Iн1 = ,
где η – коэффициент полезного действия двигателя.
Iн1 = = 41,27 А.
Определяем ток расцепителя автоматического выключателя Iрасц, А
Iрасц = Kп2 · Iн1,
где Kп2 – коэффициент, учитывающий неточность калибровки расцепителя и пусковые токи двигателя, принимаем Kп2 = 1,15
Iрасц = 1,15 · 41,27 = 47,5 А.
Принимаем к установке автоматический выключатель ВА 13-29 [8]
Принимаем к прокладке кабель АВВГ 4×16 с Iд′= 60 · 0,92 = 55 А по каталогу [4, таблица 1.3.7]
Iд′ = 55 А ≥ Iн = 41,27 А.
Проверяем кабель на установленную защитную аппаратуру по условию
Iд′ ≥ Iз · Kз,
Iд′ = 55 А ≥ (50 · 1) А. r0 = 1,95 Ом/км;
x0 = 0,0675 Ом/км [7, таблица 4-79],
∆U = ·22·0,01·(1,95+0,0675·0,48) = 0,3% ≤ 5% .
Т.к. Iд′ ≥ Iн, Iд′ ≥ Iз · Kз, ∆U ≤ 5%, то кабель принимаем к окончательной прокладке.
Аналогичным способом выбираем кабели идущие к остальным электроприёмникам. Полученные данные сводим в таблицу 8.
Выбираем кабель идущий к вентилятору, позиция 2, защищаемому предохранителем
Рассчитываем силу тока двигателя вентилятора Iн2, А
Iн2 = = 1,2 А.
Определяем ток плавкой вставки предохранителя, А
,
где kп – кратность пускового тока,
принимаем kп =5;
α – коэффициент снижения пускового тока,
принимаем α =2,5 (при легких пусках).
Iвст = = 2,4 А.
Для защиты двигателя вентилятора принимаем к установке предохранитель ПП 21 по каталогу [3,таблица 2.21].
Принимаем к предварительной прокладке кабель АВВГ 4×2,5 с Iд′= 19 · 0,92 = 18 А [4, таблица 1.3.7].
Iд′ = 18 А ≥ Iн = 1,2 А
Проверяем кабель на установленную защитную аппаратуру по условию
Iд′ ≥ Iз · Kз,
Iд′ = 18 А ≥ (5 · 0,33)=1,65 А,
ro = 12,5 Ом/км,
xo = 0,104 Ом/км,
∆U = · 0,37 · 0,011 · (12,5 + 0,104 · 1,04) = 0,04% ≤ 5%.
Т.к. Iд′ ≥ Iн, Iд′ ≥ Iз · Kз, ∆U ≤ 5%, то кабель принимаем к окончательной прокладке.
10. Расчёт токов короткого замыкания
В электроустановках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающиеся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учётом величин этих токов. Основными причинами возникновения коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановки; неправильные действия обслуживающего персонала; перекрытие токоведущих частей.
Вычисление токов короткого замыкания производится для определения условий работы потребителей при аварийных режимах; выбора электроаппаратов, шин, изоляторов, силовых кабелей; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования защитных заземлений; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
При расчёте токов КЗ принимают, что источниками питания места КЗ являются: синхронные генераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, асинхронные двигатели в начальный период времени.
До начала расчётов токов короткого замыкания составляем упрощённую схему согласно рисунку 2. Затем строим схему замещения, согласно рисунку 3, на ней указываем все точки наиболее вероятных возникновений токов короткого замыкания. Расчёт ведём в именованных единицах.
Рисунок 2 – Упрощённая однолинейная схема
Рисунок 3 – Схема замещения
Пересчитываем удельные сопротивления высоковольтной линии в мОм
r1′ = r1 ∙ l,
r1′ = 1,95 ∙ 800 = 1560 мОм;
х1′ = х1 ∙ l,
х1′ = 0,113 ∙ 800 = 90,4 мОм.
Определяем ток периодической составляющей тока кз в начальный момент времени Iпо, кА
Iпо = = ,
где Uср – среднее напряжение в точке расчёта тока кз, В;
z – полное сопротивление участка сети, мОм.
Iпо = = 3,88 кА.
Находим соотношение реактивного и активного сопротивлений
= = 0,06.
По [1, рисунок 7.4] определяем ударный коэффициент Ку
Ку = 1.
Рассчитываем ударный ток, iу, кА
iу = ∙ Iпо ∙ Ку,
iу = ∙ 3,88 ∙ 1 = 5,49 кА.
Пересчитываем сопротивления всех остальных участков сети аналогично точке 1
Пересчитываем сопротивления трансформатора, мОм
rтр = ,
rтр = = 2,94 мОм ,
xтр = ,
xтр = = 13,65 мОм.
По максимальному току первой секции ImIc=660,9 А выбираем выключатель с низкой стороны трансформатора по каталогу [10] ВА 62 .
По каталогу [11, таблицы 14.4, 14.5] определяем активное сопротивление катушек расцепителей Rа=0,12 мОм, и переходное сопротивление контактов Rк=0,25 мОм и индуктивное сопротивление катушек Xа=0,094 мОм.
Пересчитываем сопротивления шины 50×6, мОм
rш′ = 0,119 ∙ 5 = 0,595 мОм,
xш′ = 0,137 ∙ 5 = 0,685 мОм.
Находим сопротивление кабельной линии, идущей к шкафу ШР1, мОм
rшр1′ = 1,25 ∙ 15 = 18,75 мОм,
xшр1 = 0,0662 ∙ 15 = 0,99 мОм.
Определяем сопротивление кабельной линии, идущей к двигателю, мОм
r2′ = 1,95 ∙ 10 = 19,5 мОм,
x2′ = 0,0675 ∙ 10 = 0,675 мОм.
Принимаем, что напряжение на шинах U=10 кВ при возникновении тока кз остаётся неизменным и сопротивление энергосистемы не учитываем.
Аналогично точке К – 1 выполняем расчёт тока кз в оставшихся намеченных точках.
К – 2
rк-2 = rтр + Ra + Rк ,
rк-2 = 2,94 + 0,12 + 0,25 = 3,31 мОм,
xк-2 = xтр + Хa,
xк-2 = 13,97 + 0,094 = 14,06 мОм,
Iпок-2 = = 16,01кА,
= = 4,24
Ку = 1,40,
iу = ∙ 1,40 ∙ 16,01 = 31,60 кА.
К – 3
rк-3 = rк-2 + rш′ + Rа1 + Rк1 + rшр1′ ,
rк-3 = 3,31 + 0,595 + 1,8 + 0,75 + 18,75 = 25,21 мОм,
xк-3 = хк-2 + хш′ + Xа1 + xшр1′,
xк-3 = 13,74 + 0,685 + 0,86 + 0,99 = 16,275 мОм,
Iпок-3 = = 7,7 кА,
= = 0,65,
Ку = 1,02,
iу = ∙ 7,7 ∙ 1,02 = 11,11 кА.
К – 4
rк-4 = rк-3 + Rа2 + Rк2 + r2′,
rк-4 = 25,21 + 1,8 + 0,75 + 19,5 = 47,26 мОм,
хк-4 = хк-3 + Xа2 + x2′,
хк-4 = 16,275 + 0,86 + 0,675 = 17,81 мОм,
Iпо = = 4,57 кА,
= = 0,38,
Ку = 1,
iу = ∙ 4,57 ∙ 1 = 6,46 кА.
11. Выбор элекрооборудования и проверка его на действие токов
короткого замыкания
Токи короткого замыкания вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к выжигании изоляции, разрушению контактов и даже их расплавлению, несмотря на кратковременность процесса короткого замыкания.
Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости Iт и времени термической стойкости tт. Аппарат термически стоек, если тепловой импульс Вк < Iт2 ∙ tт.
Выбранные шины или кабель термически стойки, если принятое сечение больше минимального Fmin, то есть Fmin < Fпр .
При коротком замыкании по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные усилия в шинных конструкциях и аппаратах электроустановок. Эти усилия изменяются во времени и имеют колебательный характер. Проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:
iу ≤ iпр.скв (iдин),
где iпр.скв (iдин) – предельный сквозной ток, указанный заводом-изготовителем.
Проверку шин на динамическую стойкость проводят по условию:
σрасч ≤ σдоп
В качестве защитной аппаратуры с высокой стороны трансформатора принимаем к предварительной установке вакуумный выключатель серии ВВ/TEL-10-12,5/1000-У2-41 по каталогу [11, таблица ].
|
Расчетные данные |
|
Справочные данные |
|
U = 10 кВ |
= |
UH = 10 кВ |
|
Im = 22,6 А |
< |
Iн = 630 А |
|
Iп.о = 3,88 кА |
< |
Iн.откл = 12,5 кА |
|
iу = 5,49 кА |
< |
iдин = 50 кА |
|
Вк = 7,9 кА2 ∙ с |
< |
It2 ∙ tt = 12,52 ∙ 3 = 468,75 кА2 ∙с |
Определяем время отключения короткого замыкания tоткл , с
tоткл = tв + tз,
где tв – полное время отключения выключателя, с,
принимаем tв = 0,025 с;
tз – время действия основоной защиты, с,
принимаем tз = 0,5 с.
tоткл = 0,025 + 0,5 = 0,525 с.
Находим время затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания Тa, с по формуле
Та = ,
Та = = 0,00018 с.
Определяем тепловой импульс Вк, с
Вк = Iп.о.к-12 · (tв + tз + Tа),
Вк = 38802 · (0,025 + 0,5 + 0,00018) = 7906269,79 А2 · с.
Т.к. расчётные данные не превышают справочные, то вакуумный выключатель ВВ/TEL-10-12,5/1000-У2-41 принимаем к окончательной установке. Для видимого разрыва цепи выбираем разъединитель внутренней установки с заземляющими ножами типа РВЗ-10/400I по каталогу [12, таблица ]
|
U = 10 кВ |
= |
UH = 10 кВ |
|
Im = 22,6 А |
< |
Iн.раз = 400 А |
|
iу = 5,49 кА |
< |
iдин = 50 кА |
|
Вк = 7,9 кА2 ∙ с |
< |
It2 ∙ tt = 162 ∙ 4 = 1024 кА2 ∙с |
Для подключения катушек измерительных приборов выбираем по каталогу [12, таблица 5.9] трансформатор тока проходной с литой изоляцией для КРУ типа ТПЛ-10К с классом точности 0,5, с номинальным током вторичной обмотки Iн2 = 5 А, с номинальной нагрузкой в классе точности 0,5 Rн0,5 = 0,4 Ом.
