Выбор электрооборудования (кабеля, предохранители в цепи, реле прямого действия и трансформатора тока)

Задание:

1.  Выбрать кабель Л1.

2.  Выбрать коммутационные аппараты А1, А2.

3.  Выбрать защиту на ВН трансформатора и согласовать с характеристиками аппаратов А1, А2.

4.  Выбрать и проверить трансформаторы тока на ВН Т1.

Номинальное напряжение обмотки НН трансформаторов Т1 (Т2) принять 0,4 кВ.

Исходные данные:

Трансформатор Т1 (Т2)

Номинальная мощность:кВА

Схема соединения обмоток:

Напряжение высокой стороны: кВ

Электродвигатель М1 (М2)

Номинальная мощность: кВт

Длина кабеля:  м

Нагрузка Н1 (Н2)

Номинальная мощность:кВА

Тип: бытовая

Коммутационные аппараты

А1 – предохранитель

А2 – предохранитель

Сопротивления системы, приведенные к 0,4 кВ

Максимальное: мОм

Минимальное: мОм

Эквивалентная температура окружающей среды:

Земля: С

Рисунок 1 – Исходная схема

1.  Выбор кабеля Л1

1.1.  по условию длительно-допустимого нагрева:

Номинальный ток электродвигателя:

А

Максимальный рабочий ток электродвигателя (допускается перегрузка 5%):

А

Выбираем четырехжильный кабель до 1 кВ марки АВБбШв (для прокладки в земле) сечением 120 мм² [1, табл. 29-14]. Нормированный длительно-допустимый ток кабеля:

А

Длительно-допустимый ток кабеля:

,

где  - коэффициент, учитывающий число рядом лежащих кабелей при прокладке кабеля в земле [1, табл.29-19];

 - коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды (при расчетной температуре окружающей среды  и нормируемой температуре жил ) [1, табл. 29-18].

А

343,97 А > 264,965 А – условие выполняется

1.2.  по условию обеспечения нормального напряжения на зажимах электроприемника (по потерям напряжения):

Удельные сопротивления кабеля [1,табл.2]:

 мОм/м

 мОм/м

 мОм

 мОм

%

3,69 % < 5 % - условие выполняется

1.3.  проверка кабеля по условию пуска ЭД

Т.к. пусковые условия не заданы, предполагаем, что двигатель имеет легкие условия пуска (с).

Пусковой ток ЭД:

,

где  - кратность пускового тока,

 - номинальный ток ЭД.

А

Полное пусковое сопротивление двигателя:

Ом

Активное и реактивное сопротивление электродвигателя:

 Ом

 Ом

Сопротивления трансформатора, приведенные к ступени 0,4 кВ [2, стр.14, табл. 1]:

 Ом

 Ом

Суммарное минимальное сопротивление пускового режима:

Фактический пусковой ток:

 А

Остаточное напряжение:

В

– условие выполняется

Поскольку F2 еще не выбран, проверку кабеля на перегрузку и термическую стойкость выполним позже.

2.  Выбор предохранителя в цепи электродвигателя

2.1.  по условию отстройки его плавкой вставки от максимального рабочего тока ЭД

,

где - коэффициент отстройки.

 А

Выбираем предохранитель на 380 В типа ПН-2-400 с номинальным током плавкой вставки [2, стр.123, табл. 34]:

А

Теперь, когда выбран предохранитель, выполним проверку кабеля на перегрузку и на термическую стойкость.

2.2.  проверка кабеля на перегрузку

,

где - для всех кабелей вне взрывоопасных помещений.

А (п. 1.1)

315  А  < 343,97  А – т.е. условие выполняется

2.3.  проверка кабеля на термическую стойкость

Суммарное минимальное сопротивление при КЗ в точке К-1` можно принять равным сопротивлению при КЗ в точке К-1 (рис. 1).

Ом

Ток трехфазного КЗ в точке К-1`:

А

По защитной характеристике предохранителя ПН-2-400 [2, стр.124, рис. 24] при  время перегорания плавкой вставки:

с

Постоянная времени затухания апериодической слагающей тока КЗ: с

Постоянная С для кабелей [3, табл.1]: С = 75

- условие выполняется

Т.о., окончательно выбираем четырехжильный кабель до 1 кВ марки АВБбШв (для прокладки в земле) сечением 120 мм².

2.4.  проверка предохранителя на перегрузку

Плавкая вставка предохранителя изготовлена из легкоплавкого материала. Принимая также, что условия пуска ЭД легкие, проверку предохранителя по условию перегрузки не выполняем.

2.5.  проверка на коммутационную способность

Предельный отключаемый ток:

кА [2, стр.124, рис. 24]

А (п.1.4)

40000 А > 7802,03 А – условие выполняется

2.6.  проверка селективности предохранителя и магнитного пускателя

Ток двухфазного КЗ определяем в наиболее удаленной точке.

Переходное сопротивление дуги принимаем равным: Ом

Суммарное максимальное сопротивление току двухфазного КЗ при КЗ в точке К-2:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-2:

А

- т.е. условие не выполняется

Нужно отказаться от предохранителя и применить автомат.

2.7.  проверка чувствительности

а) при однофазном КЗ

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора [2, стр.14, табл. 1]:

 мОм

 мОм

Среднее удельное сопротивление петли «фаза – нуль» [2, стр.28, табл. 7]:

Суммарное сопротивление току однофазного КЗ в точке К-2:

Ток однофазного КЗ в точке К-2:

А

 > 3 – условие выполняется

б) по длительно-допустимому току

315 А < А – условие выполняется

в) по перегрузке кабеля

 - для всех кабелей вне взрывоопасных помещений.

315 А < А – условие выполняется

Предохранитель будет защищать кабель от перегрузки.

Т.о., окончательно выбираем предохранитель типа ПН-2-400 с номинальным током плавкой вставки А.

3.  Выбор предохранителя в цепи трансформатора

3.1.  по условию отстройки его плавкой вставки от максимального рабочего тока трансформатора

Максимальный рабочий ток трансформатора (допустимая перегрузка – 40%):

А

,

где - коэффициент отстройки.

 А

Выбираем предохранитель на 380 В типа ПН-2-600 с номинальным током плавкой вставки [2, стр.123, табл. 34]:

А

3.2.  проверка предохранителя на перегрузку

Плавкая вставка предохранителя изготовлена из легкоплавкого материала. Принимая также, что условия пуска ЭД легкие, проверку предохранителя по условию перегрузки не выполняем.

3.3.  проверка на коммутационную способность

Предельный отключаемый ток:

кА [2, стр.123, табл. 34]

Ток трехфазного КЗ в точке К-1:

А (п.1.4)

25000 А > 7802,03 А – т.е. условие выполняется

3.4.  проверка селективности предохранителя и магнитного пускателя

Ток двухфазного КЗ определяем в наиболее удаленной точке (К-1).

Суммарное максимальное сопротивление току двухфазного КЗ при КЗ в точке К-1:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-1:

А

- т.е. условие не выполняется

Нужно отказаться от предохранителя и применить автомат.

3.5.  проверка чувствительности

Т.к. токопровод от сборных шин до трансформатора не выбирается, то проверку по длительно-допустимому току и проверку по перегрузке кабеля не выполняем. Проверим чувствительность при однофазном КЗ.

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора:

 мОм

 мОм

Суммарное сопротивление току однофазного КЗ в точке К-2:

Среднее удельное сопротивление петли «фаза – нуль»:

Ток однофазного КЗ в точке К-2:

А

 > 3 – условие выполняется

3.6.  проверка селективности работы группового предохранителя и предохранителя в цепи ЭД

Проверка выполняется в области ТКЗ и области токов перегрузки.

а) проверка в области токов перегрузки

Расчетный режим – самозапуск двигателей после отключения КЗ в соседнем трансформаторе.

Сопротивления двигателя в нормальном режиме:

Ом

Ом

Сопротивления двигателя в режиме пуска (п. 1.3):

Ом

 Ом

 Ом

Сопротивления бытовой нагрузки в нормальном режиме и режиме самозапуска:

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Для расчета режима самозапуска составим схему замещения (рис.2).

Рисунок 2 – Схема замещения

Рассчитаем параметры схемы замещения.

Для потребителей, подключенных ко второй секции: