Таблица 3.26. Сводная таблица расчета токов короткого замыкания
Точка К.З.
I К (3) , кА
i У , кА
К-1
4,5
6,68
К-2
2,8
4,1
К-3
0,59
0,83
Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при ненормальных режимах работы, для редких оперативных переключений при нормальных режимах, а также для защиты электрических цепей при недопустимых снижениях напряжения. Наименьший ток, вызывающий отключение автоматического выключателя, называют током срабатывания, а настройку расцепителя автоматического выключателя на заданный ток срабатывания – уставкой тока срабатывания.
1) Номинальный ток автоматического выключателя:
Выбирается по длительному расчетному току.
Iав ? Iн.дл
2) Номинальный ток теплового расцепителя:
Выбирается по длительному расчетному току линии:
Iн.тр ? Iн.дл
Для двигателя:
Iн.дл = Iном
Iном - номинальный ток двигателя
Для группы эл. приёмников:
Iн.дл = Iрасч
Iрасч –максимальный расчетный ток
3) Ток срабатывания электромагнитного расцепителя:
Должен быть не меньше 125% тока пускового или максимально кратковременного:
Iср.эмр ? 1,25 · Iкр
Iкр = Iпуск
Iпуск – номинальный пусковой ток двигателя
Iкр = Iпуск.макс+( åIном.расч – Iном.макс)
Iпуск.макс - номинальный пусковой ток самого мощного двигателя в группе;
Iном.макс - номинальный ток самого мощного двигателя в группе;
åIном.расч – расчетный максимальный ток, взятый из таблицы нагрузок.
Паспортные данные потребителей РН, IH, IПУСК взяты из [3] и из таблицы 2.1.
1. Насос аккумуляторных баков:
РН = 11 кВт;IHОМ = 22 А;IПУСК = 132 А.
Следуя выше указанным условиям выбираем ток автомата Iав=25 А.
Тип автоматического выключателя:
где Iн.тр=25 А – номинальный ток теплового расцепителя;
Iср.эмр = 10 ∙ Iн = 10 ∙ 25 =250 А –
уставка срабатывания электромагнитного расцепителя.
Iкр = Iпуск =132 А.
Проверка:
1) Iав ≥ Iн.дл.
25 А ≥ 22 А
2) Iн.тр. ≥ Iн.дл.
3) Iср.эмр ≥ 1,25 ∙ Iкр
10 ∙ 25 ≥ 1,25 ∙ 132
250 А ≥ 165 А
2. Дренажный насос:
РН = 7,45 кВт;IHОМ = 14,8 А;IПУСК = 103,6 А.
Выбираем ток автомата Iав=16 А.
Iкр = Iпуск = 103,6 А.
16 А ≥ 14,8 А
10×16 ³ 1,25 ∙ 103,6
160 А ≥ 129,5 А
Выбор магнитных пускателей и тепловых реле.
Магнитный пускатель предназначен для пуска и останова асинхронных электродвигателей, выполняет функции защиты минимального напряжения. Тепловое реле служит для защиты электродвигателя от тока перегрузки превышающей 15…20 минут, в пределах 10…20% от номинального тока электродвигателя.
Магнитный пускатель выбирается по условию:
I Н.П ? I Н.ДВ
где: I Н.П –номинальный ток магнитного пускателя, А;
I Н.ДВ – номинальный ток электродвигателя, А.
Тепловое реле выбирается по условию:
1. По номинальному току двигателя рассчитывается ток срабатывания реле:
I СР.Т ≈ 1,1…1,2 ∙ I Н.ДВ
2. По I СР.Т выбирается тепловое реле и указываются токи несрабатывания IНЕСР.
1.Насос аккумуляторных баков:
РН = 11 кВт;IH.ДВ = 22 А.
По условиям приведенных выше условий выбираем пускатель ПМЛ-2200 [12].
I Н.П = 25 А.
Проверка: I Н.П ? I Н.ДВ
25А > 22 А
I СР.Т = 1,1 ∙ 22 = 24,2 А
Выбираем тепловое реле РТЛ-102104IНЕСР = 13…25 А [12] .
2.Дренажный насос:
РН = 7,45 кВт;IH.ДВ =14,8 А.
Выбираем пускатель ПМЛ-2200 [12].
25 А >14,8 А
I СР.Т = 1,1 ∙ 14,8 = 16,3 А
При выборе сечения проводников в электрических сетях учитываются как рабочие, так и возможные аварийные режимы сетей.
Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000В определяется по условию нагрева в зависимости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузке при 25 0С. Основным показателем рабочего режима линий и других элементов сети является длительная или расчетная токовая нагрузка.
1) Выбор сечения проводников по расчетной токовой нагрузке заключается в соблюдении условия:
где Iдл.доп - длительно допускаемый ток проводника, А;
Iрасч - расчетная или длительная токовая нагрузка проводника, А;
К –коэффициент (для взрывоопасной среды принимается равным 1,25; для нормальной среды равным 1).
2) После выбора сечения проводится его проверка на согласование с защищающим аппаратом:
Iдл.доп ≥ КЗ ∙ Iзащ
где Iзащ –ток защиты автоматического выключателя, А;
КЗ –коэффициент защиты (для взрывоопасной среды принимается равным 1,25; для нормальной среды равным.
Насос аккумуляторных баков:
Так как среда в помещениях электрокотельной нормальная, то К=1; КЗ=1.
Выбираем кабель: АВВГ-1 кВ (4х10) – кабель с алюминиевыми жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, с поливинилхлоридной оболочкой, без защитного покрова.
I дл.доп= 45 А [1].
1) Iдл.доп ≥ К ∙ Iрасч
45A >1 ∙ 22 A
2) Iдл.доп ≥ КЗ ∙ Iзащ
45 A >1 ∙ 10 A
Шины 0,4 кВ:
Шины выбираются по расчетному току и проверяются по условию нагрева.
Из таблицы нагрузок Iрасч = 170,8 А
Выбираем алюминиевые шины А (20х3) одна полоса на фазу [1] .
Iдоп = 215 А [1]
215 А > 1 ∙ 170,8 А
4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
4.1 РАСЧЁТ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Двигатели напряжением выше 1000 В, обслуживающие неответственные механизмы, при незначительной их мощности (до 200—300 кВт) могут защищаться плавкими предохранителями. Выбор предохранителей в этих случаях производится по кривым рис. 20-13 [8]. Из кривых следует, что при IП.В.НОМ>IДВ.НОМ и при крайности пускового тока 6—7 предохранители обеспечивают время пуска двигателя 4—60 с в соответствии с условиями пуска; здесь IП.В.НОМ— номинальный ток плавкой вставки; IДВ.НОМ — номинальный ток двигателя при полной загрузке. Если плавкие предохранители не обеспечивают требований, предъявляемых к защите двигателей, применяют релейную защиту.
На синхронных и асинхронных двигателях напряжением выше 1000 В. устанавливают релейную защиту от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
1) многофазных замыканий в обмотке статора и на её выводах;
2) замыканий на землю в обмотке статора;
3) токов перегрузки;
4) снижения напряжения;
Для синхронных двигателей предусматривается, кроме того, защита от асинхронного режима и замыкания в цепи возбуждения.
Для защиты от многофазных КЗ в обмотках статора двигателей мощностью до 5000 кВт используется токовая отсечка без выдержки времени мощностью 5000 кВт и выше - продольная дифференциальная защита. Обе защиты действуют на отключение выключателей или другого отключающего аппарата, а для синхронных двигателей и на автомат гашения поля (АГП). Токовая отсечка выполняется одним реле, включенным на разность фазных токов (для электродвигателей мощностью до 2000 кВт), или двумя реле, включенными на фазные токи (для двигателей мощностью 2000-5000 кВт). Продольная дифференциальная защита в двухфазном исполнении применяется для двигателей мощностью 5000 кВт и более, а также для двигателей мощностью менее 5000 кВт, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности.
Исходные данные:
Тип двигателя
ДАЗО 4 – 400ХК – 4У3. РН=315 кВт;UН=6 кВ;сosφ=0.86;η=0.937;КП=5.1
Номинальный ток:
А
Определим пусковой ток электродвигателя:
Определим полную мощность электродвигателя:
кВ·А
Для определения тока двигателя в нормальном и аварийном режимах используем трансформатор тока типа ТКЛ-10-У3 0.5/10Р с коэффициентом трансформации . Для питания выбрали кабель ААГУ 6 кВ (3*35)
Ток трёхфазного замыкания на выводах статора кА. Время пуска 8 секунд.
Токовая отсечка.
Определим ток срабатывания защиты (защита отстраивается от многофазных КЗ): , где КОТС=1.5 коэффициент отстройки, для реле РТ-40 и при защите асинхронного двигателя.
Тогда ток срабатывания защиты: A
Определим теперь по току срабатывания защиты ток срабатывания реле:
,
где КСХ - коэффициент схемы равен при соединении реле на разность токов двух фаз.
Выбираем реле РТ 40/50 с диапазоном уставок 12.5-50 А. Секции обмоток соединены параллельно. Определим коэффициент чувствительности защиты:
Как видно коэффициент чувствительности больше двух, а значит, согласно требованиям ПУЭ, данный вид защиты можно считать основным и надёжным.
Расчёт защиты от токов перегрузки. МТЗ.
Перегрузка двигателя возникает:
1) в следствии нарушения технологического режима;
2) из-за неисправности исполнительного механизма или электродвигателя (выход из строя подшипников, увеличение трения при отсутствии или застывшей смазки, поломки отдельных узлов, низкое качество напряжения питающей сети, обрыв одной из фаз питающего кабеля или обмотки статора, опасной перегрузке при пуске).
Защита от токов перегрузки выполняется как однофазная или двухфазная максимальная токовая защита и устанавливается только на двигателях, подверженным технологическим перегрузкам, как правило, с действием на сигнал или разгрузку механизма. В установках без обслуживающего персонала она действует на отключение двигателя механизма.
Определим ток срабатывания защиты:
где КН=1.2 - коэффициент надёжности при действии защиты на сигнал,
КВ=0.85- коэффициент возврата, для реле РТ-40.
тогда:
Определим ток срабатывания реле:
A
Выбираем реле типа РТ - 40/10 и установим на реле ток срабатывания 9,2 А.
На реле времени установим выдержку 10 с, чтобы надёжно исключить ложное срабатывание реле при пуске, но вместе с тем не дать возникнуть длительной перегрузке. Выбираем электромагнитное реле времени типа ЭВ-143 с возможной уставкой выдержки времени от 1 до 20 секунд, с максимальным разбросом 0.8 сек. Отличительной особенностью реле ЭВ-143 является то, что реле может длительно работать в режиме перенапряжения, когда U=1.1·UНОМ
Защита от замыканий на землю.
Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотки статора двигателя применяется максимальная токовая защита нулевой последовательности, выполняемая с помощью одного токового реле, которое подключается к трансформатору тока нулевой последовательности. Эта защита предусматривается при токах замыкания на землю 10 А и более для двигателей мощностью до 2000 кВт или 5 А и более для двигателей мощностью выше 2000 кВт.
Схема защиты состоит из полупроводникового реле типа РТЗ-50 подключенного к вторичной обмотке кабельного трансформатора тока, сердечник которого охватывает трёхфазный кабель, питающий двигатель.
Для определения тока срабатывания защиты используют условие отстройки от емкостного тока электродвигателя: , где КН=1.2 - коэффициент надёжности КБР=3 - коэффициент отстройки от бросков емкостного тока двигателя при переходных процессах. Принимается для реле РТЗ-50.
Определяем емкостной ток электродвигателя:
, где
1) Емкостной ток самого двигателя:
определим неизвестные множители в этой формуле:
Емкость фазы электродвигателя:
Ф.
Тогда А
2) Емкостной ток питающей кабельной линии:
У нас один питающий кабель длиной l=0.045 км, сечение S=35 мм2 его удельный емкостной ток:IC.УД=0.65 А/км, количество кабелей, проложенных параллельно m=1
Общий емкостной ток электродвигателя:
Рассчитанный ток срабатывания защиты сравниваем с минимальным током срабатывания, который, для реле РТЗ-50 с одним трансформатором тока нулевой последовательности типа ТЗЛ, равен 3 А. Принимаем IСЗ=3 А.
Принятое значение тока срабатывания проверяем на условие чувствительности:
где ICΣ=6 А - сумма собственных емкостных токов всего оборудования 10 кВ.
где - суммарный емкостной ток всей сети;
Тогда
39,7 > 1.25 - требование ПУЭ к чувствительности защиты выполняются.
защита минимального напряжения
Защита от снижения напряжения выполняется для надёжности действия с помощью трёх реле минимального напряжения и устанавливается для отключения неответственных двигателей, обеспечивая тем самым самозапуск ответственных. При длительном отсутствии напряжения релейная защита отключает и ответственные двигатели, что необходимо, например, для пуска схемы АВР двигателей или по технологии производства. Выдержка времени релейной защиты отстраивается от отсечек двигателей и устанавливается равной 0.5-1.5 с. Выдержка времени на отключение ответственных двигателей принимается равной 10-15 с., для того чтобы релейная защита не действовала на их отключение при снижении напряжения, вызванного КЗ или самозапуском двигателей.
Целесообразно для всех двигателей, питающихся от одной секции шин выполнить общую защиту минимального напряжения. Эта защита необходима в дополнение к защите минимальной частоты с блокировкой по частоте сети.
Защиту выполняют на реле минимального напряжения РН 54/160 питающегося от трансформаторов напряжения. Напряжение срабатывания определяется:
где Umin.раб=0.7·UНОМ10 =0.7·6000=4200 В - минимально возможное напряжение на данном уровне, КН=1.1 - коэффициент надёжности, КВ=1.25 - коэффициент возврата для реле минимального напряжения.
Для использования в релейной защите выбираем трансформатор напряжения НТМИ-6 с коэффициентом трансформации
В Для защиты выбираем реле минимального напряжения мгновенного действия типа РН-54/160.
4.2 УЧЁТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Вопросы рационального, экономичного расходования электроэнергии становятся всё более важными для многих предприятий и организаций, в связи с высокими расценками на энергоресурсы и электроэнергию. Важнейшим условием решения этих вопросов является организация доступной и качественной системы учёта электроэнергии, потребляемой промышленными предприятиями и другими потребителями.
Учёт расхода электроэнергии в промышленных предприятиях проводят в следующих целях:
1) расчёт за электроэнергию с энергоснабжающей организацией;
2) контроль расхода активной электроэнергии в отдельных цехах, на энергоёмких агрегатах, технологических линиях и других объектах;
3) определение количества реактивной мощности, полученной потребителем от электроснабжающей организации или переданной ей, в случаях, когда по этим данным производят расчёты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих устройств;
4) составление электробалансов по предприятию в целом, а также по наиболее энергоёмким агрегатам, цехам и группам потребителей, что даёт возможность на их основе проводить анализ эффективности использования электроэнергии в производственных процессах, выявлять непроизводственные расходы и потери электроэнергии, разрабатывать и осуществлять мероприятия по их снижению и устранению;
5) расчёт с потребителями, получающими электроэнергию через подстанции предприятия, такими, как, например, строительные и монтажные организации, жилые посёлки и т.д.
Расчетным (коммерческим) учетом электроэнергии называется учет выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее. Счетчики устанавливаемые для расчетного учета, называются расчетными счетчиками и должны быть класса точности не ниже двух, если счетчики подключаются через измерительные трансформаторы, то последние должны иметь класс точности 0,5. Расчётные счётчики находятся на балансе и в эксплуатации энергоснабжающей организации.
Техническим (контрольным) учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода электроэнергии электростанций, подстанций, предприятий, зданий, квартир и т.п. Приборы технического учёта на промышленных предприятиях (счётчики и измерительные преобразователи) должны находиться в ведении самих потребителей и удовлетворять следующим требованиям:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
