1.5 Подбор защитно-коммутационного оборудования; определение сечения и марки проводов, кабелей и шин сети цеха

Для выбора аппаратов защиты и коммутации, сечения и марки проводов/кабелей важнейшей характеристикой являются номинальный ток электроприемника и пусковой ток электроприемника .

Расчет номинального тока электроприемника определяется по формуле:

(19)

где U_ном = 0,38 кВ – номинальное напряжение сети;

cos  - коэффициент мощности, берется с таблицы 2.

Расчет пускового тока электроприемника производится по формуле:

I_пуск = K_пус I_ном, А (20)

где К_пуск – пусковой коэффициент, учитывающий режим работы ЭП.

Пусковые коэффициенты выберем по таблице 3. Все расчеты сведем в таблицу 3.

Таблица 3– Пусковые коэффициенты.

Режим пуска электроприемника	Кратность пускового тока	
До 10 кВт – Легкий (станки, вентилятор)	5÷7	2,5
10-20 кВт - Средний	4÷5	2
Выше 20 кВт – Тяжелый (станки, пресс, кран)	3÷4	1,6
Электрические печи, сушильные шкафы, сварочные машины, ванны	1

Таблица 4- Технические данные для выбора аппаратов защиты и коммутации, проводов и кабелей.

№ ЭП	Наименование	Рн,кВт	Iн,А	Кпуск	Iпуск,А	Режим работы
ШРА-1
1,31	Кран с ПВ-25 %	13	39,503	4	158,01	нормальный
2,17	Заточной	9	22,79	5	113,95	легкий
3,5	Вертикально-фрезерный	5	13,812	6	82,873	легкий
4,6,7,8	Плоскошлифовальный	13	32,919	4	131,68	нормальный
9,13,14	Зубофрезерный	7	17,726	7	124,08	легкий
10,12,11	Токарно-револьверный	14	35,451	5	177,26	нормальный
15, 26	Токарно-винторезный	10	25,322	5	126,61	нормальный
16	Индукционная печь, кВА	40	173,64	4	694,56	тяжелый
18, 19	Горизонтально-фрезерный	16	40,516	5	202,58	нормальный
22,25	Сверлильный	12	36,464	4	145,86	нормальный
ШРА-2
29	Внутришлифовальный	10	30,38686	5	151,9343	нормальный
20,21,23,24	Долбежный	7,5	19,15138	7	134,0597	легкий
32,35	Аппарат контактной сварки, с ПВ-45% (кВА)	55	151,9343	1	151,9343	тяжелый
44	Вентилятор	30	56,97536	4	227,9014	тяжелый
ШР-1
38,39,40	Электрические печи сопротивления	40	60,77371	1	60,77371	тяжелый
41,42	Электропечь колпаковая	50	75,96714	1	75,96714	тяжелый
43	Вентилятор	30	56,98	4	227,9014	тяжелый
Радиальный потребитель
34	Продольно-строгальный	110	278,54	4	1114,18	тяжелый

В сетях напряжением до 1 кВ защиту выполняют плавкими предохранителями и автоматическими выключателями:

- если I_{расч.пл. вст.} > 100 А, то выбирается автоматические выключатель;

- если I_{расч.пл. вст} < 100 А, то выбирается предохранитель.

Результаты расчетов I_{расч.пл.вст.} и выбора защиты приведены в таблице 5.

Таблица 5- Результаты расчетов I_{расч.пл.вст.} и выбора защиты.

№ ЭП	Наименование	Iпуск, А		Iрасч.пл. Вст	Вид защиты
ШРА-1
1,31	Кран с ПВ-25 %	158,01	2	79,01	предохранитель
2,17	Заточной	113,95	2,5	45,58	предохранитель
3,5	Вертикально-фрезерный	82,873	2,5	33,15	предохранитель
4,6,7,8	Плоскошлифовальный	131,68	2	65,84	предохранитель
9,13,14	Зубофрезерный	124,08	2,5	49,63	предохранитель
10,12,11	Токарно-револьверный	177,26	2	88,63	предохранитель
15, 26	Токарно-винторезный	126,61	2	63,31	предохранитель
16	Индукционная печь, кВА	694,56	1,6	434,10	автомат
18, 19	Горизонтально-фрезерный	202,58	2	101,29	автомат
22,25	Сверлильный	145,86	2	72,93	предохранитель
ШРА-2
29	Внутришлифовальный	151,93	2	75,97	предохранитель
20,21,23,24	Долбежный	134,06	2,5	53,62	предохранитель
32,35	Аппарат контактной сварки, с ПВ-45% (кВА)	151,93	1,6	94,96	предохранитель
44	Вентилятор	227,9	1,6	142,44	автомат
ШР-1
38,39,40	Электрические печи сопротивления	60,774	1,6	37,98	предохранитель
41,42	Электропечь колпаковая	75,967	1,6	47,48	предохранитель
43	Вентилятор	227,9	1,6	142,44	автомат
Радиальный потребитель
34	Продольно-строгальный	1114,18	1,6	696,37	предохранитель

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

а) I_{ном.пред.}  I_дл.;

б) I_{ном.пл.вст..} I_{расч пл.вст.},

где I_дл – длительный расчетный ток, то есть номинальный ток ЭП. Определяется по формуле (19);

I_{расч.пл.вст.} – расчетный ток плавкой вставки, находится по следующей формуле

,

(21)

где  – коэффициент снижения пускового тока, зависящий от режима пуска электроприемников.

В свою очередь выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

а) I_ном.ав. I_дл.;

б) I_{ном.расц.}  I_дл.;

в) I_{сраб.эл.расц.}  1,25 I_пуск.

Выбор проводов к электроприемникам и кабелей к узлам нагрузок производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.}  ;

б) I_{доп.пров.} ,

где К_защ – коэффициент защиты; К_защ=0,33 – для предохранителей, К_защ=0,22; 0,66; 1 – для автоматических выключателей;

К_попр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей;

I_защ = I_{ном.пл.вст.} – ток защиты предохранителя;

I_защ = I_{ном.расц.} – ток защиты автоматического выключателя.

1.5.1 Выбор отходящих автоматических выключателей.

Начнем выбор с отходящих автоматов. В цеху будет использоваться всего 4 отходящих автомата.

1.5.1.1 На ШРА 1 установлено 2 отходящих автомата, один силовой ВА 44-35 (3ф) 200А IEK на индукционную печь и 3 модульных однофазных BA 47-100 (1ф) D63 IEK (установлены в ряд, вместо одного трехфазного) на горизонтально фрезерный станок.

1.5.1.2 На ШРА 2 используется 3 модульных однофазных BA 47-100 (1ф) D63 IEK (установлены в ряд, вместо одного трехфазного) на вентилятор.

1.5.1.4 ШР-1 так же используется 3 модульных однофазных BA 47-100 (1ф) D63 IEK (установлены в ряд, вместо одного трехфазного) на вентилятор.

1.5.1.5 Автомат А6. Для радиального потребителя был выбран автомат ВА 88-40 (3ф) 400А IEK с уставкой электромагнитного расцепителя в 10-кратную перегрузку (10*I_Δn), так как пусковой ток превышает 1 кА.

По таблице 6 видно, что необходимые условия (а), (б) и (в) выполняются.

1.5.1.6 Автомат А5. Для щита освещения я выбрал автомат BA 47-100 (3ф) 80А от фирмы IEK. Он удовлетворяет номинальному току и токо-временной характеристике.

1.5.2 Выбор отходящих предохранителей.

Держатель предохранителей будет одинаков для ШРА 1, ШРА 2 и ШР-2, так как рабочие токи на нагрузках не превышают 160 А. Для длительных токов до 160 А, применяются держатели плавких вставок предохранителей типоразмера ДП-33. Я выбрал держатель предохранителей ДП-33 (160А) фирмы IEK.

Сами предохранители выбрал 2 исполнений: ППН-33 фирмы UNIT, номинальные токи плавких вставок указаны в таблице 6; ППНИ-33 фирмы IEK, номинальные токи плавких вставок указаны в таблице 6.

По таблице 6 видно, что необходимые условия выбора предохранителей выполняются.

1.5.3 Выбор отходящей проводки.

Для выбора проводки необходимо знать токовую нагрузку на провод. Для выбора провода обязательно знать, что согласно ПУЭ РК «при количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7–9 и 0,6 для 10–12 проводников». То есть при количестве одновременно нагруженных проводов менее четырех, снижающий (поправочный) коэффициент равен 1.

В ШРА 1- у нас имеется 6 пучков проводов в лотках. У пучков электроприемников: 3, 4; 6, 7; 10, 11; 13, 14 (см. рис.2)- количество проводов на пучок- 6. У пучков: 16, 19, 18; 17, 22, 25- 9 проводов на пучок.

В ШРА 2- у нас 1 пучок. Это электроприемники 36, 37 и 21, 44 (последние 2 запитаны от одного провода, см. рис.2)- то есть 9 проводов на пучок.

В ШР-1 у нас 2 пучка, электроприемники: 41, 42 и 39, 40 (см. рис.2)- по 6 проводов на пучок.

Все токи защиты мы умножаем на коэффициент защиты, а затем делим на поправочный коэффициент (снижающий). Таким образом мы определяем необходимый допустимый ток на провод. После этого я дополнительно выбрал следующую ступень сечения, для того чтобы получить больший запас и не допустить перегревов и аварий. Так, все сечения были выбраны с хорошим запасом. Марка, сечения проводов и токовые нагрузки приведены в таблице 6.

1.5.4 Выбор сечения сборной шины

1.5.4.1 ШРА 1.

Суммарный максимальный ток на ШРА 1 составляет 252,07 А. По таблице «Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения» для данного тока подходит алюминиевая шина сечением 25х3 мм.

1.5.4.2 ШРА 2.

Суммарный максимальный ток на ШРА 1 составляет 186,25 А. По таблице «Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения» для данного тока подходит алюминиевая шина сечением 20х3 мм.

1.5.5 Выбор вводного автомата А1.

Вводной автомат должен выдерживать пропускать нагрузку всего цеха, поэтому он выбирается по общей максимальной токовой нагрузке. Для моего цеха она равна 1044,5 А. Кратковременный ток

I_кр=1,3 I_р =1,3  1044,5= 1357,85 А.

Данный параметр нужен для расчета номинального тока срабатывания электромагнитного расцепителя:

I_{сраб.эл.расц.}  1,25 I_кр=1,25*1357,85=1697,3 А

Имея номинальный ток срабатывания электромагнитного расцепителя, мы понимаем, что нужен автомат который не будет срабатывать при перегрузке в 1700 А.

По параметрам выше, нам подходит автомат ВА 88-43 (3ф) 1600А 50 кА с эл расц МР 211 от фирмы IEK. Его номинальный ток подходит, а уставку электромагнитного расцепителя можно выставить вплоть до 19,2 кА, что полностью удовлетворяют моему условию.

1.5.6 Выбор вводного автомата А2.

Суммарный максимальный ток на ШРА 1 составляет 252,07 А. Для данного тока подходит автомат ВА 88-40 (3ф) 400А фирмы IEK. Его номинальный ток составляет 400А, что обеспечит нормальную работу даже при перегрузках при этом сохраняя защитные свойства от КЗ.

1.5.7 Выбор вводного автомата А3.

Суммарный максимальный ток на ШРА 2 составляет 186,25 А. Для данного тока подходит автомат ВА 88-35 (3ф) 250А фирмы IEK. Его номинальный ток составляет 250А, что обеспечит нормальную работу даже при перегрузках при этом сохраняя защитные свойства от КЗ.

Таблица 6- Выбор коммутационно-защитных аппаратов и проводов

1.5.8 Выбор вводного автомата А4.

Суммарный максимальный ток на ШР-1 составляет 324,5 А. Для данного тока подходит автомат ВА 88-40 (3ф) 400А фирмы IEK. Его номинальный ток составляет 400А, что обеспечит нормальную работу даже при перегрузках при этом сохраняя защитные свойства от КЗ.

1.5.9 Выбор вводного кабеля в цех.

Выбор сечения кабеля производится, отталкиваясь от номинального вводного автомата так как именно для защиты кабеля предназначен автомат. Прокладка будет произведена в земле.

1.5.9.1 ШРА 1.

На ШРА 1 установлен автомат на 400А, значит кабель требуется сечением 150 мм². Я выбрал ВВГнг 3х150+1х70. Он даст хорошие показатели изоляции и не распространяет горение при прокладке в пучках.

1.5.9.2 ШРА 2.

На ШРА 1 установлен автомат на 250А, значит кабель требуется сечением 70 мм². Я выбрал ВВГнг 3 х70+1х35. Он даст хорошие показатели изоляции и не распространяет горение при прокладке в пучках.

1.5.9.3 ШР-1.

На ШР-1 установлен автомат на 400А, значит кабель требуется сечением 150 мм². Я выбрал ВВГнг 3х150+1х70. Он даст хорошие показатели изоляции и не распространяет горение при прокладке в пучках.