Тема 5. Определение расчетной электрической нагрузки с учетом постоянной времени нагрева проводников

Наиболее важной проблемой функционирования электроэнергетического хозяйства промышленных потребителей является выход из строя элементов электроснабжения. Это приводит к остановкам технологических процессов и недовыпуску продукции с одной стороны, к производственному травматизму с другой. При этом затраты на элементы электроснабжения часто необоснованно завышены.

Одной из причин выхода из строя силовых трансформаторов, проводов и кабелей, распределительных устройств и коммутационно-защитной аппаратуры является недостаточно точное определение электрических нагрузок на эти элементы при их выборе. Поэтому учет дополнительных факторов, оказывающих влияние на формирование электрической нагрузки, является весьма актуальной задачей.

Выбор проводников, распределительных устройств в цеховых электрических сетях осуществляется, как правило, по условию нагрева:

. (5.1)

Иными словами, длительно допустимый ток проводника определяется расчетным током группы электроприемников.

Выше было показано (см. тему 2), что при определении расчетной электрической нагрузки постоянная времени нагрева Т_О электрической сети учитывается в коэффициентах расчетной нагрузки Кр, определяемых дифференцированно на каждом уровне системы электроснабжения (см. табл. 2.1, 2.2). Однако постоянная времени нагрева проводников определяется более сложным законом. В частности, для проводов с резиновой изоляцией постоянная времени нагрева изменяется в зависимости от сечения проводника и способа его прокладки, что представлено в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Зависимость постоянной времени нагрева провода от его сечения

Сечение, мм²	6	10	16	25	35	50	70	95	120
Постоянная времени нагрева при открытой прокладке, мин, длительно допустимый ток, А	3	4,2	5,5	7,2	9	12	15	18,4	21,4
	39	60	75	105	130	165	210	255	295
Постоянная времени нагрева при прокладке в трубах, мин, длительно допустимый ток, А	6	9	12	17	19	23	27	32	36
	30	39	55	70	85	120	140	175	200

Аналогично проводам, постоянная времени нагрева распределительных устройств отличается от 10 мин для пунктов и шкафов распределительных, а также, строго говоря, не равна 2,5 ч для магистральных шинопроводов и вводно-распределительных устройств. Поэтому расчетные нагрузки и выбранные по ним параметры элементов цехового электроснабжения могут быть уточнены с учетом постоянной времени нагрева токоведущих частей.

Для учета постоянной времени нагрева проводников при определении расчетной электрической нагрузки и выборе проводников может использоваться способ, основанный на следующем итерационном алгоритме:

1. Пусть определены расчетный ток I_р и значение К_р группы электроприемников цеха методом упорядоченных диаграмм при То = 10 мин. Руководствуясь условием (5.1), по справочнику выбираем провод определенного сечения F для питания данной группы электроприемников.

2. Для выбранного проводника по таблицам, аналогичным табл. 5.1, определяем реальную постоянную времени нагрева. Пересчитываем коэффициент К_р с учетом полученной постоянной времени нагрева относительно ее начального значения (для первой итерации То = 10 мин) по известному выражению:

. (5.2)

3. Исходный расчетный ток I_р уточняем по формуле:

. (5.3)

4. Используя уточненное значение расчетного тока I^/_р по условию нагрева (5.1) выбираем проводник сечением F^/.

5. Если F^/ F то расчет повторяется по пунктам 2 – 4 алгоритма до тех пор, пока сечения проводников, полученные на предшествующей F^t-1 и последней F^t итерации не будут равны.

Алгоритм предполагает, что после нескольких итераций расчетная нагрузка группы электроприемников будет соответствовать длительно допустимому току питающей сети с реальной постоянной времени нагрева.

ЗАДАНИЕ 5.

Используя результаты определения расчетной нагрузки, полученные при выполнении задания 2, скорректировать расчетный ток с учетом реальной постоянной времени нагрева проводника с резиновой изоляцией (табл. 5.1), питающего данную группу электроприемников (табл. 1.1), при различных способах прокладки.

Пример выполнения задания 5.

1) Пусть методом упорядоченных диаграмм определено: расчетный ток группы электроприемников I_p = 186 A при К_p = 2 и Тo = 10 мин. Тогда, руководствуясь условием допустимого нагрева проводника (5.1), по табл. 5.1. принимаем провод со следующими данными при прокладке в трубах:

F = 120 мм², I_д.доп. = 200 А, To = 36 мин.

2) Пересчитываем коэффициент К_р с учетом полученной постоянной времени нагрева относительно начальной постоянной времени нагрева:

3) Уточняем исходный расчетный ток I_р:

.

4) Используя уточненное значение расчетного тока выбираем проводник:

F^/ = 95 мм²; I_д.доп. = 175 А, To = 32 мин.

Так как , расчет по пунктам 2 – 4 алгоритма повторяется:

– пересчитываем коэффициент К_рt при Тo = 32 мин:

;

– уточняем расчетный ток:

;

– по условию допустимого нагрева выбираем проводник:

F^// = 95 мм²; I_д.доп. = 175 А, при этом .

При открытом способе прокладки ход расчетов аналогичен.

Таким образом, результаты определения расчетной нагрузки и выбора проводника с учетом постоянной времени нагрева точнее.

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
Вводное занятие. Общая характеристика приемников и потребителей электрической энергии...………….……………………………………….….	3
Тема № 1. Графики электрических нагрузок и их характеристики…….…	6
Тема № 2. Основные методы определения расчетной электрической нагрузки …………………………………………….……………………..……..	20
Тема № 3. Определение расчетных нагрузок от однофазных электроприемников …………………………………………….………………………….	31
Тема № 4. Вспомогательные методы расчета электрических нагрузок.….	37
Тема № 5. Определение расчетной электрической нагрузки с учетом постоянной времени нагрева проводников ………….………………………...	46

46