2.8 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;

_{Uном – номинальное напряжение, В.}

_{Iном=400/1,73 · 10=23,12}

_{Сечение кабеля с алюминевыми жилами по экономической плотности}

_{тока определяем по формуле}

_{Fээ=Iном/Jэк (71)}

_{Fээ=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 Iном – номинальный первичный ток трансформатора;}

_{l – длина кабельной линии,км;}

_{z0 – удельное активное сопротивление, Ом/км;}

_{x0 – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км.}

_{Принимаем cos = 0,93 и sin = 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.}

Линии к ЭП, тип автомата (предохра нителя)	Расчётный ток линии, (А)		Номинальный ток расцепителя (предохр), (А)			Ток мгновенного срабатывания отсечки, (А)		Коэф КЗ		Допустимая токовая нагрузка на кабель, (А)		Марка и сечения кабеля, (мм2)
	Iном.	Iпуск	Iр.р/в		Iномр/п	Iпик	Iс.о.	Кз		Iр.р/п	Iд.пров
ШРС1 – 53
РП1 линия от ШРС1 до ЯРВ 6122 ААШВ 4х2,5
ЭП 1 ПР-2-60	11	-	13,2		15	-	-		0,33	4,3	19	АПВ (42,5)
РП2 линия от ШРС1 до ЯРВ 6122 ААШВ 4х35
ЭП 2 ПР-2-350	76,6	383	239,3		260	-	-		0,33	260	90	КРПТ (435)
РП3 линия от ШРС1 до ЯРВ 6122 ААШВ 4х95
ЭП 3 ПР-2-200	131	-	157,3		160	-	-		0,33	160	170		АПВ (495)
ЭП 4 1,2 гр ВА47-100 1Р хар.В	19,2	-	24		25	-	-		1	25	27		АПВ (3х4)
ЭП 5 3,4гр ВА47-100 1Р хар.В	8,2	-	10,25		16	-	-		1	16	19		КРПТ (3х2,5)
ЭП 6 5,6гр ВА47-100 1Р хар.В	7,3	-	9,1		16	-	-		1	16	19		АПВ (3х2,5)
ШМА1
ЭП 7 ПР-2-100	20,75	145,25	72,6	80		-	-		0,33	80	27	АПВ (44)
ЭП 8 ПР-2-350	62,7	439	219,5	225		-	-		0,33	225	75	АПВ (425)
ЭП 9 ПР-2-60	6,65	36,6	18,3	20		-	-		0,33	20	19	АПВ (42,5)
ЭП 10 ПР-2-200	71,6	501,2	250,6	260		-	-		0,33	260	90	АПВ (435)
ЭП 11 ВА47-100 3Рхар.Д	3,4	32,9	4,25	10		34,4	40,8		1	10	25	ВВГнг (5х2,5)
ШРС2
ЭП 12 ВА47-100 1Рхар.Д	11	77	13,75	16		96,25	104		1	16	27	АПВ (3х4)
ЭП 13 ВА47-100 1Рхар.Д	11	77	13,75	16		96,25	104		1	16	27	АПВ (3х4)

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

_{наших расчетах ударного тока при трехфазном токе короткого замыкания и проверка на электродинамическую стойкость сводится к условию iпр.скв(iдин) >iуд.}

_{Определяем тепловой импульс трехфазного тока короткого замыкания – Iк, кА}²_с

(74)

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

_{где tотк= tзащ+ tвык}

_{tзащ – время действия основной защиты,С4}

_{tвык – полное время отключения выключателя, С.}

_{tотк= 2 + 0,1 = 2,1}

_{Определяем тепловой импульс тока короткого замыкания по формуле, кА}²

_{Вк = 6,5}² _{∙ (2,1 + 0,01) = 89}

_{По данным выключателя}

_{Вк = 31,5}² _{∙ 3 = 2976,8}

_{Выбираем и проверяем выключатель нагрузки на стороне 10кВ. По}

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

_{Iном=1600 А,ток термической стойкости 31,5/4 кА/c, iпр.скв=80 кА}

_{Сравним данные выключателя и расчетные.}

_{Таблица 7}

Расчетные	Допустимые
Uном=10кВ Iном=23,12 iУ=0,95кА Iк(3)=0,67 кА Вкв=0,95 кА2/с	Uном=10кВ Iном=400 A Iускв=128Ка Iк(3)=10кА Вк1 = 400 кА2/с

_{Выключатель ВВЭ по своим параметрам проходит.}

_{Выбираем и проверяем высоковольтный предохранитель, совмещенный с выключателем. Согласно дерективным материалам,номинальный ток выбирается по величине 2Iном.}

_{С рекомендуемым разбросом 20%}

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

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

_{Таблица 8}

Расчетные	Допустимые
Uном=10кВ Iном=23,12 iотк=0,95кА ВКВ=0,95	Uном=10кВ Iном=630 A iотк=80 кА ВКВ=100 кА2/с

_{Проверяем кобель ААШв 3х50 по тепловому импульсу}

₍₇₄₎

_{где Вк – тепловой импульс трехфазного тока короткого замыкания;}

_{СТ – 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.}