Розрахунок і вибір елементів електропостачання

1.4 Розрахунок і вибір елементів електропостачання

1.4.1 Вибір апаратів захисту й розподільних пристроїв

Згідно ПУЕ від перевантажень необхідно захищати силові й освітлювальні мережі, виконані усередині приміщень відкрито прокладеними ізольованими незахищеними провідниками з горючою ізоляцією; силові мережі, коли за умовою технологічного процесу або режиму їхньої роботи можуть виникати тривалі перевантаження; мережі вибухонебезпечних приміщень або вибухонебезпечних зовнішніх установок незалежно від умов технологічного процесу або режиму роботи мережі.

Для захисту електричних мереж напругою до 1 кВ застосовують плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, теплові реле магнітних пускачів.

Для захисту електричних мереж від струмів КЗ служать плавкі запобіжники. Вони є найпростішими апаратами фотополяриметр захисту, дія яких засноване на перегорянні плавкої вставки. Запобіжники є обмежуючими апаратами, тому що в них забезпечується близько дуговий простір і відключення ланцюга настільки швидко, що при більшої кратності струму в запобіжнику струм не встигає досягти граничного значення.

Магнітні пускачі призначені головним чином для дистанційного керування асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором до 100 кВт; для пуску безпосереднім підключенням до мережі й зупинка електродвигуна й реверса. У виконанні з тепловим реле пускачі також захищають керований електродвигун від перевантаження. Магнітний пускач являє собою триполюсний контактор змінного струму із магнітною системою, у який додатково убудовані два теплових реле захисту, включених послідовно у дві фази ланцюга ЕД.

Автоматичні вимикачі призначені для автоматичного розмикання електричних кіл при анормальних режимах (КЗ і перевантаження), для рідких оперативних включень (3-5 у годину) при нормальних режимах, а також для захисту ланцюгів від неприпустимих зниженнях напруги. Для захисту від струмів КЗ в автоматичному вимикачі застосовується електромагнітний апарат миттєвої дії. Тепловий (звичайно біметалічний) апарат призначений для захисту від перевантажень, за рахунок згинання біметалічної пластини. Апарат мінімальної напруги спрацьовує при неприпустимому зниженні напруги в мережі (30-50%). Такі апарати застосовують для ЕД, само запуск яких небажаний при мимовільному відновленні харчування.

Зробимо вибір апаратів захисту, установлюваних у силових шаф.

1) До силових шаф приймемо до установки автоматичні вимикачі, тому що вони захищають одночасно від струмів КЗ і перевантажень одночасно.

2) Зробимо розрахунок для силової шафи 1

I_р = 32,5 А – розрахунковий струм силової шафи;

I_н.а.>=I_н.р. (21)

I_н.р.>=I_р=32,5 А

Вибираємо автоматичний вимикач серії ВА51Г-31, I_н.а. = 100 А, I_н.р.= 40 А, U = 380 У.

Аналогічно вибираємо автоматичні вимикачі до всіх силових шаф. Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.

Таблиця 2.

Для інших приймачів малої потужності доцільно застосувати магнітні пускачі разом із запобіжниками.

Зробимо вибір для токарських верстатів з I_ном = 30 А

1) Вибираємо магнітний пускач типу ПМЛ-2200 з I_ном = 35 А и номінальним струмом головних контактів I_{ном.гл.кін} = 35 А, номінальна напруга U = 380У;

2) Вибір запобіжника. Визначаємо струм плавкої вставки

 (22)

Вибираємо запобіжник типу НПН-60М с номінальним струмом патрона I_ном= 250 А, і номінальним струмом плавкої вставки I_{ном.вст}= 125 А

Аналогічно вибираємо магнітні пускачі й запобіжники до інших приймачів. Результати заносимо в таблицю 3.

Таблиця 3.

Провідники електромереж від минаючі по них струму відповідно до закону Джоуля-Ленца нагріваються. Кількість виділеної теплової енергії пропорційно квадрату струму, опору й часу протікання струм Q = I²Rt. Наростання температури провідника відбувається доти, поки не наступить теплова рівновага між теплом, виділюваним у провіднику зі струмом і віддачею в навколишнє середовище

Надмірно висока температура нагрівання провідника може привести до передчасного зношування ізоляції, погіршенню контактних сполук і пожежної небезпеки. Тому встановлюються допустимі значення температури нагрівання провідників залежно від марки й матеріалу ізоляції провідника в різних режимах.

Значення припустимих тривалих струмових навантажень становимо для нормальних умов прокладки провідників: температура повітря +25°С, температура землі +15°С и за умови, що в траншеї покладений тільки один кабель. Якщо умова прокладки провідників відрізняється від ідеальних, то припустимий струм навантаження визначається з виправленням на температуру (k_п1) і кількість кабелів, що прокладаються, в одній траншеї (_kп2)

 (23)

Визначаємо перетин кабелю для силової шафи №1.

1) Розрахунковий струм СШ1 дорівнює I_р = 32,5 А

За рекомендацією вибираємо кабель перетином S = 10 мм² і припустимим струмом I_д = 85 А;

2) Перевіряємо обраний кабель за умовою нагрівання

За умовою I_д>= I_д^/, отже, умова виконується;

3) Перевіряємо кабель по втраті напруги

 (24)

де l - довжина кабельної лінії, км;

r₀ – активний опір кабелю, Ом/км (приймається залежно від перетину кабелю);

х₀ – індуктивний опір кабелю, Ом/км.

До інших силових шаф розрахунок перетину кабелів ведеться аналогічно.

Розрахункові дані заносимо в таблицю 4.

Таблиця 4.

По розрахованих струмах для груп електроприймачів розподільні силові шафи

1) Для СШ1, I_р = 32,5 А вибираємо силова шафа серії СПУ62-5/1 з номінальним струмом 280 А, триполюсний, з 16 лініями, що відходять, із запобіжниками типу НПН-60.

2) для СШ2, I_р = 89 А вибираємо силова шафа серії СПУ62-5/1 з номінальним струмом 280 А, триполюсний, з 16 лініями, що відходять, із запобіжниками типу НПН-100.

3) для СШ3, I_р = 132 А вибираємо силова шафа серії ШРС1-53В3 з номінальним струмом 280 А, триполюсний, з 16 лініями, що відходять, із запобіжниками типу НПН-100.