Методические указания по составу дипломного проекта методические указания по содержанию основных разделов и подразделов пояснительной записки дипломного проекта


Выбор пусковой и защитной аппаратуры



бет6/10
Дата18.07.2016
өлшемі4.16 Mb.
түріМетодические указания
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

2.4 Выбор пусковой и защитной аппаратуры
Для защиты электрических цепей от действия токов короткого замыкания используются плавкие предохранители или автоматические выключатели. Данные аппараты служат для отключения поврежденных элементов сети электроснабжения при возникновении коротких замыканий в них. Также защитные аппараты должны обеспечивать селективность, то есть свойство аппаратов реагировать на повреждение и отключать поврежденный элемент сети ближайшим аппаратом. Это означает, что отключается только поврежденный элемент, а остальные продолжают работать.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания цепей при ненормальных режимах (к. з., перегрузках), для редких оперативных переключений (3 – 5 в час) при нормальных режимах, а также при недопустимых снижениях напряжения, заменяют рубильники и предохранители. По сравнению с предохранителями автоматические выключатели обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель снова готов к работе, в то время как в предохранителе требуется замена калиброванной плавкой вставки, что увеличивает время простоя электроприемника; у автоматических выключателей более точные защитные характеристики; они совмещают функцию коммутации и защиты электрической цепи; некоторые автоматические выключатели выпускают с независимым расцепителем, позволяющим осуществить дистанционное отключение электросети и др. функции.

По конструкции автоматический выключатель состоит из следующих конструктивных элементов: контактов с дугогасительной системой; привода; механизма свободного расцепления; расцепителей; вспомогательных контактов.

Для защиты от коротких замыканий применяют электромагнитные расцепители мгновенного действия или с выдержкой времени, обеспечивающей избирательность действия. одновременная защита цепи от к. з. и от перегрузки осуществляется за счет применения комбинированных расцепителей, состоящих из двух элементов, один защищает от к.з., а другой – от перегрузок.

Приведем методику расчета необходимой аппаратуры:

Выбор автоматических выключателей производим по условию:



где – номинальный ток автоматического выключателя, А;



– номинальный ток расцепителя, А;

– длительный ток электроприемника (для двигателей равен их номинальному току), А. Величину номинального тока асинхронного двигателя с каротко замкнутым ротором определяем по формуле

где – номинальная мощность электродвигателя, кВт;



– напряжение питающей сети, В;

- коэффициент мощности данного электродвигателя;

– коэффициент полезного действия двигателя. Величины и определяются по справочной литературе в зависимости от активной мощности двигателя. Если станок многодвигательный, то величина определяется по формуле:

где – сумма номинальных токов всех двигателей станка, А.

Выбираем автоматический выключатель.

Далее необходимо произвести проверку на невозможность срабатывания выключателя во время пуска двигателя по формуле



где – ток срабатывания автоматического выключателя, А;



– кратковременный ток, для однодвигательных станков равен пусковому току, определяемому по формуле

где – пусковой ток двигателя, А;



– пусковой коэффициент, показывает во сколько раз пусковой ток превышает номинальный.

Если станок многодвигательный, то значение кратковременного тока будет определятся по формуле



где – максимальный номинальный ток, то есть наибольший ток в защищаемых группе двигателей, А;



– сумма оставшихся номинальных токов, А.

После выбора автоматических выключателей следует произвести выбор магнитных пускателей в исполнении с тепловыми реле. В отличие от автоматических выключателей, выбираемых для станка в целом, тепловые реле выбираются на каждый двигатель по условию:



где – ток нагревательного элемента теплового реле, А;



–номинальный ток электродвигателя, А.

Вначале по длительному току выбираем магнитный, после чего для данного магнитного пускателя выбирается тепловое реле по условию (4.7).

В качестве примера приводим расчет пусковой и защитной аппаратуры для сверлильного станка (электроприемники 1 – 2, 15, 24 - 25) = 3,5 кВт.

Находим номинальные токи электродвигателей, расчет ведем по формуле



Определяем длительный ток





По расчетному току производим выбор автоматического выключателя по условию выбора

=6,9 А;

=6.9 A.


Пользуясь справочной литературой (Л.1, стр. 198, табл. 5.4). Выбираем автоматический выключатель:

А3710Б.

Проверяем выбранный выключатель по невозможности срабатывания при пуске электродвигателя по условию:

Определяем пусковой ток, равный для однодвигательного станка кратковременному, по формуле:







А > 64,7 А

Условие выполняется.

Проводим выбор магнитного пускателя серии ПМЛ в исполнении с тепловым реле РТЛ для приводного двигателя рассматриваемого станка пользуясь справочной литературой (Л.2, стр. 269, табл. 3.70) по условию выбора (4.7). Для выбора ток уже был рассчитан при выборе выключателей.

По условию выбора для каждого двигателя выбираем магнитные пускатели:

ПМЛ 110004,

После для данных пускателей выберем комплектные тепловые реле (Л.2, стр. 269, табл. 3.71):

РТЛ 101404,

Для оставшихся групп выбор будем вести аналогично.

Автоматические выключатели также необходимо выбрать на ПР1, ПР2, ШРА и на КТП. Данный выбор осуществляется по максимальному току для каждого ПР и цеха.

Результаты расчетов заносим в таблицу.


2.5 Расчет силовой сети
Основой расчета силовой сети на напряжение до 1 кВ является выбор сечений проводов и кабелей. Электрический ток в проводнике выделяет тепловую энергию, которая расходуется на повышение его температуры, а часть выделяется в окружающую среду. При измене­нии тока в проводнике или изменении условий его охлаждения изме­няется температура его нагрева. Если величина тока в проводнике не меняется, то количество выделенного им тепла соответствует количе­ству тепла, которое выделяется в окружающую среду - наступает теп­ловое равновесие.

Перегрев проводника опасен для изоляции, вызывает перегрев контактных соединений, что может привести к пожару или взрыву. Надежная и длительная работа проводов и кабелей определяется дли­тельно допустимой температурой их нагрева. Учитывая условия на­дежности, безопасности и экономичности ПУЭ устанавливает пре­дельную температуру нагрева проводников в зависимости от длитель­ности прохождения тока, материала токоведущих частей и изоляции проводов и кабелей. Предельно допустимым током ()называется максимальное значение длительно протекающего тока при котором температура провода или кабеля станет предельно допустимой. Величина этого тока зависит от материала проводника, сечения провода, температуры окружающей среды, материала изоляции и способа прокладки. ПУЭ устанавливают стандартные значения температуры при прокладке кабеля:

При прокладке в помещении и вне помещения в воздухе ;

При прокладке кабелей в земле ;

Предельные допустимые токовые нагрузки на провода и кабели при принятых допустимых температурах нагрузки, а также при соответствующих условиях окружающей среды и прокладки приведены в таблицах ПУЭ.

Сечение проводов и кабелей выбирают по длительному допус­тимому току. Выбор производится по одному из двух условий (по наибольшему условию).






где – расчетный ток рассматриваемом участке сети , А;

– поправочный коэффициент, учитывает условия прокладки проводов и кабелей, при нормальных условиях прокладки равен 1, в остальных случаях значение устанавливается ПУЭ;

– коэффициент защитной аппаратуры, то есть отношение длительно допустимого тока для проводов или кабелей к току срабатывания защитной аппаратуры;

– ток срабатывания защитной аппаратуры (ток вставки предохранителя или ток расцепителя автомата).

Выбираем сечения для питания электроприемников, значения токов берем из предыдущих расчетов. Приведем пример выбора сечений для питания вентилятора.

Учитывая значения коэффициентов, рассчитываем каждое условие после записываем условия выбора (5.1):



По наибольшему условию (2) производим выбор сечения по допустимому току.

Поьзуясь справочной литературой (Л.1, стр. 200, табл. 5.5) выбираем значение тока , а также соответствующее этому току сечение .

Для питания используем четырёхжильные алюминиевые небронированные кабели с поливинилхлоридной изоляцией марки АПВ 4 (1Ч4).Для остальных приемников выбор сечений и допустимых токов производим аналогично. Следует также провести выбор сечений питающих кабелей для ПР1, ПР2, ШРА-1, для ККУ, для ЩО. Выбор допустимого тока для ПР производим по максимальному току по группе электроприемников присоединенных к ПР ().

Данные расчётов заносим в таблицу.


2.6 Выбор комплектной трансформаторной подстанции
Трансформаторной подстанцией называется электроустановка служащая для приема, преобразования, распределения электрической энергии, и состоящая из силовых трансформаторов или преобразователей, а также распределительных устройств напряжением до 1000 В и выше 1000 В. Они являются основными звеньями системы электроснабжения и в зависимости от положения в энергосистеме, их назначения, величине первичного и вторичного напряжений подстанции подразделяют на районные и подстанции предприятий. Районными называются подстанции, которые питаются от районных (основных) сетей энергосистемы. Они предназначены для электроснабжения больших районов, в которых находятся промышленные, городские, сельскохозяйственные и другие потребители. Районные трансформаторные подстанции подразделяются на узловые распределительные подстанции (УРП) и распределительные подстанции (пункты РП 6 – 10 кВ).

Узловые распределительные подстанции получают энергию от энергосистемы и распределяют ее без преобразования по территории предприятий.

Распределительные подстанции предназначены для приема и распределения электрической энергии на одном и том же напряжении без преобразования.

Трансформаторные подстанции предприятий подразделяются на заводские и цеховые подстанции. Заводские делятся на главные понизительные подстанции (ГПП) с открытым распределительным устройством (ОРУ), предназначенные для приема электрической энергии от энергосистем 35 – 110 – 220 кВ и преобразования ее в напряжение заводской сети 6 – 10 кВ, для питания цеховых и межцеховых подстанций; а также бывают отдельно стоящие подстанции с закрытым распределительным устройством (ЗРУ).

Выбор числа трансформаторов, типа и схемы питания подстан­ций обусловлен величиной и характером электрических нагрузок, размещением нагрузок на генеральном плане предприятия, а так де производственными и эксплуатационными требованиями.

Трансформаторные подстанции должны размещаться вне цеха только при невозможности внутри него ил при расположении части нагрузок вне цеха. Выбранная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не должна создавать помех производствен­ному процессу.

Выбор количества трансформаторов на ТП зависит от категории степени бесперебойности электроснабжения.

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяют для по­требителей 2-й и 3-й категории, при питании нагрузок, допускающих пе­рерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании 1-й категории, а также при наличии неравномерного годо­вого суточного или годового графика нагрузки.

Цеховые подстанции с числом трансформаторов более двух ис­пользуют лишь при надлежащем обосновании необходимости их при­менения, а так же в случае установки трансформаторов для питания силовых и осветительных нагрузок.

При выборе числа и мощности трансформаторов подстанций ре­комендуется:

применять трансформаторы мощностью более 1000 кВА при нали­чии группы электроприемников большой мощности или значитель­ного числа однофазных электроприемников;

стремиться к возможно большей однотипности трансформаторов цеховых подстанций;

выбирать при двухтрансформаторных подстанциях, а так же при однотрансформаторных подстанциях с магистральной схемой элек­троснабжения, мощность каждого трансформатора с таким расче­том, чтобы при выходе из строя одного оставшийся в работе транс­форматор мог нести всю нагрузку потребителей 1-й категории.

Приведем порядок расчета мощности трансформатора(ов) на КТП:

Значение находим по следующей формуле



где – максимальная активная мощность по цеху, кВт,



- максимальная реактивная мощность по цеху, кВар;

– мощность конденсаторной установки КУ, кВар;

– мощность освещения, кВт, определяется по формуле

где – площадь цеха, м2;



– удельная мощность общего равномерного освещения, при >500 м2 равна 9 Вт/м2.

Выбор производим по условию



Значение мощности - , по которому производится выбор трансформатора согласно условия (6.4), определяется по формуле



где N – число трансформаторов на КТП, зависит от категории потребителя по бесперебойности электроснабжения.

При установке на КТП двух трансформаторов (1-я категория), необходимо произвести проверку на перегрузку, то есть при поломке одного из трансформаторов другой должен обеспечивать электроснабжение с допустимой перегрузкой на 140%. Проверка осуществляется по условию

Теперь приведем расчет мощности трансфоматоров на КТП.

Монтажно-механический цех относят к потребителям 2-ой категории, поэтому считаем .

Рассчитываем мощность щитка освещения по формуле



Определяем расчётную мощность по формуле



Определяем мощность по формуле (6.5):



По справочной литературе (Л.1,стр.306,табл.5,3) выберем .



Т. к. на КТП устанавливается один трансформатор, то проверку на перегрузку производить не надо.

Согласно условию по справочной литературе (Л.2, стр.229, табл.4.5) выбираем стандартную КТП –КТП ТМ250/10/0,4; с трансформатором ТМФ-250/10/0,4. Выбранное КТП состоит из шкафа высокого напряжения ВВ – 1 и шкафами низкого напряжения КРН – 5.
2.7 Расчет токов короткого замыкания
Коротким замыканием называют всякое случайное или предна­меренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, элек­трическое соединение различных точек электроустановки между со­бой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, нарушая продолжительный режим работы. В системе трехфазного переменного тока могут быть замыкания между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя фазами – двухфазные КЗ. Если нейтраль энергетической системы соединена с землей, то возможны однофазные КЗ

Чаще всего возникают однофазные КЗ (60-92% от общего числа), реже трехфазные (1-7%).

Возможно двойное замыкание на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки в системах с незаземленными или резонансно-заземленными нейтралями.

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий могут быть:

механические повреждения изоляции — проколы и разрушение ка­беля при земляных работах;

трещина фарфоровых изоляторов;

падение опор воздушных линий;

износ изоляции.

Короткие замыкания могут возникнуть при неправильных оператив­ных переключениях, например, при отключении наружной линии разъединителем.

Последствиями коротких замыканий является резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникающая в месте короткого замыкания, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Прохождение больших токов вызывает повышен­ный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сечениях и других элементах электроснабжения.

Все электрические аппараты и токоведущие части электрических установок должны быть выбраны таким образом, чтобы исключить их разрушения при прохождении по ним наибольших возможных токов короткого замыкания, в связи с чем возникает необходимость расчета этих токов.

Во-первых необходимо, чтобы сечение питающей кабельной линии соответствовало возможных к. з. (т. е. не происходило его повреждения при к. з.). Величина сечения определяется в зависимости от тока в первичной цепи и от экономической плотности тока

где – расчетное экономическое сечение, мм2;



– номинальный ток на КТП, А;

– экономическая плотность тока, принимает стандартное значение 1,4 А/мм2.

Причем значение определяется по формуле



Имея расчетное сечение выбираем по справочной литературе (Л.3,стр.511,табл.П2.1) стандартную величину сечения кабельной линии



25 мм2.

Для ведения дальнейших расчетов составим схему системы электроснабжения:



Рис. 2.7.1 Расчётная схема токов короткого замыкания

На схеме – номинальная мощность системы электроснабжения, в нашем случае равна бесконечности ();



– индуктивное сопротивление системы, равно нулю ();

и – мощности трансформаторов на КТП, кВ*А.

Эффективно вести расчет по данной схеме невозможно, поэтому следует составить схему замещения, которой мы и будем пользоваться при расчетах:




Рис. 2.7.2схема замещения

При составлении схемы замещения электрическую систему, трансформаторы и воздушные линии электропередач заменяем индуктивными сопротивлениями, а кабельные линии индуктивными и активными сопротивлениями.

Задаемся значениями базисной мощности , а также , .

Находим сопротивления всех элементов системы, расчет ведем в относительных единицах:




Значение имеет стандартное значение для воздушных линий равное 0,4 Ом/км.





Как и для воздушных линий, так и для кабельных высоковольтных питающих линий принимает стандартное значение 0,08 Ом/км.



Значение удельного сопротивления зависит от сечения кабельной линии и определяется по справочной литературе, в нашем случае

Определяем полное сопротивление системы электроснабжения , по формуле

Определяем величину по формуле



Мощность короткого замыкания будет определятся



Величина тока короткого замыкания будет равна



Ударный ток найдем следующим образом, учитывая, что ударный коэффициент равен 1,369:



Производим проверку сечения кабельной линии по ударному действию тока короткого замыкания по условию:



где – минимальное сечение, при котором не происходит разрушение кабеля при к. з., кВ*А, определяется по формуле:



где – термический коэффициент, зависит от материала из которого изготовлены жилы кабеля (для алюминия С=85);



– тепловой импульс, возникающий в момент КЗ, определяется по формуле:

где – время срабатывания релейной защиты, принимается равным 0,4 сек.



Тогда минимально допустимое сечение определится:



По условию проверки, запишем:

50>40,4

То есть выбранное сечение подходит по электротермической стойкости к току к. з. Для питающей кабельной линии выберем кабель ААБ3 Ч50Ч6.


2.8 Выбор электрооборудования на напряжение выше 1000 В
Любая электрическая цепь должна иметь выключатель и защит­ный аппарат. При напряжении выше 1000 В в выключателях, при от­ключении, в воздушном промежутке между расходящимися контакта­ми горит дуга. Электрическая дуга имеет температуру в несколько ты­сяч градусов, и если ее не погасить, то в считанные секунду распла­вятся контакты и повредят близко расположенные приборы и аппара­ты. По этим причинам силовые выключатели в установках напряже­нием выше 1000 В снабжены специальными, иногда очень сложными, дугогасительными системами.

Выключатели, в которых дугогасительной средой служит транс­форматорное масло, называются масляными. Масляные выключатели получили широкое распространение в закрытых и комплектных распределительных устройствах. Токоведущие части изолируются друг от друга фарфором, стеклопластиком или иными изоляционными материалами.

В качестве отключающих аппаратов при напряжении до 10 кВ широко применяют выключатели нагрузки, в которых для гашения дуги используется не масло, а органическое стекло. Для защиты от токов КЗ на общей раме с выключателем последовательно устанавливают предохранитель

Включатель нагрузки снабжен простой дугогасительной систе­мой, которая надежно гасит дугу, вызванную нормальным током на­грузки, но не обеспечивает гашение дуги большой мощности, возни­кающей при коротких замыканиях.

В сетях предприятий ударный ток короткого замыкания обычно превышает эти значения, однако в сочетании с предохранителем типа ПК выключатель нагрузки может использоваться в сетях

Выключатель нагрузки выпускается в комплекте с предохрани­телем и выбирается по нескольким расчетным величинам. Условие выбора оформляется в виде сравнительной таблицы


Таблица 2.8.1 Выбор ВНП

Расчетные величиныКаталожные величиныУсловие выбораUр=6 кВUн=6 кВUн≥UрIр=24 АIн=400 АIн≥Iрк. з.=5,43 АIоткл=20 кАIоткл≥I˝к. з.к. з.=51,3 м·АSоткл=200 мВ·АSоткл≥S˝к. з.iу=10,51 кАimax=14 кАimax≥iуВыбор стандартных (каталожных) величин ведем по справочной литературе

(Л.2, стр.175, табл.5.3), в данном случае выбираем выключатель нагрузки ВНП-17 в комплекте с предохранителем ПК – 6/75.

Этот выключатель в комплекте с предохранителем ставится на КТП с высокой стороны.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет