Экспертиза соответствия электрических характеристик проводов (кабелей) и аппаратов защиты

4.1. К групповой силовой сети, выполненной кабелем КД (3х6+1x4), подключен электродвигатель КО-Н-4 (Р_н=5 кВт, cos =0,84, =0,87, К_п=4) в исполнении В2Б, расположенный во взрывоопасной зоне В-Iб.

Напряжение сети 380/220 В. Определить необходимое сечение токопроводящих жил кабеля, выбрать плавкий предохранитель ПН-2 (Iн=100А), входящий в состав распределительных устройств для защиты двигателя.

1. Рассчитываем номинальный ток электродвигателя:

. (4.1)

2. Определяем необходимое сечение жил кабеля в соответствии с условием I_доп≥1,25∙I_н (двигатель с короткозамкнутым ротором и расположен во взрывоопасной зоне В-Iб (п.7.3.97 [1])). По табл. 1.3.6 [1] проверяем S =6 мм², при котором I_доп =42 А ≥ 1,25 ∙ 10,4 ≈ 13 [А] - условие выполняется.

3. Выбираем тепловое реле в соответствии с условием I н. р ≥ I н

По заданию дано реле ТРН-40 с номинальным током I н. р = 32А > Iн.=10,4 А, но целесообразнее выбрать ТРН-25 с номинальным током I н. р = 25А > Iн.=10,4 А. По условию I₀ ≈ I _н выбираем нагревательный элемент реле. Этому условию удовлетворяют два нагревательных элемента с токами нулевой уставки I₀=12,5 А и I₀=8 А (см. табл.1.6.П).

Для выполнения условия Iy ст» I н тепловые реле необходимо отрегулировать. Рассчитываем количество делений, на которое необходимо повернуть поводок регулятора реле.

Для реле, у которого I₀=12,5А

(4.2)

Округляем до минус 4-го деления.

Таким образом, возможна защита тепловыми реле ТРН-25 с током нулевой уставки I₀ = 12,5А, при этом поводок регулятора необходимо установить на делении -4.

Для реле, у которого I₀=8А

(4.2)

Округляем до плюс 6-го деления.

Таким образом, невозможна защита тепловыми реле ТРН-25 с током нулевой уставки I₀=8А. Первый вариант с I₀=12,5 А предпочтительней.

4. Проверяем предохранитель ПН-2. В соответствии с условием I_Н.пр. ≥ I_н, по прилож.1 (табл.1.5.П) принимаем предохранитель ПН-2, у которого:

I_Н.пр. = 100 [А] >I_н.=10,4 А – условие выполняется, но целесообразнее следует выбрать предохранитель ПР-2 у которого:

I_Н.пр. = 15[А] >I_н.=10,4 А – условие выполняется.

Выбираем плавкую вставку с номинальным током:

I_н.вст=15 [А]>I_н=10,4 А - условие выполняется.

5. Проверяем устойчивость работы предохранителя при пусках двигателя (на отсутствие ложных отключений).

Проверяем условие: ,

где I_пуск – пусковой ток двигателя I_пуск = К_п I_н =4·10,4» 41,6 [А]. (4.3)

α= 2,5 – коэффициент, зависящий от условий пуска [4].

Очевидно, что 15А<41,6/2,5=16,4 А, т.е. при пусках двигателя, будут ложные отключения.

Выбираем предохранитель ПР-2 I_н.пр. = 60[А] и I_н.вст=20 [А].

Очевидно, что 20А>(41,6/2,5)=16,4 А, т.е. при пусках двигателя, ложных отключений не будет.

6. Поскольку для защиты использован аппарат защиты, то проверять условие защиты сети от перегрузок в соответствии с пп.3.1.10 и 3.1.11 [1] необходимости нет: оно выполняется автоматически при выборе сечения жил кабеля и номинальных параметров аппарата защиты в соответствии с расчетом по пп.1-3 решения данной задачи.

Вывод:

S =6 мм², ПР-2 (I_н.вст = 20 A),ТРН-25(I₀ = 12,5 А, N = -4 дел.)

4.2. В однофазной осветительной сети установлено 16 светильника ППД-200 (исполнение по взрывозащите – В2Б ). Напряжение сети U_ф=220 В. Сеть выполнена двумя одножильными проводами марки ПРН 2(1×1,5), проложенными в коробах и защищена предохранителем НПН2-63 (Iн=16А). Проверить необходимое сечение провода и номинальный ток предохранителя.

1. Рассчитываем рабочий ток нагрузки, учитывая, что мощность каждого светильника 200 Вт, cosj =1 (для ламп накаливания):

. (4.5)

2. По табл. 1.3.4 (столбцы 1 и 3) [1] выбираем S=1,5 мм², для которого:

I_доп= 19 [A] <I_р =14,5 [А].

Сечение провода выбрано верно.

3.Проверяем правильность выбора предохранителем НПН2-63 по условию I_н.пр.≥I_р.

Выбираем по прилож.1 (табл.1.5.П) для которого:

I_н.пр. =20 [А] >I_р =14,5[А] - условие выполняется.

4. Выбираем номинальный ток плавкой вставки в соответствии с условием I_н.вст.≥ I_р.

I_н.вст. =15 [А] <I_р =14,5[А] - условие выполняется.

5. Проверяем условие защиты сети от перегрузки в соответствии с требованиями п.3.1 10 и п.3.1.11 [1]:

, условие выполняется

Ответ: ПРН, S =1,5 мм², НПН2-63 (I_н.вст. = 15 [А]).

4.3. Для силовой электросети, схема которой с заданными параметрами изображена на рис. 4.1, определить правильность выбранных сечений проводников по допустимой потере напряжения:

1. По табл. 3.1 [2], для силовой сети при S_T = 800 кВ·А; cosj = 0,84; К_с.= 0,8 определяем допустимую потерю напряжения: Δ U_дon =6,8%.

2. Определяем фактическую суммарную потерю напряжения на участках сети по формулам (3.1), (3.2) [2]:

(4.6)

где С₁=46, С₂=77 - коэффициенты для алюминиевых и медных проводников при напряжении 380/220 В определяем по табл. 3.2. [2].

3. Сравниваем допустимую и фактическую потерю напряжения в сети

- условие не выполняется.

Следует на участке 4РП-6ЩС кабель принять ВРБ (3х95+1х50), тогда

4. Сравниваем допустимую и фактическую потерю напряжения в сети

- условие выполняется.

Следовательно, сечение проводников на участках выбрано правильно.

4.4. Определяем правильность выбранных сечений проводников по допустимой потере напряжения, для осветительной электросети, схема которой с заданными параметрами изображена на рис.4.2,

1. По табл. 3.3.[2], для силовой сети при S_T = 800 кВ·А; cosj = 0,84; К_с.= 0,87 определяем допустимую потерю напряжения: Δ U_дon =4,3%.

2. Определяем фактическую суммарную потерю напряжения на участках сети по формулам (3.1), (3.2) [2]:

(4.6)

где С₁=46, С₂=77 - коэффициенты для алюминиевых и медных проводников при напряжении 380/220 В (система трехфазная с нулевым проводом) и

С₁=12,8 - коэффициент для медных проводников двухпроводной сети при

U_ф =220В определяем по табл. П 13 [4].

l_пр – приведенная длина к середине сосредоточения отдельных нагрузок.

3. Сравниваем допустимую и фактическую потерю напряжения в сети

- условие не выполняется.

Следует на участке 5РП-8ЩС кабель принять СБ (3х120+1х70), тогда:

4. Сравниваем допустимую и фактическую потерю напряжения в сети

- условие выполняется.

Вывод: сечение проводников на участках осветительной электросети выбрано правильно.

4.5. Проверить предохранитель ПР-2 по надежности отключения токов короткого замыкания в конце и в начале защищаемой группы. Основные технические параметры приведены на рис.4.3. Класс взрывоопасной зоны В- Iб.

1. Проверяем предохранитель ПР-2 на надежность отключения тока короткого замыкания. При этом учитываем, что минимальное значение тока короткого замыкания будет при однофазном замыкании в конце защищаемой группы.

Защита обеспечивается надежно, если выполняется условие по защите сети во взрывоопасной зоне, формула (Б.21) [2]:

(4.7)

По формуле (3.14) [2]:

(4.8)

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль Z_Ф-0 по формуле 3.16 [4]:

(4.9)

где ∑r_ф - суммарное активное сопротивление проводников фазы участков цепи

ρ - расчётное удельное сопротивление; Ом∙ мм∙ м² равное 0,019 для меди и 0,032 для алюминия согласно раздела 3.5. [2];

∑r_𝜕 - сумма добавочных сопротивлений переходных контактов [2]:

r_𝜕ТП= 0,015 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для

распределительных щитов на станциях и подстанциях;

r_𝜕РП= 0,020 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для первичных цеховых распределительных пунктов напряжением 380 В, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций;

r_𝜕ЩС= 0,020 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для вторичных цеховых распределительных пунктов напряжением 380 В, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций;

r_𝜕ПМЕ= 0,03 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов.

∑r_о - сумма активных сопротивлений нулевых проводников участков электрической цепи:

∑Х_ф = ∑Х₀ - сумма индуктивных сопротивлений фазных (нулевых) про-

водников участков цепи:

(4.10)

где a – среднее значение индуктивного сопротивления одного проводника, Ом∙м

а =0,00007 Ом∙м – для кабелей

а =0,00009 Ом∙м – для проводов в газовых трубах раздел 3.5 [2];

Расчетное сопротивление трансформатора Z_m(1) определяем с помощью линейной интерполяции, данные принимаем по табл. 3.3 [2].

(4.11)

где S_р – полная мощность трансформатора, кВ∙А.

В формулу 4.9 подставляем расчетные величины:

Тогда ток короткого замыкания получается равным:

Проверяем выполнение условий:

- условие выполняется.

Следовательно, предохранитель ПР-2 обеспечит надежное отключение аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии.

2. Проверяем предохранитель по надежности отключения тока короткого замыкания в начале группы, т.е. по предельной отключающей способности. Максимальное значение ток короткого замыкания будет иметь при трехфазном коротком замыкании на выходных зажимах предохранителя (независимо от режима нейтрали). Предельная отключающая способность будет обеспечена, если выполняется условие:

I_пр.А≥ I_кз(н)(3) (4.12)

По табл. 1.5.П, [2]: I_{np A} = 4500 [А].

Определяем полное сопротивление фазы Z_ф по формуле (3.17) [2]:

(4.13)

(4.14)

Тогда

(4.15)

Проверяем следующее условие:

I_пр.А=4500 [А]≥I_кз(н)(3)= 3878[А] – условие выполняется.

4.6. Проверить предохранитель НПН2-63 по надежности отключения токов короткого замыкания в конце и в начале защищаемой группы. Основные технические параметры приведены на рис.4.4. Класс взрывоопасной зоны В- Iб.

Проверяем предохранитель НПН2-63 на надежность отключения тока короткого замыкания. При этом учитываем, что минимальное значение тока короткого замыкания будет при однофазном замыкании в конце защищаемой группы.

Защита обеспечивается надежно, если выполняется условие по защите сети во взрывоопасной зоне, формула (Б.21) [2]:

По формуле (3.14) [2]:

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль Z_Ф-0 по формуле 3.16 [4]:

где ∑r_ф - суммарное активное сопротивление проводников фазы участков цепи

ρ - расчётное удельное сопротивление; Ом∙ мм∙ м² равное 0,019 для меди и 0,032 для алюминия согласно раздела 3.5. [2];

∑r_𝜕 - сумма добавочных сопротивлений переходных контактов [2]:

r_𝜕ТП= 0,015 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для

распределительных щитов на станциях и подстанциях;

r_𝜕РП= 0,020 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для первичных цеховых распределительных пунктов напряжением 380 В, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций;

r_𝜕ЩС= 0,020 Ом – добавочное сопротивление переходных контактов для вторичных цеховых распределительных пунктов напряжением 380 В, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций;

∑r_о - сумма активных сопротивлений нулевых проводников участков электрической цепи:

∑Х_ф = ∑Х₀ - сумма индуктивных сопротивлений фазных (нулевых) про-

водников участков цепи:

где a – среднее значение индуктивного сопротивления одного проводника, Ом∙м

а =0,00007 Ом∙м – для кабелей

а =0,00009 Ом∙м – для проводов 3.5 [2];

Расчетное сопротивление трансформатора Z_m(1) определяем с помощью линейной интерполяции, данные принимаем по табл. 3.3 [2].

где S_р – полная мощность трансформатора, кВ∙А.

В формулу 4.9 подставляем расчетные величины:

Тогда ток короткого замыкания получается равным:

Проверяем выполнение условий:

- условие выполняется.

Следовательно, предохранитель НПН2-63 обеспечит надежное отключение аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии.

2. Проверяем предохранитель по надежности отключения тока короткого замыкания в начале группы, т.е. по предельной отключающей способности. Максимальное значение ток короткого замыкания будет иметь при трехфазном коротком замыкании на выходных зажимах предохранителя (независимо от режима нейтрали). Предельная отключающая способность будет обеспечена, если выполняется условие:

I_пр.А≥ I_кз(н)(3)

По табл. 1.5.П, [2]: I_{np A} = 10000 [А].

Определяем полное сопротивление фазы Z_ф по формуле (3.17) [2]:

∑Х_ф = ∑Х₀ - сумма индуктивных сопротивлений фазных (нулевых) про-

водников участков цепи:

Тогда

Проверяем следующее условие:

I_пр.А=10000 [А]≥I_кз(н)(3)= 254[А] – условие выполняется.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: