2. Задание на курсовое проектирование

Цель курсового проекта: разработка защиты участка электрической сети 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью автоматическими выключателями.

Для этого в курсовом проекте необходимо выбрать автоматические выключатели установленные по схеме, приведенной на рис.3. и построить карту селективности.

Рис.3. Схема установки автоматических выключателей

Электрической сеть расположена в невзрывоопасной зоне.

Электроснабжение сборных шин (СШ) осуществляется по линии W1 закрытым шинопроводом с неизолированными шинами. Линия W1, со стороны питания защищена автоматическим выключателем с электронно-комбинированным (полупроводниковым) расцепителем QF1.

Питание электродвигателя М осуществляется от СШ по линии W2 выполненной силовым кабелем проложенным в воздухе. Линия защищена автоматическим выключателем с комбинированным расцепителем QF2.

В курсовом проекте в качестве электродвигателя рассматривается трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, получивший широкое распространение в промышленности. Для таких электродвигателей мощностью до 50 кВт и более, благодаря своей простоте, получил наибольшее применение пуск непосредственным включением в сеть. Однако этот способ пуска имеет существенный недостаток: в момент подключения электродвигателя к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5 – 7 раз превышающий номинальный ток двигателя.

Время пуска зависит от механической нагрузки, подключенной к электродвигателю. Наиболее быстро, за время примерно 2-4 с, запускаются насосы, кроме мощных питательных насосов, время разбега которых составляет 7-8 с. Механизмы с большими маховыми массами (дымососы, дробилки и др.) запускаются за время примерно 15-20 с. 

Участок электрической сети подключен к силовому масляному двухобмоточному трансформатору с соединением обмоток «звезда-звезда» с глухозаземленной нейтролью на низкой стороне.

Таблица 1 исходных данных заполняется согласно варианта задания из Приложения 1.

Таблица 1

Исходные данные для курсового проектирования

№	Параметры		Обозначение	Размерность	Значение
1	Номинальная мощность электродвигателя		Pном	кВт
2	КПД электродвигателя			%
3	Коэффициент мощности электродвигателя		cos
4	Кратность пускового тока электродвигателя		ki
5	Длина	Линии W1	l1	м
		Линии W2	l2	м
6	Номинальная мощность питающего трансформатора		SномТ	кВА

3. Расчет токов и выбор кабеля

3.1. Расчет рабочих токов в линиях электроснабжения

Расчет токов в линии W2

Длительный ток в линии:

I_длW2 = I_{ном д},

где I_{ном д} – номинальный ток электродвигателя.

Номинальный ток электродвигателя:

, (1)

где Р_нд – номинальная мощность электродвигателя, кВт; U_нд – номинальное напряжение электродвигателя (для трехфазного электродвигателя - 0,38 кВ); η – КПД при номинальном моменте на валу электродвигателя (в долях от единицы); cosφ – коэффициент мощности.

Кратковременный пусковой ток в линии:

I_пускW2=I _{пуск д}

Пусковой ток электродвигателя:

(2)

где k_i – кратность пускового тока электродвигателя.

Кратковременный максимальный ток в линии:

I_{max W2} = I_пик.д,

где I_пик.д – пиковое значение пускового тока электродвигателя.

Пиковое значение пускового тока электродвигателя (действующие значение):

(3)

Расчет токов в линии W1

Длительный ток в линии:

В курсовом проекте длительный ток в линии W1 принят равным номинальному току питающего трансформатора на низкой стороне

, (4)

где где S_ном.Т - номинальная мощность трансформатора, кВА; U_ном.Т - номинальное напряжение трансформатора на низкой стороне, (0,4 кВ).

Кратковременный пусковой в линии:

(5)

Кратковременный максимальный ток в линии:

(6)

Выбор кабеля

Устройство кабельной линия W1:

Закрытый шинопровод с четырьмя неизолированный алюминиевыми шинами одинакового прямоугольного сечения.

Длительно допустимый ток шинопровода выбирается согласованным с номинальным током с аппаратом защиты:

I_ддW1  I_R, (7)

где I_R – номинальный ток электронно-комбинированного расцепителя АВ QF1.

Номинальный ток электронно-комбинированного расцепителя выбирается из условия (см. n. 4.2):

I_R  1,1 I_длW1 (8)

Устройство линия W2:

Для линии электроснабжения выбирается четырехжильный кабель с медными жилами с резиновой изоляцией в резиновой оболочке, небронированный, прокладываемый в воздухе.

При этом: три жилы — фазные проводники, нулевой рабочий проводник — также одна из жил кабеля, а нулевой защитный проводник — отдельный провод. Сечение кабеля определяется по рабочему току в нулевом рабочем проводнике, а сечение фазных жил получается завышенным (такое решение является наилучшим с технической точки зрения, хотя и дороже прочих)

Длительно допустимый ток кабеля выбирается согласованным с номинальным током с аппаратом защиты:

I_ддW2  I_n, (9)

где I_n – номинальный ток комбинированного расцепителя АВ QF2.

Номинальный ток комбинированного расцепителя выбирается из условия (см. n. 4.2):

I_n  1,25 I_длW2 (10)

Длительно допустимый ток и площади сечения жилы кабеля S_ф приведены в табл.1 Приложения 2.

Результаты расчетов сводятся в табл. 2

Таблица 2

Результаты расчета рабочих токов и выбора сечения кабеля

№ n/n	Наименование тока	Линия W1	Линия W2
1	Длительный ток в линии, А	IдлW1	IдлW2
2	Длительно допустимый ток в линии, А	IддW1	IддW2
3	Кратковременный пусковой ток в линии, А	IпускW1	IпускW2
4	Кратковременный максимальный ток в линии, А	ImaxW1	ImaxW2
5	Номинальный ток расцепителя, А	IR	In
6	Количество и сечение шин шинопровода (Sш) и жил кабеля (Sж), мм2	4×Sш	4×Sж