Практическое занятие №2

Проверка элементов электрической сети

Методика расчёта

 

Аппараты защиты проверяют:

1) на надежность срабатывания, согласно условиям

3 I _ВС (для предохранителей);

3 I _НР (для автоматов с комбинированнымрасцепителем);

1,4/ I ₀ (для автоматов только с максимальным расцепителем на I _Н.А 100 А);

1,25 I ₀ (для автоматов только с максимальным расцепителем на I _Н.А> 100 А),

где — 1-фазный ток КЗ, кА;

I _ВС — номинальный ток плавкой вставки предохранителя, кА;

I _НР — номинальный ток расцепителя автомата, кА;

1 ₀— ток отсечки автомата, кА;

2) на отключающую способность, согласно условию

1 _0ТКЛ ,

где 1 _0ТКЛ — ток автомата по каталогу, кА;

— 3-фазный ток КЗ в установившемся режиме, кА;

3) на отстройку от пусковых токов, согласно условиям

1 ₀ = 1 _У(КЗ) 1 _П (для электродвигателя);

1 ₀ = 1 _У(КЗ) 1 _ПИК (для распределительного устройства с группой ЭД),

где 1 _У(КЗ — ток установки автомата в зоне КЗ, кА;

1 _П — пусковой ток электродвигателя, кА.

Основные понятия аппаратов защиты до 1 кВ

 

Расцепитель — чувствительный элемент, встроенный в автомат, при срабатывании воздействующий на механизм отключения.

Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полупроводниковый) — устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.

Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) — устройство, срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.

Расцепитель минимального напряжения — устройство, срабатывающее при недопустимом снижении напряжения в цепи (до 0,3...0,5 от U _ном).

Независимыйрасцепитель — устройство дистанционного отключения автомата или по сигналам внешних защит.

Максимальный и тепловой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата, остальные по одному на автомат.

Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) — наименьший ток, вызывающий отключение автомата.

Уставка тока расцепителя — настройка его на заданный ток срабатывания.

Ток отсечки — уставка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.

Номинальный ток расцепителя — это наибольший длительный ток расцепителя, не вызывающий отключения и перегрева.

Отключающая способность — наибольший ток КЗ, при котором отключение произойдет без повреждения.

 

Проводки (кабели) проверяют:

1) на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию

1 _ДОП К _ЗЩ 1 _У(П) (для автоматов и тепловых реле);

1 _ДОП К _ДЗЩ 1 _ВС(для предохранителей),

где 1 _ДОП — допустимый ток проводника по каталогу, А;

1 _У(П) — ток уставки автомата в зоне перегрузки, А;

К _ЗЩ — кратность (коэффициент) защиты (таблица 10.1);

2) на термическую стойкость, согласно условию

S _KЛ S _{KЛ. ТС},

где S _KЛ— фактическое сечение кабельной линии, мм²;

S _{KЛ. ТС} - термически стойкое сечение кабельной линии, мм.

 

Шинопроводы проверяют:

1) на динамическую стойкость, согласно условию

_ш.ДОП. _ш.,

где _ш.ДОП. — допустимое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²;

_ш. — фактическое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²;

4) на термическую стойкость, согласно условию

S _Ш S _{Ш. ТС},

где S _ш — фактическое сечение шинопровода, мм;

S _{Ш. ТС}— термически стойкое сечение шинопровода, мм².

 

Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.

Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).

Максимальное усилие на шину определяется по формуле

F _М⁽³⁾ =0,176 ,

где F _М⁽³⁾ — максимальное усилие, Н; l — длина пролета между соседними опорами, см; а — расстояние между осями шин, см; — ударный ток КЗ, трехфазный, кА.

Рис. 1 - Установка шин на опорах: а — на ребро; б — плашмя

 

Примечание. При отсутствии данных l принимается равным кратному числу от 1,5 м, т. е. 1,5 – 3 - 4,5 - 6 м.

 

Величина а принимается равной 100, 150, 200 мм.

Наибольший изгибающий момент (М _макс, Н-см) определяется следующим образом:

М_МАКС = 0,125F_M⁽³⁾ (при одном или двух пролетах),

М_МАКС = 0,1F_M⁽³⁾/ (при трех и более пролетах).

Напряжение (, Н/см²) в материале шин от изгиба определяется по формуле

_ш. = ,

где W — момент сопротивления сечения, см³:

 

W = - при расположении шин широкими сторонами друг к другу (на ребро);

W = - при расположении шин плашмя;

W = 0,1 — для круглых шин с диаметром d, см.

Шины будут работать надежно, если выполнено условие

_ДОП .

 

Для сравнения с расчетным значением принимают

_ДОП = 14 • 10³ Н/см² — для меди;

_ДОП = 7 • 10³ Н/см² — для алюминия;

_ДОП = 16 • 10³ Н/см² — для стали.

 

Если при расчете оказалось, что > _ДОП, то для выполнения условия необходимо увеличить расстояние между шинами (а) или уменьшить пролет между опорами — изоляторами.

Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины, опорные и проходные изоляторы, трансформаторы тока.

Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды — секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 10.2).

Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле

S _ТС= ,

где — термический коэффициент, принимается:

= 6 — для меди,

= 11 — для алюминия,

= 15 — для стали;

— установившийся 3-фазный ток КЗ, кА;

t _ПР — приведенное время действия тока КЗ, с (таблица 10.3).

Время действия тока КЗ t_n (таблица 10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты t₃ и время отключения выключателя t _в:

t _Д = t _З + t _В.

Должно быть выполнено условие термической стойкости

S _Ш S _{Ш. ТС}.

Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника.

 

Если условие не выполняется, то следует уменьшить t _Д (быстродействие защиты).

 

• Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.

Характерной линией является та, у которой K_ПI_НL — наибольшая величина, где K_П — кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока перегрузки (для

линии без ЭД);

I_Н — номинальный ток потребителя, А;

L — расстояние от начала линии до потребителя, м.

Принимается при отсутствии данных:

К_П = 6...6,5 для СД и АД с КЗ — ротором;

К_П = 2...3 для АД с Ф — ротором и МПТ.

 

Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем.

 

Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:

а) по токам участков

(r₀ cos + х₀ sin );

б) по токам ответвлений

(r₀ cos + х₀ sin );

в) по мощностям ответвлений

(Pr₀ + Qx₀)L,

где V — потеря напряжения, %;

V_H — номинальное напряжение, В;

I — ток участка, А;

i — ток ответвления, А;

l — длина участка, км;

L — расстояние от начала ответвления;

Р — активная мощность ответвления, кВт;

Q — реактивная мощность ответвления, квар;

r о, x о — удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.

Данную формулу следует применить для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты.

Должно быть выполнено условие V 10 % от V_H0M.

 

Таблица 1 - Значения К_ЗЩ

КЗЩ	Аппарат защиты, вид помещения	Защита от перегрузки
1,25	Предохранители и автоматы только с ЭМР, защищающие сети с резиновой и пластиковой изоляцией, во взрыво-, пожароопасных, жилых и торговых помещениях	Обязательна
1,0	Предохранители и автоматы только с ЭМР, защищающие сети с любой изоляцией, в неопасных помещениях. Автоматы с комбинированнымрасцепителем, защищающие сети с любой изоляцией, в любых помещениях
от 0,8 до 0,66	Автоматы с комбинированным регулируемым расцепителем, защищающие кабель с бумажной изоляцией
0,33	Предохранители	Нет

 

Таблица 2 - Значения Т _ДОП, °С

Проводники	Т дл, °С (норм)	Т доп,°С(при КЗ)
Шины: медные алюминиевые
Кабели, провода до 1 кВ
Кабели более 1 кВ

Таблица 3 - Значения приведенного времени действия тока КЗ

Параметр	Ступень
IV	III	II	I
t д, С	0,1	0,2	0,5		1,5
t пр> С	0,1	0,2	0,5	0,9	1,2	1,7	2,5	3,5

 

Пример

Дано:

Линия ЭСН (рис. 1) с результатами расчетов A3 и проводников (пример 1 РПЗ-8), токов КЗ (пример в РПЗ-9).

Требуетсяпроверить:

• A3 по токам КЗ;

• проводники по токам КЗ;

• линию ЭСН по потере напряжения.

Решение:

1. Согласно условиям по токам КЗ A3 проверяются:

• на надежность срабатывания:

1SF: 3 I _НР(1SF); 2,9 > 3 • 0,63 кА;

SF1: 3 I _НР(SF1); 2,2 > 3 • 0,4 кА;

SF: 3 I _НР(SF) 1,7 > 3 • 0,08 кА.

Надежность срабатывания автоматов обеспечена;

• на отключающую способность:

1SF: I _0ТКЛ(1SF) ; 25 > 1,41 • 5,6 кА;

SF 1: I _0ТКЛ(SF1) ; 25 > 1,41 • 3,6 кА;

SF: I _0ТКЛ(SF) ; 25 > 1,41 • 2,8 кА;

Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;

• на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе К ₀для I _У(K3) каждого автомата:

I _У(K3) I _П(для ЭД);

I _У(K3) I _П/пик (для РУ).

2. Согласно условиям проводники проверяются:

• на термическую стойкость:

КЛ (ШНН—ШМА): S _KЛ1 5 S _KЛ1.ТС; 3 х 95 > 74,1 мм²;

S _KЛ1.ТС = = 74,1 мм².

По таблице 10.3 = 3,5 с.

КЛ (ШМА—Н): S _KЛ2 S _KЛ2.ТС; 50 > 40,2 мм²;

S _KЛ2.ТС= = 40,2 мм².

 

По таблице 3 = 1,7 с.

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют;

• на соответствие выбранному аппарату защиты:

учтено при выборе сечения проводника

I _ДОП К _ЗЩ I _У(П)

3. Согласно условиям шинопровод проверяется: на динамическую стойкость:

_{ш.ДОП ш.}

Для алюминиевых шин _доп = 7 • 10³ Н/см².

_ш. = = = 972 Н/см²;

М_МАКС = 0,125F_M⁽³⁾ = 0,125 • 137,3 • 3 • 10²=5150 Н • см,

так как L_ш = 2 м, то достаточно иметь один пролет l = 3 м.

F _М⁽³⁾ = 0,176 = 0,176 = 137,3 Н.

Принимается установка шин «плашмя» с а = 100 мм (рис. 10.2):

W = =

() _ш.ДОП> _ш. ().

Шинопровод динамически устойчив;

• на термическую стойкость:

S _Ш S _{Ш. ТС};

S _ш = bh = 5 • 80 = 400 мм²;

S _.Ш.ТС= = 74,1 мм²;

(400 мм²) S _Ш> S _Ш._ТС (74,1 мм²).

Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 200 °С.

4. По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию

V 10 % от V_H0M.

Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рис. 3) и наносятся необходимые данные.

Рисунок 2 -Установка шин на опорах

 

 

Рис. 3.Расчетная схема V

 

Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета V по токам участков.

(r ₀₁cos + х ₀₁sin ) =

= ;

(r _0Шcos + х _0Шsin ) =

= ;

или

V _Ш. = W ₀ L _Ш. = = В;

(r ₀₂cos + х ₀₂sin ) =

= ;

V = V _КЛ1 + V _Ш + V _КЛ2 = 0,1 + 0,05 + 0,3 = 0,45%;

V V _ДОП, 0,45% 10%,

 

что удовлетворяет силовые нагрузки.

Ответ:Выполненные проверки элементов ЭСН показали их пригодность на всех режимах работы.

 

---

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!