,

где - активные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательностей; P_кз - мощность потерь в опыте короткого замыкания (КЗ); U_нн - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора; - реактивные сопротивления трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательностей; U_к - напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах; S_н - номинальная полная мощность трансформатора.

Параметры трансформатора взяты из табл. П.5.6.

Таблица П.5.5

Марки, конструкция и назначение силовых кабелей

Марки	Конструкция и назначение
меди	алюминия
СБ АБ ОСБ СП СВГ АБГ ОСБГ АГ СГТ СБВ АБВ СБГВ ЦСБ ЦСБГ СРБ ВРБ НРБ ВВБ ВПБ ВОВБ ПОВБ СРБГ ВРБГ ВВБГ НРБГ СРГ ВРГ НРГ ВВГ ПВГ	АСБ ААБ АОСБ АСП АСВГ ААБГ АОСБГ ААГ АСГТ АСБВ ААБВ АСБГВ ЦАСБ ЦААБГ АСРБ АВРБ АНРБ АВВБ АВПБ АВОВБ АПОВБ АСРБГ АВРБГ АВВБГ АНРБГ АСРГ АВРГ АНРГ АВВГ АПВГ	Кабели с изоляцией из пропитанной бумаги с медными и алюминиевыми (А) жилами, в свинцовой (С) или алюминиевой (А) оболочке, с отдельно освинцованными (О) жилами, бронированные стальными лентами (Б) или стальными оцинкованными проволоками (П) с наружным защитным покровом - для прокладки в земле (в траншее) То же, но без наружного покрова (Г) - для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях, при возможных механических воздействиях на кабель То же, в алюминиевой оболочке, небронированный - для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях при отсутствии механических воздействий на кабель То же, в свинцовой утолщенной (Т) оболочке, небронированный - для прокладки в трубах, блоках, тоннелях, каналах, внутри помещений при отсутствии механических воздействий на кабель То же, что и кабели марок СБ, АСБ, АБ, ААБ, СБГ, АСБГ, ААБГ, но с обедненной (В) и нестекающей (Ц) массой - для прокладки на вертикальных трассах и с большой разностью уровней Кабели с медными и алюминиевыми (А) жилами с резиновой (Р), поливинилхлоридной (В) и полиэтиленовой (П) изоляцией. В свинцовой (С), поливинилхлоридной (В), полиэтиленовой (П), резиновой негорючей (Н) оболочке, с отдельно экранированными (О) жилами, бронированный стальными лентами (Б), с защитным наружным покровом - для прокладки в земле в траншее То же, но без наружного покрова (Г) - для прокладки внутри помещений, в каналах, тоннелях То же, небронированные - для прокладки внутри помещений, каналах, тоннелях при отсутствии механических воздействий на кабель

Таблица П.5.6

Трансформаторы трехфазные силовые общего назначения двухобмоточные с охлаждением естественным масляным (М)

Тип	Uк,%	Потери, кВт	Iо,%
		Рх	Рк
ТМ-25/10 ТМ-40/10 ТМ-63/10 ТМ-100/10 ТМ-160/10 ТМ-250/10 ТМ-400/10 ТМ-630/10 ТМ-1000/10 ТМ-1600/10 ТМ-2500/10 ТМ-4000/10 ТМ-6300/10	4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 5,5 5,5 5,5 5,5 6,5 6,5	0,125 0,180 0,265 0,365 0,540 0,780 1,080 1,680 2,450 3,300 4,600 6,400 9,000	0,600 0,880 1,280 1,970 2,650 3,700 5,500 7,600 12,20 18,00 25,00 33,50 46,50	3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,3 2,1 2,0 1,4 1,3 1,0 0,9 0,8

2. Активные и реактивные сопротивления прямой последовательности кабеля и петли фаза-нуль соответственно

,

где l - длина кабельной линии; r_уд, x_уд - активное и индуктивное удельные сопротивления кабелей (табл. 6.9),

Кабельная линия 1

Кабельная линия 2

Расчет трехфазного короткого замыкания

Схема замещения для расчета токов трехфазного короткого замыкания показана на рис. П.5.2.

Принимаем . Чтобы рассчитать токи короткого замыкания, необходимо знать параметры схемы замещения, т. е.

Рис. П.5.2. Схема замещения сети:

- сопротивление системы; - сопротивление трансформатора;

- сопротивление первого кабеля; - сопротивление второго кабеля

Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке К1 (максимальный ток короткого замыкания) определяется по соотношению

.

Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке К1 с учетом переходного сопротивления (минимальный ток короткого замыкания) определяется по выражению

,

где R_п - переходное сопротивление, включающее сопротивления контактов и сопротивление дуги в месте короткого замыкания. Переходное сопротивление принимается 30 мОм.

6. Выбор защитной и коммутационной аппаратуры

Выбор предохранителя

Выбор предохранителя осуществляется по следующим условиям:

1. Номинальное напряжение предохранителя U_{н пр} должно соответствовать номинальному напряжению сети U_ном

U_{н пр} U_ном,

U_{н пр} 0,4 кВ.

2. Номинальный ток плавкой вставки выбирается по двум условиям:

- ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального рабочего тока

- ток плавкой вставки должен превышать пиковый ток двигателей для групповой линии с несколькими электродвигателями, и пусковой ток двигателя для линии с одним электродвигателем, где k - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, который принимается равным 2,5 при легком пуске с длительностью 2-5 с и равным 1,6-2 при тяжелом пуске длительностью около 10 с.

Пусковой ток электродвигателя равен

Выбираем предохранитель серии ППНИ (рис. П.5.3). Плавкие предохранители серии ППНИ типа gG общего применения предназначены для защиты промышленных электроустановок и кабельных линий от перегрузки и короткого замыкания и выпускаются на номинальные токи от 2 до 630 А. Используются в однофазных и трехфазных сетях напряжением до 660 В частоты 50 Гц.

Данные предохранителя приведены в табл. П.5.7. На рис. П.5.4 представлена время-токовая характеристика предохранителя ППНИ.

Рис. П.5.3. Предохранитель серии ППНИ

Таблица П.5.7

Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки, А
ППНИ-33	10

Рис. П.5.4. Время-токовая характеристика предохранителя ППНИ

После выбора предохранителя следует выполнить проверку чувствительности защиты оборудования предохранителем по минимальному току короткого замыкания (кратность минимального тока короткого замыкания по отношению к номинальному току плавкой вставки должна быть больше 3 для невзрывоопасных помещений и 4 для взрывоопасных)

K_ч = I_к.мин /I_н.вст = 128,4/10 = 12,8.

Выбор электротеплового реле

Тепловые реле выбираются согласно условию

где I_тр - номинальный ток теплового реле, А.

Для защиты двигателя от перегрузки, асимметрии фаз, затянутого пуска и заклинивания ротора выбираем электротепловое реле РТИ-1312 (рис. П.5.5).

Электротепловые реле серии РТИ являются электрическими устройствами, имеющими собственное потребление энергии. Устанавливаются непосредственно на контакторах серии КМИ.

Данные электротеплового реле приведены в табл. П.5.8.

Таблица П.5.8

Электротепловое реле	Диапазон уставок реле, А
РТИ-1312	5,5-8

Рис. П.5.5. Электротепловое реле серии РТИ

Время-токовая характеристика реле серии РТИ приведена на рис. П.5.6.

Рис. П.5.6. Время-токовая характеристика реле серии РТИ:

1 - симметричный трехфазный режим из холодного состояния;

2 - симметричный двухфазный режим из холодного состояния;

3 - симметричный трехфазный режим после длительного протекания номинального тока (горячее состояние)

Выбор автоматического выключателя

Автоматический выключатель должен защищать сеть от токов коротких замыканий и от перегрузки, поэтому выбирается автоматический выключатель с комбинированным расцепителем.

1. Значение номинального напряжения автоматического выключателя U_нв должно соответствовать значению номинального напряжения сети U_ном

U_нв U_ном,

U_нв 0,4 кВ.

2. Значение номинального тока теплового расцепителя должно быть больше или равно максимальному длительному расчетному значению тока группы электроприемников

.

3. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя отстраивается от пускового тока наиболее крупного двигателя

,

где K_н - коэффициент надежности, учитывающий разброс параметров выключателя (для автоматических выключателей типа ВА 47-29 K_н = 1,5)

Выбираем автоматический выключатель (рис. П.5.7), данные которого приведены в табл. П.5.9.

Таблица П.5.9

Серия автомата	Число полюсов	Номинальный ток, А	Характеристика срабатывания расцепителя
ВА 47-29	3	25	B

Автоматические выключатели ВА 47-29 предназначены для защиты от перегрузки и токов короткого замыкания электрических цепей с единичными и групповыми потребителями электрической энергии.

Выключатели ВА 47-29 с характеристикой срабатывания от тока короткого замыкания В (рис. П.5.7) имеют следующие области применения:

- бытовые цепи, выполненные алюминиевыми и медными проводами;

- нагрузки производственного характера с электродвигателями и пуско-регулирующими аппаратами люминесцентных ламп.

На рис. П.5.8 пунктирная линия - это верхняя граница время-токовой характеристики для автоматических выключателей с номинальным током

Рис. П.5.7. Автоматический выключатель ВА 47-29



Рис. П.5.8. Время-токовая характеристика В автоматического выключателя ВА 47-29

Проверяем чувствительности отсечки при двухфазных и однофазных коротких замыканиях. Расчетные значения коэффициентов чувствительности при двухфазных и однофазных коротких замыканиях определяются по соотношениям

где - минимальные токи коротких замыканий в точке К1, k_р - коэффициент разброса срабатывания отсечки по току (рекомендуется принимать 1,1k_р не менее 1,4-1,5).

Подставив значения, получаем

7. Проверка кабеля на термическую стойкость

Проверка термической стойкости кабеля основана на расчете теплового импульса - количества тепла, которое выделяется в активном сопротивлении кабеля при протекании через него тока короткого замыкания за время начала короткого замыкания до полного погашения дуги при его отключении. Время действия тока зависит от параметров установленной защитной и коммутационной аппаратуры.

Минимально допустимое сечение кабеля по термической стойкости определяется по выражению

где - максимальное значение расчетного тока короткого замыкания; - собственное время отключения защитного аппарата; Т_а - среднее значение постоянной времени апериодической слагающей тока короткого замыкания (Т_а = 0,01 с); С - постоянная времени, зависящая от вида изоляции и материала жил кабеля, определяется при условии, что температура нагрева проводников при коротком замыкании не превышает допустимую - 150 С для поливинилхлоридной и резиновой изоляции (табл. П.5.10).

Кабельная линия 1

Кабельная линия 2

Таблица П.5.10

Значения функции С и расчетных значений температуры для кабелей

Кабель	Функция С, Ас1/2/мм2	Расчетное значение температуры проводника, С
		начальная	конечная
Кабели с алюминиевыми однопроволочными жилами и бумажной изоляцией То же, с многопроволочными жилами Кабели с медными однопроволочными жилами и бумажной изоляцией То же, с многопроволочными жилами Кабели с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной или резиновой изоляцией То же, с медными жилами Кабели с алюминиевыми жилами и полиэтиленовой изоляцией То же, с медными жилами	92 98 140 147 75 114 62 94	65 65 65 65 65 65 65 65	200 200 200 200 150 150 120 120

8. Проверка допустимости перегрева кабеля при протекании по нему пикового тока в течение времени срабатывания защиты

Значение температуры кабеля не должно превышать критическое для данных типов кабеля и изоляции. Допустимая температура для кабеля АВВГ и ВВГ составляет С.

Расчет перегрева кабеля от пиковых токов проводится по упрощенному алгоритму, который дает несколько завышенное значение температуры кабеля.

Кабельная линия 1

1. Определяется масса m проводникового материала

где - плотность материала (для алюминия = 2,703 г/см³); s - сечение жилы кабеля; l - длина кабеля.

2. Определяется количество теплоты, необходимое для нагрева массы проводникового материала m от начального значения температуры t_н до критического значения температуры t_к, по формуле

где с - удельная теплоемкость (для алюминия с = 920 .

3. Определяются потери активной мощности при протекании пикового тока, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель

где - удельное сопротивление (для алюминия ) материала жил кабеля.

4. Находится время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное (п. 3) количество теплоты:

5. Автоматический выключатель отключит пиковый ток приблизительно за 50 с (рис. П.5.8), следовательно кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур.

Кабельная линия 2

1. Определяется масса m проводникового материала

где - плотность материала (для меди = 8,89 г/см³); s - сечение жилы кабеля; l - длина кабеля.

2. Определяется количество теплоты, необходимое для нагрева массы проводникового материала m от начального значения температуры t_н до критического значения температуры t_к, по формуле

где с - удельная теплоемкость (для меди с = 386 ); t_н = 65 С.

3. Определяются потери активной мощности при протекании пускового тока двигателя, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель

где - удельное сопротивление (для меди ) материала жил кабеля.

4. Находится время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное (п. 3) количество теплоты:

5. Предохранитель сгорит при действии пускового тока приблизительно через 100 с (рис. П.5.4), следовательно, кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. П.6.1. Схема частотного электропривода с автономным инвертором тока:

L - индуктивный фильтр (дроссель); C - коммутирующие конденсаторы для коммутации тиристоров, РТ - регулятор тока, который через систему импульсно-фазового управления СИФУ воздействует на угол открытия тиристоров б выпрямителя UD; БУИ - блок управления вентилями инвертора UF, регулирующий частоту

Рис. П.6.2. Схема частотного асинхронного электропривода с транзисторным (на IGBT) инвертором напряжения

Размещено на Allbest.r