Электроснабжение механического цеха

Примечание. График может быть построен при обратном соотношении, т.е.

К_У = F(X_K/R_K);

д) действующего значения ударного тока, кА:

I_У = qI_K⁽³⁾,

где q - коэффициент действующего значения ударного тока,

q = v1+2(К_У - 1)².

- Сопротивление схем замещения определяются следующим образом.

1. Для силовых трансформаторов по таблице 1.9.1 или расчетным путем из соотношений:

R_T = P_K(U_HH/S_T)²*10⁶;

Z_T = u_K(U²_HH/S_T)*10⁴;

X_T = ,

где P_K - потери мощности КЗ, кВт;

u_K - напряжение КЗ, %;

U_HH - линейное напряжение обмотки НН, кВ;

S_T - полная мощность трансформатора, кВ*А.

2. Для токовых трансформаторов по таблице 1.9.2.

3. Для коммутационных и защитных аппаратов по таблице 1.9.3. Сопротивление зависят от I_Н.А аппарата.

Примечание. Сопротивление предохранителей не учитывается, а у рубильников учитывается только переходное сопротивление контактов.

4. Для ступеней распределения по таблице 1.9.4.

5. Для линий ЭСН кабельных, воздушных и шинопроводов из соотношений

R_Д = r₀L_Л; X_Д = x₀L_Л,

где r₀ и x₀ - удельное активное и индуктивное сопротивление, мОм/м;

L_Л - протяженность линии, м.

Удельное сопротивление для расчета 3 - фазных и 2 - фазных токов КЗ определяются по таблицам 1.9.5 - 1.9.7.

При отсутствии данных r₀ можно определить расчетным путем:

r₀ = 10³/гS,

где S - сечение проводов, мм²;

г - удельная проводимость материала, м/(Ом *мм²).

Принимается: г = 30 м/(Ом*мм²) - для алюминия,

г = 50 м/(Ом*мм²) - для меди,

г = 10 м/(Ом*мм²) - для стали.

При отсутствии данных x₀ можно принять равным:

x_0ВЛ - 0,4 мОм/м - для воздушных линии,

x_0КЛ - 0,06 мОм/м - для кабельных линий,

x_0ПР - 0,09 мОм/м - для проводов,

x_0Ш - 0,15 мОм/м - для шинопроводов.

При расчете 1 - фазных токов КЗ значение удельных индуктивных сопротивлений петли "фаза - нуль" принимается равным:

x_0П = 0,15 мОм/м - для КЛ до 1 кВ и проводов в трубах,

x_0П - 0,6 мОм/м - для ВЛ до 1 кВ,

x_0П - 0,4 мОм/м - для изолированных открыто проложенных проводов,

x_0П - 0,2 мОм/м - для шинопроводов.

Удельное сопротивление петли "фаза - нуль" определяется для любых линий по формуле:

r_0П = 2r₀.

1. Составляется схема замещения и номеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

2. Вычисляются сопротивления элементов и наносится на схему замещения.

Для системы:

I_C = S_T/v3U_C = 1000/1,73*10 = 57,8 А;

x₀ = 0,4 Ом/км;

X^/₀ = x₀L_C = 0,4*3 = 1,2 Ом;

г = 30 м/(Ом*мм²);

r₀ = 10³/гS = 10³/30*10 = 3,33 Ом/км;

R^/_C = r₀L_C = 3,33*3 = 10 Ом.

Сопротивление приводит к НН:

R_C = R^/_C(U_HH/U_ВН)² = 10(0,4/10)²*10³ = 16 мОм;

X_C = X^/₀(0,4/10)²*10³ = 1,9 мОм.

Для трансформатора по таблице 1.9.1:

R_T = 1,7 мОм, X_T = 8,6 мОм, Z_T = 8,8 мОм.

Для автоматов по таблице 1.9.3:

1SF R_1SF = 11,12 мОм, X_1SF = 0,13 мОм, R_П1SF = 0,25 мОм;

SF1 R_SF1 = 0,15 мОм, X_SF1 = 0,17 мОм; R_ПSF1 = 0,15 мОм;

SF R_SF = 0,15 мОм, X_SF = 1,8 мОм; R_ПSF = 0,25 мОм.

Для кабельных линий по таблице 1.9.5:

КЛ1 r₀ = 3,12 мОм/м, x₀ = 0,099 мОм/м;

R_КЛ1 = r₀L_КЛ1 = 0,12*40 = 4,8 мОм;

X_КЛ1 = x₀L_КЛ1 = 0,099*40 = 3,96 мОм.

КЛ2 r₀ = 0,62 мОм/м, x₀ = 0,085 мОм/м;

R_КЛ2 = r₀L_КЛ2 = 0,62*5 = 3,1 мОм/м;

X_КЛ2 = x₀L_КЛ2 = 0,085*5 = 0,42 мОм/м.

Для троллейных шинопроводов ШТЛ 400 по таблице 1.9.7:

r₀ = 0,197 мОм/м, x₀ = 0,12 мОм/м.

R_Ш = r₀L_Ш = 0,197*2 = 0,39 мОм/м;

X_Ш = x₀L_Ш = 0,12*6,5 = 0,78 мОм/м.

Для ступеней распределения по таблице 1.9.4:

R_С1 = 15 мОм, R_С2 = 20 мОм.

3. Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между токами КЗ и наносятся на схему (рис. 1.9.4):

R_Э1 = R_С+R_Т+R_1SF+R_П1SF+R_С1 = 16+1,7+11,12+0,25+15 = 44,07 мОм;

X_Э1 = X_С+X_Т+X_1SF = 1,9+8,6+0,13 = 10,63 мОм;

R_Э2 = R_SF1+R_ПSF1+R_КЛ1+R_Ш+R_С2 = 0,15+0,25+4,8+0,39+20 = 25,6 мОм;

X_Э2 = X_SF12+X_КЛ+X_Ш = 0,17+3,96+0,78 = 4,91 мОм;

R_Э3 = R_SF+R_ПSF+R_КЛ2 = 0,15+0,25+3,1 = 3,5 мОм;

X_Э3 = X_SF+X_КЛ2 = 1,8+0,42 = 2,22 мОм.

4. Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в "Сводную ведомость":

R_К1 = R_Э1 = 44,07 мОм, X_К1 = X_Э1 = 10,63 мОм;

Z_К1 = = = 45,33 мОм;

R_К2 = R_Э1+R_Э2 = 44,07+25,6 = 69,67 мОм;

X_К2 = X_Э1+ X_Э2 = 10,63+4,91 = 15,54 мОм;

Z_К2 = = = 71,38 мОм;

R_К3 = R_К2+R_Э3 = 69,67+3,5 = 73,17 мОм;

X_К3 = X_К2+ X_Э3 = 15,54+2,22 = 17,76 мОм;

Z_К3 = = = 75,29 мОм;

R_К1/X_К1 = 44,07/10,63 = 4,14; R_К2/X_К2 = 69,67/15,54 = 4,48;

R_К3/X_К3 = 73,17/17,76 = 4,11 мОм.

5. Определяются коэффициенты К_У и q:

К_У1 = F(R_К1/X_К1) = F(4,14) = 1,0;

К_У2 = F(R_К2/X_К2) = F(4,48) = 1,0;

К_У3 = F(R_К3/X_К3) = F(4,11) = 1,0;

q₁ = v1+2(К_У1 - 1)² = 1;

q₂ = q₃ = 1.

6. Определяются 3 - фазные и 2 - фазные токи КЗ и заносятся в "Ведомость":

I_K1⁽³⁾ = U_K1/v3Z_K1 = 0,63*10³/1,73*45,33 = 8,03 кА;

I_K2⁽³⁾ = U_K2/v3Z_K2 = 0,38*10³/1,73*71,38 = 3,07 кА;

I_K3⁽³⁾ = U_K3/v3Z_K3 = 0,38*10³/1,73*75,29 = 2,91 кА;

I_УК1 = q₁I_K1⁽³⁾ = 8,03 кА;

I_УК2 = q₂I_K2⁽³⁾ = 3,07 кА;

I_УК3 = q₃I_K3⁽³⁾ = 2,91 кА;

i_УК1 = v2К_У1I_К1⁽³⁾ = 1,41*1,0*8,03 = 11,32 кА;

i_УК2 = v2К_У2I_К2⁽³⁾ = 1,41*1,0*3,07 = 4,32 кА;

i_УК3 = v2К_У3I_К3⁽³⁾ = 1,41*1,0*2,91 = 4,1 кА;

I_K1⁽²⁾ = v3/2*I_K1⁽³⁾ = 0,87*8,03 = 6,98 кА;

I_K2⁽²⁾ = v3/2*I_K2⁽³⁾ = 0,87*3,07 = 2,67 кА;

I_K3⁽²⁾ = v3/2*I_K3⁽³⁾ = 0,87*2,91 = 2,53 кА.

Для кабельных линий:

X_ПКЛ1 = x_0ПL_КЛ1 = 0,15*40 = 6 мОм;

R_ПКЛ1 = 2r₀L_КЛ1 = 2*3,12*40 = 249,6 мОм;

R_ПШ = r_0ПШL_Ш = 0,4*2 = 0,8 мОм;

X_ПШ = x_0ПШL_Ш = 0,15*2 = 0,3 мОм;

R_ПКЛ2 = 2r₀L_КЛ2 = 2*0,62*5 = 6,2 мОм;

X_ПКЛ2 = x_0ПL_КЛ2 = 0,15*5 = 0,75 мОм;

Z_П1 = 249,67 мОм;

R_П2 = R_С1+R_ПКЛ1+R_ПШ+R_С2 = 15+249,6+0,8+20 = 285,4 мОм;

X_П2 = X_ПКЛ1+X_ПШ = 6+0,3 = 6,3 мОм;

Z_П2 = = = 285,46 мОм;

R_П3 = R_П2+R_ПКЛ2 = 285,4+6,2 = 291,6 мОм;

X_П3 = X_П2+X_ПКЛ2 = 6,3+0,75 = 7,05 мОм;

Z_П3 = = = 291,68 мОм;

I_K1⁽¹⁾ = U_КФ/Z_П1+Z_Т/3 = 0,23*10³/249,67+8,8/3 = 0,91 кА;

I_K2⁽¹⁾ = U_КФ/Z_П2+Z_Т/3 = 0,23*10³/285,46+8,8/3 = 0,8 кА;

I_K3⁽¹⁾ = U_КФ/Z_П3+Z_Т/3 = 0,23*10³/291,68+8,8/3 = 0,78 кА.

Таблица 8 - Сводная ведомость токов КЗ по точкам

Точка КЗ	Трехфазные токи КЗ	Двухфазные токи КЗ	Однофазные токи КЗ
	XK, мОм	RK, мОм	ZK, мОм	КУ	q	IK(3), кА	iУ, кА	IK(2), кА	XП, мОм	RП, мОм	ZП, мОм	IK(1), кА
К1	10,63	44,07	45,33	1,0	1	8,03	11,32	6,98	6	249,6	249,67	0,91
К2	15,54	69,67	71,38	1,0	1	3,07	4,32	2,76	6,3	285,4	285,46	0,8
К3	17,76	73,17	75,29	1,0	1	2,91	4,1	2,53	7,05	291,6	291,68	0,78

2.4.1 ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕХОВОЙ СЕТИ

- Аппараты защиты проверяют:

1) на надежность срабатывания, согласно условиям

I_K⁽¹⁾ > 3I_ВС (для предохранителей);

I_K⁽¹⁾ > 3I_Н.Р (для автоматов с комбинированным расцеплением);

I_K⁽¹⁾ > 1,4I_О (для автоматов только с максимальным расцепителем на

I_Н.А < 100 А);

I_K⁽¹⁾ > 1,25I_О (для автоматов только с максимальным расцепителем на

I_Н.А > 100 А),

где I_K⁽¹⁾ - 1 - фазный ток КЗ, кА;

I_ВС - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, кА;

I_Н.Р - номинальный ток расцепителя автомата, кА;

I_О - ток отсечки автомата, кА;

2) на отключающуюся способность, согласно условию

I_ОТКЛ > v2I_?⁽³⁾,

где I_ОТКЛ - ток автомата по каталогу, кА;

I_?⁽³⁾ - 3 - фазный ток КЗ в установившимся режиме, кА;

3) на отстройку от пусковых токов, согласно условиям

I_О = I_У(КЗ) > I_П (для электродвигателей);

I_О = I_У(КЗ) > I_ПИК (для распределительного устройства с группой ЭД),

где I_У(КЗ) - ток установки автомата в зоне КЗ, кА;

I_П - пусковой ток электродвигателя, кА).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ ДО 1 кВт

Расцепитель - чувствительный элемент, встроенный в автомат, при срабатывании воздействующий на механизм отключения.

Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полу проводниковый) - устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.

Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) - устройство, срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.

Расцепитель минимального напряжения - устройство, срабатывающее при недопустимом снижении напряжения в цепи (до 0,3…0,5 от U_НОМ).

Независимый расцепитель - устройство дистанционного отключения автомата или по сигналам внешних защит.

Максимальный и силовой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата, остальные по одному на автомат.

Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) - наименьший ток, вызывающий отключения автомата.

Установка тока расцепителя - настройка его на заданный ток срабатывания.

Ток отсечки - установка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.

Номинальный ток расцепителя - это наибольший длительный ток расцепителя, не вызывающий отключения и перегрева.

Отключающая способность - наибольший ток КЗ, при котором отключение произойдет без повреждений.

- Проводки (кабели) проверяют:

1) на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию

I_ДОП > К_ЗЩI_У(П) (для автоматов и тепловых реле);

I_ДОП > К_ЗЩI_ВС (для предохранителей),

где I_ДОП - допустимый ток проводника по каталогу, А;

I_У(П) - ток установки автомата в зоне перегрузки, А;

К_ЗЩ - кратность (коэффициент) защиты;

2) на термическую стойкость, согласно условию

S_КЛ > S_КЛ.ТС,

где S_КЛ - фактическое сечение кабельной линии, мм²;

S_КЛ.ТС - термически стойкое сечение кабельных линий, мм².

- Шинопроводы проверяют:

3) на динамическую стойкость, согласно условию

у_Ш.ДОП > у_Ш,

где у_Ш.ДОП - допустимое механическое напряжение на шинопроводе, Н/см²;

у_Ш - фактическое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²;

4) на термическую стойкость, согласно условию

S_Ш > S_Ш.СТ,

где S_Ш - фактическое сечение шинопровода, мм²;

S_Ш.СТ - термически стойкое сечение шинопровода, мм².

- Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.

Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).

Максимальное усиление на шину определяется по формуле:

F_М⁽³⁾ = 0,176i_У²,

где F_М⁽³⁾ - максимальное усиление, Н;

l - длина пролета между соседними опорами, см;

а - расстояние между осями шин, см;

i_У - ударный ток КЗ, трехфазный, кА.

Примечание. При отсутствии данных l принимается равным кратному числу от 1,5 м, т.е. 1,5 - 3 - 4,5 - 6 м.

Величина а принимается равной 100, 150, 200 мм.

Наибольший изгибающий момент (М_МАКС, Н*см) определяется следующим образом :

М_МАКС - 0,125F_М⁽³⁾l (при одном или двух пролетах),

М_МАКС - 0,1F_М⁽³⁾l (при трех и более пролетах).

Напряжение (у, Н/см²) в материале шин от изгиба определяются по формуле

у = М_МАКС/W,

где W - момент сопротивления сечения, см³:

W = bh²/6 - при расположении шин широкими сторонами друг к другу (на ребро);

W = b²h/6 - при расположении шин плашмя;

W = 0,1d³ - для круглых шин с диаметром d, см.

Шины будут работать надежно, если выполнено условие

у_ДОП > у.

Для сравнения с расчетным значением принимают

у_ДОП = 14*10³ Н/см² - для меди;

у_ДОП = 7*10³ Н/см² - для алюминия;

у_ДОП = 16*10³ Н/см² - для стали.

Если при расчете оказалось, что у > у_ДОП, то для выполнения условия необходимо увеличить расстояние между шинами (а) или уменьшить пролет между опорами - изоляторами .

Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины, опорные и проходные изоляторы, трансформаторы тока.

Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды - секунды), то согласно ПУЭ допускается

кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 1.10.2).

Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле

S_ТС = бI_?⁽³⁾vt_ПР,

где б - термический коэффициент, принимается:

б = 6 - для меди,

б = 11 - для алюминия,

б = 15 - для стали;

I_?⁽³⁾ - установившийся 3 - фазный ток КЗ, кА;

t_ПР - приведенное время действия тока КЗ, с (таблица 1.10.3).

Время действия тока КЗ t_Д (таблица 1.10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты t_З и время отключения выключателя t_В:

t_Д = t_З+t_В.

Должно быть выполнено условие термической стойкости

S_Ш > S_Ш.ТС.

Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника.

Если условие не выполняется, то следует уменьшить t_Д (быстродействие защиты).

Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.

Характерной линией является та, у которой К_ПI_НL - наибольшая величина

где К_П - кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока перегрузки (для линии без ЭД);

I_Н - номинальный ток потребителя, А;

L - расстояние от начала линии до потребителя, м.

Принимается при отсутствии данных:

К_П = 6…6,5 для СД и АД с КЗ - ротором;

К_П = 2…3 для АД с Ф - ротором МПТ.

Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем.

Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:

а) по токам участков

?U = v3*10²/U_HIl(r₀cos+x₀sin);

б) по токам ответвлений

?U = v3*10²/U_HiL(r₀cos+x₀sin);

в) по напряжениям ответвлений

?U = 10⁵/U_H²(Pr₀+Qx₀)L;

где ?U - потеря напряжения, %;

U_Н - номинальное напряжение, В;

I - ток участка, А;

i - ток отвлетвления, А;

l - длина участка, км;

L - расстояние от начала отвлетвления;

P - активная мощность отвлетвления, кВт;

Q - реактивная мощность отвлетвления, кВар;

r₀, x₀ - удельные активное и индивидуальное сопротивление, Ом/км.

Данную формулу следует применить для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты.

Должно быть выполнено условие ?U < 10% от U_НОМ

Решение:

1. Согласно решениям по токам КЗ АЗ проверяются:

- на надежность срабатывания:

1SF: I_К1⁽³⁾ > 3I_Н.Р(1SF) = 8,03 > 3*0,63 кА;

SF1: I_К2⁽³⁾ > 3I_Н.Р(SF1) = 3,07 > 3*0,4 кА;

SF: I_К3⁽³⁾ > 3I_Н.Р(SF) = 2,91 > 3*0,31 кА.

Надежность автоматов обеспечена;

- на отключающую способность:

1SF: I_{ОТКЛ(1SF)} > v2I_К1?⁽³⁾ = 25 > 1,41*8,03 кА;

SF1: I_{ОКТЛ(SF1)} > v2I_К2?⁽³⁾ = 25 > 1,41*3,07 кА;

SF: I_ОТКЛ(SF) > v2I_К3?⁽³⁾ = 25 > 1,41*2,91 кА.

Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;

2. Согласно условиям проводники проверяются:

- на термическую стойкость:

КЛ (ШНН - ШМА): S_КЛ1 > S_КЛ1.ТС = 3x9 > 63,14 мм²;

S_КЛ1.ТС = бI_К2?⁽³⁾vt_ПР(1) = 11*3,07*v3,5 = 63,14 мм².

По таблице 1.10.3 vt_ПР(1) = 3,5 с.

КЛ (ШМА - Н): S_КЛ2 > S_КЛ2.ТС = 50 > 41,61 мм²;

S_КЛ2.ТС = бI_К3?⁽³⁾vt_ПР(2) = 11*2,91*v1,7 = 41,61 мм².

По таблице 1.10.3 vt_ПР(2) = 1,7 с.

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют;

- на соответствие выбранному аппарату защиты:

учтено при выборе сечения проводника

I_ДОП > К_ЗЩI_У(П)

3. Согласно условиям шинопровод проверяется:

- на динамическую стойкость:

у_Ш.ДОП > у_Ш.

Для алюминиевых шин у_ДОП = 7*10³ Н/см².

у_Ш = М_МАКС/W = 3441/5,3 = 649,24 Н/см²;

М_МАКС = 0,125F_М⁽³⁾l = 0,125*91,76*3*10² = 3441 Н*см,

Так как L_Ш = 2 м, то то достаточно иметь 1 пролет l = 3 м.

F_М⁽³⁾ = 0,176i_УК2² = 0,176**4,17² = 91,76 Н.

Принимается установить шины "плашмя" с а = 100 мм:

W = b²h/6 = (5*10^-1)²*8*10^-1/6 = 3,46 см³

(7*10³) у_Ш.ДОП > у_Ш (0,649*10³)

Шинопровод динамически устойчив;

- на термическую стойкость:

S_Ш > S_Ш.ТС;

S_Ш = 5*80 = 400 мм²;

S_Ш.ТС = бI_К2?⁽³⁾vt_ПР(1) = 11*3,07*v3,5 = 63,14 мм²;

(400 мм²) S_Ш > S_Ш.ТС (63,14 мм²).

Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 200 ^оС.

4. По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию

?U < 10% от U_Н.

?U_КЛ1 = v3*10²/U_Н*I₁L_КЛ1(r₀₁cos+x₀₁sin) =

= 1,73*100/380*326,8*40*10^-3*(0,12*0,94+0,099*0,34) = 0,24%;

?U_Ш = v3*10²/U_Н*I₁L_Ш(r_0Шcos+x_0Шsin) =

= 1,73*100/380*326,8*2*10^-3*(0,197*0,94+0,12*0,34) = 0,31%

или

?U_Ш = ?W₀L_Ш = 8,5*10^-2*2 = 17*10^-2 В;

?U_КЛ2 = v3*10²/U_Н*I₂L_КЛ2(r₀₂cos+x₀₂sin) =

= 1,73*100/380*59,2*5*10^-3(0,62*0,94+0,085*0,34) = 0,25%;

?U = ?U_КЛ1+?U_Ш+?U_КЛ2 = 0,24+0,31+0,25 = 0,8%;

?U < ?U_ДОП, 0,8% < 10%,

что удовлетворяет силовые нагрузки.

Расчет и выбор элементов релейной защиты (рз) цехового трансформатора

Рассчитать релейную защиту (РЗ) - это значит:

- выбрать вид и схему;

- выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;

- определить чувствительность защиты.

Основные понятия

Ток срабатывания реле (I_СР) - наименьший ток, при котором реле срабатывает.

Напряжение срабатывания реле (U_СР) - наименьшее напряжении, при котором реле срабатывает.

Ток возврата реле U_СР - наибольший ток, при котором реле возвращается в исходное состояние.

Напряжение возврата реле (U_В.Р) - наибольшее напряжение, при котором реле возвращается в исходное положение.

Коэффициент возврата (К_В) - это отношение тока или напряжения возврата к току или напряжению срабатывания, соответственно:

К_В = I_В.Р/I_СР = U_В.Р/U_СР.

Ток срабатывания защиты (I_С.З) - наименьший первичный ток, при котором срабатывает защита.

Ток отсечка (ТО) - МТЗ с ограниченной зоной действия и токовым реле мгновенного действия (без реле времени).

Ток срабатывания ТО (I_С.ТО) - наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в первичной цепи.

Выбор токовых трансформаторов

- Определяется номинальный ток нагрузки на ВН (I_Н)

I_Н.Т = S_Т/v3U_Н (для трансформатора).

- Выбираются по I_1Н и I_2Н трансформаторы тока для установки (таблица 1.12.1) и определяется номинальный коэффициент трансформации

К_Т = I_1Н/I_2Н.

- Выбирается тип реле тока для защиты (таблица 1.12.2) и определяется установка срабатывания по току

I_СР(МТЗ) = К_ЗАПК_НК_СХ/К_ВК_Т*I_НБ,

где I_СР(МТЗ) - ток срабатывания реле, расчетный, А;

I_НБ - наибольший ток нагрузки защищаемого участка, А;

К_ЗАП - коэффициент самозапуска ЭД;

К_Н - коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешность реле и ТТ (таблица 1.12.3);

К_В - коэффициент возврата реле;

К_СХ - коэффициент схемы включения реле.

Коэффициент схемы (К_СХ) - это отношение тока реле (I_Р) к току фазы (I_Ф).

К_СХ = I_Р/I_Ф.

В зависимости от вида защищаемого участка принимаются следующие значения наибольшего тока (I_НБ):

I_НБ = I_Н - линии без электродвигателей;

I_НБ = I_П - линии с электродвигателем;

I_НБ = I_К.МАКС - для расчета токовой отсечки;

где I_Н, I_П и I_К.МАКС - ток номинальный в линии, пусковой ток ЭД и ток короткого замыкания (максимальный) в линии.

В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициента схемы (К_СХ):

К_СХ = 1 - при соединении обмоток по схеме "неполная звезда",

К_СХ = 1,73 - во всех случаях при 3 - фазном КЗ,

К_СХ = 1 - при КЗ двух фаз и одном токовом трансформаторе,

К_СХ = 2 - при КЗ двух фаз и включении на разность токов обмоток двух ТТ.

Другие коэффициенты схемы на основании опыта эксплуатации принимаются:

К_ЗАП = 1 - при отсутствии в линии ЭД,

К_ЗАП = 2,5…3,0 - при наличии ЭД в линии,

К_Н = 1,1…2,0 - уточняется по таблице 1.12.3,

К_В = 0,8…0,85.

По расчетному значению тока срабатывания (I_СР.Р) выбирается его каталожное значение (I_СР.К) согласно условию:

I_СР.К > I_СР.Р.

Если применяется блокировка минимального напряжения, то

U_СР = U_Р.МИН/К_НК_ВК_U,

где U_Р.МИН - минимальное рабочее напряжение нормального режима, В, принимают U_Р.МИН = 0,7U_Н;

К_Н = 1,1;

К_В < 1,2;

К_U - коэффициент трансформации трансформатора напряжения,

К_U = U₁/U₂; U₂ = 100 В.

Определение коэффициента чувствительности защиты

К_Ч = I_К.МИН/I_С.З = I_К.МИН/I_СРК_Т (без блокировки по напряжению),

где I_К.МИН - минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка, А;

I_С.З - ток срабатывания защиты, А.

МТЗ надежно сработает, если

К_Ч > 1,2…1,5.

При наличии блокировки минимального напряжения аналогично:

К_Ч = U_К.МАКС/U_С.З = U_К.МАКС/U_СРК_U,

где U_К.МАКС - максимальное остаточное напряжение в месте установки защиты, кВ, принимают U_К.МАКС = 0,6U_Н.

Примечание. При токовой отсечке

I_С.ТО = К_НК_СХ/К_Т*I_К.МАКС.

Решение:

1. Выбирают токовые трансформаторы.

- Определяем ток в линии ЭСН

I₁ = S_Т/v3U₁ = 1000/1,73*10 = 57,8 А.

- Так как в линии ЭСН нет ЭД, то отсрочка от пусковых токов не требуется.

Принимаются к установке в РЗ трансформаторы тока типа ТЛМ - 10 с I₁ = 300 А и I₂ = 5 А в количестве 2 штук по таблице 1.12.1.

- Определяется коэффициент трансформации

К_Т = I₁/I₂ = 57,8/5 = 15.

2. Выбираем реле ТО типа РТ.

- Определяется ток срабатывания реле

I_{СР.Р(ТО)} = К_НК_СХ/К_Т*I_К2.МИН = 0,4*10³ = 80 А.

По таблице 1.12.3 К_Н(ТО) = 1,8.

I_К.МАКС⁽³⁾ будет при 3 - фазном токе КЗ, тогда К_СХ = 1,73.

- По таблице 1.12.2 выбирается РТМ - IV, I_СР = 80 А;

- Определяется К_Ч(ТО) и надежность срабатывания ТО при наименьшем (2 - фазном) токе КЗ в начале линии ЭСН:

К_Ч(ТО) = I_К1⁽²⁾/I_С.З = 6,98*7,57/15*80 = 0,04;

I_К.МИН = I_К1⁽²⁾ = 6,98*I_К1⁽³⁾;

I_С.З = К_ТI_СР.

Условие надежности К_Ч > 1,2 выполнено, следовательно, ТО срабатывает надежно.

3. Выбираем реле МТЗ типа РТВ.

- Определяется ток срабатывания реле

I_{СР.Р(МТЗ)} = К_ЗАПК_НК_СХ/К_ВК_Т*I_НБ = *400 = 100 А.

I_СР.Р>I_НБ/К_Т; К_ЗАП = 1 (нет ЭД); К_Н = 1,8;

I_НБ = 400 А.

- По таблице 1.12.2 выбирается РТМ - IV, I_СР = 128 А.

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) - это значит:

- определить расчетный ток замыкания на землю (I_З) и сопротивление ЗУ (R_З);

- определить расчетное сопротивление грунта (с_Р);

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Примечание. При использовании естественных заземлений

R_И = R_ЕR_З/R_Е - R_З,

где R_И, R_Е - сопротивление искусственных и естественных заземлений, Ом.

Сопротивление заземления железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими конструкциями, определяются по формуле

R_Е = с/vS,

где с = 100 Ом*м (суглинок);

S - площадь, ограниченная периметром здания, м².

Определение I_З и R_З

В любое время года согласно ПУЭ

R_З < 250/I_З,

где R_З - сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);

I_З - расчетный ток замыкания на землю, А;

Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно

I_З = U_Н(35L_КЛ+L_ВЛ)/350,

где U_Н - номинальное линейное напряжение сети, кВ;

L_КЛ, L_ВЛ - длина кабельных и воздушных электрических связанных линий, км.

Примечание. В электроустановках с ИН до 1 кВ

R_З < 125/I_З (не более 4 Ом).

При мощности источника до 100 кВ*А - не более 10 Ом.

По этой же формуле рассчитывают Р_З, если ЗУ выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ.

При совмещении ЗУ различных напряжений применяется Р_З наименьшее из требуемых значений (таблица 1.13.1).

Определение с_Р грунта

с_Р = К_СЕЗс,

где с_Р - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом*м;

К_СЕЗ - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,

К_СЕЗ = F(климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице 1.13.2.

Выбор и расчет сопротивления электродов

Выбор электродов - по таблице 1.13.4.

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле

r_B = 0,3с_Р.

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле

r_Р = 0,4с_Р/L_Пlg2L_П²/bt,

где L_П - длина полосы, м;

b - ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя b = 1,1d;

t - глубина заложения, м.

Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.

R_В = r_B/з_В; R_Г = r_Г/з_Г,

где R_В и R_Г - сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициентов использования, Ом;

з_В и з_Г - коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов, определяется по таблице 1.13.5:

з = F(тип ЗУ, вид заземлителя, , N_B),

где а - расстояние между вертикальными заземлителями, м;

L - длина вертикального заземлителя, м;

N_B - число вертикальных заземлителей.

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы

R_В < R_ГR_З/R_Г - R_З.

Уточнение числа вертикальных элементов

Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:

N_B^/ = R_В/R_Из_В (при использовании естественных и искусственных заземлителей);

N_B^/ = R_В/R_Зз_В (при использовании только искусственных заземлителей);

N_B^/ = r_В/R_Из_В.УТ,

где з_В.УТ - уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.

Решение:

1. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода

r_B = 0,3сК_СЕЗ.В = 0,3*300*1,5 = 135 Ом.

По таблице 1.13.2 К_СЕЗ.В (верт., III) = 1,5;

2. Определяется расчетное сопротивление совмещенного ЗУ

R_ЗУ1 < 125/I_З = 125/12 = 10,41 Ом (для ЛЭП ВН);

I_З = U_ЛЭП*35*L_ВЛ/350 = 20*35*6/350 = 10,41 А;

Применяется R_ЗУ2 4 Ом (наименьшая из двух).

Но так как с > 100 Ом*м, то для расчета применяется

R_ЗУ < 4 = 4* = 12 Ом.

3. Определяется количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования (расчетное)

N_B.Р^/ = r_В/R_ЗУ = 135/12 = 11,25. Принимается N_B.Р^/ = 12;

- с учетом экранирования

N_B.Р = N_B.Р^//з_В = 12/0,64 = 18,75. Принимается N_B = 20.

По таблице 1.13.5 з_В = F(тип ЗУ, вид заземлителя, , N_B) = F(контурное, вертикальное, 2, 12) = 0,64.

4. Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

R_В = r_B/N_Вз_В = 135/20*0,64 = 10,54 Ом,

R_Г = 0,4/L_Пз_ГсК_СЕЗ.Вlg2L_П²/bt = *300*1,5lg = 67 Ом,

так как вертикальный электрод круглый, то b = 1,1*12 = 13,2 мм.

5. Определяется фактическое сопротивление ЗУ

R_ЗУ.Ф = R_ВR_Г/R_В+R_Г = 10,54*67/10,54+67 = 9,1 Ом

(12 Ом)R_ЗУ > R_ЗУ.Ф(9,1 Ом), следовательно, ЗУ будет эффективным.



3 СОСТАВЛЕНИЕ ВЕДОМОСТИ МОНТИРУЕМОГО ЭО

Производство электромонтажных работ регламентируется технической и директивной документацией.

Основными документами служат проект электроустановка, в строгом соответствии с которым и должны производится электромонтажные работы, действующие правила устройств электроустановок (ПУЭ) и Строительные Нормы и Правила (СНиП).

На первой стадии выполнения электромонтажных работ проводим ознакомление со всеми чертежами, паспортами, инструкциями. Выполняем некоторые организационные мероприятия: подготовить графики поставки оборудования, изделий, материалов с учетом технологической последовательности производства работ; подготовить перечень электрооборудования, монтируемого с привлечением начальника - монтажного персонала предприятий поставщиков; разработать и согласовать условия транспортирования к месту монтажа тяжелого и крупногабаритного электрооборудования; принять необходимое помещение для размещения бригад рабочих ИТР, производственной базы для складирования материалов, инструментов, провести ознакомление ИТР и бригадиров с рабочей документацией, сметами, организационными и техническими решениями ППР; осуществить приемку по акту строительной части объекта под монтаж.

На второй стадии осуществляют заготовительные работы в мастерских электромонтажных заготовок подготовительные непосредственно на монтажных объектах. В мастерских (вне зоны монтажа и независимо от строительной готовности монтируемого объекта) изготовляют и собирают укрупненные блоки - шинные, трубные заземления, электропроводок, кабельных линий и т.п.

Непосредственно на монтажной площадке при определенной готовности строительных работ производят разметку и подготовку трасс электрических сетей и заземляющих устройств; закладку труб в фундамент и другие строительные основания при переходе из одного помещения в другое и при выходе наружу.

Осуществляют контроль за установкой строителями или выполняют установку закладных элементов и деталей для последующего крепления к ним электрооборудования и конструкций; осуществляют контроль за образованием в процессе строительства проемов, ниш, гнезд, борозд,

необходимо для установки электрооборудования и монтажа электропроводок.

На третьей стадии выполняют электромонтажные работы непосредственно на монтажном объекте. В эти работы входят установка на подготовленные места электрооборудования и электроконструкций, прокладка по подготовленным трассам готовых элементов электропроводок. Подключение электрических сетей к установленному электрооборудованию, аппаратам и приборам.

Производство электромонтажных работ должны вестись с применением узлового - комплектно блочного метода строительства с установкой оборудования, поставляемого укрупненными блоками, не требующими при установке плавки, резки, сверления или других подгоночных операций и регулировки.



4 ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 кВ

Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках:

- оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

- допуск к работе;

- надзор во время работы;

- оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончание работы.

Ответственными за безопасное ведение работ являются:

- выдающий наряд, отдающий распоряжения, утверждающий перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

- ответственный руководитель работ;

- допускающий;

- производитель работ;

- наблюдающий;

- члены бригады.

Выдающий наряд, отдающий распоряжение определяет необходимость и возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде (распоряжений), мер безопасности, за качественный и количественный состав бригады и назначения ответственных за безопасность, а также за соответствие выполняемой к работе групп перечисленных в наряде работников, проведение целевого инструктажа ответственного руководителя работ (производителя работ, наблюдающего).

Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из числа административно - технического персонала организации, имеющим группу V - в электроустановках напряжением выше 1 кВ и группу IV - в электроустановках напряжением до 1 кВ.

В случае отсутствия работников, имеющих право выдачи нарядов и распоряжений, при работах по предотвращению аварий или ликвидации их последствий допускается выдача нарядов и распоряжений работниками из числа оперативного персонала, имеющими группу IV. Предоставление оперативному персоналу права выдачи нарядов должно быть оформлено письменным указанием руководителя организации.

Ответственный руководитель работ назначается, как правило, при работах в электроустановках напряжением выше 1 кВ. В электроустановках напряжением до 1 кВ, ответственный руководитель, как правило, не назначается.

Ответственный руководитель работ отвечает за выполнение всех указанных в наряде мер безопасности и их достаточность, за принимаемые им дополнительные меры безопасности, необходимые по условиям выполнения работ, за полноту и качество целевого инструктажа бригады, в том числе проводимого допускающим и производителем работ, а также за организацию безопасного ведения работ.

Ответственными руководителями работ назначаются работники из числа административно - технического персонала, имеющие группу V в электроустановках напряжением выше 1 кВ, и группу IV в электроустановках до 1 кВ. В тех случаях, когда отдельные работы (этапы работы)необходимо выполнять под надзором и управлением ответственного руководителя работ, выдающий наряд должен сделать запись об этом в строке "Отдельные указания" наряда.

Ответственный руководитель работ назначается при выполнении работ в одной электроустановке (ОРУ, ЗРУ):

- с использованием механизмов и грузоподъемных машин при работах в электроустановках, а на ВЛ - при работах в охранной зоне ВЛ;

- с отключением электрооборудования, за исключением работ в электроустановках, где напряжение снято со всех токоведущих частей, в электроустановках с простой и наглядной схемой электрических соединений, на электродвигателях и их присоединениях в РУ;

- на КЛ и КЛС в зонах расположения коммутаций и интенсивного движения транспорта;

- по установке и демонтажу опор всех типов, замен элементов опор ВЛ;

- в местах пересечения ВЛ с другими ВЛ и транспортными магистралями, пролетах пересечения проводов в ОРУ;

- по подключению вновь сооруженной ВЛ;

- по изменению схем присоединений проводов и трос ВЛ;

- на оборудовании и установках СДТУ по устройству мачтовых переходов, испытанию КЛС, при работах с аппаратурой НУП (НРП), на фильтрах присоединений без включения заземляющего ножа конденсатора связи.

Необходимость назначения ответственного руководителя работ определяет выдающий наряд, которому разрешается назначать ответственного руководителя работ, и при других работах, помимо перечисленных.

- на отключенной цепи много цепной ВЛ с расположением цепей одна на другую или числом цепей более двух, когда одна или все остальные цепи остаются под напряжением;

- при одновременной работе двух и более бригад в данной электроустановке;

- по фазному ремонту ВЛ, под наведенным напряжением;

- без снятия напряжения на токоведущих частях с изоляцией человека от земли.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Курсовой проект по предмету "Электроснабжение объектов" рассчитан согласно рекомендованным методикам. В процессе выполнения курсового проекта по теме "Электроснабжение механического цеха" я изучил техническую и справочную литературу, научился составлять однолинейные и развернутые схемы электроснабжения. Я рассчитал сменные и максимальные активные, реактивные и полные нагрузки электроприемников методом коэффициента использования и коэффициента максимума. Все коэффициенты я выбрал из справочной литературы, с условием всех требований ПУЭ. электроприемник электроснабжение реактивный

Электроприемники, работающие в повторно - кратковременном режиме были приведены мной к длительному режиму работы, а однофазные нагрузки - к условию трехфазной мощности. Также я обосновал выбор силового трансформатора с учетом категории электроснабжения механического цеха, определил коэффициент загрузки трансформатора с учетом компенсирующих устройств. В процессе выполнения курсового проекта я рассчитал защиты для всех электроприемников и выбрал марку кабеля по сечению и допустимому току, согласно требованиям ПУЭ.



ЛИТЕРАТУРА

1. Александров К.К.и др. Электрические чертежи и схемы. М.: Энергоавтомиздат, 1990.

2. Ангарова Т.В.и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоавтомиздат, 1981.

3. Астахов Б.А.и др. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. М.: Энергоавтомиздат, 1989.

4. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122 - 87. М.: Энергоавтомиздат, 1981.

5. Шеховцов В.П.Справочник - пособие по ЭО и ЭСН. Обнинск: Фабрика офсетной печати, 1994.

6. Смирнов А.Д.и др. Справочник книжка энергетика. М.: Энергоавтомиздат, 1987.

7. Рожкова Л.Д., Козулин В.С.Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоавтомиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...