1. ЗАДАНИЕ:
1.1. Выбрать сечение кабельной линии 2 и предохранитель в сети 0,4 кВ.
1.2. Исходные данные к расчёту:
-Трансформатор Т1: ТМ-630/6/0,4 / Yo;
-Кабельная линия 1: L=45 м, марка АСГ-(3х120+1х95);
-Кабельная линия 2: L=30 м, способ прокладки - в кабельном канале
(уже проложены 2 силовых кабеля напряжением 0,4 кВ);
-Помещение невзрывоопасное и пожаробезопасное.
Состав и параметры оборудования, получающие питание от РП-51:
№ Тип электроприёмника Номинальная мощность электроприёмника, кВт Ки tg ПВ (%)
1. Токарный станок (3шт.) 4,5 0,2 1,33 -----
2. Сверлильный станок 2,0 0,2 1,33 -----
3. Заточный станок 0,8 0,2 2,3 -----
4. Подъёмник 6,0 0,1 2,3 -----
5. Вентилятор 0,4 0,8 1,0 -----
1.3. Указания:
-Все потребители относятся к 2 и 3 категориям надёжности, т.е. не требуют резервирования питания;
-При расчёте не требуется согласование (селективность) защиты;
-При отсутствии данных допускается принятие студентом некоторых допу¬щений при соответствующем обосновании выбора;
-Сопротивление элементов сети (трансформатора, кабелей) рекомендуется принять по [1] или [2], в случае невозможности нахождения величины Zпт для кабелей, можно принимать: Zпто=2,3*Zо(1) (т.е. принимать величину удельного полного сопротивления петли фаза-нуль в 2,3 раза больше актив¬ного удельного сопротивления жилы);
-При расчётах не учитывать сопротивление внешней сети 6(10) кВ.
2. СХЕМА УЧАСТКА ЦЕПИ ЦЕХА
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ:
3. РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЁМНИКОВ .
3.1. При анализе электроприёмников (ЭП), выделяем две группы ЭП: группу А с повторно-кратковремённым режимом работы (Ки=0,6 (в нашем случае группа Б представлена только вентилятором).
3.2. Рассчитываем общую номинальную мощность для каждого типа оборудова¬ния: для токарных станков общая мощность составит 13,5 кВт (4,5 кВт*3 шт.), для остальных типов ЭП совпадает с единичной.
3.3. Рассчитываем максимальную среднюю активную мощность (Pсм) для каждо-го типа ЭП, исходя из заданных коэффициентов использования (Ки): Pсм=Рном*Ки.
3.4. Рассчитываем максимальную среднюю реактивную мощность (Qсм) для каж¬дого типа ЭП, исходя из заданных величин tg : Qсм=Рном*tg.
3.5. Для группы А подводим итоги, определяя суммарную номинальную мощ-ность всех шести ЭП; суммарную максимальную среднюю активную и ре¬активную мощность.
3.6. Общий коэффициент использования Ки группы равен:
3.7. Результаты оформляем в виде таблицы:
Наименование Кол-во, Мощность, кВт Ки tg Pсм, Qсм,
оборудования шт. единичная общая кВт кВАр
Группа А
1. Токарные станки 3 4,5 13,5 0,2 1,33 2,70 3,591
2. Сверлильный станок 1 2,0 2,0 0,2 1,33 0,40 0,532
3. Заточный станок 1 0,8 0,8 0,2 2,30 0,16 0,368
4. Подъёмник 1 6,0 6,0 0,1 2,30 0,60 1,380
Итого по группе А 6 13,3 22,3 0,173 ----- 3,86 5,871
Группа Б
1. Вентилятор 1 0,4 0,4 0,8 1,00 0,32 0,32
3.8. Общее количество ЭП группы А составляет шесть элементов, поэтому для этой группы определяем отношение номинальных мощностей наиболее и наименее крупных ЭП, т.е. число m:
3.9. При этих условиях (m>3 и Ки=Iр/К, где К - коэффициент, учитывающий про-кладку нескольких кабелей в канале. В случае трёх кабелей К=1 ([1], табл. 1.3.12.). Отсюда Iдоп=17,401 А.
5.4. Согласно ПУЭ в сетях 0,4 кВ запрещена прокладка кабелей без нулевой жи-лы, поэтому допустимые токи принимаются как для трёхжильных, но с коэффици-ентом 0,92. Тогда допустимый расчётный ток:
Iдоп=17,401/0,92=18,914 А.
5.5. По справочным данным ([1], табл. 1.3.7.) находится ближайшее большее сече-ние, выдерживающее в длительном (получасовом) режиме ток больший 19 А. Это сечение 4мм2. Таким образом принимаем к прокладке кабель АВВГ - (3х4 + 1х2,5).
6. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ .
6.1. Для определения токов коротких замыканий, произведём дополнительный расчёт параметров схемы замещения трансформатора ТМ-630/6/0,4 / Yo:
Пользуясь справочными данными [3], определяем:
Параметры схемы замещения трансформатора
прямой, обратной и нулевой последовательности одинаковы.
6.2. Удельные сопротивления фазы кабельной линии и петли фаза - нуль пере-считаем для сечений 120 мм2 и 4 мм2, используя данные [4], стр. 27:
rуд1=0,549*70/120=0,320 мОм/м; rуд2=0,549*70/4=9,608 мОм/м;
xуд=0,065 мОм/м;
Zпт0=1,59 мОм/м.
Полные сопротивления прямой последовательности
кабеля 1 [АСГ-(3х120+1х95)]:
rк1=rуд1*L1=0.320*45=14.4 мОм/м;
хк1=xуд*L1=0.065*45=2.925 мОм/м.
Полные сопротивления прямой последовательности
кабеля 2 [АВВГ - (3х4 + 1х2,5)]:
rк2=rуд2*L2=9,608*30=288,24 мОм/м;
хк2=xуд*L2=0.065*30=1,95 мОм/м.
6.3. Переходное сопротивление, включающее сопротивления контактов и сопро-тивление дуги в месте короткого замыкания при расчётах вблизи шин ЦТП мини-мально и составляет 15 мОм. В случае расчётов токов короткого замыкания непо-средственно на зажимах потребителей, получающих питание от вторичных РП и увеличении удалённости от шин 0,4 кВ ЦПТ это сопротивление увеличивают до 30 мОм (в пределе).
СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ
ДЛЯ РАСЧЁТОВ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ .
ё
Расчёт трёхфазного металлического короткого замыкания на землю:
Расчёт однофазного короткого замыкания:
Где Zсум - полное сопротивление от источника до точки К; ZсумR - с учётом пе-реходных сопротивлений контактов и дуги; Zпт - сопротивление петли; Iк и IкR соответственно токи КЗ без учёта и с учётом переходных сопротивлений и дуги.
7. УСТАНОВКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ
В НАЧАЛЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ .
7.1. Выбор предохранителей выполняется из следующих условий:
7.1.1. Ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального рабочего то-ка, Iн.вст>=Iр, т.е. Iн.вст>=17,4 А.
7.1.2. Ток плавкой вставки должен превышать пусковой (пиковый) ток двигате-лей Iн.вст>=Iпик/k, где k - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, который принимается равным 2,5 при лёгком пуске с длительно-стью (2...5) с. В нашем случае: Iн.вст>=69,363/2,5=27,745 А. Введённым ограничени-ям соответствует предохранитель типа ПН2-100 (предохранитель разборный с на-полнителем) с номинальным током 100 А и током плавкой вставки на 30 А.
7.2. Проверка предохранителя:
7.2.1. Проверка чувствительности защиты оборудования предохранителем по минимальному току короткого замыкания, которое составляет 718.054 А (трехфаз-ное в точке К, с учётом переходных сопротивлений и дуги), превосходя ток плавкой вставки более чем в четыре раза (в 24).
7.2.2. Максимально допустимый ток для кабеля АВВГ - (3х4 + 1х2,5) ~ току плав-кой вставки. Таким образом оба условия проверки выбранного предохранителя выполнены.
7.3. Время плавления вставки предохранителя ПН2-100 при токе 718 А составля-ет примерно 0,008 ([2], рис. 3.14). Кабели, защищённые плавкими токоограничи-вающими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, поскольку время срабатывания предохранителя мало и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры [2].
Расчёт напряжений в сети:
U2=400-2Iр*(Xт+Xк1)^(1/3)-Iр*Xк2^(1/3)=400-2*17.401*(0,01397+0,0029)^(1/3)-17.401*0,00195^(1/3)=399 В
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ :
1. «Правила устройства электроустановок» Минэнерго СССР; 6-е издание, пере-работанное и дополненное; Москва, Энергоатомиздат; 648 с.
2. Фёдоров А. А., Каменева В. В. «Основы электроснабжения промышленных предприятий»; Москва, Энергия; 1979 г.; 408 с.
3. «Справочник по проектированию электроснабжения» под редакцией Барыбина Ю. Г. и др.; Москва, Энергоатомиздат; 1990 г. (Электроустановки промышленных предприятий).
4. Алексеев А. А., Ананичева С. С., Бердин А. С. Методическое пособие «Основы электроснабжения. Часть I»; Екатеринбург, УГТУ-УПИ; 1998 г.