Вибір високовольтних вимикачів і перерізу провідників

Високовольтні вимикачі вибираються за номінальною напругою і розрахунковим струмом з врахуванням після аварійних режимів [8, с. 56].

(2.25).

(2.26).

де U_ном.в – номінальна напруга вимикача;

U_{ном.мережі} – номінальна напруга мережі;

I_ном.в – номінальний струм вимикача;

I_max – максимальний струм.

Переріз провідників вибираємо за економічною густиною струму:

(2.27)

де J_ек – економічна густина струму;

I_р – розрахунковий струм.

Визначимо струми для нормального і після аварійного режимів для ліній підприємства напругою 10 кВ і 0,4 кВдля подальшого вибору захисної апаратури:

Для захисної апаратури на сторони лінії 10 кВ, вибираємо масляний вимикач типу ВМГ – 10 в якого номінальний струм дорівнює 630 А та повний час вимиканняня вимикача з приводом складає 0,14 с. Для установки на стороні 0,4 кВ вибираємо автомат типу АВМ-10 в якого номінальний струм дорівнює 1000 (А).

Перевіряємо вибраний вимикач та автомат за умовою:

.

Оскільки за результатами виконаних розрахуків ця умова виконується, то обираємо:

ВМГ – 10 - 630 ≥ 22 А,

АВМ – 10-1000 ≥ 536 А.

Вибір провідників виконується за економічною густиною струму [9, с.17].

Для ізольованих провідників з паперовою ізоляцією j_ек = 1,2 при часі використання максимального навантаження > 5000 год.

Визначаємо економічний переріз провідника для лінії живлення за формулою (2.27):

Для цехової мережі вибираємо броньовані кабелі з паперовою ізоляцією в алюмінієвій оболонці типу ААБ. Згідно ПУЕ в землі (траншеях) рекомендується прокладати броньовані кабелі, наприклад ААБ (алюмінієва жила, ізоляція з просоченого паперу, алюмінієва оболонка, броньована двома стальними смужками, зовнішнє покриття).

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.7.

Для захисту ліній живлення електроприймачів передбачаємо використання селективних вимикачів. Далі робимо розрахунок кожної ділянки від РП до ТП з метою вибору марки проводу і захисної апаратури [9,с. 20].

Таблиця 2.7 – Результати вибору комутаційно-захисної апаратури і провідників цехової мережі

Лінія	Sроз., кВА	Іроз.,А	Іmаx.,А	Sек.,мм2	Марка проводу	Ідоп.,А	Марка вимикача
ТП	182,5				АС-240		АВМ-10

Розрахунок для лінії ТП-РП1 здійснюємо в такій послідовності:

- розраховуємо максимальний струм:

де S_м= 33 кВА, розрахункова максимальна потужність (дивись таблицю 2.2);

- визначаємо найбільший пусковий струм за формулою:

, (2.28)

де I_н.макс – номінальний струм ЕП, пусковий струм якого найбільший в даному РП і визначається за формулою [9, с. 20]:

, (2.29)

де – номінальна потужність ЕП, кВт;

– номінальна напруга мережі, Вт;

– номінальний коефіцієнт потужності ЕП.

Після підставлення чисельних даних знаходимо:

А.

Таким чином, найбільший пусковий струм дорівнює А, а піковий струм лінії ТП-РП1становить:

(2.30)

.

На цій підставі обираємо автоматичний вимикач серії АМ8-М з номінальним струмом вимикача I_ном._в = 800 А і номінальним струмом розчеплювача I_н.розч = 500 А (додаток В, таблиця В.3).

Для АМ8-М комутаційний струм відключення складає 45 кА.

Вибираємо кабель типу ААБГ 3´240 + 1´120 (таблиця В.4).

Розрахунок для лінії ТП-РП2 виконуємо наступним чином:

- розраховуємо максимальний струм:

;

- за формулою (2.29) визначаємо номінальний струм ЕП, пусковий струм якого найбільший в даному РП:

;

- знаходимо найбільший пусковий струм:

- за формулою (2.30) обчислюємо піковий струм лінії ТП-РП2:

.

За результатами розрахунків обираємо автоматичний вимикач серії АМ4 з номінальним струмом вимикача I_ном._в = 400 А і номінальним струмом розчеплювача I_н.розч = 300 А.

Для АМ4 комутаційний струм відключення складає 20 кА.

Обираємо кабель типу ААБГ 3´95 + 1´50.

Розрахунок для лінії ТП-РП3 здійснюємо втакій послідовності:

- розрахковуємо максимальний струм:

;

- за формулою (2.29) знаходимо номінальний струм ЕП, пусковий струм якого найбільший в даному РП визначається:

;

- обчислюємо найбільший пусковий струм:

- за формулою (2.30) визначаємо піковий струм лінії ТП-РП3:

.

Обираємо автоматичний вимикач серії АМ4 з номінальним струмом вимикача I_ном._в = 400 А і номінальним струмом розчеплювача I_н.розч = 120 А. Для АМ4 комутаційний струм відключення складає 20 кА.

Обираємо кабель типу ААБГ 3´25 + 1´16.Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.8

Таблиця 2.8 – Результати розрахунків високовольтних вимикачів і перерізу провідників лінії ТП-РП

Лінія

Iмакс, А

Iп, А

Тип захис-ного апарату

Iном.в, А

Iн.розч, А

Iн.відкл, кА

Тип провідника

S, мм2

Iдоп, А

Закінчення таблиці 2.8

ТП-РП1

АМ8-М

ААБГ

3´240 + 1´120

ТП-РП2

23,5

АМ4

ААБГ

3´95 + 1´50

Лінія

Iмакс, А

Iп, А

Тип захис-ного апарату

Iном.в, А

Iн.розч, А

Iн.відкл, кА

Тип провідника

S, мм2

Iдоп, А

ТП-РП3

14,4

АМ4

ААБГ

3´25 + 1´16

Згідно обраних захисних апаратів і провідників структурна схема електропостачання досліджуваного цеху показана на рисунку 2.9, де позначено:

Рисунок 2.9 – Схема електропостачання цеху

- АВР – автоматичне включення резерву;

- СР – секційний роз’єднувач;

- ТМ – трансформатор масляний;

- ЩО – щит освітлення;

1,2,3… – відповідно номера ЕП згідно плану розміщення технологічного обладнання, показаного на рисунку 2.6.

Розрахунок заземлення

Захисне заземлення забезпечує зниження напруги дотику при замиканні на корпус до відносно безпечних значень шляхом зменшення потенціалу заземленого обладнання, вирівнювання потенціалів підвищенням потенціалів місця, на якому стоїть людина, до значень, що близькі до потенціалу заземлених конструктивних частин обладнання [9, с.196].

Розрахунок захисного заземлення має на меті визначення основних параметрів заземлення – кількість, розміри та порядок розміщення одиночних заземлювачів та заземлюючих провідників, при яких напруга дотику та кроку в період замикання фази на заземлений корпус не перевищує допустимих значень.

Розрахунок захисного заземлення здійснюється для випадку розташування заземлювача в однорідній землі. При цьому враховується опір верхнього шару землі (шар сезонних змін), який обумовленний замерзанням або засухою грунту. Розрахунок, який заснований на коефіцієнтах використання провідності заземлювача називається способом коефіцієнтів використання. Його виконують, як при простих, так і при складних конструкціях групових заземлювачів.

При розрахунку заземлювачів в однорідній землі способом коефіцієнтів використання значення опору R захисного заземлення визначаємо в наступному порядку [9, с. 197]:

- обчислюємо опір пристрою заземлення R_з. Згідно ПУЕ найбільш

припустимі значення R_з, складають для установок до 1000 В:

- 10 Ом при сумарній потужності генераторів або трансформаторів, що живлять дану мережу, не більше 100 кВА;

- 4 Ом у всіх інших випадках.

- визначаємо необхідний опір штучного заземлювача R_ш:

(2.33)

де R_е – опір розтікання природного заземлювача, Ом;

R_з – необхідний опір заземлюючого пристрою, Ом;

- обчислюємо кількість вертикальних і довжину горизонтальних електродів:

, (2.34)

де n – кількість вертикальних електродів, штук;

S – площа цеху, м²;

а^’ – задана відстань між електродами, м;

, (2.35)

де l_г – сумарна довжина горизонтальних електродів, м;

а – ширина сторони цеху, м;

b – довжина сторони цеху, м;

- розраховуємо опори розтікання вертикального R_в та горизонтального R_г електродів:

(2.36)

де ρ_роз.в – розрахунковий питомий опір землі для вертикального електрода, Ом·м;

l_в – довжина вертикальних стрижневих електродів, м;

d – діаметр електрода, мм;

t – глибина занурення в землю верхнього кінця електрода, м;

(2.37)

де ρ_роз.г – розрахунковий питомий опір для горизонтального електрода, Ом·м;

l_г – довжина горизонтальних електродів, м;

b^' – товщина горизонтального електрода, м;

- за даними таблиці 2.10 та таблиці 2.11 визначаємо коєфіцієнти використання для вертикальних та горизонтальних електродів ŋ_в та ŋ_г та з їх врахуванням обчислюємо розрахунковий опір заземлювача за виразом:

(2.38)

Таблиця 2.10 – Коефіцієнти використання вертикальних ŋ_в електродів групового заземлення без урахування впливу смуги зв`язку

Відношення відстаней між вертикальними електродами до їх довжини а’/l	Число заземлювачів
Електроди розміщенні по контуру
	-	0,69	0,61	0,56	0,47	0,41	0,39	0,36
	-	0,78	0,73	0,68	0,63	0,58	0,55	0,52
	-	0,85	0,80	0,76	0,71	0,66	0,64	0,62

Таблиця 2.11 – Коефіцієнти використання горизонтальних ŋ_г електродів смугового електрода, з`єднуючого вертикальні електроди групового заземлення

Відношення відстаней між вертикальними електродами до їх довжини а/l	Число заземлювачів
Вертикальні електроди розміщенні по контуру
	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Для розрахунку заземлювача задаємось такими вихідними даними:

- виробничий цех площею S= 5000 м² з понижуючою підстанцією 10/0,4 кВ. Заземлювач передбачається виконати з вертикальних стрижневих електродів довжиною l_в = 5 м, діаметром d=12 мм і відстанню між ними а^’=5 м та горизонтальних електродів (сталева смуга перетином 4´40 мм) на глибині t = 0,8 м. Розрахункова величина питомого опору ґрунту у місці спорудження захисного заземлення береться з таблиці С додатка С (для чорнозема ρ=20 Ом·м). Коєфіцієнти вертикальної прокладки К_в і горизонтальної прокладки К_г приймаються з таблиці С2 додатка С(для третього кліматичного району К_в=1,3, К_г=2,5). Розрахункові питомі опори ґрунту для вертикальних і горизонтальних заземлювачів визначаються відповідно так [9, с. 104]:

Ом·м, (2.39)

Ом·м, (2.40)

Таким чином, для чорнозему:

Ом·м;

Ом·м;

У якості природного заземлювача використовуємо металеву технологічну конструкцію з опором розтікання природного заземлювача R_е =15 Ом.

Здійснюємо розрахунок у відповідності з зазначеною послідовністю [9, с. 197]:

- згідно ПУЕ необхідний опір заземлюючого пристрою складає:

R_з= 4 Ом;

- за формулою (2.33) визначеємо необхідний опір штучного заземлювача R_ш:

;

- за формулами (2.34), (2.35) обчислюємо кількість вертикальних та довжину горизонтальних електродів:

штук,

;

- за формулами (2.36), (2.37) розраховуємо опори розтікання вертикального R_в та горизонтального R_г електродів:

;

;

- за даними таблиць (2.10, (2.11) обираємо коєфіцієнти використання для вертикальних та горизонтальних електродів ŋ_в = 0,4 та

ŋ_г = 0,21;

- обчислюємо розрахунковий опір заземлювача R за формулою (2.38):

;

Таким чином, проектований заземлювач є контурним, складається з 56 вертикальних стрижневих електродів довжиною 5 м і діаметром 12 мм та горизонтального електрода у вигляді сталевої смуги довжиною 300 м, перетином 4´40 мм², занурених у землю на 0,8 м.