Электроснабжение и электрооборудование цеха обработки корпусных деталей. 1 Общая часть 1 Краткое описание технологического процесса

• Название: 1 Общая часть 1 Краткое описание технологического процесса
• Анкор: Электроснабжение и электрооборудование цеха обработки корпусных деталей
• Дата: 02.05.2023
• Размер: 261.38 Kb.
• Имя файла: Ryba_KP (1).docx
• Тип: Документы; #1103797
• страница: 3 из 4

2.4 Выбор коммутационной аппаратуры 0,4 кВ

Выключатель автоматический является электромеханическим коммутационным аппаратом, способным обеспечить включение и выключение напряжения, а так же проводить электрический ток при нормальном состоянии электроцепи, а так же и обеспечить автоматический разрыв электроцепи размыканием контактов в случае аварийного состояния электроцепи.

Автоматические выключатели выбираются по номинальному напряжению U_на, В, по условию (28)

U_на ≥ U_с, (28)

где U_на – номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

U_с – номинальное напряжение распределительной сети, В.

Номинальный ток защищающего от перегрузки теплового расцепителя автоматического выключателя I_т, А, выбирают только по расчетному току линии по условию (29)

I_т ≥ I_р, (29)
Расчетный ток линии I_р, А, определяется по формуле (30)

I_р = , (30)

где Р_ном – номинальная мощность электроприемника, кВт;

U_ном– номинальное напряжение сети;

номинальный коэффициент мощности данного электроприемника.

Номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя автоматического выключателя I_эл, А, выбирают также по расчетному току линии по условию (31)

I_эл ≥ I_р, (31)

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I_{сраб.эл}, А, проверяется по максимальному кратковременному (пиковому) току линии по условию (32)

I_{сраб.эл} ≥ (1,25 ÷ 1,35)∙I_пик, (32)

где I_пик. – пиковый ток электроприемника, А.

Для распределительной линии, питающей одиночный электроприемник, пиковый ток равен пусковому току этого электроприемника I_пуск, А, и определяется по формуле (33)

I_пик = I_пуск = k_п∙I_расч, (33)

где I_пуск – пусковой ток электроприемника, определяемый по паспортным данным электроприемника, А;

k_п – кратность пускового тока (принимается: k_п = 6 или 6,5 – для синхронных двигателей и асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором); k_п = 3 ÷ 5 – для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором [9, с.68]).

Для питающей линии (при смешанной нагрузке, для обеспечения селективности защиты) пиковый ток I_пик, А, равен кратковременному току линии I_кр, А, и определяется по формуле (34)
I_пик = I_кр. = (I_р – k_и∙I_н.max) + I_пуск.max, (34)

где I_пуск.max – наибольший пусковой ток электроприемника в группе, А;

I_р – расчетный максимальный ток всех электроприемников, питающихся от данной линии, А;

k_и – коэффициент использования электроприемника с наибольшим пусковым током;

I_н.max – номинальный ток электроприемника с наибольшим пусковым током, А.

Выберем автоматический выключатель для защиты насоса мощностью Р_ном = 200,0 кВт.

Определим расчетный ток I_р по формуле (30)



Определим пусковой ток I_пуск по формуле (33)

I_пуск = 6∙340,0 = 2040,1 А

Определим ток срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя I΄_{сраб.эл} по формуле (32)

I΄_{сраб.эл} = 1,25∙2040,1 = 2550,2 А

Автоматические выключатели ВА51Г, так же как и ВА52Г, предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках в электрических цепях напряжением до 380 В переменного тока частоты 50, 60 Гц; для пуска, отключения и защиты асинхронных электродвигателей от токов перегрузки и токов короткого замыкания, а также для оперативных включений и отключений цепей.

Кратность отсечки выключателей ВА51Г – 25 (как и ВА52Г – 25) во всех случаях равна 14·I_ном.р, в зоне перегрузки тепловой расцепитель всех величин этих выключателей срабатывает при 1,2·I_ном.р. Тепловой расцепитель выключателей ВА51-25 и ВА51-31 срабатывает при 1,35·I_ном.р у прочих выключателей – 1,25·I_ном.р [8, с.113].

По справочнику (таблица 6.37) [8, с.113] выбираем выключатель типа ВА51 – 37 с данными I_{ном.выкл} = 400 А, I_ном.р. = 400 А, кратность отсечки k_отс = 10.

Проведем проверку по условию (32)

I΄_{сраб.эл} = 2550,2 А < I_{сраб.эл} = 400·10 = 4000 А

Проведем выбор вводного автоматического выключателя щита 0,4 кВ насосной дистилляции бензола. Расчетный ток линии I_р = 1839,9 А.

Определяем кратковременный ток линии I_кр, А по формуле (34)

I_кр = (1839,9 – 0,85∙425,0) + 2550,0 = 4028,7 А

Определим ток срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя I΄_{сраб.эл} по формуле (33)

I΄_{сраб.эл} = 1,25∙4028,7 = 5035,8 А

Выбираем выключатель типа ВА53 – 43 с полупроводниковым максимальным расцепителем: I_{ном.выкл} = 2500А, кратность отсечки k_отс = 3.

Проведем проверку по условию (32)

I_{сраб.эл} = 3∙2500 = 7500 А > I΄_{сраб.эл} = 5035,8 А

Результаты выбора автоматических выключателей сведены в таблицу 4.


2.5 Выбор марки и сечения токоведущих частей 0,4 кВ

Выбор сечения проводников напряжением до 1000 В производится по условию нагрева с последующей проверкой по допустимой потере напряжения и на соответствие току защитного аппарата.

Выбор сечения кабеля по нагреву при нормальных условиях эксплуатации токоведущих сетей в цехе проводится по условию (35)

I_р.  I_дл.доп, 35)

где I_р. – расчетный ток линии, А;

I_дл.доп. – длительно допустимый ток для выбираемого сечения, А.

Проверка выбранного сечения кабеля I_дл.доп, А, по току защитного аппарата производится по условию (36)

I_дл.доп. ≥ k_защ.∙I_защ., (36)

где k_защ. – коэффициент защиты или кратность защиты, то есть отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата. Значения k_защ. определяют по (таблица 7.6) [11, с.186], в зависимости от назначения принятого вида защиты, характера сети, изоляции проводов, кабелей и условия их прокладки (принимаем k_защ. = 1);

I_защ. – ток срабатывания защитного аппарата (ток срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя), А.

Проверка выбранного сечения провода (кабеля) по допустимой потере напряжения проводится по условию (37)

ΔU ≤ ΔU_доп, (37)

где ΔU_доп – допустимые потери напряжения, В;

ΔU – расчетные потери напряжения, В.

Допустимые потери напряжения ΔU_доп, В, равны

ΔU_доп = 0,05∙U_ном = 0,05∙380 = 19 В

Расчетные потери напряжения ΔU, В, определяются по формуле (38)

ΔU = ∙I_P∙ℓ∙(r₀∙cos φ + x₀∙sin φ), (38)
где I_P – расчетный ток линии, А;

ℓ – длина линии, км;

r₀, x₀ – удельные сопротивления проводников, Ом/км.

Приведем пример выбора кабеля для линии от щита 0,4 кВ до насоса мощностью Р_ном = 200,0 кВт, расчетный ток линии I_р = 340,0 А.

Выбираем кабель марки ВВГнг. Маркировка ВВГ означает – «винил-винил-голый», то есть подразумевается наличие двух слоёв поливинилхлорида, а затем отсутствие специального защитного слоя, а «нг» - означает, что данный подтип кабеля не поддерживает распространение горения, что очень важно в местах, где вероятность возгорания является достаточно высокой и безопасность стоит на первом месте. Буква «А» в маркировке отсутствует, что означает, что рассматриваемый кабель – медный.

Применение кабеля ВВГнг:

- при прокладке в сухих или сырых помещениях (туннелях), каналах, кабельных полуэтажах, шахтах, коллекторах, производственных помещениях, частично затапливаемых сооружениях при наличии среды со слабой, средней и высокой коррозийных активностях;

- при прокладке на специальных кабельных эстакадах, по мостам и в блоках;

- для прокладки в пожароопасных помещениях;

- при прокладке во взрывоопасных зонах классов В-I, В-Iа;

- при прокладке в пучке не распространяет горение.

Гарантийный срок службы кабеля ВВГнг составляет пять лет, а фактический – более тридцяти лет.

Выбираем по справочнику (таблица 1.3.6) [2, с.20] кабель марки ВВГнг - 4х150 мм² с длительно-допустимым током I_дл.доп = 370 А (при прокладке в воздухе).

Для защиты линии, питающей насос, выбран автоматический выключатель ВА51 – 37 I_{ном.выкл} = 400 А с расцепителем на ток I_ном.р. = 400 А, I_{сраб.эл} = 4000 А.

Определяем номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя I_ср.т.р, А

I_ср.т.р. = 1,25·400 = 500 А

Проведем проверку по условию (36)

I_дл.доп. = 370 А < k_защ.∙I_защ = 1·500 = 500 А

Условие (36) не выполняется, следовательно, выбираем два кабеля ВВГнг - 4х95 мм² с I_дл.доп = 374 А (r₀ = 0,194 Ом/км, x₀ = 0,0602 Ом/км) и проверяем по условию (36)

I_дл.доп. = 2·274 = 548 А > k_защ.∙I_защ = 500 А

Определяем расчетные потери напряжения ΔU, %, по формуле (38) с учетом того, что длина линии от щита 0,4 кВ до насоса составляет 35 м

ΔU = ∙340,0∙35·10^-3·(0,194∙0,85 + 0,0602∙0,53) = 4,1 В

Проведем проверку по условию (37)

ΔU = 4,1 В < ΔU_доп = 19 В

Все условия выполнены, следовательно, кабель выбран верно.

Приведем пример выбора кабеля для линии от щита 0,4 кВ до вентилятора мощностью Р_ном = 5,5 кВт, расчетный ток линии I_р = 10,5 А. Выбираем кабель марки ВВГнг - 4х1,5 мм² с I_дл.доп = 21 А (r₀ = 12,26 Ом/км, x₀ = 0,101 Ом/км).

Для защиты линии, питающей вентилятор, выбран автоматический выключатель ВА51Г – 31 I_{ном.выкл} = 100 А с I_ном.р = 12 А, I_{сраб.эл} = 84 А.

Определяем номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя I_ср.т.р, А

I_ср.т.р. = 1,35·12 = 16,2 А

Проведем проверку по условию (36)

I_дл.доп. = 21,0 А > k_защ.∙I_защ = 1·16,2 = 16,2 А

Определяем расчетные потери напряжения ΔU, %, по формуле (38) с учетом того, что длина линии от щита 0,4 кВ до вентилятора составляет 45 м

ΔU = ∙10,5∙45·10^-3·(12,26∙0,8 + 0,101∙0,6) = 8,1 В

Проведем проверку по условию (37)


ΔU = 8,1 В < ΔU_доп = 19,0 В

Все условия выполнены, следовательно, кабель выбран верно.

Результаты расчетов и данные выбранных кабелей сведены в таблицу 5.

2.6 Выбор питающего кабеля 10 кВ

Сечение кабелей определяют, исходя из допустимого нагрева с учетом нормального и аварийного режимов, а также неравномерного распределения токов между отдельными линиями, поскольку нагрев изменяет физические свойства проводника, повышает его сопротивление, увеличивает бесполезный расход электрической энергии на нагрев токопроводящих частей и сокращает срок службы изоляции. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции и контактных соединений и может привести к пожару и взрыву.

Выбор сечения кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока F_э, мм², устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют по формуле (39)

(39)

где I_р.к – расчетный ток кабеля 10 кВ, А;

j_э – экономическая плотность тока для кабелей с бумажной изоляцией, 1,2 А/мм² (таблица 1.3.36) [2, с.35].

Расчетный ток кабеля I_р.к., А, определяется по формуле (40)

, (40)

где S_т – расчетная нагрузка, подключенная к шинам подстанции, кВ · А;

U_н – номинальное напряжение кабельной линии, кВ;
n – число кабельных линий, штук.

I_р.к. = = 39,3 А

Экономическую плотность тока F_э, мм², устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, определяем по формуле (39)

F_э = 39,3/1,2 = 32,7 мм²

Применяем кабель марки АСБШв (А – алюминиевая токопроводящая жила; С – свинцовая оболочка; Б – броня из двух стальных лент; Шв – защитный покров в виде шланга из поливинилхлоридного пластиката). Кабели АСБШв предназначены для прокладки в сырых помещениях, частично затапливаемых, при наличии среды со средней и высокой коррозионной активностью, если существует опасность механических повреждений в ходе эксплуатации.

Принимаем на каждый ввод кабель марки АСБШв – 3х35 – 10 кВ стандартного сечения 35 мм², ток I_дл.доп = 106 А.

Длительно допустимый ток кабеля I΄_дл.доп, А, определяется по формуле (41)

I_р.к I΄_дл.доп. = I_дл.доп. ∙k_t∙k_п, (41)

где I_р.к – расчетный ток кабельной линии, А;

I_дл.доп. – длительно допустимый ток для выбираемого сечения, А;

k_t – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, равен 1 по (таблица 1.3.3) [2, с.18];

k_п – поправочный коэффициент, учитывающий количество кабелей, проложенных в одной траншее (при прокладке в туннеле и открыто – k_п = 1) (таблица 1.3.26) [2, с.29].

I΄_дл.доп. = 106,0∙1∙1 = 106,0 А

Проводим проверку выбранного кабеля по нагреву в нормальном режиме по условию (42)

I΄_дл.доп. > I_р.к (42)

I΄_дл.доп. = 150 А > I_р.к = 39,3 А

Проверяем выбранный кабель по нагреву в послеаварийном режиме по условию (43)

I_ав. ≥ I_ав, (43)

где I_ав - ток кабеля в аварийном режиме, А;

I_ав - ток кабеля с учетом перегрузки в аварийном режиме, А.

Ток кабеля в аварийном режиме I_ав, А, определяем по формуле (44)

I_ав = 2∙I_р.к (44)

I_ав = 2∙39,3 = 78,6 А

Ток кабеля с учетом перегрузки в аварийном режиме I_ав, А, определяется по формуле (45)

I_ав = I΄_дл.доп. ∙k_ав, (45)

где k_ав – коэффициент аварийной перегрузки.

Проверяем кабель по условию нагрева в послеаварийном режиме, учитывая, что для кабелей с бумажной изоляцией на время ликвидации послеаварийного режима допускается их перегрузка до 25 % (k_ав = 1,25)

I_ав = 106,0·1,25 = 132,5 А

I_ав. = 132,5 А > I_ав = 78,6 А

Определим расчетные потери напряжения ΔU, %, по формуле (46)

, (46)

где r₀ – активное сопротивление кабеля, 0,84 Ом/км;

х₀ – индуктивное сопротивление кабеля, 0,095 Ом/км;

ℓ – длина кабельной линии от РП 20/1 до трансформаторной подстанции ТП 20/1 Б, 0,6 км;

Р_р.ц., Q_р.ц – активная и реактивная нагрузка подстанции, МВт, Мвар.

n – число кабельных линий, штук.

Допустимое отклонение напряжения ΔU_доп от номинального, не должно превышать ± 5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.


ΔU = 0,3 % < ΔU_доп = 5 %

Так как все условия выполняются, то принимаем кабель марки 2·АСБШв – 3х35 – 10 кВ с I_дл.доп = 106 А. Окончательно выбираем кабель после расчета токов короткого замыкания и проверки на термическую стойкость.