Выбор кабельной линии

Расчёт максимальных нагрузок электроприёмников








Наименование Кол-во, Мощность, кВт Ки tgj 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

1. ЗАДАНИЕ:

  1. Выбрать сечение кабельной линии 2 и предохранитель в сети 0,4 кВ.

  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 допу­щений 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: Zпт>о>=2,3*Z>о>(1) (т.е. принимать величину удельного полного сопротивления петли фаза-нуль в 2,3 раза больше актив­ного удельного сопротивления жилы);

-При расчётах не учитывать сопротивление внешней сети 6(10) кВ.

  1. СХЕМА УЧАСТКА ЦЕПИ ЦЕХА

П

ВН

РУ

РОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ:

кабельная линия 1


РП-1


сборные шины 0,4 кВ


к РП-3

к РП-2


Зона сети,

подлежащая расчёту

РП-5


кабельная линия 2


  1. РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЁМНИКОВ .

  1. При анализе электроприёмников (ЭП), выделяем две группы ЭП: группу А с повторно-кратковремённым режимом работы (К>и><0,6) и группу Б с продолжитель­ным режимом, для которой К>и>>=0,6 (в нашем случае группа Б представлена только вентилятором).

  2. Рассчитываем общую номинальную мощность для каждого типа оборудова­ния: для токарных станков общая мощность составит 13,5 кВт (4,5 кВт*3 шт.), для остальных типов ЭП совпадает с единичной.

  3. Рассчитываем максимальную среднюю активную мощность (P>см>) для каждого типа ЭП, исходя из заданных коэффициентов использования (К>и>): P>см>=Р>ном>*К>и>.

  4. Рассчитываем максимальную среднюю реактивную мощность (Q>см>) для каж­дого типа ЭП, исходя из заданных величин tg : Q>см>=Р>ном>*tg.

  5. Для группы А подводим итоги, определяя суммарную номинальную мощность всех шести ЭП; суммарную максимальную среднюю активную и ре­активную мощность.

  6. Общий коэффициент использования К>и> группы равен:

3.7. Результаты оформляем в виде таблицы:

Наименование

Кол-во,

Мощность, кВт

К>и>

tg

P>см>,

Q>см>,

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

  1. 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:

  1. При этих условиях (m>3 и К>и><0,2) определяем величину эффективного числа ЭП n>э> следующим образом:

  1. Выбираем самый мощный ЭП рассматриваемого узла - это подъёмник мощно­стью 6,0 кВт.

  1. Количество ЭП, номинальная мощность которых равна или больше половины мощности подъёмника n>1>=4 (три токарных станка по 4,5 кВт и сам подъёмник 6,0 кВт). Их суммарная мощность:

Р>1>=13,5+6,0=19,5 кВт.

  1. Относительные значения числа n>*1> мощности Р>*1> крупных ЭП находятся по соотношениям:

  1. По полученным значениям n>*1> и Р>*1> и справочным данным ([3], табл. 2.7), опре­деляется относительное число эффективных ЭП n>э*>=0,81. Затем рассчитывается их абсолютное число:

n>э>=n>э*>*n=0,81*6=4,86.

  1. Расчётная активная мощность (расчётный максимум) для ЭП группы А определяется на основе максимальной средней мощности группы Р>рА> и коэффициента максимума активной мощности К>ам>, который находится по графику ([3], рис. 2.1.). В нашем случае К>ам>=2,5. Расчётная максимальная активная мощность для ЭП группы А:

Р>рА>=К>ам>*Р>см>=2,5*3,86=9,65 кВт.

3.11. Расчётный максимум реактивной мощности находится по формуле:

Q>рА>=К>рм>*Q>см>,

где коэффициент максимума реактивной мощности Крм принимается равным 1,1 (т.к. эффективное число ЭП меньше 10).

Q>рА>=1,1*5,871=6,458 кВАр.

  1. Для всего РП вычисляются расчётные суммарные максимальные активные и реактивные мощности по группам А и Б:

Р>р>=9,65+0,32=9,97 кВт; Q>р>=6,458+0,32=6,778 кВАр.

  1. Расчётный максимум полной мощности:

  1. Расчётный ток нагрузки получасового максимума:

                  1. РАСЧЁТ ПИКОВЫХ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИЁМНИКОВ .

В качестве пикового режима ЭП для проверки кабельных линий рассматривается режим пуска наиболее мощного двигателя и определяется пиковый ток по кабельной линии I>пик>, питающей РП. Пиковый ток для группы ЭП находится по формуле:

I>пик>=I>р>-К>и>*I>номАД>+К>п>*I>номАД>,

где I>номАД> -номинальный ток самого мощного АД; К>п> -кратность пускового тока этого АД. В нашем случае самый мощный АД -двигатель подъёмника:

5. ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ .

5.1. В связи с вводом нового РП в цехе, необходимо произвести выбор кабелей для его питания от РП-1. Прокладка кабеля от шин 0,4 кВ РП-1 предполагается в кабельном канале, в котором уже проложены два силовых кабеля, длина кабельного канала 30 м, в канале отсутствует возможность механических повреждений, помещение цеха, как указано выше взрыво- и пожаробезопасное. На основании анализа условий прокладки следует вывод о возможности использования кабеля типа АВВГ (алюминиевые жилы, пластмассовая изоляция, оболочка в виде шланга из пластиката, без брони и наружных покровов).

5.2. Сечение кабеля выбирается по допустимому току из условий нагрева (в сетях 0,4 кВ промышленных предприятий выбор сечений по экономической плотности тока проводится при числе часов использования максимума более 5000, т.е. при практически непрерывном режиме работы).

                  1. При прокладке в кабельном канале нескольких кабелей учитывается их взаимное температурное влияние при определении допустимого длительного тока. Допустимый длительный ток: I>доп>>=I>р>/К, где К - коэффициент, учитывающий прокладку нескольких кабелей в канале. В случае трёх кабелей К=1 ([1], табл. 1.3.12.). Отсюда I>доп>=17,401 А.

                  1. Согласно ПУЭ в сетях 0,4 кВ запрещена прокладка кабелей без нулевой жилы, поэтому допустимые токи принимаются как для трёхжильных, но с коэффициентом 0,92. Тогда допустимый расчётный ток:

I>доп>=17,401/0,92=18,914 А.

5.5. По справочным данным ([1], табл. 1.3.7.) находится ближайшее большее сечение, 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 .

                  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.

                  1. Удельные сопротивления фазы кабельной линии и петли фаза - нуль пересчитаем для сечений 120 мм2 и 4 мм2, используя данные [4], стр. 27:

r>уд1>=0,549*70/120=0,320 мОм/м; r>уд2>=0,549*70/4=9,608 мОм/м;

x>уд>=0,065 мОм/м;

Z>пт0>=1,59 мОм/м.

Полные сопротивления прямой последовательности

кабеля 1 [АСГ-(3х120+1х95)]:

r>к1>=r>уд1>*L>1>=0.320*45=14.4 мОм/м;

х>к1>=x>уд>*L>1>=0.065*45=2.925 мОм/м.

Полные сопротивления прямой последовательности

кабеля 2 [АВВГ - (3х4 + 1х2,5)]:

r>к2>=r>уд2>*L>2>=9,608*30=288,24 мОм/м;

х>к2>=x>уд>*L>2>=0.065*30=1,95 мОм/м.

6.3. Переходное сопротивление, включающее сопротивления контактов и сопротивление дуги в месте короткого замыкания при расчётах вблизи шин ЦТП минимально и составляет 15 мОм. В случае расчётов токов короткого замыкания непосредственно 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 .

Е

К



ё

Z>2к>

Z>1к>

Z>т>


Расчёт трёхфазного металлического короткого замыкания на землю:

Расчёт однофазного короткого замыкания:

Где Zсум - полное сопротивление от источника до точки К; ZсумR - с учётом переходных 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 .

                  1. Выбор предохранителей выполняется из следующих условий:

                  1. Ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального рабочего тока, Iн.вст>=Iр, т.е. Iн.вст>=17,4 А.

                  1. Ток плавкой вставки должен превышать пусковой (пиковый) ток двигателей Iн.вст>=Iпик/k, где k - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, который принимается равным 2,5 при лёгком пуске с длительностью (2...5) с. В нашем случае: Iн.вст>=69,363/2,5=27,745 А. Введённым ограничениям соответствует предохранитель типа ПН2-100 (предохранитель разборный с наполнителем) с номинальным током 100 А и током плавкой вставки на 30 А.

                  1. Проверка предохранителя:

                  1. Проверка чувствительности защиты оборудования предохранителем по минимальному току короткого замыкания, которое составляет 718.054 А (трехфазное в точке К, с учётом переходных сопротивлений и дуги), превосходя ток плавкой вставки более чем в четыре раза (в 24).

                  1. Максимально допустимый ток для кабеля АВВГ - (3х4 + 1х2,5) ~ току плавкой вставки. Таким образом оба условия проверки выбранного предохранителя выполнены.

                  1. Время плавления вставки предохранителя ПН2-100 при токе 718 А составляет примерно 0,008 ([2], рис. 3.14). Кабели, защищённые плавкими токоограничивающими 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].

к РП-3


Расчёт напряжений в сети:

2

1


X>2к>

X>1к>

X>т>

ВН

РУ


I>р>

2I>р>

400 В


к РП-2


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, переработанное и дополненное; Москва, Энергоатомиздат; 648 с.

                  1. Фёдоров А. А., Каменева В. В. «Основы электроснабжения промышленных предприятий»; Москва, Энергия; 1979 г.; 408 с.

                  1. «Справочник по проектированию электроснабжения» под редакцией Барыбина Ю. Г. и др.; Москва, Энергоатомиздат; 1990 г. (Электроустановки промышленных предприятий).

                  1. Алексеев А. А., Ананичева С. С., Бердин А. С. Методическое пособие «Основы электроснабжения. Часть I»; Екатеринбург, УГТУ-УПИ; 1998 г.