Исходные данные
Трансформатор Т-1 ТМ-1600/6/0,4 Δ/Yо.
Кабельная линия 1: L=45 м, марка ААШв-(Зх120 +1х95)
Кабельная линия 2: L=25 м, способ прокладки - открыто в лотке, помещение невзрывоопасное и пожаробезопасное.
Состав и параметры оборудования, получающего питание от РП-5:
Тип электроприемника
Номинальная мощность ЭП, (кВт) Ки tg ПВ
(%)
1. Токарный станок 2,5 0,2 1,33 —
2. Фрезерный станок 2,0 0,2 1,33 —
3. Сварочный трансформатор ручной электросварки 0,8 0,2 2,3 —
4. Пресс для полиэтилена низкого давления (3 шт) 1,2 0,4 1,0 60
5. Вентилятор 0,4 0,8 1,0 —
Задание на КР по электроснабжению
Выбрать сечение кабельной линии-2 и предохранитель в сети. 0,4 кВ.
Исходные данные к расчету:
Указания
− все потребители относятся к 2 и 3 категории надежности, т.е. не требуют резервирования питания;
− при расчете не требуется согласование (селективность) защит;
− при отсутствии данных допускается принятие студентом некоторых допущений при соответствующем обосновании выбора;
− сопротивления элементов сети (трансформатора и кабелей) рекомендуется принимать по [I] или [2], в случае невозможности нахождения величин Zпт, для кабелей можно принимать Zпт0 = 2,3rо(1) (т.е. принимать величину удельного полного сопротивления петли фаза-нуль в 2,3 раза больше активного удельного сопротивления жилы);
− при расчетах не учитывать сопротивление внешней сети 6(10) кВ.
Схема участка сети цеха промышленного предприятия приведена на рис. П2.1.
Рис. П2.1. Схема участка сети цеха промышленного предприятия
Решение
Расчет электрических нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности.
Расчетный максимум нагрузки кабеля, питающего силовую нагрузку напряжением до 1 кВ, определяется по коэффициенту расчетной активной мощности:
Pр=Kр∙i=1nPсi,
где Kр – расчетный коэффициент активной мощности;
Pci – средняя активная мощность i-го электроприемника;
n – количество электроприемников.
Средняя активная мощность электроприемника:
Pсi=Ku∙Pномi
где kиi – индивидуальный коэффициент использования;
Pномi – установленная мощность электроприемников.
Установленная мощность электроприемников:
Pномi=PпаспПВ
где Pп – паспортная активная мощность;
ПВ – продолжительность включения.
1. Токарный станок
Pном1=2,5 кВт
Pс1=0,2*2,5=0,5 кВт
Фрезерный станок
Pном2=2,0 кВт
Pс2=0,2*2,0=0,4 кВт
Сварочный трансформатор ручной электросварки
Pном3=0,8 кВт
Pс3=0,2*0,8=0,16 кВт
Пресс для полиэтилена низкого давления
Pном4=3*1,2=3,6 кВт
Pс4=0,4*3,6=1,44 кВт
Вентилятор
Pном5=0,4 кВт
Pс5=0,8*0,4=0,32 кВт
Средняя реактивная мощность электроприемника:
Qсi=Ku∙PΣн∙tgφ,
где tgφ - коэффициент реактивной мощности.
Токарный станок
Qс1=0,2*2,5*1,33=0,67 кВАр,
Фрезерный станок
Qс2=0,2*2,0*1,33=0,53 кВАр,
Сварочный трансформатор ручной электросварки
Qс3=0,2*0,8*2,3=0,37 кВАр,
Пресс для полиэтилена низкого давления
Qс4=0,4*3,6*1=1,44 кВАр,
Вентилятор
Qс5=0,8*0,4*1=0,32 кВАр,
Групповой коэффициент использования активной мощности определяется по формуле:
Ku.ср=i=1nPсiPΣн=0,5+0,4+0,16+1,44+0,322,5+2+0,8+3,6+0,4=0,3.
Определение эффективного числа приемников допускается по упрощенной формуле при Kи больше 0,2 и приPном.maxPном.min=6,25≥3. :
nэ=2*ΣPномPном.max=2*9,32,5=7,44шт,
Коэффициент расчетной нагрузки
Определяется
Kр=Fnэ;Kи,=F7;0,3=1,23,
Kр=1,23.
Расчетная активная нагрузка кабельной линии 2:
Pр=Kр∙ΣPсi=1,23∙2,82=3,53 кВт,
Расчетная реактивная нагрузка определяется следующим образом:
Qр=K'р∙ΣQсi=1.1∙3,33=3,66 кВАр,
Величина расчетного коэффициента реактивной мощности принимается K’р = 1,1.
Полная расчетная мощность силовой нагрузки:
Sр=Pр2+Qр2=3,532+3,662=5,08 кВА.
Расчетный ток нагрузки:
Iр=Sр3∙Uном=5,083∙0,38=7,72 А.
2. Выбор кабельных линий
В связи вводом нового РП в цехе необходимо произвести выбор кабелей для его питания от ЦТП. Прокладка кабеля от шин 0,4 кВ ЦТП предполагается в лотке, длина кабельного лотка 25 м, в канале отсутствует возможность механических повреждений, помещение цеха, как указано выше, сухое, 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).
При прокладке в кабельном канале нескольких кабелей следует учесть их взаимное температурное влияние при определении допустимого длительного тока. Допустимый длительный ток вычисляется по соотношению Ip < KIдоп., где Iр - расчетный ток; Iдоп.- допустимый длительный ток для кабеля по условиям нагрева в нормальных условиях; К - коэффициент (1 при числе кабелей в канале до 4 [1]), с помощью которого учитывают прокладку нескольких кабелей в канале.
Обратным ходом определяется длительно допустимый ток: Iдоп. Iр/К =7,72/1 = 7,72 А.
Согласно ПУЭ в сетях 0,4 кВ запрещена прокладка кабелей без нулевой жилы, поэтому допустимые токи принимаются как для трехжильных, но с коэффициентом 0,92. Тогда допустимый расчетный ток Iдоп =7,72/0,92=8,39 А.
По справочным данным (табл. 1.3.7 [3]) находится ближайшее большее сечение, выдерживающее в длительном (получасовом) режиме ток больше 8,39 А, Это сечение 2,5мм2. Таким образом, принимаем к прокладке кабель АВВГ – 4х2,5.
3. Расчет токов коротких замыканий
Расчеты выполнены при следующих дополнительных условиях.
1. На ЦТП установлено два трансформатора ТМ-1600/6/0,4 со схемой соединения обмоток /о
. Параметры схемы замещения трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательностей одинаковы и составляют х1т = х2т = х0т = 5,4 мОм; r1т = r2т = r0т = 1 мОм.
2. Сопротивление системы не учитываем хс = 0 мОм.
3. Удельные сопротивления фазы кабельной линии и петли фазануль: [3| КЛ-1, rуд = 0,261 мОм/м, xуд = 0,06 мОм/м, zпт0 = 2,3rо(1)=0,6 мОм/м. Полные сопротивления прямой последовательности кабеля и петли фазануль соответственно: rк = 11.74 мОм', хк = 2.7 мОм, zпт = 27 мОм.
Удельные сопротивления фазы кабельной линии и петли фазануль: [3| КЛ-2, rуд = 12,5 мОм/м, xуд = 0,104 мОм/м, zпт0 = 2,3rо(1)=28,75 мОм/м. Полные сопротивления прямой последовательности кабеля и петли фазануль соответственно: rк = 312,5 мОм', хк = 2,6 мОм, zпт = 718.7 мОм.
4. Сопротивления автоматических выключателей (АВ), трансформаторов тока (ТТ) и других элементов не учитываются ввиду их малости (см. [3]).
5. Переходное сопротивление, включающее сопротивления контактов и сопротивление дуги в месте короткого замыкания, при расчетах вблизи шин ЦТП минимально и составляет 15 мОм. В случае расчетов токов короткого замыкания непосредственно на зажимах потребителей, получающих питание от вторичных РП, и значительной удаленности от шин 0,4 кВ ЦТП, это сопротивление рекомендуется увеличивать (в пределе до 30 мОм).
Расчет трехфазного короткого замыкания. Схема замещения для расчетов токов трехфазного короткого замыкания показана на рис. П.1.2.
Рис. П.1.2 Схема замещения сети
Обозначения на схеме: zc - сопротивление системы; zт - сопротивление трансформатора;zк - сопротивление кабеля.
При расчетах принято, что величины с индексом R обозначают ток с учетом переходных сопротивлений контактов и электрической дуги в месте короткого замыкания.
Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке K1 (максимальный ток) определяется по соотношению
кА
Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке К1 с учетом переходного сопротивления (минимальный ток к.з.) определяется по выражению
кА.
Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К2 выполнен аналогично:
без учета переходных сопротивлении
..кА;
с учетом переходных сопротивлений контактов и дуги
кА.
Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К3 выполнен аналогично:
.
Расчет однофазного короткого замыкания. Схема замещения для расчетов токов однофазного короткого замыкания аналогична схеме, используемой для расчета трехфазного короткого замыкания с учетом коррекции параметров.
Ток однофазного короткого замыкания в точке К2
'
В этом выражении обозначено: zпт сопротивление петли фаза-нуль кабеля; полное сопротивление от источника до точки К2 токам однофазного короткого замыкания, которое без учета сопротивления системы может быть найдено по справочным данным или рассчитано по формуле
.
В случае необходимости учета переходных сопротивлений контактов и дуги суммарное сопротивление вычисляется как
.
Ток однофазного короткого замыкания:
с учетом сопротивления системы = 16.48 мОм =220/(16.48/3)= 40.05 кА;
с учетом переходных сопротивлений = 24.22 мОм = 220/(24.22/3) = 27.25кА.
Аналогичный расчет проведен для точки 2 (в конце кабеля). При расчете токов учтено сопротивление петли фазануль кабеля
= 220/(16.48/3 + 27) = 6.77 кA;
= 220/(24.22/3+27) = 6.27 кА.
Аналогичный расчет проведен для точки 3 (в конце кабеля). При расчете токов учтено сопротивление петли фазануль кабеля
= 220/(16.48/3 + 27+718,7) = 0,293 кA;
= 220/(24.22/3+27+718,7) = 0,292кА.
4. Выбор предохранителя
Выбор предохранителя осуществляется по следующим условиям:
1) номинальное напряжение предохранителя Uн пр должно соответствовать номинальному напряжению сети Uном
Uн пр Uном,
Uн пр 0,4 кВ;
2) номинальный ток плавкой вставки Iн.вст выбирается по двум условиям:
– ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального рабочего тока
Iвс≥Iр.max, Iвс≥7,72 А
– ток плавкой вставки должен превышать пиковый ток двигателей
Iвс≥Iпk
Здесь k – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, который принимается равным 2,5 при легком пуске с длительностью 2–5 с и равным 1,6–2 при тяжелом пуске длительностью около 10 с.
Пиковый ток для группы ЭП находится как сумма токов максимального рабочего тока группы без учета тока самого мощного АД и пускового тока этого (самого мощного) АД по формуле:
Iпик=Iр-kи*Iном.АД+kп*Iном.АД,
где IномАД ток самого мощного АД;
kп кратность пускового тока этого АД
В рассматриваемом случае самый мощный АД двигатель привода токарного пресса ( РномАД = 2,5 кВт)
Номинальный ток токарного пресса равен
Iд=Pд3Uн.дcosφд=2.53*0.4*0.6=6,01 А
где Pд - номинальная мощность потребителя, кВт;
U – номинальное напряжение сети, кВ;
cosφд – коэффициент активной мощности (определяется из tgφ).
Iпик=7.72-0.2*6.01+2*6.01=18.5 А,
Iвс≥18,52,5=7,4 А
Для рассматриваемой задачи ток плавкой вставки должен быть: по условию отстройки от расчетного тока Iн.вст 7,72 А; по условию пикового режима Iн.вст 7,4 А
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
