8.Выбор напряжения, структуры и конструктивного выполнения внутрицеховой сети

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют установки напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтрали. Выбор этого напряжения обеспечивает возможность использования трансформаторов для совместного питания силовых и осветительных нагрузок. Напряжение 380/220 В следует применять во всех случаях, если технико-экономическими расчетами не доказана целесообразность применения более высокого напряжения.

Дополнительно устанавливаем характер среды производственных помещений, вид исполнения элементов внутрицеховой сети, уточняем категории ЭП по степени бесперебойности электроснабжения.

Схема питания КТП смешанная, которая представляет собой объединение радиальной и магистральной схем, т. е. питание электроприемников осуществляется от радиальных шинопроводов ШРА, подключенных к магистральным шинопроводам ШМА и от распределительного щита РЩ, а также распределительных шкафов, которые подключены к РЩ.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

обеспечивать необходимую надежность электроэнергии в зависимости от их категории;

быть удобными и безопасными в эксплуатации;

иметь оптимальные технико-экономические показатели;

иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Выбор типа проводки, способа ее выполнения, а также марок провода и кабеля определяется характером окружающей среды, размещением технологического оборудования и источников питания в цехе и другими показателями. Прокладку троллейных сетей применяют для питания перемещающихся приемников (кранов), расположенных на высоте 6м. Троллейные сети выполняют специальными троллейными шинопроводами ШТМ с алюминиевыми и медными шинами и имеют различные способы крепления в зависимости от расположения и конструкции токосъемников.

Для определенных групп электроприемников принимаем четыре радиальных шинопровода расположенных на высоте 3м, который подключается кабелем к магистральному шинопроводу расположенному на высоте 8м. От радиальных шинопроводов через присоединительные коробки и провода осуществляется присоединение электроприемников на участках. Для питания отдельных электроприемников используем провода проложенные в кабельных каналах в изоляционных трубах или металлорукавах.

4. Расчет цеховой электрической сети

5.1. Вибір кабельної лінії, що живить цехові ктп

Сечения кабеля выберем по економичной плотности тока:

,

де I_н.р – ток нормального режима работы, А; j_е – економическая плотность тока, А/мм².

Для машиностроительного производства годовое число часов использования максимума у нагрузки составляет 5600 ч. При этом для кабелів с алюминиевыми жилами j_е = 1,2 А/мм² [5].

Визначаємо струм трансформатора в нормальному режимі роботи:

,

;

где _н.р – коеф загрузки в нормальном режиме..

Тоді економічно доцільний переріз буде:

Ближайшее сечение 50 мм². Принимаем кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке проложених в земле. ААШв-3×50, I_доп = 140 А [2].

Перевіряємо кабель по нагріву в післяаварійному режимі (при виході з ладу іншого кабелю і живлення навантаження по одному кабелю):

,

80.92<175 (А) - вірно

де I_ав – струм післяаварійного режиму, А; I'_доп – допустимий струм, А.

,

Струм в післяаварійному режимі дорівнює:

;

.

4.1 Выбор сечения проводников и параметров защитных аппаратов

Согласно ПУЭ сечение проводов, кабелей и шинопроводов в сетях с напряжением до 1 кВ выбираются по нагреву током расчетного режима из соотношения

Если температура проводов и жил кабелей будет выше температуры, допускаемой ПУЭ, то изоляция придет в негодность раньше предусмотренного срока службы.

Рассчитаем сечение проводников и параметры защитных аппаратов на примере характерных электроприемников.

1. Станки с легким режимом работы Р_н = 22 кВт; U_н = 380 В; cos = 0,45.

А

(А)

По табл. 1.3.5. [9] принимаем кабель марки АВРГ сечением 25 мм² с I_доп=80 А, прокладываемых в изоляционных трубах или металлорукавах и в кабельном канале, т.е. АВР 3(125)+116.

Выбираем выключатель по условиям:

по напряжению

;

по току

;

номинальный ток расцепителя не должен быть меньше расчетного тока

; А

ток срабатывания электромагнитного или комбинированного расцепителя (ток уставки) проверяется по пиковому току

; А

где А.

Выбираем автоматический выключатель типа А3716Б:

Проверка:

В;

А;

А;

А – условия выполняются.

Проверяем соответствие сечения проводников выбранному выключателю:

; =66.6;-условия выполняется.

4.2. Выбор распределительных шинопроводов (ШРА)

Выбор осуществляется по условию:

.

1. Выбираем ШРА-2:

Принимаем ШРА4-250-32-1У3 с I_н.ШРА = 250 А; r_o = 0,21 Ом/км; x_o=0,21 Ом/км.

Условие: А – выполняется.

2. Выбор кабеля присоединения ШРА-1 к ШМА:

Условие выбора: .

Принимаем кабель ААШв(кабели с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке с защитным шлангом из ПВХ-пластиката)

3x150+170 с;

Условие: А – выполняется.

Кабель проложенный в земле.

Выбор автоматических выключателей вводных коробок подключения ШРА к ШМА.

Выбор выключателей осуществляется по следующим условиям:

;

;

;

А;

;

А.

Для ШРА выбираем выключатель типа А3726Б :

Проверка: В;

А;

А – условия выполняются.

Ток срабатывания отсечки: А.

Проверяем соответствие сечения проводников выбранному выключателю:

; ;А – условие выполняется.

Окончательно принимаем кабель ААШв 3x150+170.

4.3. Выбор магистрального шинопровода (ШМА)

Выбор осуществляется по условию:

.

1. Выбор ШМА:

Принимаем ШМАД(Кронштейн-У3391УЗ,стойка-У3394УЗ) с I_н.ШМА = 2500 А;

Условие: А – условие выполняется.

3. Выбор автоматических выключателей от ШМА к трансформатору.

Выбор выключателей осуществляется по следующим условиям:

;

А;

;

; А;

; А.

Для ШМА выбираем выключатель типа ВА75-47:

Проверка: В;

А;

А – условия выполняются.

Т

NS250

ок срабатывания отсечки: А.

4.8. Расчет токов КЗ:

Расчет выполняем для танка с тяжёлым режимом работы на 30 кВт

ААШв (ААШв-3×50)

L=502.3 м

ТМ-100010

ВА75-47

К1

К2

К3

ААШв(3х150)

АВРГ (3х25)

10кВ

0,4кВ

А3716Б

ЭП

ШР(ШРА4-250-32-1У3 )

А3726Б А

ШМ(ШМАД) А

Рис. 2 Расчетная схема для определения токов короткого замыкания

Сопротивление системы:

Ом; .

Сопротивление кабельной линии:

Ом

Ом.

Сопротивление цехового трансформатора:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

При расчете токов короткого замыкания в сетях до 1000 В необходимо учитывать переходные сопротивления. Для этой цели вводим в расчет добавочные сопротивления, значения которых принимаем равными: для точки K1 – 15 мОм; для точки K2 – 20 мОм; для точки K3 – 25 мОм.

Ток трехфазного короткого замыкания в точке К1:

кА,

Ток двухфазного короткого замыкания в точке К1:

кА.

Ток однофазного короткого замыкания в точке К1:

кА,

где z_п – полное сопротивление петли фаза-нуль 16; z_т/3 = 27 мОм– полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании 16.

Аналогично производим расчет токов короткого замыкания для точек К2, К3. Расчет сводим в таблицу15.

Ударный ток в точке К1:

кА,

где К_уд – ударный коэффициент оприделяем по кривым 4.4 [16] x/r=0.54, К_уд= 1.1.

Таблица 17

Точка КЗ	,мОм	,мОм		, кA	,кA	,кA	, кA
1	9.28	17.26	10	11.78	10.2	9.16	18.33
2	9.3	22.27	20	9.57	8.29	7.58	14.9
3	9.34	27	25	8	6.94	5.64	12.46

4.9. Построение карты селективности данного участка сети:

1. Строим координатные оси в логарифмической шкале;

2. Строим рабочую характеристику потребителя, I_ном=98,31 А;

3. Строим пусковую характеристику потребителя, t_пуск = 3 с, I_пуск=294,931А;

4. Строим защитную характеристику выключателя NS160

5. Строим характеристику трехфазного КЗ в точке К3;

6. Строим характеристику однофазного КЗ в точке К3;

7. Строим характеристику расчетного максимального тока ШР-3, I_м=164,89 А;

8. Строим характеристику пикового тока ШР-3, t_пик = 4 с, I _пик=607,287 А;

9. Строим защитную характеристику выключателя NS250;

10. Строим характеристику трехфазного КЗ в точке К2;

11. Строим характеристику однофазного КЗ в точке К2;

12. Строим характеристику расчетного максимального тока РЩ, I_м=683,98 А;

13. Строим характеристику пикового тока РЩ, t_пик = 5 с, I _пик=1518А;

14. Строим защитную характеристику выключателя NW20;

15. Строим характеристику трехфазного КЗ в точке К1;

16. Строим характеристику однофазного КЗ в точке К1.

Окончательно все кривые показаны на рис. 3.

Рис.4 Карта селективности защиты наиболее удалённого потребителя