Задание 1. Расчет электрических нагрузок в сети до 1000 в

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Варианты контрольных задания и методические указания для

студентов направления 551300 «Электротехника, электромеханика и
и электротехнологии»

факультета автоматики и электромеханики

 

Томск 2002

 

 

УДК 621.311.018

Основы электроснабжения.

Варианты контрольных задания и методические указания для студентов направления – «электромеханика» факультета автоматики и электромеханики.

 

Составители: профессор, д.т.н. М.А.Мельников

доцент, к.т.н. С.Г.Обухов

 

 

Варианты контрольных задания и методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры Электроснабжения промышленных предприятий «_____»_______________2002 г.

 

Зав.кафедрой,проф. д.т.н. Б.В.Лукутин
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

Студенты очной формы обучения направления – «электромеханика» должны выполнять два контрольных задания по дисциплине «Основы электроснабжения».

1. Расчет электрических нагрузок в сети до 1000 В.

2. Выбор сечения проводников и коммутационных защитных аппаратов и проверка принятых сечений по допустимой потере напряжения.

Все расчеты по контрольным заданиям и их обоснование необходимо представить в записке, к которой прилагаются рисунки, предусмотренные заданием. Рисунки и схемы можно выполнять на миллиметровке.

 

ЗАДАНИЕ 1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В СЕТИ ДО 1000 В

 

При выполнении задания следует руководствоваться соответствующими параграфами учебников [2,3,5], справочников [6,9] и пособием к курсовому проекту [4]. В [4,5] приведены примеры расчета нагрузок этим методом. Значения коэффициентов использования и мощности можно определить по приложению [П2.1.в 4,5].

 

ЗАДАНИЕ 2. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ И КОММУТАЦИОННЫХ ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ И ПРОВЕРКА ПРИНЯТЫХ СЕЧЕНИЙ ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Исходными данными задания являются: расчет нагрузок, проведенный в задании 1, мощность трансформаторов и условия окружающей среды, задаваемые табл.2 внутри производственных помещений.

Д ля схемы задания 1 определить места установки коммутирующей аппаратуры для защиты линий, распределительных шкафов и отдельных электроприемников. Один из распределительных шкафов и подстанция должны быть укомплектованы автоматическими выключателями типа ВА, другие - предохранителями.

1. Представить схему питания электроприемников от ШР и выбрать плавкие вставки и предохранители и автоматические выключателя (другого ШР) и их уставки срабатывания не менее, чем для двух разных электроприемников в каждом шкафу. Автоматический выключатели на подстанции выбирается по мощности трансформатора для двухтрансформаторной подстанции:

2. В зависимости от типа требуемой защиты сети выбрать сечение проводов и кабелей по условиям допустимого теплового нагрева при длительном протекании расчетного тока нагрузки и обеспечения защиты от токов перегрузки:

3. Принятые сечения проводников от сборных шин (СШ)до ШР и ЭП должны быть проверены по условию допустимой потере напряжения для самого удаленного и мощного ЭП в режиме максимальных и минимальных нагрузок суточного графика нагрузок. В настоящем задании расчет ведется для рабочего расчетного тока I_р или S_р.

 

Теоретические предпосылки к проведению данного расчета изложены в [4,5]. По результатам расчета построить диаграмму отклонения напряжения от цеховой трансформаторной подстанции до наиболее удаленного и мощного ЭП. Напряжение на стороне низкого напряжения трансформатора принимается равным 1,05 U_ном.

На выбор способа выполнения силовой сети оказывают влияние: а) окружающая среда; б) место прокладки (по условиям защиты от механических повреждений, доступности ее для прикосновения обслуживающим персоналом; в) протяженность отдельных участков сети и ее расчетные сечения (когда решается вопрос выбора проводов или кабелей). Кабели выбирают при значительной протяженности сети и большом сечении, провода - незначительной протяженности и малого сечения.

После того, как намечена схема сети и способ ее прокладки в зависимости от окружающей среды, необходимо выяснить от каких ненормальных режимов должна быть защищена сеть [7]. В данном задании все питающие сети (от КТП до ШР) принять требующими защиты от перегрузки и КЗ, а от ШР до ЭП определить самим по возможности перегрузки данного технологического оборудования (двигатели станка, вентилятора, насоса) и характера окружающей среды.

Сечения проводов и кабелей выбираются по условиям допустимого теплового нагрева при длительном протекании расчетного тока нагрузки I_р:

I_доп ³ I_р /К_прокл

и обеспечения защиты от токов перегрузки:

I_доп ³ К₃I₃ /К_прокл

где К_прокл - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей; К₃ - коэффициент защиты или кратность защиты, т.е. отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к току уставки срабатывания защитного аппарата при перегрузке или КЗ. Значения I₃ и К₃ определяются по табл.1. Значения К_прок = 1 при нормальных условиях, в остальных случаях определяется по табл. 1.3.3 ПУЭ.

Из двух условий выбирается сечение, удовлетворяющее обоим условиям. В случае, когда по второму условию сечение оказывается больше, чем по первому, то допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее чем по первому условию.

 

Таблица 1

Тип защитного аппарата и значения принимаемого тока защиты Iз	Коэффициент защиты Кз или кратность длительно допустимого тока для сетей
При обязательной защите от перегрузки	Не требующие защиты от перегрузок
Провода с резиновой изоляцией или аналогичные по тепловым характеристикам изоляции	Кабели с бумажной изоляцией
Взрыво- и пожароопасные помещения	Не взрыво- и не пожаро-опасные помещения
Номинальный ток плавкой вставки предохранителей Iз = Iнвст	1,25	1,0	1,0	0,33
Ток уставки срабатывания автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель Iз = Iуст при кз	1,25	1,0	1,0	0,22
Номинальный ток расцепителя выключателя с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) Iз = Iнрасц	1,0	1,0	1,0	1,0
Ток трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратнозависимой от тока характеристикой (при наличии отсечки) Iз = Iуст при перегрузке	1,0	1,0	0,8	0,66

 

Аппаратами защиты в сетях до 1000 В обычно служат предохранители (с набором плавких вставок) и автоматические выключатели с электромагнитными, полупроводниковыми или комбинированным расцепителями (устройствами, обеспечивающими автоматическое отключение автомата при ненормальных режимах в сети).

Предохранители и автоматические выключатели обычно характеризуются следующими величинами:

1. Номинальным током предохранителя (I_{ном.пред}) или автомата (I_ном.а). Но в один и тот же предохранитель могут быть строены плавкие вставки, а в автомат соответственно расцепители, рассчитанные на разные длительно протекающие токи. Следовательно, вторым параметром защитного аппарата является номинальный ток плавкой вставки (I_{ном.вст}) или номинальный ток расцепителя (I_{ном.расц}). При этом обязательно должны выполняться условия: I_{ном.пред} ³ I_{ном.вст}, I_ном.а ³ I_{ном.расц}.

Третьим параметром автоматических выключателей являются уставки тока срабатывания (уставки тока трогания защиты) при ненормальных токах в сети (при перегрузках - I_пер, коротких замыканиях - I_мгн, I_кз, называемых токами отсечки), а для селективных автоматов - и уставки выдержки времени срабатывания при КЗ в сети (t_кз), а для неселективных - собственное время срабатывания при КЗ в сети.

Плавкие вставки предохранителей или расцепителей автоматических выключателей выбираются по расчетному току с учетом пиков тока, чтобы они не отключали электроустановку при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.д.). Условия выбора аппаратов защиты приведены в [4,5].

Технические данные наиболее часто используемых автоматических выключателей и предохранителей и комплектность распределительных шкафов (ШР) приведены в приложении [4,5].

При выборе уставок срабатывания автоматических выключателей и номинальных токов плавких вставок принять, что двигатель станков, насосов имеют легкий пуск (время пуска t = 2-5 с), двигатели кранов, центрифуг - тяжелый (время пуска больше 10 с).

Тип коммутирующей и защитной аппаратуры на подстанции выбирается в зависимости от мощности подстанции и завода-изготовителя. Подстанции принять комплектными. Схемы и технические данные шкафов КТП приведены в [6,8].

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986. -

2. 648 с.

3. Кудрин Б.И., Прокопчик В.В. Электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Высшая школа, 1988. - 357 с.

4. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с.

5. Закиров Р.И., Барченко Т.Н. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие к курсовому проекту. - Томск.: ТПИ, 1988. - 96 с.

6. Мельников М.А. Внутрицеховое электроснабжение. Учебное пособие. - Томск.: ТПУ, 1998. - 132 с.

7. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990 (Электроустановки промышленных предприятий / Под ред. Ю.Н. Тищенко и др.).

8. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990 (Электроустановки промышленных предприятий / Под общей ред. Ю.Н. Тищенко и др.).

9. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию в 2-х томах / Под общей ред. А.А. Федорова. Т1. Электроснабжение. - М.: Энергоатомиздат, 1986; Т.2. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

10. М.А.Мельников. Электроснабжение промышленных предприятий /Учебное пособие. – Томск. Изд.ТПУ, 2001 - 140 с.

 

Приложение 3