2.7. Розрахунок струмів споживачів, струмів короткого замикання
Робочий струм електроприймачів знаходиться за формулою:
|
|
|
(2.23) |
А,Таблиця 2.4
Розрахунок струмів споживачів
|
№ п/п |
Назва електроприймача |
|
|
|
|
1 |
Вертикально-свердлильний верстат |
6 |
0,5 |
18,23 |
|
2 |
Токарно-гвинторізний верстат |
12 |
0,5 |
36,46 |
|
3 |
Верстат для намотування котушок |
2,2 |
0,75 |
4,45 |
|
4 |
Шафа сушильна |
30 |
0,95 |
47,98 |
|
5 |
Ванна для просочування |
3 |
0,8 |
5,69 |
|
6 |
Зигмашина |
2,2 |
0,65 |
5,14 |
|
7 |
Комбіновані прес-ножниці |
1,5 |
0,5 |
4,55 |
|
8 |
Машина листозгинаюча |
4 |
0,5 |
12,15 |
|
9 |
Заточний верстат |
1,1 |
0,5 |
3,34 |
|
10 |
Прес |
10 |
0,5 |
30,38 |
|
11 |
Верстат для ізоляції проводів |
1,1 |
0,8 |
2,08 |
|
12 |
Витяжна шафа |
15 |
0,8 |
28,48 |
|
13 |
Верстат для стикувальної зварки |
3 |
0,5 |
9,11 |
|
14 |
Вентилятор |
4 |
0,85 |
7,15 |
|
15 |
Зварювальний перетворювач |
18 |
0,6 |
45,58 |
|
16 |
Трансформатор ОСУ |
15 |
0,6 |
3798 |
|
17 |
Поперечно-стругальний верстат |
5,5 |
0,5 |
16,71 |
|
18 |
Кран мостовий |
20,1 |
0,6 |
50,89 |
|
19 |
РП1 |
29,05 |
0,52 |
44,18 |
|
20 |
РП2 |
12,8 |
0,51 |
19,44 |
|
21 |
РП3 |
60,55 |
0,57 |
92,1 |
|
22 |
РП4 |
42,67 |
0,89 |
64,83 |
|
23 |
РП5 |
30,49 |
0,92 |
46,38 |
|
23 |
ККУ |
135 |
1 |
234,6 |
кВт
А
При розрахунках струмів КЗ в установках напругою до 1 кВ необхідно врахувати:
активні і індуктивні опори проводів, кабелів і шин (довжиною 10…15 м і більше); струмових котушок розщеплювачів автоматичних вимикачів; первинних обмоток багатовиткових трансформаторів струму; перехідних контактів апаратів;
активних і індуктивних опорів всіх елементів короткозамкненої мережі;
перехідні опори в місці КЗ.
Опір в мережі напругою до 1 кВ розраховується в мОм [11, с. 207-210].
Опір силових трансформаторів:
|
|
|
(2.24) |
Ом
|
|
|
(2.25) |
Ом
де
– активний і реактивний опір
трансформатора, Ом;
–напруга
короткого замикання, %;
–активні
втрати короткого замикання, кВт [6,
с. 118-126];
Опір
струмопроводу (шин) від трансформатора
до автоматичного вимикача приймається
орієнтовно:
мОм;
мОм.
Сумарний опір мережі трифазного КЗ за автоматичним вимикачем трансформатора знаходять наступним чином:
|
|
|
(2.26) |
мОм
|
|
|
(2.27) |
мОм
|
|
|
(2.28) |
мОм
де
– сумарні повні, активні і реактивні
опори за автоматичним
вимикачем, Ом;
–активні
і реактивні опори котушок розщеплювачів
максимального струму автоматичних
вимикачів, мОм;
–активний
перехідний опір контактів, мОм;
Опір
системи знаходиться за номінальною
потужністю
відключення
вимикача
(запобіжника), який встановлений в
живлячій мережі напругою вище 1кВ:
|
|
|
(2.29) |
мОм
Опори, які необхідні для проведення розрахунку короткого замикання наведено в таблиці 2.7.
Активний опір трансформатора:
мОм
Реактивний опір трансформатора:
мОм
Опір системи:
мОм
Таблиця 2.5
Опори елементів системи
|
мОм |
|
мОм |
мОм |
мОм |
мОм |
мОм |
мОм |
|
9,47 |
0,5 |
0,15 |
0,4 |
0,58 |
27,2 |
2,25 |
0,1 |
мОм
Активний опір трифазного КЗ:
мОм
Реактивний опір трифазного КЗ:
мОм
Реактивний опір трифазного КЗ:
мОм
Діюче значення періодичної складової струму трифазного КЗ без врахування впливу безпосередньо приєднаних асинхронних двигунів:
|
|
|
(2.30) |
кА
Ударний струм трифазного КЗ від системи
кА
де
– ударний коефіцієнт,
[11,
c.
207-211].
Діюче значення періодичної складової струму трифазного КЗ:
|
|
|
|
кА
Ударний струм трифазного КЗ:
|
|
|
|
кА
Врахуємо це значення при виборі комутаційно-захисної апаратури.
2.8. Вибір проводів, комутаційно-захисної апаратури та розподільчих пунктів та щитків. Перевірка перерізу по допустимому спаду напруги для найвіддаленішого споживача (0,4 кВ) і по струмах короткого замикання
Вибір перерізу кабелю при нагріванні в нормальному режимі полягає у визначенні полягає у визначені такого мінімального перерізу, який допускає струм не менше розрахункового
|
|
|
(2.31) |
А,
Допустимий тривалий струм для кабелів з врахуванням умов прокладення та відхилення параметрів навколишнього середовища від стандартних умов при їх довготривалому характері визначається так:
|
|
|
(2.32) |
А,
де
– поправковий коефіцієнт на температуру
навколишнього середовища, якщо вона
відмінна від стандартної (таблиця 1.3.3
ПУЕ), в даному випадку
;
–поправковий
коефіцієнт на кількість кабелів, що
лежать поруч у землі (таблиця 1.3.26), в
даному випадку
;
Приведемо приклад розрахунку для електроприймача №1 – вертикально-свердлильний верстат:
Допустимий тривалий струм
А,
В електричній мережі до 1 кВ вибір комутаційної апаратури, захистів і перерізу провідників взаємопов’язаний.
Для захисту електричних мереж напругою до 1 кВ застосовують автоматичні повітряні вимикачі (автомати) і плавкі запобіжники.
В даному випадку використаємо автоматичні вимикачі.
Для виконання захисних функцій в автоматах застосовуються теплові і електромагнітні розщеплювачі. Теплові розщеплювачі здійснюють захист від
струмів перевантаження, електромагнітні – від струмів КЗ.
Вибір автоматів полягає в дотримані загальних умов. Номінальна напруга цих автоматів вибирається як
|
|
|
(2.33) |
де
– номінальна напруга автомата, В;
–номінальна
напруга мережі, В.
Номінальний струм автоматів і номінальні струми розщеплювачів не повинні бути меншими за струм форсованого режиму
|
|
|
(2.34) |
|
|
|
(2.35) |
де
– струм форсованого режиму, тобто
тривалий максимальний робочий струм,
який може через нього протікати.
Струм форсованого режиму визначається за формулою
|
|
|
(2.36) |
де
– коефіцієнт резервування.
Коефіцієнт
резервування
для автомата вводу двотрансформаторної
підстанції – 1,4, для автоматів, які
захищають групи споживачів (РП), або
окремий електроспоживач
У лініях з лампами ДРЛ за умов кратності
пусковоо струму 2,25-3 та його тривалості
60-90 с уставка струму спрацювання від
перевантаження вибирається так:
|
|
|
(2.37) |
де
– розрахунковий струм лінії освітлення,
А.
Для
автомата вводу спрацювання відсічки
розщеплювала миттєвої дії
визначається за формулою
|
|
|
(2.38) |
де
– номінальний струм трансформатора на
стороні низької напруги.
Умова
перевірки від пікових струмів для групи
ЕП і від пускових струмів для одного ЕП
полягає у виборі уставки струму
спрацювання відсічки розщеплювала
миттєвої дії
(уставки струму електромагнітного
розщеплювача
)
більше цих струмів відповідно не менше
ніж на 25 %, тому що похибка від розкиду
характеристик може досягати до 15 %
|
|
|
(2.39) |
|
|
|
(2.40) |
де – піковий струм групи ЕП і пусковий струм одиночного електроспоживача відповідно
|
|
|
(2.41) |
де
– найбільший з пускових струмів одного
ЕП у групі за паспортними даними;
–сумарний
номінальний струм групи ЕП без врахування
номінального струму найбільшого за
потужністю ЕП.
|
|
|
(2.42) |
де
– коефіцієнт пуску;
Для
конкретних ЕП
приймаються за паспортними даними. Якщо
вони відсутні, то щодо робочого струму
приймається:
5-кратною для асинхронних двигунів (АД) з коротко замкнутим ротором та синхронних двигунів (СД);
2,5-кратною для двигунів постійного струму та АД з фазним ротором;
3-кратною для зварювальних і пічних трансформаторів, машин контактного зварювання при максимальній вторинній напрузі.
У лініях з ККУ струм спрацювання відсічки вибирається за формулою
|
|
|
(2.43) |
Як комутаційний апарат автомати перевіряють щодо здатності вимикання за умови
|
|
|
(2.44) |
де
початкове діюче значення періодичної
складової струму КЗ.
Для живлення ЕП виберемо проводи із гумовою та полівінілхлоридною ізоляцією з алюмінієвими жилами (АПВ) [10 c. 19-20].
Таблиця 2.6
Вибір проводів і комутаційно-захисної апаратури
|
№ п/п |
Назва електроприймача |
|
Марка кабелю |
|
|
|
|
Тип автомата |
|
1 |
Вертикально-свердлильний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
2 |
Вертикально-свердлильний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
3 |
Вертикально-свердлильний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
4 |
Вертикально-свердлильний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
5 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
6 |
Верстат для намотування котушок |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
7 |
Верстат для намотування котушок |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
8 |
Шафа сушильна |
80 |
АПВ 3(1х25) |
100 |
63 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
9 |
Ванна для просочування |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
10 |
Зигмашина |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
11 |
Комбіновані прес ножниці |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
12 |
Машина листозгинаюча |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
13 |
Заточний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
14 |
Прес |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
15 |
Прес |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
16 |
Шафа сушильна |
80 |
АПВ 3(1х25) |
100 |
60 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
А
А
А
А
А
|
17 |
Верстат для ізоляції проводів |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
18 |
Витяжна шафа |
30 |
АПВ 3(1х5) |
100 |
31,5 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
19 |
Верстат для стикувальної зварки |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
20 |
Вентилятор |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
21 |
Верстат для ізоляції проводів |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
22 |
Зварювальний перетворювач |
60 |
АПВ 3(1х16) |
100 |
50 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
23 |
Зварювальний перетворювач |
60 |
АПВ 3(1х16) |
100 |
50 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
24 |
Трансформатор ОСУ |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
25 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
26 |
Верстат для ізоляції проводів |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
27 |
Верстат для ізоляції проводів |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
28 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
29 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
30 |
Поперечно стругальний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
31 |
Заточний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
32 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
33 |
Токарно-гвинторізний верстат |
40 |
АПВ 3(1х8) |
100 |
40 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
34 |
Вертикально-свердлильний верстат |
22 |
АПВ 3(1х3) |
100 |
20 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
35 |
прес |
32 |
АПВ 3(1х6) |
100 |
31,5 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
36 |
Кран мостовий |
80 |
АПВ 3(1х25) |
100 |
63 |
14 |
1,2 |
ВА52Г-31 |
|
|
РП-1 |
64,4 |
АВВГ (3х10+1х6) |
100 |
50 |
12 |
1,25 |
ВА51-31 |
|
|
РП-2 |
34,96 |
АВВГ (3х4+1х2,5) |
100 |
25 |
12 |
1,25 |
ВА52-31 |
|
|
РП-3 |
105,8 |
АВВГ (3х25+1х70) |
160 |
100 |
12 |
1,25 |
ВА52-31 |
|
|
РП-4 |
82,8 |
АВВГ (3х16+1х10) |
100 |
80 |
12 |
1,25 |
ВА52-31 |
|
|
РП-5 |
64,4 |
АВВГ (3х10+1х6) |
100 |
50 |
12 |
1,25 |
ВА52-31 |
Робочий струм автоматичних вимикачів, які захищають трансформатори знаходяться за формулою:
|
|
|
(2.45) |
А
Для трансформаторів ТМГ-10/0,4-400
А.
Отже для захисту трансформаторів з боку низької напруги виберемо автомати ВА51-39 з номінальним струмом 630 А, струмом теплового розщеплювала 400 А.
Розподільчі пункти виконаємо за допомогою силових шаф наведених в таблиці 2.7 [12].
Таблиця 2.7
Розподільчі пункти цеху
|
‘ |
Тип РП |
Номінальний струм, А |
Кількість автоматів |
Автомат |
|
РП1 |
ПР8501-35-00 |
100 |
9 |
ВА52-39 |
|
РП2 |
ПР8501-31-20 |
100 |
6 |
ВА52-35 |
|
РП3 |
ПР8501-37-00 |
250 |
9 |
ВА52-39 |
|
РП4 |
ПР8501-35-00 |
100 |
6 |
ВА55-35 |
|
РП5 |
ПР8501-35-00 |
100 |
6 |
ВА52-35 |
В якості щитка освітлення (ЩО) виберемо ШОВ-1А [11 c. 584].
Втрата напруги в проводах у відсотках визначається як
|
|
|
(2.46) |
%
де
– розрахункові активне і реактивне
навантаження електроспоживачів
відповідно, кВт і квар;
–активний
і реактивний опори проводів відповідно,
Ом;
Активний і реактивний опори проводів обчислюються за формулами
|
|
|
(2.47) |
|
|
|
(2.48) |
Ом
Ом
–активний
і реактивний питомі опори проводів
відповідно, Ом/км;
–довжина
проводу, км [6,
с. 107-108].
Втрату напруги розрахуємо для електроприймача № 35 – прес.
Активний і реактивний опори проводів
Ом
Ом
Втрата напруги в проводі
Оскільки величина втрат напруги в проводі не перевищує допустимої (5 %), то переріз проводу вибраний правильно.