Электроустановок фермерского хозяйства

3.1. Исходными данными для расчета:

- схема электрической цепи;

- сечения соединительных проводов и кабелей, приведены в таблице 5;

- значения расчетных токов и токов КЗ приведены в таблице 6.

Рис. 1. Схема электрооборудования части электроустановки

Таблица 5. Результаты расчета рабочих, пиковых токов и выбора проводов и кабелей.

Таблица 6. ТокиКЗ в точках расположения элементов сети

Точка КЗ	Элемент сети	, кА	,кА
		Вар 1	Вар 2	Вар 3	Вар 4	Вар 1	Вар 2	Вар 3	Вар 4
	ГРЩ	4,5		3,6	3,1	1,7	1,5	1,2	0,7
	ШР2	4,0	3,6	3,1	2,4	1,2	1,1	0,7	0,45
	ШР1	3,6	3,1	2,4	2,6	0,7	0,65	0,45	0,75
	Сварочный трансформатор	2,6	2,4	2,6	1,0	0,45	0,4	0,75	0,42
	Водонагреватель	3,0	2,6	1,0	0,9	0,75	0,7	0,42	0,5
	М1(зернодробилка)	1,0	1,0	0,9	0,7	0,42	0,4	0,5	0,35
	М2 (насос)	1,1	0,9	0,7	0,5	0,5	0,4	0,35	0,3

Выбор аппаратов защиты выполняем “снизу”, начиная от аппаратов наиболее удаленных от источника питания.

Электроприемники присоединены к главному распределительному щиту ГРЩ с помощью распределительных щитов ШР1 и ШР2, в их состав входят автоматические выключатели общего применения.

3.2. В качестве ГРЩ принят шкаф серии ШРЭ-3. На его вводе установлен автоматический выключатель QF1, оснащенный УЗО приставкой типа УЗО-5 или NS250 с номинальным отключающим дифференциальным током I mA300 и имеющий временную характеристику типа “S” [6].

Автоматический выключатель на вводе играет роль коммутационного аппарата, а УЗО приставка, воздействующая на его независимый расцепитель, предназначена для предотвращения пожара при возникновении токов утечки на землю или корпус электрооборудования.

Для защиты отходящих линий к шкафам ШР1 и ШР2 шкаф ШРЭ-3 укомплектован автоматическими выключателями QF2, QF3.

В качестве ШР1 принят шкаф серии ПР11М1. В качестве коммутационного аппарата на его вводе принят автоматический выключатель QF4. Для защиты отходящих линий от перегрузок и токов КЗ, а также нечастых включений и отключений шкаф ПР11М1 укомплектован автоматическими выключателями QF7, QF8.

В качестве ШР2 принят силовой шкаф серии СПА-77-1, предназначенный для распределения электрической энергии. На вводе шкафа СПА-77-1 установлен рубильникQS1 с номинальным током 250А. Отходящие линии защищаются автоматическими выключателями QF5, QF6.

Все автоматические выключатели, входящие в комплект шкафов являются автоматами общего применения.

3.3. К шкафу ШР1 подключена группа асинхронных двигателей.

3.3.1. Выбор уставки расцепителей автоматического выключателя QF7типа ВА51Г-25-34 защищающего линию к двигателю М1.

Определение номинального тока теплового расцепителя автомата.

I_н.m≥ K_н·I_пик =0,4*47 =18,8 А

По стандартной шкале уставок принято I _{н т}= 20 А.

Определение тока срабатывания отсечки этого автомата

Проверка условия отстройки отсечки от пиковых токов

Так как ток срабатывания отсечки I_со=280 А больше полученного значения 98,7А, то при пуске двигателя отсечка не будет срабатывать, т.е. будет от строена от пускового тока двигателя М1.

Предварительно принят к установке в шкафу ШР1 автоматический выключатель ВА51Г-25-34: Uн=380В, Iн.а.=25А, Iн.т.=20А, Iс.о=280А, ПКС=3,8кА, Iс.п.=1,2Iн.т, tс.о=0,04с. [5].

Определение эффективности защиты от перегрузки

Так как это неравенство выполняется, то защита от перегрузки эффективна.

Проверка автоматического выключателя на стойкость к токам КЗ.

ПКС ≥I⁽³⁾к.max

Величина тока трехфазного короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя (точка3) равна 3,6кА, ПКС=3,8кА, т.к. неравенство выполняется 3,8>3,6 , то автоматический выключатель будет стоек к токам КЗ.

Проверку на электродинамическую и термическую стойкость не проводим из-за отсутствия данных по электродинамической и термической стойкости автоматического выключателя в каталоге.

Проверка чувствительности отсечки к однофазному току КЗ в конце защищаемой линии (точка 6)

Так как неравенство выполняется, то отсечка чувствительна к однофазному току КЗ в конце линии.

Проверка чувствительности отсечки к двухфазному току КЗ в конце линии

Отсечка будет чувствительна к междуфазным коротким замыканиям не только в конце линии, но и в любом месте, включая выводы аппарата защиты.

Окончательно принят к установке автоматический выключатель типа

ВА51Г-25-34: Uн=380В, Iн.а.=25А, Iн.т=20А, Iс.о=280А, ПКС=3,8кА, Iс.п=1,2·Iн.т,tс.о=0,04с. [5].

3.3.2. Выбор уставки расцепителей автоматического выключателя QF8

типа ВА51Г-25-34, защищающего линию к двигателю М2.

Номинальный ток теплового расцепителя:

Принято I н т =25А

Каталожное значение тока срабатывания отсечки

Отсечка удовлетворяет условию несрабатывания от пиковых токов

350 >2,1·I_пик=2,1·60 =126А.

Предварительно принят автоматический выключатель ВА51Г-25-34:

Uн=380В, Iн.а.=25А, Iн.т=25А, Iс.о=350А, ПКС=3,8кА, Iс.п=1,2·Iн.т, tс.о=0,04с. [5].

Определение эффективности защиты от перегрузок

Защита от перегрузок эффективна.

Проверка стойкости автоматического выключателя к токам КЗ.

ПКС ≥I⁽³⁾к.max3,8 >3,6.

Условие выполняется, следовательно, автоматический выключатель стоек к токам КЗ в месте его установки (точка 3).

Проверка на электродинамическую и термическую стойкость не проводится ввиду отсутствия данных.

Проверка чувствительности отсечки к однофазному току КЗ в конце защищаемой линии (точка 7)

Условие чувствительности к однофазному току КЗ выполняется.

Проверка чувствительности отсечки к двухфазному току КЗ в конце защищаемой линии

Условие чувствительности к междуфазным токам КЗ выполняется.

Предварительно выбранный автоматический выключатель ВА51Г-25-34 :

Uн=380В, Iн.а.=25А, Iн.т=25А, Iс.о=350А, ПКС=3,8кА, Iс.п=1,2·Iн.т, tс.о=0,04с принят к окончательной установке [5].

Аналогично выбираются аппараты защиты остальных групп электроприемников подключенных к шкафу ШР1.

3.4. На вводе шкафа ШР1 типа ПР11М1 установлен автоматический выключатель QF4 ВА57-35-34: Uн=660В Iн.т.=250А, Iс.о=2500А. Этот автоматический выключатель выполняет функции коммутационного аппарата и должен

быть отстроен от наибольших токов КЗ в конце линий питающих электроприемники, подключенные к шкафу ШР1.

Проверка условия несрабатывания отсечки выключателя QF4 к однофазному току КЗ в месте установки электроприемников:

Условие несрабатывания выполняется.

Проверка условия несрабатывания отсечки выключателя QF4 к двухфазному току КЗ в месте установки электроприемников:

Условие несрабатывания выполняется.

Проверка чувствительности отсечки автоматического выключателя QF4 кмаксимальному току КЗ в месте его установки

Автоматический выключатель QF4 чувствителен к току трехфазного КЗна его выводах, тем самым, резервируя вышестоящую защиту.

Проверка стойкости выключателя QF4 к токам КЗ

Выключатель QF4 типа ВА-57-35-34 будет стоек к токам КЗ.

3.2. К шкафу ШР2 типа СПА-77-1 подключена группа электроприемников, в состав которых входят сварочный трансформатор ТДП-1 и трехфазныйводонагреватель.

3.2.1. Выбор уставки расцепителей автоматического выключателя QF5типа АЕ2046М, защищающего линию к сварочному трансформатору.

Определение номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя, защищающего трансформатор:

Используя стандартную шкалу уставок тепловых расцепителей выключателя АЕ-2046М принято

Паспортное значение тока срабатывания отсечки

Проверка выполнения условия отстройки отсечки от пиковых токов

Условие выполняется, следовательно, отсечка автоматического выключателя QF5 отстроена от броска намагничивающего тока трансформатора.

Предварительно принят к установке автоматический выключатель

АЕ2046М: Uн.а.=660В, Iн.а=63А, Iн.т=25А, Iс.о=300А, Iс.п=1,25·Iн.т, ПКС=4,5кА,

ОПКС=6,5кА, tс.о=0,04с. [5].

Проверка эффективности защиты от перегрузки кабеля РПШ от ШР2 до сварочного трансформатора

Условие эффективности защиты от перегрузки

Условие выполняется.

Проверка автоматического выключателя на стойкость к токам короткого замыкания

Условие стойкости при коротких замыканиях выполняется.

Так как данные по электродинамической и термической стойкости этогоавтоматического выключателя в каталоге отсутствуют, то проверку по электродинамической и термической стойкости не проводим.

Проверка чувствительности отсечки к однофазному току КЗ в конце защищаемой линии (точка 4)

Отсечка чувствительна к однофазному току КЗ в конце линии (точка 4).

Кроме того отсечка автоматического выключателя будет чувствительна ик межфазным коротким замыканиям в конце линии (точка 4), т.к. выполняется условие

Окончательно принят к установке автоматический выключательАЕ2046М: Uн.=660В, Iн.а=63А, Iн.т=25А, Iс.о=300А, Iс.п=1,25·Iн.т, ПКС=4,5кА,tс.о=0,04с, ОПКС=6,5кА [5].

3.2.2. Выбор уставок расцепителей автоматического выключателя QF6типа АЕ2046М, защищающего кабельную линию к водонагревателю.

Определение номинального тока теплового расцепителя

Принята уставка теплового расцепителяIн.т40А.

Паспортное значение тока срабатывания отсечки

Проверка выполнения условия отстройки отсечки от пиковых токов

Условие выполняется 480>63.

Проверка защиты от перегрузки кабеля, по которому получает питаниеводонагреватель, не производится.

Проверка автоматического выключателя на стойкость к токам короткогозамыкания

Условие стойкости к токам КЗ выполняется.

Проверки на электродинамическую и термическую стойкости автоматических выключателей не проводятся из-за отсутствия данных.

Проверка чувствительности отсечки к однофазному току КЗ в конце линии (точка 5)

Отсечка чувствительна к однофазному току КЗ в конце линии.

Проверка чувствительности отсечки к двухфазному току КЗ в конце линии (точка 5)

Отсечка чувствительна к междуфазным токам КЗ в конце линии.

Проверка кабеля АВВГ, S=16мм2 от ШР2 до водонагревателя на термическую стойкость к токам короткого замыкания по выражению:

Кабель АВВГ S=16мм2 условию термической стойкости удовлетворяет16>12,2

Окончательно принят к установке автоматический выключательАЕ2046М: Uн.=660В, Iн.а=63А, Iн.т=40А, Iс.о=480А, ПКС=4,5кА, tс.о=0,04с.

3.6. Выбор уставок расцепителей автоматического выключателя QF3, защищающего кабельную линию от ГРЩ до ШР1.

Определение номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя QF3

По стандартной шкале уставок автоматического выключателя ВА57-31

принято: Iн.т40А.

Паспортное значение тока срабатывания отсечки

Проверка условия отстройки отсечки от пиковых токов

Условие выполняется.

Предварительно принят автоматический выключатель ВА51-31-34:

Uн. =660В, Iн.а=100А, Iн.т=40А, Iс.о=400А, ПКС=6кА, Iс.п=1,3·Iн.т, tс.о=0,04с [5].

Определение эффективности защиты от перегрузок кабеля АВВГ проложенного от ГРЩ к ШР1.

Определение тока срабатывания от перегрузок

Проверка условия эффективности защиты от перегрузок

Защита от перегрузок эффективна.

Проверка стойкости автоматического выключателя QF3 к токам КЗ

Условие выполняется. Автоматический выключатель будет стоек к токамКЗ в месте его установки (точка 1).

Ввиду отсутствия данных проверка на термическую и динамическуюстойкость не проводится.

Проверка чувствительности отсечки выключателя QF3 к однофазномутоку КЗ в конце линии (точка 3).

Отсечка чувствительна к однофазному току КЗ.

Проверка чувствительности отсечки к двухфазному току КЗ в конце линии (точка 3).

Отсечка чувствительна к межфазным коротким замыканиям в шкафуШР1 (точка 3).

Проверка на термическую стойкость к токам КЗ кабеля АВВГ S=16мм2 отГРЩ к ШР1.

Должно выполняться условие S>Smin.

Определение термически стойкого сечения кабеля

Кабель от ГРЩ к ШР1 будет термически стоек, т.к.16>13,7.

Окончательно принят к установке автоматический выключатель ВА57-31-34: Uн.=660В, Iн.а=100А, Iн.т=40А, Iс.о=400А, ПКС=6кА, Iс.п.=1,3·Iн.т,tс.о=0,04с [5].

Проверка селективности действия выключателя QF3 с нижестоящимивыключателями QF7 и QF8.

Селективность действия выключателей будет обеспечена при выполнении условия

При однофазных коротких замыканиях в точках 6 и 7 это условие приметВид

а т.к. неравенства не выполняются, то при однофазных коротких замыканиях выключатели QF7 и QF8 будут работать неселективно с выключателемQF3.

Тоже самое будет иметь место и при междуфазных коротких замыканиях,так как токи междуфазных КЗ в точках 6 и 7 значительно больше токов однофазных КЗ в этих точках.

3.7. Выбор уставок расцепителей автоматического выключателя типаВА57-31 защищающего кабельную линию от ГРЩ до ШР2.

Определение номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя

По стандартной шкале уставок автоматического выключателя ВА57-31принято Iн.т=63А.

Паспортное значение тока срабатывания отсечки этого выключателяIс.о800А .

Проверка условия отстройки отсечки от пиковых токов

Условие выполняется.

Предварительно принят к установке выключатель QF2 типа ВА57-31-34:Uн.=660В Iн.а=100А, Iнт=63А, Iс.о=800А, ПКС=6кА, Iс.п=1,3·Iн.т, tс.о=0.04c [5].

Определение эффективности защиты от перегрузок кабеля АВВГ отРЩ до ШР2

Так как неравенство выполняется, то защита от перегрузок эффективна.

Проверка стойкости автоматического выключателя QF2 к токам КЗ

Автоматический выключатель стоек к токам КЗ, так как его ПКC =6кАбольше тока трехфазного КЗ в месте установки автомата (3) Ik.max= 4,5 кА

Проверка на электродинамическую и термическую стойкость не проводится ввиду отсутствия соответствующих каталожных данных.

Проверка чувствительности отсечки к однофазному току к КЗ в концезащищаемой линии, (точка 2)

К однофазным токам КЗ отсечка чувствительна.

Проверка чувствительности отсечки к двухфазному току к КЗ в конце защитной линии, (точка 2)

Отсечка будет чувствительна к двухфазным КЗ не только в конце линии,но и в любом ее месте, включая выводы аппарата защиты.

Проверка на термическую стойкость кабеля АВВГ сечением S=90мм2 отГРЩ до ШР2.

Определение термически стойкого сечения

Кабель от ГРЩ до ШР2 будет термически стоек, так как сечение большеминимального сечения по термической стойкости 90>13,7

Окончательно принят к установке автоматический выключатель QF2 типа ВА57-31-34: Uн=660В Iн.а=100А, Iн.т=63А, Iс.о.=800А, ПКС=6кА, Iс.п=1,3·Iн.т,tс.о=0.04c [5].

Проверка селективности действия выключателя с нижестоящими выключателями QF5 и QF6.

Селективность действия выключателей будет обеспечена при выполнении условия

Селективность будет обеспечена при однофазном КЗ в конце зоны действия выключателя QF5(точка 4), т.к. будет выполняться неравенство

Селективность не может быть обеспечена при однофазном КЗ в конце зоны действия выключателя QF6(точка 5), т.к. не выполняется неравенство

3.8. На вводе ГРЩ серии ШРЭ-3 установлен автоматический выключатель QF1 типа ВА57-35-34: Uн=660В, Iн.т.=250А, Iс.о=2500А, ПКС=18кА, с независимым расцепителемUн.р=220В АС. Кроме того, на вводе установленоУЗО типа NS250, IΔn=300мА с временной характеристикой типа «S».

Проверка стойкости выключателя QF1 к токам короткого замыкания наего выводах

Условие стойкости к токам КЗ выполняется.

Отсечка выключателя QF1 должна быть отстроена от однофазных токовкороткого замыкания в зоне действия выключателей QF2 и QF3 (точки 2 и 3).

Так как условие отстройки выполняется, то выключатель QF1 не будетсрабатывать при любых однофазных КЗ в распределительных шкафах ШР1 иШР2.

Селективность действия УЗО приставки с нижестоящими защитами приоднофазных коротких замыканиях обеспечивается выбором временной характеристики типа «S».

Проверка условия несрабатывания отсечки выключателя QF1 к двухфазному току короткого замыкания в конце зоны действия выключателей QF2 иQF3

Условие не выполняется, следовательно, выключатель QF1 будет неселективен с выключателем QF2 при междуфазных коротких замыканиях в распределительном шкафу ШР2.

То же самое будет наблюдаться и при междуфазных коротких замыканиях в шкафу ШР1, то есть выключатель QF1 будет работать неселективно с выключателем QF3, т.к. не выполняется условие

Отсечка выключателя QF1 будет чувствительна к трехфазному току короткого замыкания в месте установки выключателя, резервируя вышестоящую защиту.

Для обеспечения селективного действия выключателейво всем диапазоне возможных токов КЗ необходимо выключатели QF1, QF2, QF3выбрать селективными. Время срабатывания этих выключателей определяется местом их установки. Время срабатывания выключателей QF2, QF3 необходимо выбрать в пределах 0,2-0,3 с.Время срабатывания выключателя QF1необходимо выбрать в пределах 0,4-0,5 с.

Приложение 1

ПОВТОРЯЕМОСТИ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА ПРИ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ПО ВЕЙБУЛЛУ И Y=1.25

Скорость ветра	СРЕДНЕПЕРИОДНЫЕ СКОРОСТИ ветра 1 ВЕТРА
3.0	3.25	3.5	3.75		4.25	4.5	4.75	5.0	5.25	5.5	5.75		6.25	6.5
	0.229	0.212	0.197	0.184	0.172	0.161	0.151	0.143	0.135	0.128	0.122	0.116	0.110	0.105	0.101
	0.198	0.189	0.180	0.172	0.163	0.156	0.149	0.142	0.136	0.130	0.125	0.120	0.115	0.110	0.106
	0.153	0.151	0.148	0.144	0.140	0.136	0.132	0.128	0.124	0.120	0.116	0.113	0.109	0.106	0.102
	0.111	0.113	0.115	0.115	0.115	0.113	0.112	0.110	0.108	0.106	0.104	0.102	0.099	0.097	0.095
	0.077	0.082	0.086	0.088	0.090	0.091	0.092	0.092	0.092	0.091	0.090	0.089	0.088	0.087	0.085
	0.052	0.057	0.062	0.066	0.069	0.072	0.074	0.075	0.076	0.076	0.077	0.077	0.076	0.076	0.075
	0.034	0.039	0.044	0.048	0.052	0.055	0.058	0.060	0.062	0.063	0.064	0.065	0.065	0.066	0.066
	0.022	0.026	0.031	0.035	0.039	0.042	0.045	0.047	0.050	0.051	0.053	0.054	0.055	0.056	0.057
	0.014	0.017	0.021	0.025	0.028	0.031	0.034	0.037	0.039	0.041	0.043	0.045	0.046	0.047	0.048
	0.008	0.011	0.014	0.017	0.020	0.023	0.026	0.029	0.031	0.033	0.035	0.037	0.038	0.040	0.041
	0.005	0.007	0.009	0.012	0.014	0.017	0.019	0.022	0.024	0.026	0.028	0.030	0.032	0.033	0.034
	0.003	0.005	0.006	0.008	0.010	0.012	0.014	0.017	0.019	0.020	0.022	0.024	0.026	0.027	0.029
	0.002	0.003	0.004	0.006	0.007	0.009	0.011	0.012	0.014	0.016	0.018	0.019	0.021	0.022	0.024
	0.001	0.002	0.003	0.004	0.005	0.006	0.008	0.009	0.011	0.012	0.014	0.015	0.017	0.018	0.020
	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.004	0.006	0.007	0.008	0.009	0.011	0.012	0.014	0.015	0.016
	0.000	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.004	0.005	0.006	0.007	0.008	0.010	0.011	0.012	0.013
	0.000	0.000	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.004	0.005	0.006	0.007	0.008	0.009	0.010	0.011
	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.002	0.003	0.003	0.004	0.005	0.006	0.007	0.008	0.009
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.002	0.003	0.003	0.004	0.005	0.005	0.006	0.007
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.004	0.004	0.005	0.006
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.003	0.004	0.005
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.002	0.002	0.003	0.003	0.004
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002	0.002	0.002	0.003
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002	0.002	0.002
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.001	0.001
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001	0.001
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001	0.001
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001	0.001
	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.001

Y=1.25