10. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки

_{В системах электропитания следует применять напряжение принятое для электроснабжения автоматизируемого объекта, которое может быть использовано без дополнительного преобразования. Питание будем осуществлять от трехфазной сети переменного тока 380/220 в с глухозаземленной нейтралью.}

_{Выбор схемы электропитания определяется требуемой бесперебойностью электроснабжения, территориальным расположением источников питания и электроприемников, величиной нагрузки, особенностями технологического процесса, удобством эксплуатации.}

_{Схема электропитания подразделяется на следующие основные звенья:}

1. _{питающая сеть (питающие линии) – сеть от источников питания до щитов и сборок системы электропитания;}

2. _{распредилительная сеть – сеть от щитов и сборок системы электропитания до электроприемников; к распределительной сети относятся также цепи всех назначений связывающие первичные приборы и датчики с вторичными приборами и регулирующими устройствами.}

_{В соответствии с требованиями резервирования и взаимным расположением щитов системы электропитания и источников питания схема питающей сети может быть следующей конфигурации (рисунок 10.1):}

1. _{радиальной с двухсторонним или односторонним питанием;}

2. _{смешанной;}

3. _{магистральной с односторонним или двухсторонним питанием от одного источника или двух независимых.}

_{Схема распределительной сети должна, как правило, строиться по радиальному принципу: каждый электроприемник присоединяется к щиту или сборке питания отдельной радиальной линией.}

_{Питание приборов, аппаратов и средств автоматизации параллельных технологических потоков, как правило, осуществляется по отдельным питающим линиям от распределительных щитов (источников питания) системы электроснабжения указанных технологических потоков.}

_{Магистральные системы применяются для электроснабжения группы щитов (сборок), допускающих перерыв питания.}

_{Выбираем радиальную схему электроснабжения.}

10.1 Выбор аппаратов, проводов и кабелей

_{Аппаратура управления и защиты, устанавливаемая в системе электропитания, должна обеспечивать: включение и отключение электроприемников и участков сетей в нормальном режиме работы; надежное отсоединение электроприемников и линий для резервации и ремонтных работ; защиту от всех видов коротких замыканий и перегрузки, если она требуется.}

_{В питающей и распределительной сетях электроснабжения, как правило, применяются следующие сочетания аппаратов и защиты:}

_{а) в питающих линиях–автоматический выключатель; выключатель–предохранители;}

_{б) в цепях электродвигателей–автоматический выключатель–магнитный пускатель; выключатель–предохранители–магнитный пускатель;}

_{Для защиты от перегрузки электродвигателей используются тепловые расцепители или гидравлические замедлители срабатывания, встроенные в автоматические выключатели, либо тепловые элементы магнитных пускателей; при защите автоматическими выключателями тепловые элементы в магнитных пускателях не предусматриваются, если расцепители автоматических выключателей достаточно чувствительны к токам перегрузки.}

_{Выбор аппаратов управления и защиты в системах электроснабжения производится с учетом следующих основных требований:}

_{а) напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и допустимому длительному току цепи. Номинальные токи аппаратов защиты выбирают по возможности наименьшими по расчетным токам отдельных электроприемников, при этом аппараты защиты не должны отключать цепи при кратковременных перегрузках;}

_{б) аппараты управления должны включать пусковой ток электроприемника и отключать полный рабочий ток, а также допускать отключение пускового тока;}

_{в) аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка; отключение защищаемой линии или электоприемника должно осуществляться с наименьшим временем;}

_{г) при коротких замыкания по возможности должна быть обеспечена селективность работы защитных аппаратов с ниже и выше стоящими защитными аппаратами; рекомендуется номинальные токи каждого последующего по направлению тока аппарата защиты принимать на две ступени ниже, чем предыдущего, если это не приводит к завышению сечения проводов;}

_{д) аппараты защиты должны обеспечивать надежное автоматическое отключение одно- и многофазных коротких замыканий в сетях с изолированной нейтралью в наиболее удаленной точке защищаемой цепи;}

_{е) в сетях с глухозаземленной нейтралью проверка по пункту д) является обязательной.}

_{Сечение проводников питающей и распределительной сети системы электроснабжения должны выбираться по условию нагревания электрическим током и механической прочности с последующей проверкой по потере напряжения.}

_{Сечения проводников на любом участке сети должны удовлетворять всем трем условиям.}

_{Выбор сечений проводников по условиям нагрева электрическим током осуществляется по допустимым токовым нагрузкам на провода и кабели с учетом условий прокладки.}

_{При этом расчетный ток, по которому выбираются сечения, должен приниматься как большая величина, определяемая двумя условиями: нагревом проводников длительным расчетным током и соответствием выбранному аппарату защиты.}

_{По условиям механической прочности провода и кабели системы электропитания должны иметь сечения не менее минимально допустимых.}

_{В питающей и распределительных сетях системы электроснабжения сечения нулевых жил проводников и кабелей, независимо от того, используются они в качестве нулевых защитных проводников или нет, должны выбираться:}

_{а) в однофазных двухпроводных сетях–равными фазному;}

_{б) в трехфазных четырехпроводных сетях–не менее 50% сечения фазных жил медных, алюмомедных и алюминиевых проводов и кабелей; однофазная нагрузка при этом должна быть равномерно распределена между фазами. Схема электропитания асфальтосмесительной установки представлена на рисунке 10.2.}

_{Выбор вводного устройства.}

_{На основании [32] суммарная номинальная мощность:}

_.

_{Определим расчетную мощность}

_{, (10.1)}

_{где Кс – коэффициент спроса. Для данной установки Кс=0,71.}

_.

_{Расчетный ток}

_{, (10.2)}

_{где cosср – среднее значение коэффициента мощности электроприемников данной установки;}

_{; (10.3)}

_{ср – среднее значение КПД электроприемников данной установки:}

_{. (10.4)}

_{На основании [14] по формулам (10.3) и (10.4) cosср=0,86 и ср=0,82.}

_.

_{Вводным устройством выбираем блок предохранитель–выключатель типа БПВ, который предназначен для неавтоматической коммутации силовых электрических цепей с номинальным напряжение 380В, а также для защиты электрических цепей при токах перегрузки и токов короткого замыкания. Выбор предохранителя производится по номинальному расчетному току.}

_{. (10.5)}

_{Для защиты линии, питающей группу электродвигателей, определяем ток плавкой вставки:}

_{, (10.6)}

_{где Iн.max – номинальный ток двигателя максимальной мощности; таким является двигатель сушильного агрегата мощностью Pном=58 кВт с Iн.max=100 А;}

_{Iп.max – пусковой ток двигателя максимальной мощности, который в соответствии с таблицей 14 [15] равен Iп.max=700 А.}

_{Тогда по формуле (10.6)}

_.

_{Выбираем ток плавкой вставки Iпл.вст.=400 А, что соответствует условию защиты группы двигателей:}

_{400 А >350 А.}

_{Выбор сечения питающего кабеля производим по условиям нагрева.}

_{Выбираем кабель с медными жилами и поливинилхлоридной изоляцией, бронированный ВРБ; прокладка–в земле.}

_{. (10.7)}

_{По условиям защитного аппарата осуществляется исходя из выражения:}

_{, (10.8)}

_{где kз – кратность допустимых длительных токов;}

_{Iз – ток защитного аппарата.}

_{Для сети, защищаемой предохранителем kз=0,33.}

_.

_.

_{Таким образом, расчетным током для выбора сечения кабеля является Iр=274 А. Для данного значения тока и принятого типа кабеля по табл. 1.3.15. [18] выбираем сечение кабеля равное 150 мм2, для которого длительная допустимая нагрузка равна 300 А.}

_{С практической точки зрения целесообразно выбрать два кабеля сечением 50 мм2 и длительной допустимой нагрузкой .}

_{290 А > 274 А.}

_{Выбираем два кабеля ВРБ 350+125.}

_{Выбор автоматических выключателей.}

_{Двигатель конвейера питателя. Выбираем автоматический выключатель типа АП50Б–3М исходя из формул:}

_{, (10.9)}

_{, (10.10)}

_{где Uн.а. и Iн.а. – номинальные напряжение и ток автомата;}

_{Uн.с. – номинальное напряжение сети;}

_{Iдлит. – длительный расчетный ток линии.}

_{Длительным расчетным током линии, в данном случае, является номинальный ток двигателя 3,57 А.}

_{~500 В > ~380 В, 50 А > 3,57 А.}

_{Определяем номинальный ток комбинированного расцепителя:}

_{, (10.11)}

_{где Iн.расц. – номинальный ток расцепителя.}

_{Выбираем расцепитель с номинальным током Iн.расц.=4 А.}

_{Определяем ток уставки (отсечки) электромагнитного расцепителя:}

_{. (10.12)}

_.

_.

_{Принимаем .}

_{Двигатель наклонного конвейера.}

_{Выбираем автоматический выключатель типа АП50Б–3М.}

_{Длительным расчетным током линии, в данном случае, является номинальный ток двигателя 6,7 А.}

_{Итак ~500 В > ~380 В, 50 А > 6,7 А.}

_{Определяем номинальный ток комбинированного расцепителя по формуле (10.11). Выбираем расцепитель с номинальным током Iн.расц.=10 А.}

_{Определяем ток уставки (отсечки) электромагнитного расцепителя по формуле (10.12):}

_.

_.

_{Принимаем . Выбор сечений проводников.}

_{Выбор сечений проводников для двигателей конвейера питателя и двигателя наклонного конвейера производим по условию нагрева:}

_{. (10.13)}

_{В качестве проводников от питающей сети до автоматических выключателей QF10 и QF11 и от них до преобразователь частоты выбираем провода с поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами, а от преобразователей частоты до электродвигателей – кабелем с поливинилхлоридной изоляцией.}

_{Определяем ток Iдлит. Из условия соответствия тока расцепителя автоматического выключателя}

_{, (10.14)}

_{где kз – кратность допустимых длительных токов; Iз – ток защитного аппарата.}

_{В соответствии с п. 5.3. [18] kз=0,66.}

_{Для двигателя наклонного конвейера}

_.

_{Так как Iном>Iдлит., то выбор сечения проводим по номинальному току двигателя. Исходя из соотношения}

_{, (10.15)}

_{где Iдл.пр. – длительный ток провода;}

_{по таблице 1.3.5. [18] выбираем сечение проводника от питающей сети до магнитного пускателя равное 2 мм2 с допустимым током 21 А.}

_{По соотношению ,}

_{где Iдлит.каб. – длительный ток кабеля;}

_{выбираем по таблицей 1.3.8. [18] кабель сечением 0,75 мм2 с допустимым током 16 А. Но исходя из условий механической прочности выбираем кабель с сечением 1,0 мм2 КВВГ 41,0.}

_{Для двигателя конвейера питателя.}

_{Определяем ток Iдлит. Из условия соответствия тока расцепителя автоматического выключателя ,}

_.

_{В соответствии с таблицей 1.3.5. и таблицей 1.3.8 [18] выбираем провод АПВ 2,0 и кабель КВВГ 41,0.}