Пример методики расчета вводных автоматических выключателей, выбор щитов, расчет падения напряжения

Для выбора питающих силовых кабелей силовых щитов и щитов освещения, а так же выбора вводной аппаратуры защиты производим расчет общих нагрузок указанных щитов.

Для выбора общего автоматического выключателя щита освещения QF6 необходимо рассчитать номинальную силу тока щита освещения ЩО1.

Номинальная сила тока щита освещения рассчитывается по формуле 10:

(10)

I_ном.ЩО = ΣI_{ном.лин.осв}, где

I_ном.ЩО1 – номинальная сила тока щита освещения, А;

ΣI_{ном.лин.осв} – сумма номинальных токов линий освещения, присоединенных к одной фазе, с наибольшей нагрузкой, А.

В щите освещения ЩО1 наибольшая сила тока отслеживается на 1-й линии (защищен SF1) и составляет 1,45 А, что больше, чем на о стальных линиях данного щита:

I_{ном ЩО} = ΣI_{ном.лин.осв.} = 1,45 А

Поэтому при выборе общего автоматического выключателя QF4 щита ЩО1 отталкиваемся от данного значения. Выбираем автоматический выключатель марки ВА 47-29 3р 3А х-ка В на ступень выше, соблюдая селективность работы автоматических выключателей щита освещения. Номинальный ток теплового расцепителя которого составляет 3А, что больше номинальной силы тока линии с максимальной нагрузкой (линия №1 ЩО1). Характеристика электромагнитного расцепителя –В, т.к. пусковые токи незначительны.

Для выбора общего аппарата защиты силового щита ЩС1, автоматического выключателя, необходимо рассчитать номинальную и максимальную силу тока силового щита. При расчете максимального тока выбирается электродвигатель с максимальным пусковым током, а к нему прибавляются номинальные токи остальных потребителей, подключенных к данному щиту. В данном случае (формула 11):

I_{ном ЩС1} = I_{ном М1} + I_{ном EK} (11)

I_{ном ЩС1} – номинальный ток силового щита ЩС1

I_{ном М1} – номинальный ток электродвигателя М1;

I_{ном EK} – номинальный ток электроводонагревателя ЕК1.

Принимаем во внимание факт, что электроводонагревателя ЕК1 и ЕК2 однофазные, следовательно, нагрузка от данного оборудования возникнет на 2-х из 3-х полюсах общего автоматического выключателя силового шита ЩС1. Поэтому суммируем номинальный ток только одного электроводонагревателя.

Подставляем данные для расчета:

I_{ном ЩС1} = 10,74 А + 9,1 А = 19,84 А

При полученном значении номинального тока подойдет автоматический выключатель марки ВА 47-29 3р 25 А характеристика D, но номинальный ток общего аппарата следует предварительно выбирать на ступень больше значения тока, равного или близкого к его номинальному рабочему току (ГОСТ Р 51778-2001 Щиты распределительные для производственных и общественных зданий), следовательно, для выполнения данного условия подойдет автоматический выключатель марки ВА 47-29 3р 32 А характеристика D. Аналогичны данные расчетные действия и для силового щита ЩС2.

Автоматические выключатели, расположенные ГРЩ QF1, QF2, QF3 выбираем на ступень выше по номинальному току, чем QF4, QF5, QF6 соответственно для соблюдения селективной работы аппаратов защиты.

В качестве вводного аппарата защиты использован автоматический выключатель марки ВА88-32 3р 125А 25кА.

Для подключения щитов ШО1, ЩС1 и ЩС2 используем кабеля марки ВВГ, а для подключения автоматических выключателей расположенных в ГРЩ выбираем провод марки ПВ соответствующего сечения.

Производим выбор марок распределительных щитов и главного распределительного щита. Выбор марок щитов производиться в зависимости от способа установки щита и количества модулей (один полюс автоматического выключателя равен одному модулю или общепринятому стандарту 18 мм). Количество и тип автоматических выключателей (однополюсный или трехполюсный) устанавливаемых в щит задает число модулей устанавливаемых в щит. Для данных распределительных щитов подойдут щиты от ИЭК марки ЩРн (щит распределительный навесной в металлическом корпусе). При выборе ГРЩ необходимо учесть место для установки прибора учета (счетчика электрической энергии) и выключателя-разъединителя ВР32И-31В31250 250А для коммутации питающей цепи и создания видимого разрыва при проведении техобслуживания или ремонта в главном распределительном щите. Данным требованиям (габаритным размерам) отвечает щит с монтажной панелью от ИЭК марки ЩМП-4-0 36 УХЛ3.

В качестве вводного устройства использован, ВР 324-31В31250. И тем самым заполняем таблицу 7 «Выбор аппаратуры защиты и кабельной продукции для питающей сети».

Таблица 7

Выбор щитов, аппаратуры защиты и кабельной продукции для питающей сети

Щиты	Аппарат защиты	Кабель, провод
№ АВ	Марка АВ	Iном. А	Iт.р. A	Iэл.м.р. А	Марка кабеля	Iдоп. А	L, М
А
ГРЩ ЩМП-4-0 36 УХЛ3	Q	ВР32И-31В31250 250А		-	-	СИП-2А 3х16+1х25
QF	ВА88-32 3р 125А 25кА	-		-	ПВ1*25		-
QF1	ВА 47-29 3р 4А х-ка В				ПВ1*2,5		-
QF2	ВА 47-29 3р 20А х-ка D				ПВ1*6		-
QF3	ВА 47-100 3р 100А х-ка				ПВ1*25		-
ЩО1 ЩРн-12з-1 36 УХЛ3	QF4	ВА 47-29 3р 3А х-ка В				ВВГ4*1,5
ЩС1 ЩРн-12з-1 36 УХЛ3	QF5	ВА 47-29 3р 32А х-ка D				ВВГ4*4
ЩС2 ЩРн-18з-1 36 УХЛ3	QF6	ВА 47-100 3р 80А х-ка D				ВВГ4*25

Рассчитываем общую мощность и ток объекта электроснабжения. Для этого составляем суточный график работы потребителей электрической энергии с указанием их мощностей (Рис.7).

Рис.7. Суточный график нагрузки станции перекачки сточных вод

1 – освещение комнаты персонала; 2- освещение коридора; 3- освещение производственного помещения; 4,5 – электродвигатель М2,М3; 6- электродвигатель М4; 7 – электроталь М1; 8 – электроводонагреватель (ЕК1,ЕК2,ЕК3)

Находим общую мощность объекта, учитывая график нагрузок (Рис.7) (формула 12).

I_н = Р/ (√3 * U * cos ᵠ), где (12)

I_н – номинальный ток объекта, А;

Р – мощность объекта (максимальная сумма мощностей силового и осветительного оборудования по графику), кВт;

U – напряжение, кВ;

cos ᵠ - коэффициент мощности

Подставляем данные для расчета:

I_н = 34,74 кВт / 1,73 * 0,38кВ * 0,80) = 65,5 А

Выбираем счетчик электрической энергии. Если сила тока превышает 100А, то к счетчику необходимо подобрать трансформатор тока. Сила тока объекта не превышает 100А, по этому нам трансформатор тока не требуется, выбираем счетчик электрической энергии марки Меркурий 230 AR 3*230/400 10 (100А).

Для подачи электрической энергии на вводно-распределительное устройство объекта от воздушной линии производим выбор кабеля. В качестве водного кабеля используем провода СИП (самонесущий изолированный провод). Выбираем сечение СИП по ГОСТ Р 52373-2005 "Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи". Для данного объекта подойдет провод марки СИП-2А 3х16+1х25 допустимый ток 100А.

Производим расчет внутренней осветительной сети на падение напряжения по формуле 13:

∆U,В = (2*Р*L) / (y*S*U), где (13)

∆U,В – падение напряжения на участке линии, В.;

Р – мощность линии освещения, имеющей наибольшее значение, Вт.;

L – длинна линии, м.;

y – проводимость материала линии (у медных жил y=50 См), См.;

S – сечение жилы кабеля;

U – напряжение линии освещения, В.

∆U,В = (2*320*12)/(50*1,5*220) =0,47 В

Выражаем падение напряжения в процентах по формуле 14:

∆U,% = ∆U,В / 220В * 100, где (14)

∆U,% - падение напряжения на участке, %.

∆U,% = 0,47В/ 220В * 100 = 0,2%

Если падение напряжения превышает 2,5%, то необходимо увеличить сечение кабеля для линии освещения и произвести перерасчет. В данном случае в этом нет необходимости.

Вывод: данный раздел содержит проект и расчеты электроснабжения внутренней сети, что дает возможность произвести дальнейшие расчетные действия для проектирования внешней сети электроснабжения объекта.