Выбор элементов силовой сети участка.

Расчёт и выбор элементов сети автоматного участка ведется на основании выполненных расчётов нагрузок силовой сети и выбранной схемы электроснабжения. Питание участка осуществляется от подстанции ТП2, расположенной внутри механосборочного цеха. Питание распределительного шинопровода будет осуществляться от трансформаторной подстанции с помощью кабелей.

Площадь сечения проводников выбирается по нагреву длительным расчетным током и по условию соответствия выбранному току аппарата защиты.

Условие выбора сечения кабелей и проводов:

.(81)

Номинальный ток ЭП определяется по формуле:

;(82)

где U_ном=0,38 кВ – номинальное напряжение низкого напряжения;

Р_ном – номинальная активная мощность трехфазого ЭП, кВт;

сosφ_ном – номинальный коэффициент мощности, который для ЭП с двигательной нагрузкой равен 0,85.

В качестве аппарата защиты принимается автоматический выключатель, так как все ЭП представлены двигательной нагрузкой.

При защите от КЗ и перегрузки автоматическими выключателями ток уставки комбинированного расцепителя для ЭП с двигательной нагрузкой, а также распределительных шинопроводов выбирают по условию:

, (83)

где К_н- коэффициент надёжности, для ЭП с пусковыми токами К_н=1,2-1,35.

Провода и кабели проверяются по условиям защиты по условию:

, (84)

К_защ=1 – для выключателей с комбинированными расцепителями.

Выбор распределительного шинопровода и вводного шкафа производится по условию:

. (85)

Для питания шинопроводов от ЦТП используется кабель марки АВВГ, для питания остальных ЭП участка – провода марки АПВ, проложенные в стальных тонкостенных металлических трубах.

Для фрезерного станка (поз. 11, 12):

=32,21 А.

=38,7 А,

Выбираю автоматический выключатель серии АЕ2050 с А,

А.

По условию (84):

Принимается провод АПВ4(1х16) с длительно допустимым током 55 А, располагающийся в стальной трубе диаметром 32 мм.

По условию (85) для питания ЭП выбираются распределительные шинопроводы марки ШРА4 – 250 – 44 IУ с номинальным током I_ном=250 А, динамической стойкостью i_дин=15 кА, степенью защиты IP44 с автоматическими выключателями АЕ2050(100).

По расчётному току для шинопровода ШС1 выбираю ящик однофидерный типа ЯВЗ-33 с номинальным током 300 А. Он комплектуется трёхполюсным рубильником и тремя предохранителями марки ПН-2 с номинальным током плавких вставок 225 А.

Для ШС2 выбираю ящик однофидерный типа ЯВЗ-33 с номинальным током 300 А. Комплектуется трёхполюсным рубильником и тремя предохранителями с номинальными токами плавких вставок 260 А.

Результаты выбора проводников и аппаратов защиты заносятся в таблицу 23.

Для проверки на динамическую стойкость выбранных аппаратов защиты, а также распределительных пунктов и шинопроводов, производится расчёт токов короткого трехфазного замыкания.

На вводе от трансформатора в РУ-0,4 кВ устанавливается вводный выключатель и трансформаторы тока для измерений и учета электроэнергии. Вводной выключатель и трансформаторы тока выбирают по номинальной мощности силовых трансформаторов с учетом их допустимой перегрузки и возможной перегрузки выключателя и трансформаторов тока.

Таблица 23 – Выбор проводников и аппаратов защиты

№ п/п	Наименование ЭП	Номи-наль-ная мощ-ность Рном(р), кВт, Sном, кВ·А	Номи-наль-ный ток Iном(р), А	Тип аппа-рата защи-ты	Ток расцепителя, ток плавкой вставки, А	Марка, сечение проводника, способ прокладки	Ток допус-тимый Iдоп, А
расчёт-ный Iрасч.	номи-наль-ный Iном
	Кран-балка 5т		17,9	АЕ2050 100 А	21,5		АПВ4(1х6) Т15
2,16,23	Вентилятор		12,5	АЕ2050 100 А			АПВ4(1х2,5) Т15
3,4,5,6	Токарный полуавтомат		21,5	АЕ2050 100А	25,8	31,5	АПВ4(1х10) Т15
8,9,10	Шлифовальный полуавтомат	7,5	13,4	АЕ2050 100 А	16,1		АПВ4(1х4) Т15
11,12	Фрезерный станок		32,2	АЕ2050 100 А	38,7		АПВ4(1х16) Т15
13,14,15	Строгальный станок		21,5	АЕ2050 100 А	25,8	31,5	АПВ4(1х10) Т20
	Наждак		7,2	АЕ2050 100 А	8,6		АПВ4(1х2,5) Т20
	Автомат болтовысадной		12,5	АЕ2050 100 А			АПВ4(1х2,5) Т15
	Автомат резьбонакатной	5,5	9,8	АЕ2050 100 А	11,8		АПВ4(1х2,5) Т15
	Станок протяжной		16,1	АЕ2050 100 А	19,3		АПВ4(1х4) Т15
	Автомат гайковысадочный		32,2	АЕ2050 100 А	38,7		АПВ4(1х16) Т15
	Барабан виброгалтовочный	5,5	9,8	АЕ2050 100 А	11,8		АПВ4(1х2,5) Т15
	Автомат отрубной		26,8	АЕ2050 100 А	32,2		АПВ4(1х16) Т15
21,20,19	Токарный автомат		39,4	АЕ2050 100 А	47,2		АПВ4(1х16) Т15
	Фрезерный станок		21,5	АЕ2050 100 А	25,8	31,5	АПВ4(1х10) Т15
ШС1	Шинопровод№1	60,5	91,9	ВА51-33 160	124,2		АВВГ(4х70)
ШС2	Шинопровод№1	57,3	87,1	ВА51-33	117,7		АВВГ(4х70)

I_ном.т= ; (86)

где =0,38 кВ – номинальное напряжение трансформатора ЦТП низкой стороны;

I_р.max=1,3∙ I_ном.т; (87)

I_ном.т= =608,5 А;

I_р.max=1,3∙608,5=791 А.

Принимают вводной автоматический выключатель на вводе ВА74-40 (I_ном=800 А; I_{ном.расц}=800 А), секционный автоматический выключатель ВА51-39 (I_ном=630 А; I_{ном.расц}=400 А) и трансформаторов тока на вводе ТНШЛ – 0,66 (800/5).

Составляется расчётная схема.

Рисунок 2 – Расчётная схема для определения токов КЗ

Составляется схема замещения для определения токов КЗ в точке К₁.

Рисунок 3 – Схема замещения для определения токов КЗ в точке К₁

Расчёт сопротивления КЗ – цепи ведётся в виде таблицы.

Таблица 24 – Расчёт сопротивлений короткозамкнутой цепи в точке К₁

Элемент схемы	Сопротивление, мОм
R1К1	Х1К1
Трансформатор силовой Т1: мощность 400 кВ∙А, схема соединения Y /Y0	5,5	17,1
Автоматический выключатель QF1 Iном=800А	0,25	0,1
Трансформатор тока ТА с коэффициентом трансформации 800/5	−	−
Переходное сопротивление Rпер		−
Итого	20,75	17,2

Ток трёхфазного КЗ определяется по формуле:

; (88)

где U_ср.ном=400 В – средненоминальное напряжение низкой стороны трансформатора.

=8,55 кА.

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

; (89)

где К_уд=1,3 – ударный коэффициент на шинах ЦТП;

=15,72 кА.

Составляется схема замещения для определения токов КЗ в точке К₂.

Рисунок 4 – Схема замещения для определения токов КЗ в точке К₂

Таблица 25 – Расчёт сопротивлений короткозамкнутой цепи в точке К₂

Элемент схемы	Сопротивление, мОм
R1К2	Х1К2
Трансформатор силовой Т1: мощность 400 кВ∙А, схема соединения Y /Y0	5,5	17,1
Автоматический выключатель QF1 Iном=800 А	0,25	0,1
Трансформатор тока ТА с коэффициентом трансформации 800/5	−	−
Автоматический выключатель QF2 Iном=160 А	0,3	0,07
КЛ АВВГ4х70, длина 30м	0,447∙30=13,41	0,082∙30=2,46
Переходное сопротивление Rпер		−
Итого	39,46	19,73

На величину тока КЗ могут оказать влияние асинхронные электродвигатели, если они присоединены вблизи места КЗ.

Ток подпитки от асинхронных двигателей:

, (90)

где E_MG=0,9 – расчетная относительная ЭДС асинхронного двигателя;

х"_*d=0,2 – относительное сверхпереходное сопротивление асинхронного двигателя;

I_Р.ДВ - расчетный ток от группы электродвигателей, может быть рассчитан по формуле:

, (91)

где I_Р.УЧ – расчетный ток участка (графа 15 таблицы 3);

Р_НОМ.УЧ- номинальная установленная мощность участка (графа 4);

Р_НОМ.ДВ- номинальная установленная мощность электродвигателей на участке.

(92)

Ударный коэффициент определяется по таблице в зависимости от значения отношения :

=0,65; К_уд.к2=1,01

Ударный ток на шинах РУ-0,4 кВ цеховой ТП с учетом подпитки от двигателей:

. (93) Выбранные шинопроводы проверяются на динамическую стойкость по условию:

i_ДИН > i_УД, (94)

15 кА >8,02 кА; условие выполняется.

Расчет тока однофазного короткого замыкания производится для проверки аппаратов защиты на надёжность срабатывания, находится ток однофазного короткого замыкания у наиболее мощного из наиболее удалённых электроприёмников.

Расчёт однофазного тока короткого замыкания проводится для токарного автомата мощностью 22 кВт позиция 21.

Составляется схема замещения для определения токов КЗ в точке К₃.

Рисунок 5 – Схема замещения для определения токов КЗ в точке К₃

При расчёте тока однофазного короткого замыкания учитываются сопротивления элементов короткозамкнутой сети токам прямой, обратной и нулевой последовательностей.

При отсутствии точных данных ориентировочно принимают:

- для шин и шинопроводов R_0шс=10∙R_1шс и Х_0шс=10∙Х_1шс;

- для кабелей и проводов, проложенных в трубах, R_0кл=10∙R_1кл и Х_0кл=4∙Х_1кл.

Расчёт сопротивлений короткозамкнутой цепи при однофазном КЗ в точке К₃ сводится в таблицу 26.

Ток однофазного КЗ находится по формуле:

; (95)

Таблица 26 – Расчёт сопротивлений короткозамкнутой цепи при однофазном КЗ в точке К₃

Элемент схемы	Сопротивление, мОм
R1+R2=2R1	R0	Х1+Х2=2Х1	Х0
1
Трансформатор силовой мощность 400 кВ·А, схема соединения Y /Y0	2∙5,5=11	55,6	2∙17,1=34,2
Автоматический выключатель QF1 Iном=800 А	2∙0,25=0,5	0,25	2∙0,1=0,2	0,1
Трансформатор тока ТА с коэффициентом трансформации 800/5
Автоматический выключатель QF2 Iном=160 А	2∙1,3=2,6	1,3	2∙0,7=1,4	0,7
КЛ АВВГ4х70 , длина 30 м	2∙0,447∙30= =26,82	134,1	2∙0,082∙30=4,92	9,84

Продолжение таблицы 26

Шинопровод ШРА4: Iном =250 А, длина 44 м	2∙0,21∙44=18,48	92,4	2∙0,21∙44=18,48	92,4
Автоматический выключатель QF3 Iном=100 А Iном.расц=50 А	2∙2,15=4,3	2,15	2∙1,2=2,4	1,2
Провод АПВ4(1х16), длина 4 м	2∙1,95∙4=15,6		2∙0,095∙4=0,76	1,52
Переходное сопротивление Rпер	2∙30=60		−	−
Нулевой провод АПВ1(1х16), длина 4 м	2∙1,95∙4=15,6		2∙0,095∙4=0,76	1,52
Нулевая шина ШРА4: Iном =250 А, длина 44 м	2∙0,21∙44=18,48	92,4	2∙0,21∙44=18,48	92,4
Нулевая жила КЛ АВВГ4х70, длина 30 м	2∙0,447∙30= =26,82	134,1	2∙0,082∙30=4,92	9,84
Итого	200,2	698,3	86,52	358,52

=0,568 кА=568 А.

Проверяется на надёжность срабатывания автоматический выключатель по следующему условию:

3∙I_{ном.расц}≤ (96)

3∙50 А=150 А<568 А; автоматический выключатель удовлетворяет условию надёжности срабатывания.