Проект Монтажные работы умный дом. Е. Г. Акимов Выбор, проектирование и монтаж электроустановок зданий
 Скачать 3.26 Mb.
|
|
Выбор кабеля (проводника) по длительному режиму Обычно основными техническими параметрами при выборе кабеля являются: вид электрической системы (однофазная или трехфазная), рабочее напряжение, ток и частота переменного тока. Длина кабеля и условия его прокладки определяются в процессе предварительного расчеты. Значение тока, материал проводника, способ прокладки определяют сечение токопроводящих жил, а значение напряжения – тип кабеля. Порядок выбора кабеля (проводника) следующий: -по способу прокладки, рабочему напряжению и длине проводников выбирается тип кабельного изделия; -для выбранного типа кабеля или провода по расчетному рабочему току (I раб ) выбирается сечение медной или алюминиевой токопроводящей жилы. При этом надо учесть, какая нагрузка питается через данный проводник. Сечение вводного кабеля (провода) рассчитывается на полную потребляемую мощность с учетом коэффициента одновременности нагрузки - К р (см. табл.1.2) и с учетом возможного увеличения потребляемой мощности. -расчетный рабочий ток является допустимым длительным током для кабеля или проводника. ПУЭ регламентирует сечение токопроводящей жилы в зависимости от материала проводника, количества жил, способа прокладки и типа изоляции проводника. В табл.1.6 и 1.7 приведены два возможных варианта выбора кабеля. Другие варианты выбора приведены в табл.1.8 и 1.9 и в разделе 1, 2 ПУЭ [1]. Ниже даны выдержки из соответствующих разделов ПУЭ со ссылкой на таблицы, представленные в нем. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65°С, окружающего воздуха +25°С и земли + 15°С. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах). - 14 - Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов - по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей - по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10- 12 проводников. Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся. Таблица 1.6 Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами Сечение Ток, А, для проводов, проложенных токопроводящей открыто в одной трубе жилы, мм 2 двух одно- жильных трех одно- жильных четырех одно- жильных одного двух- жильного одного трех- жильного 0,5 11 - - - - - 0,75 15 - - - - - 1 17 16 15 14 15 14 1,2 20 18 16 15 16 14,5 1,5 23 19 17 16 18 15 2 26 24 22 20 23 19 2,5 30 27 25 25 25 21 3 34 32 28 26 28 24 4 41 38 35 30 32 27 5 46 42 39 34 37 31 6 50 46 42 40 40 34 8 62 54 51 46 48 43 10 80 70 60 50 55 50 16 100 85 80 75 80 70 25 140 115 100 90 100 85 35 170 135 125 115 125 100 50 215 185 170 150 160 135 70 270 225 210 185 195 175 95 330 275 255 225 245 215 120 385 315 290 260 295 250 150 440 360 330 - - - 185 510 - - - - - 240 605 - - - - - 300 695 - - - - - 400 830 - - - - - Подробнее см. полную версию справочника>> - 15 - 1.3. Расчет ожидаемого тока короткого замыкания Важным параметром при выборе защитной аппаратуры является ожидаемый ток короткого замыкания (КЗ). Причем ожидаемый ток КЗ может иметь как минимальное, так и максимальное значения. Для того чтобы рассчитать максимальный ожидаемый ток короткого замыкания в реальной цепи (в дальнейшем ток КЗ), необходимо знать параметры соединительных кабелей и энергосистемы. Параметры соединительных кабелей определяются из условий номинальной работы потребителя (см. выше). Токи КЗ могут быть рассчитаны для заданной схемы электроснабжения или определены по расчетным кривым для широко распространенных типов трансформаторов, мощности энергосистемы, параметров соединительных кабелей с учетом и без учета токоограничивающего действия дуги в месте повреждения. При этом не учитывается активное сопротивление энергосистемы и сопротивление шин, а переходное сопротивление в месте контакта принимается равным r пк = 15 мОм. По току, протекающему в расчетной цепи в длительном режиме I расч , выбирается тип соединительного кабеля, его сечение и удельное сопротивление кабеля (r уд и x уд ), что дает возможность определить активное и индуктивное сопротивление кабелей (r к и х к ). r к = r уд l; (1.2) x к = x уд l. r уд и x уд выбираются из табл. П6.1. Длина кабеля l – это длина соединительного кабеля (провода), который соединяет потребителя с распределительным устройством. Как правило, в длинных кабельных линиях, сечение которых не превышает 16 мм 2 , удельное сопротивление кабеля слишком велико, что значительно ограничивает ток КЗ. Тем не менее, целесообразно оценить активное и индуктивное сопротивление соединительных проводов, а при расчете токов КЗ на зажимах ВРУ – это необходимо делать обязательно. Другая составляющая сопротивления на пути тока КЗ это сопротивление вторичной обмотки питающего силового трансформатора: r Т и x Т . Параметры вторичной обмотки трансформаторы, как правило, приводятся в технических данных на силовой трансформатор. Активное и индуктивное сопротивления трансформаторов 6(10)/0,4 кВ приведено в табл. П6.2. Они выбираются по номинальной - 16 - мощности трансформатора, напряжению КЗ U к % и схеме соединения обмоток трансформатора. Значительно сложнее оценить параметры энергосистемы. Силовой трансформатор (в составе комплектной трансформаторной подстанции КТП) получает питание от источников питания (энергосистемы), причем непосредственно сами источники могут находиться на значительных расстояниях от КТП, а параметры соединительных кабелей зачастую не известны. Кроме того, на пути соединения источника и КТП существует большая группа силовых аппаратов, имеющих свои переходные сопротивления контактов. Все это затрудняет точный расчет сопротивления энергосистемы. Существует ряд методов упрощенного расчета параметром энергосистемы. Наиболее перспективным представляется расчет параметров энергосистемы с использованием понятия «приведенное индуктивное сопротивление энергосистемы к вторичной обмотки трансформатора - х с ». На практике индуктивное сопротивление энергосистемы х с задается в соотношении с индуктивным сопротивлением х Т вторичной обмотки трансформатора, а активным сопротивлением энергосистемы пренебрегают. Принято считать х с /х Т равным 2; 1; 0,1 по мере роста мощности энергосистемы. Если такое соотношение не известно (вы не знаете мощность своей питающей энергосистемы), то можно рассчитать х с по следующей формуле: х с = U 2 НН / S к , (1.3) S к = √3 · I кзв · U ВН , (1.4) где S к – мощность КЗ у выводов обмотки высшего напряжения; I кзв – действующее значение периодической составляющей тока КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора; U ВН – высшее (первичное фазное) напряжение трансформатора; U НН – низшее (вторичное фазное) напряжение трансформатора. Суммарное активное сопротивление цепи от трансформатора до нагрузки составляет: r кз = r Т + r к + r пк . (1.5) Суммарное реактивное сопротивление цепи: x кз = x c + x Т + x к . (1.6) Тогда модуль полного сопротивления до точки КЗ: _________ z кз = √ x кз 2 + r кз 2 . (1.7) - 17 - Ток трехфазного КЗ равен: I кз (3) = U НН /z кз (1.8) Ток двухфазного КЗ в сетях с изолированной нейтралью: I кз (2) = √3 U НН /(2 z кз .) = 0,866 I кз (3) (1.9) Ток однофазного КЗ в том же месте (между фазой и нейтралью) _________________ I кз (1) =U НН /√ (2х 1 +х 0 ) 2 + (r 1 +r 0 ) 2 , (1.10) где r 1 и х 1 – активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи до точки КЗ; r 0 и х 0 активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи. Для определения тока КЗ можно воспользоваться и расчетными кривыми. Для расчета минимального ожидаемого тока КЗ на практике вводят ряд допущений: - рост сопротивления в силу нагрева проводника током КЗ составляет 50%; - при КЗ напряжение источника питания снижается до 80% номинального значения. Тогда ток трехфазного КЗ в цепях с изолированной нейтралью определяется как I кз (3) = 0,8 ·√3 U НН / (1,5· ρ · 2 · l/S), (1.11) где ρ – удельное электрическое сопротивление жилы кабеля, Ом·мм 2 /м, при 20˚C; l, S – соответственно, длина (м) и сечение (мм 2 ) соединительного кабеля. Тогда ток трехфазного КЗ в цепях с заземленной нейтралью определяется как I кз (3) = 0,8 U НН / (1,5· ρ · (1+m) · l/S), (1.12) где m – соотношение между сопротивлением нейтрального провода и сопротивлением фазного провода или соотношение между площадью поперечного сечения фазного провода и площадью поперечного сечения нейтрального провода, если они сделаны из одного и того же материала: ρ – принимается 0,018 [Ом·мм 2 /м] для меди и 0,027 [Ом·мм 2 /м] для алюминия; для проводников с площадью поперечного сечения выше 95 мм 2 необходимо учитывать реактивное сопротивление проводников; коэффициент 1,5 учитывает увеличение сопротивления проводников в результате повышения температуры. По минимальному ожидаемому току КЗ выбирают ток мгновенной отчески автоматического выключателя, величина которой должна быть не менее расчетного минимального тока КЗ. На рис.1.5 дана приведенная схема электроснабжения здания от автономной комплектной трансформаторной подстанции (КТП). Подробнее см. полную версию справочника>> - 18 - 2. Выбор изделий и оборудования Проведя предварительный расчет электрической схемы системы электроснабжения здания с учетом требований, изложенных в техническом задании, приступаем к выбору электротехнических изделий и оборудования. Основными изделиями, которые необходимо выбрать, являются: 1. автоматические выключатели; 2. устройства защитного отключения (УЗО); 3. электроустановочные изделия (выключатели и розетки); 4. счетчики электрической энергии; 5. щитки квартирные и этажные; 6. шкаф вводно-распределительный; 7. кабель-каналы; 8. распределительные коробки и клеммники; 9. корпуса, оболочки, боксы, DIN-рейки, крепежные изделия. 2.1. Выбор автоматических выключателей Автоматические выключатели являются самыми распространенными аппаратами защиты цепей и потребителей от аварийных режимов. Они предназначены для нечастых включений и отключений токов нагрузки (номинальных токов). Автоматические выключатели рекомендуется выбирать по следующим основным техническим параметрам: назначению, области применения и исполнению; роду тока и числу главных контактов; типу расцепителя, встроенного в выключатель; номинальному току расцепителя; кратности уставки тока отсечки к номинальному току расцепителя (для максимальных расцепителей тока короткого замыкания); номинальной уставке на ток срабатывания теплового расцепителя (для максимальных расцепителей тока перегрузки); времени срабатывания теплового расцепителя в режиме перегрузки; предельной наибольшей отключающей способности выключателя; типу присоединения подводящих проводников; виду привода выключателя; способу установки выключателя в низковольтное комплектное устройство; климатическому исполнению, категории размещения и степени защиты; числу общих циклов коммутации и числу коммутаций под нагрузкой. Разнообразие технических параметров автоматических выключателей делает их выбор достаточно сложным и трудоемким. - 19 - Защита электрических цепей 0,4 кВ имеет свои особенности. Наиболее опасными и частыми видами повреждений в таких сетях являются короткое замыкание между фазами и между фазой и заземленными частями электрооборудования. Для питания стационарных силовых потребителей и осветительных установок общего назначения применяются трехфазные четырехпроводные и пятипроводные сети напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью. Силовые потребители питаются от источника линейного напряжения, а осветительные приборы - от источника фазного напряжения. Мощные силовые потребители, например, электродвигатели мощностью 160 кВт и выше, питаются напряжением 660 В, 6 и 10 кВ. Основными аварийными режимами в таких сетях являются: однофазное КЗ (до 60%); трехфазное КЗ (до 10%); двухфазное КЗ на землю (до 20%); двухфазное КЗ (до 10%). Зашита электрических сетей напряжением до 1000 В осуществляется, как правило, аппаратами защиты: автоматическими выключателями (автоматами, выключателями) или предохранителями. Если требуется иметь защиту с высокой чувствительностью или селективностью, то применяют релейную защиту, выполненную на базе реле и автоматических выключателей. Электрические сети напряжением до 1000 В (например, внутри помещений) должны иметь также защиту от перегрузки, выполненную, как правило, на базе автоматических выключателей. Под цепями общего назначения понимаем электрические цепи в жилых и административных помещениях, а также вспомогательные цепи промышленных предприятий. Особенность таких цепей определяется смешанным характером нагрузки (нагревательные приборы и бытовая техника, осветительное оборудование, бытовые электродвигатели в системах вентиляции и кондиционирования и т.п.). Поэтому выбор аппаратов защиты (в первую очередь автоматических выключателей) необходимо выполнять в следующей последовательности: - предварительно рассчитывается токопроводящая цепь с учетом допустимых длительных токов и экономической плотности тока. На этом этапе выбирается тип проводников и их сечение при максимальной нагрузке; - основным аварийным режимом является короткое замыкание в цепи. Поэтому определяется расчетным путем или по эмпирическим кривым ожидаемый ток короткого замыкания. При этом необходимо учитывать длину соединительных проводников защищаемой цепи. Увеличение длины проводников (либо снижение их сечения) - 20 - неизбежно приведет к росту их активного и реактивного сопротивления, что не только снижает допустимый номинальный ток в проводниках, но и ограничивает ожидаемый ток КЗ в цепи; - для защиты цепей общего назначения при номинальных токах до 125 А используются автоматические выключатели с защитной характеристикой B - (3÷5) I n a , C - (5÷10) I n a или K - (9÷14) I n a , где I n a – номинальный ток автомата. Современные цепи общего назначения вполне выдерживают перегрузки, достигающие 10I n в кратковременном режиме, поэтому часто выбирают автоматические выключатели с типом защитной характеристики – C; - выбор выключателя по основным техническим параметрам: номинальному току I n , величина которого должна превышать допустимый длительный ток в цепи; числу полюсов (допустимо использование однополюсных - 1p, либо двухполюсных – 2p выключателей; типу защитной характеристики (B или C); номинальной отключающей способности, для цепей бытового назначения вполне достаточно использовать автоматические выключатели с отключающей способностью 3; 4,5; 5 или 6 кА; способу установки. Большинство современных выключателей для защиты цепей общего назначения крепятся на DIN-рейках (например, выключатели серии 3RV, C60, S200, ВА-103, ВА47-63; ВА47-29, ВА76-29, ВМ40 и др.), выключатели, используемые для защиты промышленных цепей общего назначения, могут иметь способ крепления «под винт», например, широко используемые автоматические выключатели серии А63, АЕ20, АЕ25, АК50Б, АП50Б и другие; - уточняются условия эксплуатации выключателей: климатическое исполнения и категория размещения (УХЛ3, УХЛ4, Т2.1, Т3, О4 и др.), степень защиты (как правило это IP00 с защитой выводов IP20). При работе в других условиях используются защитные корпуса и оболочки (боксы) с определенной степенью защиты. В приложении 9 приведены климатические исполнения, категории размещения и степень защиты электрических аппаратов. Типовые времятоковые характеристики автоматического выключателя даны на рис. 2.1. Подробнее см. полную версию справочника>> Сформировав табл.2.2 основных технических параметров АВ, можно приступать к их выбору. Для выбора изделий используем базу данных информационной системы www.iElectro.ru Подробнее см. полную версию справочника>> |