Выбор и проверка автоматических выключателей, предохранителей в сетях строительных площадок

Напряжением до 1 кВ. Выбор проводов и кабелей силовых сетей. Проверка на соответствие защите.

Сечение токопроводящмх жил кабелей, а также проводов, питающих электроэнергией потребителей строительных площадок, выбирают по:

-величине расчетного электрического тока проводов (кабелей), зависящего от напряжения, мощности и соsφ потребителей;

-величине потери напряжения в них.

В ряде случаев предусматривается проверка линий по условиям экономической плотности тока, термической и электродинамической стойкости при токах короткого замыкания, защиты от перегрузки.

Из всех полученных сечений выбирают наибольшее.

Расчетный ток нагрузки линии вычисляют, используя формулы:

(трехфазная цепь); (60)

(однофазная цепь), (61)

где U_л –номинальное линейное напряжение сети, В;

U_ф –номинальное фазное напряжение, В;

Р_р – расчетная мощность отдельного электроприемника или строительной площадки.

За расчетный ток нагрузки трехфазных электродвигателей принимают его номинальный ток:

(62)

где Р_н – номинальная мощность двигателя, кВт;

соsφ _н –коэффициент мощности;

η _н – коэффициент полезного действия.

Р_н, соsφ _н, η _н приводятся в каталогах.

По величине расчетного тока I_p определяют сечение проводов S по таблицам, в которых приведены для различных сечений длительно допустимые токи. Сечение провода (кабеля) выбирают так, чтобы выполнялось условие

I_д > I_p (63)

В качестве примера определим расчетный ток и выберем сечение провода к крану башенному (Р_н =65, 3 кВт; соsφ _н=0, 78; η _н=0, 83; ПВ=25%).

Ранее была определена установленная мощность двигателя 35, 5 кВт. По установленной мощности определяем расчетный ток двигателя по формуле 19, А

По расчетному току выбираем кабель так, чтобы выполнялось соотношение 20.

Из ([ПУЭ] табл.1.3.8. с.25) минимальный допустимый длительный ток I_д для крана составляет 80А, т.е. 80 > 76, 6.

Этому току соответствует сечение жилы провода 16 мм². Выбираем кабель марки КРПТ 4х16 мм².

По рекомендации ПУЭ расчетный ток для проверки сечения проводников по нагреву в качестве расчетного тока следует принимать ток, приведенный к длительному режиму, при этом для медных проводов сечением более 16 мм², а для алюминиевых до 10 мм², ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент 0, 875/√ Т_пв. Таким образом, I_д.п=76, 6∙ 0, 875/√ 0, 25=134А

Данные расчетов остальных приемников сводим в таблицу 4.

Выбранное сечение токоведущих жил кабелей или проводов необходимо согласовывать с коммутационными возможностями аппаратов защиты, к которым относятся плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Осуществим следующий этап расчета- выбор плавких предохранителей.

Для всех электрических сетей необходимо при выборе плавких вставок предохранителей соблюдать условие

I_в> I_p, (64)

где I_в- ток плавкой вставки предохранителя, А.

Если электрическая цепь не содержит электрооборудования, имеющего большие пусковые токи, то это условие является определяющим. По ([Кон] табл.4, 12 с.503) выбирают плавкий предохранитель.

Для линий, питающих электрические двигатели, плавкие предохранители выбирают следующим образом:

а) определяют пусковой ток для линии, питающей отдельный электродвигатель

I_пуск=К_пI_н, , (65)

где К_п – кратность пускового тока, приведенная в каталогах двигателей;

I_н – номинальный ток электродвигателя А.

При расчете радиальных линий, питающих группы электродвигателей, пусковой ток определяют выражением

I_пуск= I_р∑ +(К_п – 1)I_н.м, (66)

где I_р∑ - расчетный ток линии, равный сумме расчетных токов отдельных двигателей А;

I_н.м – номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А

б) определяют ток плавкой вставки предохранителя, которая не должна перегорать во время их пуска. Поэтому должно выполняться условие

, (67)

где I_пуск – пусковой ток двигателя, А;

β – коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки предохранителей.

Он равен: - 2, 5- для двигателей, пускаемых без нагрузки; 2 – 1, 6 – запускаемых под нагрузкой; 1, 6 – для двигателей с тяжелыми условиями пуска.

в) по условию 24 выбирают предохранитель со стандартной плавкой вставкой.

г) проверяют соответствие тока этой плавкой вставки условию защиты линии данного сечения от токов короткого замыкания

I_в< 3 I_д, (68)

где I_д – длительно допустимый ток для данного сечения, А.

Если это условие не выполняется, то выбирают следующее стандартное сечение.

д) проверяют электросеть от токов перегрузки

I_д> К_з I_в, (69)

где К_з – коэффициент кратности допустимых токов защитного аппарата.

Выберем плавкий предохранитель для башенного крана.

Определяем пусковой ток для линии, питающей электродвигатель по формуле 22, А

I_пуск=5, 0∙ 76, 6=383

Определяем ток плавкой вставки предохранителя по формуле 24, А

I_в>

Выбираем предохранитель со стандартной плавкой вставкой.

По ([16] табл.4, 12 с.503) выбираем плавкий предохранитель ПР-2-350, номинальный ток плавкой вставки которого больше тока расчетного.

260> 239, 2

Проверяем соответствие тока этой плавкой вставки условию защиты линии данного сечения от токов короткого замыкания по формуле 25, А

260< 3∙ 90< 270

Проверяем электросеть от токов перегрузки по формуле 26, А (По ([16] табл.4, 13 с.504) К_з=0, 33

90> 0, 33∙ 260> 85, 8

Все условия по выбору плавкого предохранителя выполняются, следовательно, аппарат защиты выбран правильно.

Для снабжения энергией, а также для коммутации и защиты крана башенного выбран ящик силовой с блоком «предохранитель-выключатель» на ток 400 А с номинальным током плавкой вставки 300А, тип ящика силового ЯБПВУ-4.

Остальные аппараты коммутации и защиты, а также кабели для силовых ящиков и шкафов силовых распределительных рассчитываем по аналогичной методике и данные расчетов заносим в таблицу 5.

Таблица 5 Напряжение на стороне высокого напряжения трансформатора составляет 10 кВ, подвод от ГПП до трансформатора осуществляется кабелем в земле.

Номинальный ток трансформатора на стороне высокого напряжения определяется по формуле, А:

(70)

где S_Т – мощность трансформатора, кВ А;

U_ном– номинальное напряжение, В.

I_ном=400/1, 73 · 10=23, 12

Сечение кабеля с алюминевыми жилами по экономической плотности

тока определяем по формуле

F_ээ=I_ном/J_эк (71)

F_ээ=23, 12/1, 4=16, 2

Выбираем кабель от ГПП до трансформатора ААШв 3х25/10

Выбранное сечение кабеля проверим по потере напряжения, с учетом номинальной нагрузки трансформатора по формуле, В

(72)

где I_ном– номинальный первичный ток трансформатора;

l– длина кабельной линии, км;

z₀– удельное активное сопротивление, Ом/км;

x₀– удельное индуктивное сопротивление, Ом/км.

Принимаем cosj= 0, 93 и sinj= 0, 37.

По ([8] с.54, табл. П 2.1) определим r₀=1, 24 Ом/км и x₀=0, 066 Ом/км

Проверяем выбранное сечение кабеля по потере напряжения с учетом номинальной нагрузки трансформатора по формуле

Произведем проверку выбранного кабеля, %

(73)

1, 17% < 5%

-К абель удовлетворяет требованиям по потере напряжения.

Высоковольтные аппараты, шины трудно подаются расчетам и поэтому заводы- изготовители указывают предельный сквозной ток короткого замыкания (его амплитудное значение) – i_пр.скв(i_дин), которые не должны быть определены в

наших расчетах ударного тока при трехфазном токе короткого замыкания и проверка на электродинамическую стойкость сводится к условию i_пр.скв(i_дин) > i_уд.

Определяем тепловой импульс трехфазного тока короткого замыкания – I_к, кА²с

(74)

где Т_а – постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ. По ([6] стр. 359), принимаем равным 0, 01.

где t_отк= t_защ+ t_вык

t_защ– время действия основной защиты, С4

t_вык– полное время отключения выключателя, С.

t_отк= 2 + 0, 1 = 2, 1

Определяем тепловой импульс тока короткого замыкания по формуле, кА²

В_к = 6, 5² ∙ (2, 1 + 0, 01) = 89

По данным выключателя

Вк = 31, 5² ∙ 3 = 2976, 8

Выбираем и проверяем выключатель нагрузки на стороне 10кВ. По

([8] с.42, табл. П 4.1) – выключатель нагрузки ВМПП, U_ном=10кВ;

I_ном=1600 А, ток термической стойкости 31, 5/4 кА/c, i_пр.скв=80 кА

Сравним данные выключателя и расчетные.

Таблица 7

Выключатель ВВЭ по своим параметрам проходит.

Выбираем и проверяем высоковольтный предохранитель, совмещенный с выключателем. Согласно дерективным материалам, номинальный ток выбирается по величине 2I_ном.

С рекомендуемым разбросом 20%

По ([1] таблица П 2.84 с.188) выбираем токоограничивающий предохранитель ПКТ-103-10-100-12, 5УЗ, I_ном=100 A.

Сравним данные расчетов и предохранителя с учетом мощности отключения и тока короткого замыкания.

Таблица 8

Проверяем кобель ААШв 3х50 по тепловому импульсу

(74)

где В_к – тепловой импульс трехфазного тока короткого замыкания;

С_Т – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала токоведущей шины, кабеля, провода, аппарата.

Проверяем кабель ААШв 3х50 по тепловому импульсу по формуле

Кабель и предохранители проходят.