Курсовой проект (КП) является одним из основных видов учебных занятий и формой контроля учебной работы студентов

• Название: Курсовой проект (КП) является одним из основных видов учебных занятий и формой контроля учебной работы студентов
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 7.96 Mb.
• Имя файла: Metodichka_KP_MDK_01_03_E.doc
• Тип: Курсовой проект; #424635
• страница: 4 из 18

3.8 Выбор марки и сечения токоведущих частей

Прокладка электрических цепей внутрицеховых сетей осуществляется:

• 
  неизолированными проводами и шинами;
  
• 
  изолированными шинопроводами;
  
• 
  кабельными линиями – устройствами для передачи электроэнергии, состоящими из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями;
  
• 
  электропроводками – совокупностью проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.
  

Магистрали из неизолированных шин. Этот способ прокладки внутрицеховой сети является наиболее экономичным, простым в эксплуатации, обеспечивая минимизацию потерь электроэнергии. Неизолированные шины крепятся к опорным изоляторам, расположенным на высоте 10 – 12 метров. Опуск от шин к ЭП осуществляется изолированными проводами или неизолированными кабелями. На высоте 2-2,5 метра от поверхности пола кабель и провод прокладывается в трубе. Данный способ применяется в том случае, если невозможно применить закрытые шинопроводы.

Магистральные шинопроводы (токопроводы напряжением до 1000 В).

а) ШМА – шинопровод магистральный с алюминиевыми шинами. Шинопроводы серии ШМА служат для передачи электрической энергии трехфазного тока промышленной частоты при напряжении до 660 В в цехах и установках не содержащих токопроводящей пыли, химически активных газов и испарений. Они изготавливаются на токи 1000, 1600, 2500, 3200, 4000, 6300 А. Шинопроводы магистральные прокладываются на конструкциях вдоль стен здания, на специальных стойках, на высоте 3,5 – 4 метра.

Шинопроводы комплектуют из отдельных секций длиной от 1,5 до 6 метров. Секции бывают прямые, угловые, крестовые, компенсационные, присоединительные. Секции соединяют между собой либо сваркой либо болтовым соединением.

Весьма рациональным может быть использование в одних и тех же линиях магистральных комплектных шинопроводов и одножильных кабелей больших сечений. При этом шинопроводами выполняют участки с ответвлениями, а кабелями – сложные участки трассы с малым числом ответвлений.

б) ШРА – шинопровод распределительный с алюминиевыми шинами. Изготавливаются на токи: 100, 160, 250, 400, 630, 1000 А.

Эти шинопроводы имеют три фазные и нейтральную шину одинакового сечения. Шинопроводы поставляют секциями – прямыми, угловыми с вводными и ответвительными коробками. Присоединение шинопровода к источнику питания осуществляют через вводные коробки. В боковой стенке короба имеются отверстия через 0,5 или 1 м, к которым крепятся ответвительные коробки, через которые происходит присоединение приемников к шинопроводу.

Распределительные шинопроводы крепят так же как и магистральные: на стойках, кронштейнах, подвесах (рисунок 3).


Рисунок 3 – Элементы шинопровода

1 – прямая секция; 2 – секция с изгибом шин на ребро; 3 – то же на плоскость; 4 – вводная коробка; 5 – ответвительная коробка с автоматом; 6 – то же с предохранителем; 7 – ответвительная коробка с пусковым аппаратом; 8 – коробка с указателем наличия напряжения; 9, 10, 11 – конструкции для установки и крепления шинопровода (9 – кронштейн; 10 – подвес; 11 – стойка).

К прямой секции шинопровода длиной 3 м может быть подключено 8 приемников электроэнергии посредством специальных ответвительных коробок (до 4-х штук) штепсельного типа с автоматическими выключателями или рубильник-предохранитель.



Рисунок 4 – Распределительный шинопровод

1 – ответвительная коробка; 2 – металлорукав; 3 – труба; 4 – провод заземления.

Распределительные шинопроводы осуществляют непосредственное питание силовых электроприемников; их широко используют в питающих осветительных сетях.

в) ШОС – осветительные шинопроводы. Изготавливаются на ток:16,25,40,63,100 А.

г) ШТМ – троллейные шинопроводы применяются в цехах с кранами.
Таблица 5. Характеристики шинопроводов до 1000В

Тип	Сечение фазы, мм2	Допусти-мый длитель-ный ток, А	Сопротивление фазы, Ом/км		Допус-тимый удар-ный ток, кА
			актив-ное	индук-тивное
ШМА4-1250-44-IУ3 ШМА4-1600-44-IУ3 ШРА4-2500-44-IУ3 ШРА4-250-32-IУ3 ШРА4-400-32-IУ3 ШМА4-630-32-IУ3	1(8х100) 1(8х160) 2(10х120) 35х5 50х5 80х5	1250 1600 2500 250 400 630	0,034 0,03 0,02 0,21 0,15 0,17	0,016 0,014 0,02 0,1 0,13 0,085	70 90 70 15 25 35

Достоинства шинопроводов:

1. 
   Высокая надежность.
   
2. 
   Большая пропускная способность, так как заменяет большое количество кабелей.
   
3. 
   Высокая степень индустриализации монтажных работ, снижение сроков монтажа.
   
4. 
   Минимизация изменения сети в случае изменения планировки технологического оборудования.
   
5. 
   Невысокие потери электроэнергии и напряжения.
   

Таблица 4 - Марки медных и алюминиевых (А) проводов и область их применения

Марка	Конструкция	Область применения
1	2	3
ПР, АПР ПВ, АПВ ПВТО ПРВ, АПРВ ПРГ ПВГ ППВ, АППВ ППВС, АППВС АРТ АВТ	Одножильный, с резиновой изоляцией, в пропитанной оплетке из хлопчатобумажной ткани То же, но с поли-винилхлоридной изоляцией без оплетки То же, но с поливинилхло-ридной изоляцией То же, с резиновой изоля-цией, в полихлорвиниловой оболочке Гибкий одножильный с резиновой изоляцией То же, но с поливини-лхлоридной изоляцией Двух- и трехжильный с поливинилхлоридной изоляцией и перемычкой между жилами, плоский То же Провод с несущим тросом с алюминиевыми жилами, резиновой изоляцией То же, но с утолщенной поливинилхлоридной изоляцией	Для открытой прокладки на роликах, клицах, изоляторах, в коробах и на лотках То же, а также для про-кладки в трубах (открыто и скрыто) и в каналах строительных конструкций Для прокладки в стальных трубах Для прокладки на лотках, в трубах и коробах, в каналах строительных конструкций Для подвижной электро-проводки То же Для открытой прокладки по стенам и перекрытиям Для беструбной скрытой прокладки Для тросовой прокладки внутри помещений в сетях до 660 В Для наружной прокладки в сетях 380 В

Таблица 5. Марки, конструкция и назначение силовых кабелей

Марки		Конструкция и назначение
меди	алюминия
1	2	3
СБ АБ ОСБ СП СБГ АБГ ОСБГ АГ СГТ СБВ АБВ	АСБ ААБ АОСБ АСП АСБГ ААБГ АОСБГ ААГ АСГТ АСБВ ААБВ	Кабели с изоляцией из пропитанной бумаги с медными и алюминиевыми (А) жилами. В свинцовой (С) или алюминиевой (А) оболочке, с отдельно освинцованными (О) жилами, бронированные стальными лентами (Б) или стальными оцинкованными проволоками (П) с наружным защитным покровом — для прокладки в земле (в траншее) То же, но без наружного покрова (Г) — для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях, при возможных механических воздействиях на кабель То же, в алюминиевой оболочке, небронированный — для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях при отсутствии механических воздействий на кабель То же, в свинцовой утолщенной (Т) оболочке, небронированвый — для прокладки в трубах, блоках, туннелях, каналах, внутри помещений при отсутствии механических воздействий на кабель То же, что и кабели марок СБ, АСБ, АБ, ААБ, СБГ, АСБГ, ААБГ, но с обедненной (В) и нестекающей (Ц) массой — для прокладки на вертикальных трассах и с большой разностью уровней
СБГВ ЦСБ ЦСБГ СРБ ВРБ НРБ ВВБ ВПБ ВОВБ ПОВБ СРБГ ВРБГ ВВБГ НРБГ СРГ ВРГ НРГ ВВГ ПВГ	АСБГВ ЦАСБ АЦСБГ АСРБ АВРБ АНРБ АВВБ АВПБ АВОВБ АПОВБ АСРБГ АВРБГ АВВБГ АНРБГ АСРГ АВРГ АНРГ АВВГ АПВГ	Кабели с медными и алюминиевыми (А) жилами с резиновой (Р), поливинилхлоридной (В) и полиэти- леновой (П) изоляцией. В свинцовой (С), поливинилхлоридной (В), полиэтиленовой (П), резиновой негорючей (Н) оболочке, с отдельно экранированными (О) жилами, бронированный стальными лентами (Б), с защитным наружным покровом —для прокладки в земле в траншее То же, но без наружного покрова (Г) — для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях То же, небронированный — для прокладки внутри помещений, каналах, тоннелях при отсутствии механических воздействий на кабель

Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
на напряжение 1 кВ

Силовые кабели на напряжение 1 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) должны заменить в первую очередь кабели с поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией, а также кабели с пропитанной бумажной изоляцией (БПИ). Применение кабелей на напряжение 1 кВ с изоляцией из СПЭ взамен кабелей с ПВХ изоляцией обусловлено следующими преимуществами:

• 
  более высокая надёжность в эксплуатации;
  
• 
  меньшие расходы на реконструкцию и содержание кабельных линий;
  
• 
  большая пропускная способность за счёт увеличения допустимой температуры нагрева жил: длительной (90ºС вместо 70ºС), при перегрузке (130ºС вместо 80ºС)
  
• 
  более высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании (250ºС вместо 160ºС);
  
• 
  более высокое сопротивление изоляции при рабочей температуре жилы (50 вместо 0,005 Мом х км);
  
• 
  низкое влагопоглощение;
  
• 
  большая стойкость к растрескиванию и химическому воздействию.
  

Рисунок 5. Конструкция кабеля АПвВГ, АПвВГнг, ПвВГ, ПвВГнг

1. Токопроводящая жила:
- материал: АПвВГ, АПвВГнг - алюминий (А), ПвВГ, ПвВГнг - медь;
- количество: 1, 2, 3, 3+1, 4 и 5;
- сечение: от 2,5 до 240 кв.мм. для алюминиевых жил,

от 1,5 до 240 кв.мм. для медных жил;
2. Изоляция из сшитого полиэтилена (Пв),
3. Заполнение из кабельной пряжи или другого материала;
4. Скрепляющая лента из нетканого полотна;
5. Оболочка
- для АПвВГ и ПвВГ - из ПВХ пластиката (ВГ), не распространяющая горение при одиночной прокладке (нормы МЭК 60332-1)
- для АПвВГнг и ПвВГнг - из ПВХ пластиката пониженной горючести (ВГнг), не распространяющая горение при прокладке в пучках (нормы МЭК 60332-3 категории A и B).





Рисунок 6. Конструкция кабеля АПвБбШв, АПвБбШнг, АПвБбШп, ПвБбШв, ПвБбШнг, ПвБбШп.
1. Токопроводящая жила:

материал: АПвБбШв, АПвБбШнг, АПвБбШп - алюминий (А),
ПвБбШв, ПвБбШнг, ПвБбШп - медь;

- количество: 1, 2, 3, 3+1, 4 и 5;

- сечение: от 2,5 до 240 кв.мм. для алюминиевых жил, от 1,5 до 240 кв.мм. для медных жил;

2. Изоляция из сшитого полиэтилена (Пв);

3. Заполнение из кабельной пряжи или другого материала;

4. Скрепляющая лента из нетканого полотна;

5. Поясная изоляция:

- для кабелей АПвБбШв, АПвБбШнг, ПвБбШв, ПвБбШнг - из ПВХ пластиката,
- для кабелей АПвБбШп, ПвБбШп - из полиэтилена;

6. Броня из двух стальных или стальных оцинкованных лент (Бб);

7. Битум (при броне из стальных лент);

8. Обмотка из полиэтилентерефталатной плёнки (при броне из стальных лент);

9. Оболочка:

- для АПвБбШв, ПвБбШв - из ПВХ пластиката (Шв), не распространяющая горение при одиночной прокладке (нормы МЭК 60332-1)
- для АПвБбШнг, ПвБбШнг - из ПВХ пластиката пониженной
горючести (Шнг), не распространяющая горение при прокладке в пучках (нормы МЭК 60332-3 категории A и B).

- для АПвБбШп, ПвБбШп - из полиэтилена (Шп).

Р
исунок 7. Расшифровка буквенных и цифровых обозначений кабеля


Область применения:

Кабели предназначены для передачи и распределения электроэнергии на напряжение до 1 кВ переменного тока частотой 50 Гц для сетей с изолированной и заземлённой нейтралью.

Кабели по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным свойствам соответствуют международному стандарту МЭК 60 502-1.
Таблица 6. Область применения кабелей

Марка кабеля	Область применения
ПвВГ, АПвВГ	Для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях, помещениях, помещениях при условии отсутствия опасности механических повреждений. Допускается групповая прокладка в кабельных сооружениях, при условии обеспечения дополнительных мер противопожарной защиты, например, нанесения огнезащитных покрытий.
ПвВГнг, АПвВГнг	То же, для групповой прокладки.
ПвБбШв, АПвБбШв	Для прокладки в земле (в траншеях), независимо от степени коррозионной активности, за исключением пучинистых и просадочных грунтов, и для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях. Допускается групповая прокладка в кабельных сооружениях, при условии обеспечения дополнительных мер противопожарной защиты, например, нанесения огнезащитных покрытий.
ПвБбШнг, АПвБбШнг	Для групповой прокладки в кабельных сооружениях, помещениях.
ПвБбШп, АПвБбШп	Для прокладки в земле (в траншеях), независимо от степени коррозионной активности, за исключением пучинистых и просадочных грунтов. Могут быть проложены в грунтах повышенной влажности и в воде.

Сечения силовых линий выбираются по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным током нагрузки, по потере напряжения и по условию соответствия выбранному аппарату защиты.

1) Выбор сечений по допустимому нагреву

Силовые линии разделяют на распределительные, непосредственно питающие один или несколько ЭП, и питающие, которые питают группу электроприемников, но непосредственно к ним не подключаются.

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

Условие выбора сечения по нагреву

I_р.  I_дл.доп.∙k_t∙k_п, (43)

где I_р. – расчетный ток линии, А;

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

k_t – поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при ко­торой заданы I_доп в ПУЭ;

k_п – поправочный коэффициент, учиты­вающий снижение допустимой токовой нагрузки для проводов и ка­белей при их многослойной прокладке в коробах.

Поправочный коэффициент необходимо учитывать при прокладке линий в жарких помещениях, а также при прокладке кабелей в коробах. Значения поправочных коэффициентов в зависимости от температуры окружающей среды для разных видов изоляции жил приведены в табл. 3; в зависимости от способа прокладки кабелей в коробах – в табл. 4.

Таблица 3 - Поправочные коэффициенты на токи для кабелей в зависимости от температуры воздуха

Материал изоляции жил кабеля	Значение Кп при температуре воздуха, °C
	+25	+30	+35	+40	+45	+50
резиновая изоляция	1,00	0,91	0,82	0,71	0,58	0,41
поливинилхлоридная (ПВХ) изоляция	1,00	0,94	0,87	0,79	0,71	0,61
изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ-изоляция)	1,00	0,95	0,90	0,85	0,80	0,74

Таблица 4 - Значения поправочных коэффициентов для кабелей, прокладываемых в коробах

Способ прокладки	Количество проложенных проводов и кабелей		Снижающий коэффициент для проводников, питающих
	одножильных	многожильных	отдельные ЭП с коэффициентом использования до 0,7	группы ЭП и отдельные ЭП с коэффициентом использования более 0,7
Многослойно и пучками	– 2 3 – 9 10 – 11 12 – 14 15 – 18	До 4 5 – 6 7 – 9 10 – 11 12 – 14 15 – 18	1,00 0,85 0,75 0,70 0,65 0,60	– – – – – –
Однослойно	2 – 4 5	2 – 4 5	– –	0,67 0,60

В остальных случаях .

Расчетный ток линии I_р, А определяется по формуле (32).

Для нормальных условий эксплуатации токоведущих сетей в цехе условие выбора по нагреву запишется в виде

I_р. ≤ I_дл.доп.. (44)

Выбранный тип провода или кабеля должен соответствовать его назначению, характеру среды, способу прокладки.

Значения длительно допустимых токов для кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией приведены в Приложении З таблица З.1, для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена – в таблице З.2, для гибких кабелей – в таблице З.3.

2) Согласно ПУЭ, электрические сети могут иметь защиту от токов короткого замыкания и перегрузок или только от токов короткого замыкания.

Защита от перегрузок должна осуществляться в сетях:

• 
  внутри помещений при прокладке открыто незащищенными изолированными проводами с горючей оболочкой, а также при прокладке защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т. п.;
  
• 
  осветительных общественных и торговых помещений, служебно-бытовых помещений промышленных предприятий;
  
• 
  силовых – в промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, когда по условиям технологического процесса или режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;
  

всех видов во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных установках независимо от технологического процесса.

Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов короткого замыкания.

Проверка выбранного сечения по току защитного аппарата производится после выбора автоматического выключателя по условию

I_дл.доп. ≥ k_защ.∙I_защ, (45)

где k_защ. = 1 – коэффициент защиты или кратность защиты. Значения k_защ. определяют в зависимости от назначения принятого вида защиты, характера сети, изоляции проводов, кабелей и условия их прокладки (таблица 5);

I_защ. - ток срабатывания защитного аппарата (ток срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя), А.
Таблица 5 - Значения коэффициента защиты

Тип защитного аппарата и принимаемый ток защиты Iз	Коэффициент защиты Kзащ или кратность длительно допустимого тока для сетей
	при обязательной защите от перегрузки			не требуется защиты от перегрузки
	проводники с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией		кабели с бумажной изоляцией
	взрыво- и пожаро-опасные помещения	невзрыво- и непожаро-опасные помещения
Номинальный ток плавкой вставки предохранителей: Iз = Iн вст.	1,25	1,0	1,0	0,33
Ток срабатывания автоматического выключателя, имеющего только макси-мальный мгновенно действующий расцепитель: Iз = Iнэр	1,25	1,0	1,0	0,22
Номинальный ток расцепителя выключателя с нерегулируемой обратнозависимой характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки): Iз = Iнтр	1,0	1,0	1,0	1,0
Ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой, обратнозависимой от тока характеристикой (при наличии отсечки): Iз = Iуст при перегрузке	1,0	1,0	0,8	0,66

Основные аппараты защиты сетей напряжением до 1000 В – предохранители и автоматические выключатели. От защиты требуется кратчайшее время отключения и селективность (избирательность). Номинальные токи плавких вставок и токи срабатывания расцепителей автоматов должны быть минимально возможными, но не отключать цепь при запуске электродвигателей и при кратковременных перегрузках.

3) Проверка выбранного сечения провода (кабеля) по допустимой потере напряжения ΔU, кВ проводится по условию

ΔU ≤ ΔU_доп (43)

где ΔU_доп – допустимые потери напряжения, В;

ΔU – расчетные потери напряжения, В.

ΔU_доп = 0,05∙U_ном = 0,05∙380 = 19 В

Расчетные потери напряжения определяются по формуле ΔU, В

ΔU = ∙I_P∙l∙(r₀∙cos φ + x₀∙sin φ) (44)

где I_P– расчетный ток линии, А;

l – длина линии, км;

r₀, x₀ – удельные сопротивления проводников (определяются по таблице 6), Ом/км.

Таблица 6 - Удельные активные и индуктивные сопротивления кабелей

Номинальное сечение жилы, мм2	Активное сопротивление жил при +20 °C, Ом/км		Индуктивное сопротивление при Uн до 1 кВ, Ом/км
	алюминиевых	медных
1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240	– 13,3 7,74 5,17 3,1 1,94 1,24 0,89 0,62 0,443 0,326 0,258 0,206 0,167 0,013	12,26 7,36 4,6 3,07 1,84 1,15 0,74 0,52 0,37 0,26 0,194 0,153 0,122 0,099 0,077	0,101 0,099 0,095 0,09 0,073 0,0675 0,0662 0,0637 0,0625 0,0612 0,0602 0,0602 0,0596 0,0596 0,0587

Если ЭП, запитанные от одного РП или ШРА, имеют одинаковую мощность, то проверку сечений по потере напряжения следует проводить для наиболее удаленного электроприемника.

Силовые линии, питающие однофазные электроприемники, могут иметь двух- или трехпроводное исполнение, а питающие трехфазные ЭП, четырех- или пятипроводные.

Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих (N) проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение N-проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм² по меди и 25 мм² по алюминию, а при больших сечениях – не менее 50 % сечения фазных проводников.

Сечение нулевых защитных проводников (PE) проводников при их наличии должно равняться сечению фазных проводников при сечении последних до 16 мм², иметь сечение 16 мм² при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм² и не менее 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях.

Окончательно выбранное сечение в табл. 4 (Приложение А) указывать в полном виде с указанием марки проводника и сечений фазных и нулевых проводников (например, АВВГ 3´50 + 2´25).

Выбор сечения токоведущих частей выполнить подробно для двух-трех присоединения. Остальные расчеты свести в таблицу 4.

Выбор шинопровода

Распределительные шинопроводы выбирают по расчетному току из условия

I_{ном ШРА} ≥ I_расч (45)

где I_{ном ШРА} – номинальный ток ШРА, А.

Шинопровод выбираются по таблицам Приложения И.

Потери напряжения ΔU, % в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой и расположением ввода в начале шинопровода определяются по формуле

(46)

где I_P– расчетный ток линии, А;

l – длина линии, км;

r_уд, x_уд – соответственно удельные активное и реактивное сопротивления шинопровода, Ом/км.

Данные выбранного шинопровода также заносятся в таблицу 4.