Материал: Разработка системы электроснабжения завода по производству металлообрабатывающих станков

Сопротивления катушек максимального тока автоматических выключателе принимаем по ([6], табл. П6.4):  мОм,  мОм,  мОм,  мОм.

Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока принимаем по ([6], табл. П6.3):  мОм,  мОм. Сопротивления  и  согласно можно не учитывать, поскольку трансформаторы тока ТА1 рассчитаны на токи более 500 А.

Переходное сопротивление контактов  при отсутствии достоверных данных учитывается совокупно. Согласно [6] при КЗ на щите ТП можно принять  мОм.

Определим ток КЗ в точке К1 (рисунок 7.12). Суммарное сопротивление цепи КЗ

 мОм;

 мОм.

Ток трехфазного КЗ в точке К1

; (8.19)

 кА.

Поскольку расчет тока КЗ проводился с учетом переходного сопротивления контактов, то при вычислении ударного тока по выражению (8.14) можно принять значение ударного коэффициента . Тогда

 кА.

Согласно выражению (8.13) тепловой импульс от тока КЗ

 А2 ∙ с.

Расчет токов КЗ на стороне до 1 кВ для остальных ТП выполняется аналогичным образом.

Таблица 8.4 - Результаты расчета токов КЗ на отходящих линиях 0,4 кВ

Определив значения токов КЗ, можно перейти к выбору сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов СЭС предприятия.

9. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов РП и ТП

электроснабжение трансформатор замыкание напряжение

Сечения токоведущих элементов и электрические аппараты выбираются по расчетным условиям нормального и утяжеленного режимов с последующей проверкой работоспособности в аварийных режимах. При этом расчетные величины не должны превышать номинальных (каталожных) параметров.

.1 Выбор сечений кабелей

Сечения жил кабелей выбираются с учетом технических и экономических факторов: экономической плотности тока, допустимого нагрева максимальным расчетным током, допустимого нагрева расчетным током в послеаварийном и ремонтном режимах, нагрева током КЗ.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока выбирают согласно условию:

, (9.1)

где Iрл - расчетный ток линии в нормальном режиме работы, А;

jэ - экономическая плотность тока, принимаемая в зависимости от материала проводника, изоляции и числа часов использования максимума нагрузки в год, А / мм2.

Сечения жил кабелей в соответствии с условием (9.1) были выбраны при разработке схемы электроснабжения завода в пункте 6 пояснительной записки. Результаты представлены в таблице 6.7.

Затем выбранное сечение кабеля проверяется по допустимому нагреву максимальным расчетным током или током послеаварийного режима.

Кабели, питающие цеховые трансформаторы, проверяются по нагреву максимальным расчетным током, который определяется по формуле:

 (9.2)

где  - номинальная мощность i-го трансформатора;

NТ - число трансформаторов, питающихся по кабелю в нормальном режиме.

Необходимо, чтобы длительный допустимый ток кабеля с учетом конкретных условий прокладки был не менее расчетного максимального тока, то есть:

 (9.3)

где  - коэффициент, учитывающий условия прокладки, при нормальных условиях прокладки ;

 - коэффициент допустимой перегрузки кабелей в послеаварийном режиме; для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией  при прокладке в воздухе и  при прокладке в земле.

Сечения жил кабелей, которые в послеаварийных или ремонтных режимах могут работать с перегрузкой (например, питающие линии и двойные сквозные магистрали), выбираются по условию:

 (9.4)

где  - расчетный ток линии в послеаварийном или ремонтном режиме, .

Далее сечение жил кабеля проверяется на термическую стойкость. В инженерных расчетах минимально допустимое сечение проводника по данному условию

, (9.5)

где  - тепловой импульс от тока КЗ, А2∙с; значения  определены при расчете токов КЗ в пункте 8 пояснительной записки и представлены в таблицах 8.2 и 8.3;

С - расчетный коэффициент, значение которого принимаются в зависимости от допустимой температуры нагрева при КЗ, материала проводника и его изоляции; для кабелей 10 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией С = 100 А∙с-0,5 / мм2 ([6], табл. П4.7).

Из трех найденных по перечисленным выше условиям сечений жил кабелей окончательно принимается наибольшее.

В качестве примера рассмотрим порядок выбора кабельных линий, питающих РП. Расчетный ток одной линии в нормальном режиме на основании таблицы 6.5

 А.

Согласно ([4], стр. 41, табл. 3.1) при числе часов использования максимума нагрузки в год Tmax = 4400 ч для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке экономическая плотность тока jэ = 1,4 А / мм2. Тогда по (9.1) экономически целесообразная площадь сечения жил кабеля питающей линии

 мм2.

Принимаем два кабеля марки ААБл-3×150-10, проложенные параллельно, с суммарным сечением жил 300 мм2 и допустимым длительным током  А при прокладке в земле.

Проверим выбранные кабели по нагреву в послеаварийном и ремонтном режимах. Расчетный ток аварийного режима

 А.

При двух проложенных рядом кабелях с расстоянием между ними в свету 200 мм поправочный коэффициент, учитывающий условия прокладки,  ([4], табл. П24). Тогда по условию (9.4)

 А.

Условие выполняется (550 > 395,8).

Проверяем выбранные кабели на термическую стойкость. Согласно [1] проверка на нагрев токами КЗ для пучка из двух и более кабелей осуществляется по сквозному току КЗ. Тепловой импульс от тока КЗ на шинах 10 кВ РП  А2∙с (таблица 8.2). Минимально допустимое сечение проводника по условию (9.5)

 мм2.

Таким образом, выбранные по условию нагрева расчетным током в послеаварийном и ремонтном режимах кабели термически стойки к воздействию токов КЗ (550 > 126,1).

Выбор сечений жил кабельных линий, питающих цеховые ТП, производится аналогичным образом. Полученные результаты сведены в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 - Выбор сечений жил кабелей, питающих цеховые ТП

Из таблицы 9.1 видно, что определяющим критерием при выборе сечений жил кабелей является термическая стойкость при КЗ.

.2 Выбор шин РП

Согласно ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах распределительных устройств по экономической плотности тока не выбирается, поэтому выбор сечения шин на заводском РП 10 кВ производится по допустимому току. При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы.

Условие выбора:

. (9.6)

Расчетный длительный ток, протекающий по шинам в нормальном режиме,  А (на основании таблицы 4.9 пояснительной записки). В аварийном режиме ток будет в два раза больше:  А.

Согласно условию (9.6) необходимо выбрать шин с  А. По ([13], табл. П3.4) принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения однополосные марки АДО-50х6 с  А. При установке шин плашмя допустимый ток следует уменьшить на 5% для полос шириной до 60 мм и на 8% для полос большей ширины. Следовательно,  А.

Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимально допустимого сечения

, (9.7)

где  - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала шин; для алюминиевых шин  А∙с1/2/мм2 ([13], стр. 192, табл. 3.14);

Тепловой импульс от тока КЗ на шинах РП  А2∙с. Тогда минимально допустимое сечение шин по условию термической стойкости

 мм2.

Поскольку 50 × 6 = 300 > 147,4, выбранные шины термически стойки.

Проверка шин на электродинамическую стойкость выполняется путем сравнения механического напряжения в материале шины  с допустимым значением :

. (9.8)

Механическое напряжение, возникающее в материале шины под действием изгибающего момента, вызванного током КЗ, определяется по формуле:

, (9.9)

где  - ударный ток КЗ на шинах РП,  кА (из таблицы 8.2);

 - расстояние между соседними опорными изоляторами, принимаем  м;

 - расстояние между осями шин смежных фаз, примем  м;