2.8 Выбор защитной аппаратуры и проводов к приёмникам

Любая электроустановка должна быть защищена устройствами автоматического отключения в случае появления сверхтоков или недопустимых токов утечки. Под сверхтоком понимается любой ток, превышающий номинальный. В основном сверхтоки появляются вследствие перегрузки или короткого замыкания.

Устройства защиты должны выбираться с учетом параметров электроустановки, ожидаемых токов короткого замыкания, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников.

В качестве защитной аппаратуры автоматического отключения применяются плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Плавкий предохранитель - это коммутационный аппарат, который вследствие расплавления одного или более специально спроектированных и калиброванных элементов размыкает цепь, в которую он включен, и отключает ток, когда он превышает заданную величину в течение достаточного времени.

Автоматический выключатель - это механический коммутационный аппарат, способный включать, пропускать и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, выдерживать в течение заданного времени и автоматически отключать токи в аномальном состоянии цепи, такие как токи короткого замыкания.

В дипломном проекте будем применять автоматические воздушные выключатели.

В соответствии с техническими условиями на выключатели автоматические следует учитывать, что длительный рабочий ток каждого автоматического выключателя, встраиваемого в распределительный пункт или другую защитную оболочку, должен снижаться до 80-90% номинального тока расцепителя в связи с ухудшением условий теплоотвода.

Для автоматических выключателей, устанавливаемых в ответвительных коробках шинопроводов, рабочий ток линии, защищаемой автоматическими выключателями, не должен превышать 90% номинального тока его расцепителя.

Покажем выбор автоматического воздушного выключателя и сечения проводника на примере однодвигательного приёмника под номером 6.

Выбор автоматического воздушного выключателя осуществляем по условию:

I_ном.р. ≥ I_ном., (63)

I_ном.р. ≥ 1,60 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель серии ВА51-31 с I_ном.в.=100 А, I_ном.р.=6,3 А.

Выбранный выключатель проверяем по току срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р., А, по условию:

I_ср.э.р. ≥ 1,25 I_п., (64)

где I_ср.э.р. – ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

I_п. – пусковой ток двигателя, А.

Определяем пусковой ток I_п., А, по формуле:

I_п. =I_ном.·(I_п. /I_ном.), (65)

где (I_п. /I_ном.) – кратность пуска, о.е.

I_п. =1,60·5,0=8 А

1,25·I_п. = 1,25·8=10 А

Определяем ток срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р., А, по формуле:

I_ср.э.р. = К_отс. · I_ном.р. , (66)

где К_отс. – кратность тока отсечки по отношению к I_ном.р., о.е.

Для автоматических воздушных выключателей марки ВА51-31 К_отс =10 о.е.

I_ср.э.р. = 10·6,3=63 А

По условию (59):

63 А > 10 А

Значит автоматический воздушный выключатель выбран правильно.

Сечение провода выбираем по двум условиям:

I_доп. ≥ I_ном. /К_попр., (67)

I_доп. ≥К_защ. ∙I_ном.р. /К_попр. , (68)

I_доп. ≥1,60/1,0=1,60 А

I_доп. ≥1∙6,3/1,0=6,3 А

Выбираем провод марки АПВ-4(1x2,5) с I_доп.= 19 А.

Для остальных однодвигательных приемников расчет аналогичен.

Выбор защитной аппаратуры и проводов к многодвигательному приемнику покажем на примере электроприёмника под номером 24 по (станок токарно-винторезный 1М63, К_и=0,12, cosφ=0,5, tgφ=1,73).

Выбор автоматического воздушного выключателя производим по следующему условию:

I_ном.р. ≥ I_р. , (69)

где I_р. – расчетный ток электроприемника, А.

Расчётный ток электроприёмника определяем методом расчетных коэффициентов.

Определяем эффективное число электроприёмников по формуле (8):

n_э.=(15+1,1+0,12)²/(15²+1,1²+0,12²)= 1,16

Принимаем значение n_э. =1.

Находим расчетный коэффициент из выражения (10) :

К_р.=f(1;0,12)=6,40 о.е.

Определяем расчетную активную мощность Р_р., кВт, по формуле (11):

P_p.=6,40∙0,12∙(15+1,1+0,12)=12,45 кВт

Определяем расчетную реактивную мощность Q_р , квар, т.к. n_э.=1<10, то расчет производим по формуле:

Q_р.=1,1∙К_и. ∙∑Р_ном.∙tgφ (70)

Q_p.=1,1∙0,12∙(15+1,1+0,12) ∙1,73=3,70 квар

Определяем полную расчетную мощность приёмника по формуле (13):

S_p.= √12,45² +3,70² = 12,98 кВ∙А

Определяем расчетный ток приёмника по формуле (14):

I_р. = 12,98/(1,73∙0,40) = 18,73 А

По условию (64):

I_ном.р. ≥18,73 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель ВА51-31 с I_ном.в.=100 А, I_ном.р.=20 А.

Выбранный выключатель проверяем по току срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р., А, по условию:

I_ср.э.р. ≥ 1,25(I'_п.+I'_ном.), (71)

где I'_п - пусковой ток наибольшего электродвигателя, А;

I'_ном – сумма номинальных токов остальных электродвигателей, А.

Определяем пусковой ток I'_п , А, наибольшего по мощности двигателя по формуле (65), а также остальных электродвигателей, номинальные токи берём из таблицы 3, пусковой из 2 таблицы:

I'_n=28,3∙7,5=212,25 А

I_n2=2,42∙6,0=14,52 А

I_n3=0,36∙4,5=1,62 А

Определим сумму номинальных токов оставшихся электродвигателей I'_ном., А, по формуле:

I'_ном. = I_ном.2+I_ном.3 (72)

I'_ном.=2,42+0,36=2,78 А

По условию (66):

I_ср.э.р.≥1,25(212,25+2,78)=268,78 А

По формуле (61):

I_ср.э.р.=10·20=200 А

По условию (66):

200 А >268,78 А

Данный автоматический выключатель не подходит по току срабатывания электромагнитного расцепителя, а значит выбираем ВА на необходимое количество ступеней выше, соблюдая условия (66), для этого также соблюдаем условия (64).

Выбираем автоматический воздушный выключатель ВА51-31 с I_ном.в.=100 А, I_ном.р.=31,5 А.

Выбранный выключатель проверяем по току срабатывания электромагнитного расцепителя I_ср.э.р., А, по условию (77):

31,5 А ≥18,73 А

По формуле (61):

I_ср.э.р.=10·31,5=315 А

По условию (66):

315 А >268,78 А

Отсюда следует, что автоматический выключатель выбран верно.

Определяем критическое значение тока по формуле:

I_кр.= I'_n. + I'_ном. (73)

I_кр.=212,25+2,78=215,03 А

Выбор сечения проводника производим по следующим условиям:

I_доп. ≥ I_р. /K_попр., (74)

I_доп. ≥К_защ ∙I_ном.р. /К_попр. , (75)

I_доп. ≥ 18,73 /1,0 =18,73 А

I_доп. ≥1∙31,5/1,0=31,5 А

Выбираем провод марки АПВ-3(1x8)+1x4 с I_доп. = 37 А.

Для остальных многодвигательных приемников расчет аналогичен, данные заносим в таблицы 7.

Таблица 7

Поз. обозначение	Pном., кBт	Iном., А	Iп.’, А	Iкр., А	Ки. , о.е.	сosφ, о.е	tgφ, о.е	nэ., o.e.	Кр., ое.
2, 11, 18, 36, 42	7,50	14,38	107,85	112,61‬	0,12	0,50	1,73	2	4,73
	2,20	4,40	30,80
	0,12	0,36	1,62

Продолжение таблицы 7

Поз. обозначение	Pном., кBт	Iном., А	Iп.’, А	Iкр., А	Ки. , о.е.	сosφ, о.е	tgφ, о.е	nэ., o.e.	Кр., ое.
3, 20, 25, 40	7,50	14,38	107,85	112,62‬	0,12	0,50	1,73	2	4,73
	1,50	3,14	21,98
	0,75	1,63	9,78
	0,12	0,36	1,62
4, 21, 24, 43	15,00	28,30	212,25	228,39‬	0,12	0,50	1,73	1	6,40
	1,10	2,42	14,52
	0,12	0,36	1,62
6, 12, 19, 27, 28	0,55	1,60	8,00	8,00	0,12	0,50	1,73	-	-
13, 9, 38, 32	2,20	4,72	30,68	33,82	0,12	0,50	1,73	1	6,40
	1,50	3,14	21,98
14, 10, 17, 34, 33	7,50	14,38	107,85	114,78	0,12	0,50	1,73	2	4,73
	3,00	5,82	40,74
	0,55	1,11	5,55
7, 15, 30, 37	2,20	4,72	30,68	30,68	0,12	0,50	1,73	-	-
5, 8, 35, 31, 39	1,10	2,61	14,35	14,35	0,12	0,50	1,73	-	-
16, 26, 29, 41	22,00	40,80	306,00	306,36	0,17	0,65	1,16	1	3,46
	0,12	0,36	1,62
1, 22, 23, 44	4,00	7,54	56,55	56,55	0,60	0,80	0,75	-	-

Продолжение таблицы 7

Поз. обозначение		Нагрузка расчётная
	Рр., кВт		Qр., квар	Sр., кВА		Iр., А
2, 11, 18, 36, 42	5,57		2,24	6,00		8,66
3, 20, 25, 40	5,60		2,25	6,03		8,70
4, 21, 24, 43	12,45		3,70	12,98		18,73
6, 12, 19, 27, 28	-		-	-		1,60
13, 9, 38, 32	2,84		0,84	2,38		3,43
14, 10, 17, 34, 33	6,27		2,52	6,75		9,74
7, 15, 30, 37	-		-	-		4,72
5, 8, 35, 31, 39	-		-	-		2,61
16, 26, 29, 41	13,01		4,79	13,86		20,00
1, 22, 23, 44	-		-	-		7,54

Продолжение таблицы 7

Поз.обозначение	Аппарат защиты				Ответвление
	Тип	Iном.в., А	Iном.р., А	Марка провода	Сечение, мм2	Iдоп., А	Диаметр трубы, мм
2, 11, 18, 36, 42	ВА51-31	100	16,0	АПВ	4(1x2,5)	19	15
3, 20, 25, 40	ВА51-31	100	16,0	АПВ	4(1x2,5)	19	15
4, 21, 24, 43	ВА51-31	100	31,5	АПВ	3(1x8)+1х4	37	22
6, 12, 19, 27, 28	ВА51-31	100	6,3	АПВ	4(1x2,5)	19	15
13, 9, 38, 32	ВА51-31	100	6,3	АПВ	4(1x2,5)	19	15
14, 10, 17, 34, 33	ВА51-31	100	16,0	АПВ	4(1x2,5)	19	15
7, 15, 30, 37	ВА51-31	100	6,3	АПВ	4(1x2,5)	19	15
5, 8, 35, 31, 39	ВА51-31	100	6,3	АПВ	4(1x2,5)	19	15
16, 26, 29, 41	ВА51-31	100	40,0	АПВ	3(1x16)+1х8	55	32
1, 22, 23, 44	ВА51-31	100	8,0	АПВ	4(1x2,5)	19	15