Выбор аппаратов НКУ компрессорных станций

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электротехника»

 

 

Контрольная работа по дисциплине:

«Электрические и электронные аппараты»

Тема:

«Выбор аппаратов НКУ компрессорных станций»

 

Вариант 7

 

 

 Выполнил: студент Кудряшов Р.В.

группы Б07-832-2зт

Проверил:    Морозов В.А.

 

 

 

 

 

Ижевск 2015

 

Исходные данные:

Трансформатор ТМГ11-1600/10-У1

Uвн = 10кВ

Uнн = 0,4кВ

Схема и группа соединения обмоток- Д/Ун-11.

Рхх = 2,15 кВт

Ркз = 16,5 кВт

Uкз = 6%

Iхх = 1,3%

L1 = 160 м

L3=L2 = 110 м

Pдв. = 25 кВт

m = 2

Кз =70%

Хсис. = 0,1 Ом

nном = 90%

cosℓ = 0,86

Кi = 7

tпус. = 6c

 

 

 

1. Предварительный расчет.

Прежде чем провести выбор аппарата по основным техническим параметрам, необходимо рассчитать номинальный и пусковой токи двигателя.

Пусковой ток двигателя:

Iп = Кi*IНОМ.дв. = 7*49,132 = 343,924 А

Ударный пусковой ток:

2. Выбор аппаратов по  основным техническим параметрам.

  В начале выбираем магнитный  пускатель со встроенным тепловым  реле по основным техническим  параметрам

В таблице 1 приведены результаты выбора магнитных  пускателей и некоторые их технические параметры.

Проверим возможность работы выбранных аппаратов в категориях применения АС-3 и АС-4.

В категории применения АС-3 магнитный пускатель должен включать в нормальном режиме коммутации ток

А в режиме редких коммутаций

Оба условия выбранными пускателями выполняются, так как

Номинальные рабочие токи пускателей в категории применения АС-4 должны быть не менее 30% номинальных рабочих токов в категории применения АС-3 для токов >100А и 40% для токов ≤100А.

 В категории применения АС-4 магнитный пускатель должен отключать  в нормальном режиме коммутации  ток

Который меньше пускового тока двигателя. В режиме редких коммутаций ток

Также ниже возникающего в цепи ударного пускового тока двигателя.

Поэтому выбранные пускатели , предназначенные для работы в категории применения АС-4, в данных условиях не пригодны.

Таблица 1: Выбор магнитного пускателя

Тип пускателя	Номинальный ток, А	Номинальный рабочий ток, А	Категория применения	Степень защиты	Время срабатывания теплового реле при 6Iном/с
ПМЛ-4220-63А-220AC-(48-65А)-УХЛ3	63	60	АС-3	IP54	4,5-12

 

 

Тепловые реле серии РТЛ, встроенные в магнитные пускатели имеют регулируемое время срабатывания tСР = 4,5-12с, что приемлемо в заданных условиях пуска двигателя (1,5tП ≥ tСР >tП ).

Для реализации схемы пуска двигателя можно использовать контактор и дополнительное тепловое реле.

Основные технические параметры контакторов, выбранных на те же исходные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2: Выбор контакторов

Тип контактора	Номинальный ток, А	Категория применения	Степень защиты	Число вспомогательных контактов	Климатическое исполнение
МК2-01А	63	АС-3	IP00	2з-2р	УХЛ-3
МК2-01Б	63	АС-3	IP00	2з-2р	УХЛ-3
МК2-20Б	63	АС-3	IP00	2з-2р	УХЛ-3
МК2-10Б	63	АС-3	IP00	2з-2р	УХЛ-3
МК2-02Б	63	АС-3	IP00	2з-2р	УХЛ-3

 

 

В данном случае для защиты двигателя от перегрузки пригодны тепловые реле серии РТЛ, которые монтируются на клеммники КРЛ для монтажа винтами или на DIN рейку.  Технические параметры  приведены в табл.3

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3: Выбор теплового реле

Тип теплового реле	Исполнение реле	Номинальные ток теплового элемента, А	Тип нагревательного элемента	Способ возврата	Степень защиты	Пределы регулирования тока, А
РТЛ-2059	2	100	Смен	Самовоз.	IP00	48-65

 

 

Выбор автоматических выключателей с учетом селективности их работы

1. Предварительный расчет

Определяются параметры нагрузки, в данном случае номинальный и пусковой токи двигателя

; ;

Определяется ожидаемый ток в цепи при трехфазном коротком замыкании на зажимах двигателя в точке 1, на сборке в точке 2, и на зажимах КТП в точке 3. Для этого необходимо выбрать сечение соединительных кабелей

L1 и L2=L3.

Выбираем кабель ВВГнг. Для участка L1-ВВГнг 4х35 проложенный в земле. Для L2 и L3-ВВГнг 4х16. Удельное электрическое сопротивление кабелей составляет:

RУД1 = 0,54 Ом/км ; ХУД1 = 0,063 Ом/км;

RУД2,3 = 1,2 Ом/км; ХУД2,3 = 0,067 Ом/км.

Активное и индуктивное электрическое сопротивление кабелей:

RL1 = 160*0,54 = 86,4 мОм

ХL1 = 160*0,063 = 10,08 мОм

RL2,3 = 110*1,2 = 132 мОм

ХL2,3 = 110*0,067 = 7,37 мОм

Активное и индуктивное сопротивление трансформатора 10/0,4 кВ мощностью 1600 кВА, напряжением КЗ = 6% .

 

Rт =

 

Принимая переходное сопротивление контактов равным 15 мОм находим суммарное активное и индуктивное сопротивления от трансформатора Т1 до места КЗ (точка 1):

RКЗ1 = RТ + RL1 + RL2,3 + RПЕР = 1,03 + 86,4 + 132 + 15 = 234,43 мОм

ХКЗ1 = ХС + XТ + ХL1 + XL2,3 = 0,1*6 + 6 + 10,08 + 7,37 = 24,05 мОм

Модуль полного сопротивления до места короткого замыкания составит:

Ток трехфазного короткого замыкания в точке 1 равен:

Ток двухфазного короткого замыкания

Ударный ток короткого замыкания

 А

Где кУД = 1 при ХКЗ/RКЗ = 0,05

Аналогично определяем ток трехфазного короткого замыкания в точке 2:

RКЗ2 = RТ + RL1 + RПЕР = 1,03 + 86,4 + 15 = 102,43 мОм

ХКЗ2 = ХС + XТ + ХL1 = 0,1*6 + 6 + 10,08 = 16,68 мОм

 А

Определим ток трехфазного короткого замыкания на зажимах КТП в точке 3:

RКЗ3 = RТ + RПЕР = 1,03 + 15 = 16,03 мОм

ХКЗ3 = ХС + ХТ = 0,1*6 + 6 = 6,6 мОм

2.   Выбор автоматического выключателя Q3 и Q4.

Автоматический выключатель ближайший к защищаемому объекту (асинхронному двигателю М1 и М2) выбирается:

А) По номинальному току расцепителя

Б) Из условия несрабатывания отсечки при пуске двигателя. Номинальная отсечка расцепителя выключателей Q3 и Q4

Выбирается автоматический выключатель, номинальная отсечка которого превышает 693,45 А, либо кратность уставки  тока отсечки к номинальному току расцепителя превышает 693,45/IНОМ.Р. Подобным требованиям удовлетворяет выключатель ВА51-35М1-340010-63А-750-690АС-УХЛ3-КЭАЗ

С номинальным током расцепителя 63А и номинальной  отсечкой 750А       (12 кратная )

В) По предельной коммутационной способности выключателя, значение которого должно быть не меньше тока короткого замыкания в точке 1 – 932,07 А. Выбранный выключатель имеет предельную коммутационную способность, равную 4 кА;

Г) Из условия нормального пуска (самозапуска) АД.

;  932,07/343,92 = 2,71.

Условие самозапуска двигателя выполняется.

3. Выбор автоматического  выключателя Q2.

Выбор автоматического выключателя, защищающего РУ1, проводится в следующей последовательности:

А) по номинальному току расцепителя

IНОМ.Р.>IНОМ,

Где IНоМ – номинальный ток в линии L1, IНоМ = 100А.

Выбирается выключатель с номинальным током расцепителя IНОМ.Р. = 120 А.

Б) По номинальной отсечке расцепителя автоматического выключателя Q2

Где KН.О. коэффициент надежности согласования, принимается равным1,3-1,5 или рассчитывается с учетом расбросов срабатывания отсечек

Ток номинальной отсечки расцепителя выключателя Q3,4 определяется

IНОМ.Q3 = 1,3*750 = 975 А.

В) проверяется выключатель Q2 на способность коммутировать ток короткого замыкания в точке 2 IКЗ2 = 2116,54 А.

Ток предельной коммутационной способности выбранного выключателя составляет 4 кА, что выше тока КЗ в точке 2.

4) Выбор автоматического выключателя  Q1.

Выключатель, расположенный на КТП, защищает силовой трансформатор и энергосистему из условия что мощность на секции определяется коэффициентом загрузки трансформатора (не более 70%).

SЭКВ = 0,7*SТ = 0,7*1600 = 1120 кВА.

 

  Автоматические выключатели серии ВА53 - токоограничивающие, серии ВА55 - селективные с выдержкой времени в зоне токов короткого замыкания. Выключатели имеют полупроводниковый максимальный расцепитель тока и допускают ступенчатую регулировку следующих параметров:

 

• номинального тока расцепителя: 0,63; 0,8; 1,0 номинального тока выключателя. Например, для выключателя с номинальным током 160 А номинальный ток расцепителя при регулировании может быть установлен 100, 125 и 160 А;

 

• уставки по току срабатывания в зоне токов КЗ, кратной номинальному току расцепителя: 2, 3, 5, 7 и 10 - для переменного тока; 2, 4 и 6 - для постоянного тока;

 

Выбираем автоматический выключатель ВА55-43-334730-2000А-690AC-НР230AC/220DC-ПЭ230AC-УХЛ3-КЭАЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4: Выбор автоматических выключателей

Автоматический выключатель	Тип выключателя	Номинальный ток Расцепителя, А	Кратность уставки тока отсечки к номинальному	Предельная коммутационная способность, кА
Q3,Q4	ВА51-35	63	12	4
Q2	ВА51-35	120	10	4
Q1	ВА55-43	2000	3	33,5