристроїв; броню і металеві оболонки кабелів; сталеві труби електропроводок і т.п. а також вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів
Таке заземлення називається захисним і його метою є захист обслуговуючого персоналу від небезпечних напруг дотику.
Заземлення призначене для утворення нормальних умов роботи електроустановки, називається робочим.
Для захисту обладнання від пошкоджень ударами блискавки застосовується блискавко захисне заземлення. Для виконання всіх трьох типів заземлення використовують один заземлюючий пристрій.
Для виконання заземлення використовують природні і штучні заземлювачі.
В якості природних заземлювачів використовують водопровідні труби, оболонки кабелів, фундаменти і металеві частини будівель, фундаменти опор, які надійно з’єднані з землею, а також системи трос-опора. В якості штучних заземлювачів використовують стержні діаметром не менше 12 мм, кутики, полоси занурені в ґрунт для надійного контакту з землею. Їх довжина повинна бути від 2,5 до 3 м. Для захисту території електростанцій і підстанцій від крокової напруги, разом з глибинними вертикальними електродами біля поверхні землі ні глибині 0,5–0,7 м, прокладають горизонтальні стальні полоси, які під’єднують до вертикальних електродів. На ці полоси відбувається стікання електричного струму.
Розраховую заземлюючий пристрій для ТП‑10–2/250
Питомий опір ґрунту r = 110 Ом\м
Опір одиночного електрода
Rо = 0,227 ∙ r = 0,227 ∙ 110 = 25 Ом (2.57)
Число заземлювачів
n = Ro / h R3 = 25 / 0,7 ∙ 4 = 9 (2.58)
де h = 0,7 при d / 2 > 1
R3 = 4 Ом по нормам
Ro – опір одиночного заземлювача
L – довжина провідника
r – питомий опір ґрунту
h – коэффіціент екранування
11 електродів
R = Ro / n x h = 25/ 9 ∙ 0,7 = 3.9 Ом
До даного заземлюючого контура цеху через заземлюючі провідники у виді стальної катанки Ǿ‑6 мм заземляється все технологічне і електротехнічне обладнання цеху, яке забезпечує при пошкодженні ізоляції в обладнання до відключення його від мережі плавкою вставкою запобіжника або автоматичним вимикачем за рахунок великих однофазних струмів К3.
Перенапруга – це підвищення напруги в лініях і ЕУ до величин небезпечних для них. Розрізняють внутрішні і зовнішні перенапруги. Внутрішні поділяються на режимні, комутаційні, дугові.
Режимні перенапруження виникають в електроустановках при змінах їх режиму роботи, наприклад при відключенні короткого замикання, різких змінах навантаження і ін., що супроводжується виділенням запасеної в установці енергії. Комутаційні перенапруження викликаються розривом ланцюга змінного струму, індуктивності і ємкості, наприклад при відключенні струмів холостого ходу трансформаторів, асинхронних двигунів, ліній електропередачі і ін.
Дугові перенапруження можуть виникнути в установках вище 1000 В, при однофазних замиканнях на землю; їх величина перевищує в 4–4,5 рази номінальну напругу.
Атмосферні перенапруження. Вони виникають унаслідок дії на електроустановки грозових розрядів. На відміну від комутаційних вони не залежать від величини робочої напруги електроустановки. Атмосферні перенапруження підрозділяють на індуковані перенапруження і перенапруження від прямого удару блискавки.
Індуковані перенапруження виникають при грозовому розряді, поблизу електроустановки і лінії електропередачі за рахунок індуктивних впливів.
Для захисту ліній і обладнання від перенапруг застосовують трубчаті і вентильні розрядники.
Трубчасті розрядники застосовують на лініях передачі для захисту лінійної ізоляції від атмосферних перенапружень. Трубчасті розрядники застосовують двох типів РТВ і РТФ. Вони встановлюються на кінцевих опорах ЛЕП через деякі проміжки вздовж ЛЕП, при переході ЛЕП в КЛ.
Вентильні розрядники застосовуються типів РВС, РВП, РВМ і встановлюються зі сторони високої напруги та низької напруги на вводах РУ, на збірних шинах або поряд з окремими потужними Е У.
Для захисту від зовнішніх перенапруг і грозових розрядів застосовуються штирьові і тросові блискавковідводи. Штирьові – це стальні штирі. Тросові підвішуються в вигляді троса, які з’єднується з землею над ЛЕП або над певною територією.

Література
1. Постников Н.П. и др. «Электроснабжение промышленных предприятий», Ленинград, «Стройиздат», 1989 г.
2. Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», М., «ВШ», 1990 г.
3. Федоров А.А. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», М., «ВШ», 1990 г.
4. Федоров А.А. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети», М., «Энергия», 1980 г.
5. Крупович В.И. «Справочник по проектированию электроснабжения», М., «Энергия», 1980 г.
6. Федоров А.А. и др. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий», том 1, том 2, М., «Энергия», 1973 г.
7. Крючков И.П. и др. «Электрическая часть электростанций и подстанций», М., «Энергия», 1978 г.
8. Шаповалов И.Ф. «Справочник по расчету электрических сетей», Киев, «Будівельник», 1974 г.
9. Рожкова А.Д. и др. «Электрооборудование станций и подстанций», М., «Энергия», 1980 г.
10. Гессен В.Ю. и др. «Электрические станции и подстанции», М., «Колос», 1978 г.
11. Козьма А.А. «Электрические станции и системы», «Харьковский университет», 1963 г.
12. Коганов И.Л. «Курсовое и дипломное проектирование», М., «Колос», 1980 г.
13. Будзько И.А. и др. «Электроснабжение сельского хозяйства», М., «Колос», 1979 г.
14. Голованов А.Т. «Электротехнический справочник», ГОС «Энергоиздат», 1962 г.
15. Степанов М.И. «Курсовое проектирование по предмету ЭСППУ», М., 1986 г.
16. Федоров А.А. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию», том1, том 2, М., «Энергоиздат», 1986 г.
17. Коновалова Л.И. И др. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», М., «Энергоиздат», 1989 г.
18. Ермилов А.А. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», М., «Энергия», 1976 г.
19. Барыбин Ю.Г. и др. «Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудованию», М., «Энергоиздат», 1991 г.
20. Матвеев А.А. «Черчение», М., «ВШ», 1980 г.
21. Большам Л.М. «Справочник по проектированию электроснабжения ЛЭП и сетей», М., «Энергия», 1974 г.