4 курс (заочка) / Контрольная работа / !Контрольная работа (задание)

22

где ток разряда IР равен сумме максимального тока основной нагрузки (IН) и в отдельных случаях тока аварийного освещения (IОсв): IР= IН+ IОсв, А. Значения коэффициента отдачи по емкости Q приведены в таблице П1.

4) По таблице П3, П4 выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по ближайшему большему значению номинальной емкости С10≥ СI10 и номинальному напряжению. Последовательно можно включать только элементы или блоки одинакового типа и емкости.

3.3 Расчет и выбор устройств системы бесперебойного

электропитания постоянного тока (выпрямительного устройства ВУ) находится с помощью соотношения:

где: IЗар= 0,25С10 – ток заряда АБ в послеаварийном режиме, А; I0 - максимальный выходной ток (ток часа наибольшей нагрузки IЧНН).

2) Из таблицы П5 по току I и номинальному выходному напряжению выбираем тип и марку системы бесперебойного электропитания постоянного тока. Если один блок системы бесперебойного электропитания постоянного тока не обеспечивает ток I , то модули ВУ можно включать параллельно, тогда номинальный ток одного модуля ВУ определяется из неравенства

IНом≥ I∑/NВУ,

где: NВУ – максимально возможное число параллельно работающих модулей ВУ. При выборе системы бесперебойного электропитания постоянного тока необходимо учесть номинальный уровень и нестабильность выходного напряжения. Для повышения надежности путем резервирования необходимо ввести один дополнительный резервный модуль ВУ (избыточный) [1, 8].

Тип (модель) системы бесперебойного электропитания постоянного тока можно выбрать из других доступных источников литературы.

3) Максимальное значение активной мощности, потребляемой системы бесперебойного электропитания постоянного тока в условиях нормального электроснабжения (с шин шкафа ШВР) находится с помощью соотношения:

где: UПлЗ≈ (2,14+ 0,14) В – напряжение «плавающего заряда»; В – КПД системы бесперебойного электропитания постоянного тока; IПЗ= 0,0007С10 – ток окончания заряда АБ [5, 6, 13], А.

Полная мощность SВ, потребляемая системой бесперебойного электропитания постоянного тока от сети переменного тока равна:

SВ= РВ/ ≈ РВ/cos B, ВА, а реактивная мощность QВ ≈ РВtg B, ВАР,

где: B – угол сдвига между током и напряжением выпрямительного устройства (при их синусоидальной форме); tg = (1- cos2 )0,5/cos ; sin = (1- cos2 )0,5.

3.4 Расчет общей мощности потребления системы электропитания и емкости косинусных конденсаторов

Находим полную мощность SПот, потребляемую системой

здесь: РИБП – активная мощность источников бесперебойного питания переменного тока, Вт; РВ - активная мощность выпрямительных устройств, Вт; РАО· - активная мощность аварийного освещения, Вт; РК =SK cos K - активная мощность системы вентиляции и кондиционирования, Вт; PХН=SХН cos ХН – активная составляющая мощности хозяйственных нужд,

Вт;

– угол сдвига фазы тока относительно фазы напряжения; - коэффициент загрузки среднестатистический. Здесь можно считать, что напряжение и ток имеют практически синусоидальную форму, а коэффициент мощности равен: ≈cos . Тогда:

Q=QИБП+QВ+QАО+QК+QХН, ВАР – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ, определяемая из аналогичных соотношений:

QАО ≈ РАО tg АО, ВАР; QВ ≈ РВ tg B, ВАР, QХН = РХН tg ХН , ВАР (3.9)

24

Значение найденной мощности SПот является основанием для выбора трансформатора системы электроснабжения [7, 9, 11]. При использовании трехфазного трансформатора на каждую фазу приходится мощность, равная:

S1Ф= SПот/3.

Аналогично находится полная мощность S потребителей первой категории, потребляемая системой электропитания от сети переменного тока:

S1Кат= [(∑Р1Кат)2+ (∑Q1Кат)2]0,5, ВА,

где: ∑Р1Кат, Вт – суммарная активная мощность потребителей переменного тока за исключением мощности хозяйственных нужд; Q, ВАР – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока за исключением мощности хозяйственных нужд.

Найденная мощность S является основанием для выбора автономной электростанции, либо двух.

Находим максимальное значение тока, потребляемого от источника переменного тока (для схемы соединения обмоток трансформатора «звезда»): IЛ= IФ= SН/[(3)0,5 UЛ], здесь UЛ= 380 В - линейное напряжение трехфазной электросети общепромышленного назначения (при этом фазное напряжение

UФ= 220 В).

Для найденных значений мощностей S, P и Q из условия достижения необходимого коэффициента мощности определяем мощность и емкость косинусных конденсаторов [13]. Реактивная мощность (индуктивного характера), потребляемая ЭПУ равна:

который определяется по его косинусу tg Н= (1- cos2 Н)0,5/cos Н Реактивная мощность QK компенсирующих конденсаторов равна:

напряжением питающей электросети (определяется через cos НЖ ≥ 0,95). Емкость компенсирующих конденсаторов, соединенных по схеме «тре-

где: частота питающей электросети fС=50 Гц; QK - реактивная мощность,

кВАР; линейное напряжение электросети UЛ=380 В. На основании рассчитанных значений мощности QK и емкости СК выбираем по таблице П12

25

или справочника установок косинусных конденсаторов.

В случае соединения конденсаторов по схеме «звезда» каждый из них подключается к фазному проводу одним концом и к заземлителю другим. Емкость компенсирующих конденсаторов, соединенных по схеме «звезда»:

СЗ= 3QK/[(UЛ)2·2πfС]

В случае применения схемы «треугольник» емкость батареи оказывается значительно меньше (в 3 раза), а напряжение на конденсаторах больше (в √3 раз) в сравнении со схемой соединения косинусных конденсаторов «звезда».

3.5 Расчет заземляющего устройства

Расчет заземляющих устройств выполняется в следующем порядке [7, 10,

11, 13].

1)Выбираем схему заземления на стороне переменного тока и указываем

еетип (в задании указана схема TNC-S).

2)Определяем расчетный ток замыкания IЗ=1,25IНmax, А (IНmax - максимальный ток нагрузки) и сопротивление заземления RЗ из соотношения

RЗ≤125/IЗ, Ом.

3)Искусственные заземлители в большинстве случаев имеют штыревую конструкцию [9]. Коэффициент сезонности для вертикальных электродов

принимается равным С=1,4, для горизонтальных – С=3. Удельное сопротивление грунта для вертикальных и горизонтальных электродов с учетом сезонности находится с помощью соотношения = С·· 0 Ом/см, где удельное сопротивление 0 выбирается из таблицы П13 в соответствии с заданным вариантом.

где: l=250 500 см – длина электрода заземлителя, h=50÷100 см – расстояние верхнего конца заземлителя от поверхности земли, выбираются с учетом рекомендаций ПУЭ, а t= h+l/2, см определяется по выбранным пара-

26

где: RO – необходимое общее сопротивление заземления; В – коэффициент использования вертикальных электродов, зависящий от числа электродов и соотношения a/l (a - расстояние между электродами, l - длина электрода). Соотношение a/l зависит от выбранных параметров a и l, которые определяются местностью и грунтом, они лежат в диапазонах a≥2,5 м и l=2,5 5 м. В контрольной работе a/l выбираем приближенно, из таблицы 3.1.

Таблица 3.1 Коэффициенты использования (одинаковых) вертикальных или (одинаковых) горизонтальных электродов из угловой стали или труб

6) Общая длина заземляющего устройства равна (полосы) l1= (nB-1)a. Сопротивление горизонтальных электродов (соединительной полосы – контура) рассчитывается с помощью формулы (на основании выбранных длины l, толщины полосы b, расстояния от поверхности h с учетом рекомендаций):

7) Общее сопротивление ряда заземляющих устройств, состоящего из вертикальных электродов и соединительных полос, определяется по формуле:

27

3.6 Выбор автомата защиты

Автоматические выключатели выбираются [7, 9, 10, 11, 12, 13] по номинальным значениям напряжения, линейного тока сети IЛ и условиям перегрузки (1,5IЛ) по данным таблицы П7. Номинальный ток срабатывания выключателя выбирается IАвт 1,5IЛ.

Одновременно ток срабатывания автоматического выключателя должен быть в значительной мере меньше тока короткого замыкания в электросети IАвт<IKФ. При повреждении изоляции в установке с глухозаземленной нейтралью возникает однофазное короткое замыкание (КЗ), ток которого

противление цепи фаза – нулевой провод; ZТ – полное сопротивление трансформатора при замыкании на корпус, значения которого приведены в таблице

3.2.

Таблица 3.2 Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора

При расчетах с допустимой для практики точностью принимается алгебраическая сумма ZП и ZТ вместо геометрической.

Таблица 3.3 Кратность тока (допустимая) короткого замыкания в сетях с занулением

29

3.7 Расчет силовых кабелей токораспределительной сети

Сечение кабеля определяется величиной тока, предельной температурой и допустимым паданием напряжения [7, 9, 11, 13, 14].

По условию нагрева сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В выбирается в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки. Выбор сечения производится:

1) по условию нагрева длительным расчетным током: IHДоп IP/k1k2;

где: IР - расчетный ток нагрузки, А; IHДоп - длительно допустимый ток в проводе, кабеле или шинопроводе (указаны в таблицах П8-П11); k1 – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, (в контрольной работе условно принимается k1=1); k2 - поправочный коэффициент на число работающих проводов и кабелей, лежащих рядом в грунте, в трубах или без труб, (в контрольной работе условно принимается k2=1).

2) по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой

где: IЗДоп - длительно допустимый ток в проводе, кабеле или шинопроводе (указаны в таблицах П8-П11); IЗ - ток срабатывания автомата; k3 - коэффициент защиты или кратность защиты (кратность защиты означает отношение длительно допустимого тока для провода к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата); k1 – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, (в контрольной работе условно принимается k1=1); k2 - поправочный коэффициент на число работающих проводов и кабелей, лежащих рядом в грунте, в трубах или без труб, (в контрольной работе условно принимается k2=1).

Расчет по допустимой потере напряжения.

В приведенных ниже соотношениях сделано допущение о том, что провод линии обладает только активным сопротивлением. Сечение кабелей (с одинаковым сечением по всей длине) для трехфазной сети с сосредоточенной нагрузкой в конце линии рассчитывают по формуле:

где: SР – расчетное сечение проводника, мм; Р — расчетная нагрузка, кВт; U - линейное напряжение трехфазной электросети, В, либо фазное напряжение UЭС в однофазных цепях; U% - допустимая потеря напряжения электросети, %; l - общая длина линии, м; - удельная проводимость, м/(Ом·мм2) [ в расчетах принимается для алюминия 34,5 м/(Ом-мм2); для меди 57

м/(Ом·мм2)].

В справочной литературе [7, 9, 14] указывается экономически обоснованная плотность тока δЭ в проводах при прокладке в защитных коробах совместно с другими проводами и длительной эксплуатации. В нашем случае рекомендуется использовать δЭ= 2,1 А/мм2 в случае эксплуатации в течение времени 3000 – 5000 часов в год. В случае эксплуатации в течение времени более 5000 часов в год рекомендуется принять расчетную плотность тока IЭ1= 1,1 А/мм2.

3.8 Приближенный расчет мощности дизель – генераторной установки

Современные дизель – генераторные установки имеют сравнительно малый инерционный момент и потому весьма чувствительны к резким набросам нагрузки и перегрузкам. При расчетах мощности дизель – генераторной установки следует применять полное значение мощности (S, ВА) всех нагрузок, с учетом стартовых перегрузок [7, 10, 11, 12].

Для разнородных нагрузок их мощности суммируются с учетом коэффициента мощности. Например, для ИБП и других, линейных нагрузок приближенное значение мощности дизельной электростанции можно определить с помощью упрощенного соотношения:

коэффициент мощности ИБП; ηИБП - коэффициент полезного действия ИБП; РЗА– выходная (номинальная) мощность заряда аккумуляторных батарей; ψИБП

– коэффициент мощности устройств заряда аккумуляторных батарей; ηЗА - коэффициент полезного действия устройств заряда аккумуляторных батарей;

РДП

– полная мощность остальных потребителей; ψИБП – коэффициент мощности остальных потребителей; m – коэффициент запаса, равный m= 1,1 ÷1,2 (а для дизелей с газотурбинным наддувом m= 1,3 ÷1,4); q, % – коэффициент режима

31