ЭСН и ЭО механического цеха тяжелого машиностроения

 Если провода и кабели  работают в условиях повышенных  температур окружающей среды  или других условиях, ухудшающих  тепловой режим изоляции ( плохая  теплоотдача), то  на длительно допустимые токи вводят понижающие  коэффициенты. В условиях пониженных температур поправочные коэффициенты больше 1,  такие поправочные коэффициенты приводятся в ПУЭ.     

 Расчетные токовые  нагрузки для электроприемников  и линий к ним определяют  по паспортным данным в зависимости  от режима работы.  Для одиночных электроприемников максимальным расчетным током  будет их номинальный ток при продолжительном режиме.      

 Для трехфазного электроприемника:  I_p= Pном/ 3*Uном*cos      

 Для однофазного электроприемника: I_p= Pном/ Uном*cos

      Для приемников повторно –  кратковременного режима работы  номинальная мощность приводится  к продолжительному режиму. Sном=Sпасп* ПВ (кВА), ПВ в относительных единицах (40%)       (0,4).                   

 Рном=Sпасп*ПВ*cos      

 Коэффициент мощности  для отдельных видов электроприемников  при отсутствии паспортных данных  можно определить по справочным  данным литературы    [2], [3], [5] , [8].       

 При определении числа  проводов, проложенных в одной  трубе, нулевые защитные проводники  не учитываются.  Выбираем диаметр условного прохода трубы для электропроводок в зависимости от числа  и сечения жил по справочным таблицам.  Для выполнения второго условия выбора сечения необходимо определить  ток срабатывания защитных аппаратов.      

 Для защиты распределительных  линий и электроприемников, подключенных  к ним, используются автоматические  выключатели и плавкие предохранители. Эти аппараты устанавливаются  в силовых распределительных  шкафах или в распределительных  шинопроводах.     

 В настоящее время  электротехнической промышленностью  выцпускаются шкафы с автоматическими  выключателями серии ПР 8501 и ПР 8701.     

 Эти шкафы укомплектовываются  выключателями ВА 51 с токовыми  уставками 16, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100, 250 (А).       

 Шкафы с предохранителями  выпускаются серии ШРС  и могут быть укомплектованными предохранителями типа ПН 2, НПН 2. В качестве вводного аппарата в шкафах с предохранителями используются трехполюсные рубилники.            

 Шинопроводы позволяют  установку и автоматов, и предохранителей.  Автоматический выключатель имеет тепловой, электромагнитный и комбинированнный расцепители.       

 При наличии теплового  расцепителя автомат осуществляет  защиту от перегрузки.  Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту от короткого замыкания.  Комбинированный расцепитель выполняет защиту в линиии и электроприемниках  от перегрузки и короткого замыкания. Предохранители предназначены для только от короткого замыкания.      

 Для надежного срабатывания  защиты в условиях однофазного  короткого замыкания  в четырех проводных сетях напряжением до тысячи вольт  должно соблюдаться условие  I_K⁽¹⁾>=KIз.  

 

 
                

Расчет питающих линий напряжением до 1 кВ      

 Для выбора сечения  проводов или кабелей должны  быть известны нагрузки в узлах  (силовых шкафов, шинопроводов).  Для примера рассмотрим расчет линий проложенных от ЦТП до ШР - 1 и ШР – 2.  Распределительные шкафы  от ЦТП могут быть запитаны по магистральной или радиальной схемам.      

 Магистральная схема  – питающая сеть, проложенная  в одном направлении по сопутствующим  строительным конструкциям.       

 Радиальная схема –  распределительные шкафы от ЦТП  запитаны по отдельным линиям.     

 Радиальные схемы обладают  повышенной надежностью по сравнению  с магистральными, так как при  повреждении одной линии вторая  линия остается в работе. При  магистральной схеме при повреждении  магистрали в начале линии  обе сборки остаются без напряжения, но магистральные схемы более  экономичны за счет меньшего  расхода проводов и кабелей.  По магистральной схеме рекомендуется  запитывать электроприемники одного  технологического потока.        

 Сечение линий выбирают  из следующих условий:

1. Длительно допустимый нагрев максимальным расчетным током. На участке от ЦТП до  ШР – 1 расчетная нагрузка 236,7 кВт. 

Iрасч. = Smax/( 3*Uном)=320,3/0,66=485,8 А.      

 По справочным таблицам  ПУЭ в приложении 7 выбираем сечение  провода S=240мм², Iдл.доп=276 А. В качестве нулевых защитных проводов а ПУЭ разрешается использовать стальные трубы электропроводок, если нагрузка симметрична. В данном случае к ШР – 1 и ШР – 2 подключены только трехфазные электроприемники, и нулевой провод в этом случае является только защитным.  При наличии однофазных приемников схема будет с несимметричной нагрузкой, в нулевом проводе будет протекать ток, и в этом случае нулевой провод будет рабочим и защитным, а питающая сеть должна быть четырехпроводной. Для обеспечения надежной защиты от короткого замыкания допускается на всех участках магистрали  применять одинарное сечение, соответствующее нагрузке всей магистрали, то есть такой же, как в начале линии

2.  Условия надежного срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании.      

 Для проверки выбранного  сечения на надежное срабатывание  защиты необходимо определить  уставки защитных аппаратов.  Для ШР –1 на вводе предусматривается автоматический выключатель с номинальным током 500 А.       

 Согласно таблице 3.9 [2,160]  для линий к группам электроприемников.

Iср.тепл.расц = 1,1* Iр.

1,1* - повышающий коэффициент,  если защитный аппарат установлен  вне шкафа.     

 Выбираем защитные  аппараты.

ВА 51-37 630/500

Iном>=Iр

500>=485.8   - условие выполняется.      

 Под перегрузкой понимают  увеличение тока в линии свыше  длительно допустимого.     

 Если линии неответственные  и небольшой протяженности, от  для проверки условия достаточно  сравнить длительно допустимый  ток с током срабатывания защиты  и не рассчитывать ток короткого  замыкания.

3.  Условия нормативных отключения напряжения потребителя. 

Отключение напряжения потребителей не должно превышать допустимых значений и расчетная потеря напряжения в  линии не должна превышать допустимую.

     Потеря напряжения в линии  определяется как разность действующих  значений напряжения в линии  в начале и в конце.  

U= U₁-U₂ (В).

        Относительная потеря напряжения     U_%= ((U₁-U₂)/ U₁)*100%.       

 Для компенсации потерь  напряжения в линии рядом стандартных  номинальных напряжений предусматривается  превышение напряжения источника  питания на 5%, в сравнений с  номинальным напряжением потребителя.  Поэтому допустимую потерю напряжения  питающих сетей принимают равной 5%.

       Uдоп=5%.    

 В общем ГОСТом предусматривается,  что отклонение напряжения потребителей  в меньшую сторону от допустимой  потери напряжения.          

 Наибольшие располагаемые  потери напряжения от шин трансформаторных  подстанции до наиболее удаленных  электроприемников силовой сети  с учетом потерь в трансформаторе  можно определить по справочным  таблицам литературы [2] и [8].    

 Расчетные потери напряжения  в сетях напряжением до 1 кВ  определяются по формуле:

    Uрасч._%=(Рр*l)/(С*F), в (%), где

Рр- максимальная расчетная  нагрузка в линии (кВт).

l - длина линии (м).

F- сечение токоведущих  жил (мм²).

С – коэффициент, учитывающий  конструкцию сетей, приводится в  справочной литературе таблиц [2],  [8], [4].        

 Произведение расчетной  нагрузки на длину линии называют моментом нагрузки.

Мр=Рр*l, кВт*м.     

 Значение расчетных  моментов может проставляться  на расчетных схемах.  В справочных таблицах литературы [2], [4], [8] приводятся расчетные потери напряжения в зависимости от момента нагрузки.   Для питающих линий нагрузка в основном бывает сосредоточено в конце линии или участка.  Поэтому для линий с распределенной нагрузкой шинопроводов расчет потери напряжения рассмотрен в литературе [2, стр.170], [4], [8].

4.  Проверка на термическую стойкость при сквозных однофазных коротких замыканий.     

 Проверку выполняют  для питающих линий, выполненных  проводами и кабелями с пластмассовой  изоляцией.     

 Минимальное сечение,  удовлетворяющее условию термической  стойкости. 

F_min=  Bк/Ст=Iк.з⁽¹⁾*  t _{расч.к.з.}/Ст, мм².

Вк – тепловой импульс, А²*с.

Вк=I²*t.

Iк.з – ток однофазного  короткого замыкания,

tрасч.к.з. – расчетное  время короткого замыкания в  секундах, зависит от времени  срабатывания защитного аппарата.      

 Время срабатывания  в зависимости от тока короткого  замыкания определяют по время  - токовой характеристике защитного  аппарата.

Ст  -  термический коэффициент, считывающий разность температур нагрева токоведущих жил при нормальном режиме и в условиях короткого замыкания.  Этот коэффициент приводится в таблице литературы [2]  и [9].    

 Ток однофазного короткого  замыкания определяется при коротком  замыкании в конце линии после  расчета однофазного короткого  замыкания.    

 Выбранное сечение  проводов или кабелей должно  быть больше, чем сечение минимально  допустимое по условию термической  стойкости 

 

 
                                         

Расчет заземления  

 

 

       В сетях напряжением до 1000 В, работающих с изолированной  нейтралью, а также в сетях  выше 1 кВ, обязательной защитной мерой является заземление металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при пробое изоляции, такое заземление называется защитным.     

   В сетях напряжением до 1000 В заземление нейтралей источника питания называется рабочим, так как с землей соединяются токоведущие части, находящиеся под напряжением в нормальном режиме.  Рабочее заземление обеспечивает возможность выполнения трехфазных четырех проводных сетей (с глухозаземленной нейтралью).  Сопротивление глухозаземляющих устройств (рабочего напряжения защитного заземления) нормируется в ПУЭ.  Так при линейном напряжении 380 В сопротивление нейтрали трансформатора в трехфазных четырех проводных сетях должно быть не больше 4 Ом.  В сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при линейном напряжении 380         

 В сопротивление заземляющего  устройства не должно превышать  4 Ом.                              

Rз<=125/Iз не > 4 Ом.      

 Допускается сопротивление  заземляющего устройства в таких  сетях до 10 Ом если мощность  трансформатора или трансформаторов,  работающих параллельно, не превышает  100 кВА.  В сетях напряжением больше 1кВ с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства с учетом сопротивления естественного заземлителя должно быть не больше 10 Ом.                                 

Rз <= 250/Iз.

Iз – расчетный ток  замыкания на землю или измерений  тока в режиме короткого замыкания  на землю.      

Iз берется минимальным  из всех замеров и измеряется  в то время года, при котором  сопротивление будет иметь максимальное  значение.       

 Для обеспечения надежной  связи с землей в конструкции  заземляющих устройств используются  вертикальные электроды из круглой,  прямоугольной, угловой стали,  а также применяется сталецинковая.  Вид заземлителя, то есть профиль поперечного сечения выбирается в зависимости от приспособлений, которые располагаются в организации.  Длина заземлителя должна быть не меньше 3-5м, расстояние между вертикальными электродами должно быть не менее их длины.          

 Для установки вертикальных  электродов сначала копают ров  на глубине 0,7м и вкручивают  вертикальные электроды так, чтобы  верхний конец оставался под  дном рва 0,2м.  После этого вертикальные электроды соединяют между собой горизонтальными электродами (заземлителями).  Горизонтальные электроды соединяют с магистралью заземления внутри здания не менее, чем в двух местах и тем же профилем которым выполнен горизонтальный электрод.       

 Наружное заземляющее  устройства бывают контурные  и выносные.