(защитногозануления)
Расчёт сводится к проверке условия обеспечения отключающей способности зануления: Jкз > 3Jнпл.вст > 1,25Jнавт
Расчетная часть
1. Выберем сечения проводников питающей сети по табл. 3 и 4, для чего рассчитаем величину длительно допустимого тока нагрузки. С учётом загрузки трансформатора под 100 %. Примем cos(φ)=0,9.
J = 1000∙Р/√3 ∙ Uн ∙ cos(φ); J = 1000∙50/√3 ∙ 380 ∙0,9=84,5 А.
Таблица 3 - Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и не стекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в земле
Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Ток, А, для кабелей | ||||||
Одножильных до 1 кВ | Двужильных до 1 кВ | Трехжильных напряжением, кВ | Четырехжильных до 1 кВ | ||||
До 3 | 6 | 10 | |||||
2,5 4 6 | - 80 105 | 45 60 80 | 40 55 70 | - - - | - - - | - 50 60 | |
10 | 140 | 105 | 95 | 80 | - | 85 | |
16 | 175 | 140 | 120 | 105 | 95 | 115 | |
25 | 235 | 185 | 160 | 135 | 120 | 150 | |
Таблица 4 - Характеристика некоторых конструкций кабелей с пластмассовой изоляцией на переменное напряжение до 3 кВ (или постоянное 7,5 кВ) с медными или алюминиевыми жилами.
|
|
Марка кабеля | Число жил | Номинальное сечение жил при номинальном напряжении, кВ | |||||
0,66 | 1,0 | 3,0 | |||||
Медные жилы | Алюминевые жилы | Медные жилы | Алюминевые жилы | Медные жилы | Алюминевые | ||
ВВГ, АВВГ, ПВГ | 1,2,3 | 1,5-50 | 2,5-50 | 1,5-240 | 2,5-240 | 4-240 | 4-240 |
АПВГ, ПсВГ | 4 | 2,5-50 | 2,5-50 | 2,5-185 | 2,5-135 | - | - |
АПсВГ | 5 | - | - | 1,5-25 | 1,5-25 | - | - |
ВВБ, АВВБ | 1,2,3* | 1,5-50 | 2,5-50 | 1,5-240 | 2,5-240 | 4-240 | 4-240 |
ПВБ, АПВБ | 4 | 2,5-50 | 2,5-50 | 2,5-185 | 2,5-240 | - | - |
АВАШв (АПАШв) | 3 | - | - | - | 4-185 | - | 4-185 |
ВВБбГ, АВББб | 1,2,3* | 1,5-50 | 2,5-50 | 1,5-240 | 2,5-240 | 4-240 | 4-240 |
*-Сечение медных жил двух- и трехжильных кабелей 2,5 мм и более |
Примечание: обозначение кабелей
А - Алюминиевая жила
Б - Броня из двух стальных лент с антикоррозионным защитным покровом
Г - Отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки
Шв(Шн) - Защитный покров в виде выпрессованого шланга (оболочки) из поливинилхлорида (полиэтилена)
П – Броня из оцинкованных плоских проволок, поверх которых наложен защитный покров
В – Изоляция или оболочка из поливинилхлорида
Нс – Изоляция или оболочка из самозатухающего полиэтилена (не поддерживающего горение)
Бб – Броня из профилированной стальной ленты
По таблице 3 и 4 предварительно выбираем четырёхжильный кабель с медными жилами сечением 10 мм². Проложенный в земле. Сечение кабеля на ответвлении к двигателю примем по номинальному току нагрузки двигателя J = 1000∙25/√3∙380∙0,9=42,3 А. Протяжённость ответвления примем 10 метров. Данному току предварительно выберем четырёхжильный кабель с медными жилами 6 мм². Так как протяжённость питающей линии значительная, то выбранные сечения необходимо проверить по потере напряжения. Потери напряжения не должны превышать 5 %.
|
|
2. Выполним расчёт активных сопротивлений Rн и Rф Сопротивление проводников из цветных металлов определяется по формуле:
R = ρ∙ℓ / S [Ом]
где ρ – удельное сопротивление проводника (для меди ρ = 0,018; для алюминия ρ = 0,028 Ом∙мм2/м); ℓ - длина проводника, м; S – сечение, мм2.
Rф1 = 0,018 ∙190/10=0,342[Ом]
Rф1 = 0,018 ∙10/6=0,03[Ом]
RфΣ1 = 0,342+0,03=0,372[Ом]
Проверим выбранные проводники по потере напряжения.
Δ[%]=(1.73*I*L*ρ*cos(φ)*100)/(Uл*S)= (P * L * ρ * 100) / (Uл2 * S)
Δ[%]=(1.73*84,5*190*0,018*0,9*100)/(380*10)= (50000 *190 * 0,018 * 100) / (3802 * 10)=11,8%.
Выбранные сечения не удовлетворяют заданным параметрам. Окончательно принимаем четырёх жильный кабель в ПВХ изоляции до вводного щита сечением 25 мм², от вводного щита до двигателя 10 мм².
Выполним расчёт активных сопротивлений Rн и Rф
Rф1 = 0,018 ∙190/25=0,137[Ом]
Rф1 = 0,018 ∙10/10=0,018[Ом]
RфΣ1 = 0,137+0,03=0,155[Ом]
Rн1 = 0,018 ∙190/25=0,137[Ом]
Rн1 = 0,018 ∙10/10=0,018[Ом]
RнΣ1 = 0,137+0,03=0,155[Ом]
Проверим выбранные проводники по потере напряжения.
Δ[%]=(1.73*I*L*ρ*cos(φ)*100)/(Uл*S)= (P * L * ρ * 100) / (Uл2 * S)
Δ[%]=(1.73*84,5*190*0,018*0,9*100)/(380*25)= (50000 *190 * 0,018 * 100) / (3802 * 25)=4,73%.
1. Выбранные сечения удовлетворяют заданным параметрам по потере напряжения. Значение сопротивления петли фаза-ноль выбранного кабеля, также должно удовлетворять определённым условиям, что бы обеспечить надёжную работу плавкой вставки.
2. Произведём проверку выбранного кабеля, для пригодности выполнения зануления.
Расчёт Jкз производится по формуле: Jкз= Uф/(Zт/3+Zп)
где Uф – фазное напряжение, В; Zт – сопротивление трансформатора, Ом; Zп – сопротивление петли «фаза-нуль», которое определяется по зависимости
Zп = √(Rф + Rн)2 + (Xф + Xн + Xи)2
Где Rн; Rф – активное сопротивление нулевого и фазного проводников, Ом; Для медных и алюминиевых проводников Xф, Xн сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими можно пренебречь.
Внешнее индуктивное сопротивление Xи зависит от расстояния между проводами (D) и их диаметра (d). Поскольку d изменяется в незначительных пределах, влияние его также незначительно. Следовательно, Xи зависит в основном от D (с увеличением расстояния растёт сопротивление). Поэтому в целях уменьшения внешнего индуктивного сопротивления петли фаза-нуль нулевые защитные проводники прокладываются совместно с фазными или в непосредственной близости от них. При малых значениях D, соизмеримых с диаметром проводов d, т.е. когда фазный и нулевой проводники расположены в непосредственной близости один от другого, сопротивление Xи незначительно (не более 0.1 Ом/км) и им можно пренебречь. Значение Zт зависит от мощности трансформатора, напряжения, схемы соединения его обмоток и конструктивного исполнения трансформатора. При расчётах зануления Zт берётся из таблицы 5 и 6.
Полные расчётные сопротивления масляных трансформаторов
Таблица 5 – Расчетные сопротивления масляных трансформаторов при вторичном напряжении 400/240 В
Мощность трансформатора, кВ-А
| Первичное напряжение, кВ
| Схема соединения обмоток
| Zт/3 Ом
| |
25 | 6-10 | Y/Y | 1,040 | |
40 | 6-10 | Y/Y | 0,650 | |
63 | 6- 10 | Y/Y | 0,413 | |
63 | 20 | Y/Y | 0,378 | |
100 | 6-10 | Y/Y | 0,260 | |
100 | 20-35 | Y/Y | 0,254 | |
160 | 6-10 | Y/Y | 0,164 | |
160 | 20-35 | Y/Y | 0,1595 | |
250 | 6- 10 | Y/Y | 0,104 | |
250 | 20-35 | Y/Y | 0,102 | |
400 | 6-10 | Y/Y | 0,065 | |
400 | 20-35 | Y/Y | 0,0646 | |
400 | 6 - 10 | D/Y | 0,022 | |
630 | 6- 10 | Y/Y | 0,043 | |
630 | 20-35 | Y/Y | 0,0404 | |
630 | 6-10 | D/Y | 0,014 | |
1000 | 6-10 | Y/Y | 0,027 | |
1000 | 20-35 | Y/Y | 0,0267 | |
1000 | 6-10 | D/Y | 0,0087 | |
1000 _______________________________________________________________________________________ | 20-35 | D/Y | 0,0103 |
|
|
Таблица 6
Мощность трансформатора кВ*А | Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ | при соединении обмоток “звездой”, Ом | при соединении обмоток “треугольником”, Ом |
40 | 6…10 | 1,949 | 0,562 |
63 | 6…10 | 1,237 | 0,360 |
100 | 6…10 | 0,799 | 0,226 |
Для трансформатора 50 кВА принимаем ближайшее значение Zт = 1,949 Ом.
5. Основные технические характеристики электродвигателя: N = 25 кВт; зададимся соотношением Jпуск /Jном = 4,5
6. Зная Jнэл.дв вычисляем пусковой ток электродвигателя.
JпускЭл.дв = 4,5∙ Jнэл.дв = 4,5∙42,3= 190,4 А
Определяем номинальный ток аппарата защиты
Jнапп.защ = JпускЭл.дв/α = 190,4/2,5 = 76,14 А
где α – коэффициент режима работы (α = 1,6…2,5); для двигателей с частыми включениями (например, для кранов) α = 1,6…1,8; для двигателей, приводящих в действие механизмы с редкими пусками (транспортёры, вентиляторы), α = 2…2,5. В нашем случае принимаем α=2,5.
6. Определяем ожидаемое значение тока короткого замыкания:
Jкз > 3Jнпл.вст = 3∙76,14= 228,4
7. Рассчитываем сопротивление петли «фаза-нуль» Zп и ток короткого замыкания.
Zп = √(Rф + Rн)2 = √(0,155+0,155)2 = 0,31 Ом
Jкз = Uф/(Zт/3+Zп) = 220/(1,949/3+0,31) = 220/0,96=229,2 А
Для надёжного срабатывания защиты, выполненной плавкими вставками необходимо, чтобы:
Jкз > 3Jнпл.вст ; Как видим, Jкз больше требуемого значения Защита, выполненная плавкой вставкой будет работать надёжно.
По расчётному номинальному току плавкой вставки выбираем по табл.8 предохранитель стандартных параметров:
ПН2 – 200; Jнпл.вст = 80 А.
Или по табл. 7 выбираем автоматический выключатель по току теплового расцепителя Jнавт > Jнэл.дв и по току срабатывания электромагнитного расцепителя Jнср. расц ≥ 1,25∙ JпускЭл.дв = 1,25∙190,4 =238 А. Выбираем автоматический выключатель модели ABB S233R C40 4,5kA; Jнавт=40 А. Jнср. расц = 200 А. Расчёт закончен. Сделать вывод по результатам решения задачи.
Таблица 7. Автоматические воздушные выключатели серии А3000
|
|
Тип | Номинальный ток,А | Напряжение, В | Число полюсов | Ток уставки, А | Предельный ток оключения, кА | Время отключения, с | Габаритные размеры, мм | |
постоянный | переменный | |||||||
А3160 | 50 | 110, 220 | 1,2,3 | 15-50 | 1,6-3,6 | 2,5-4,5 | 0,025 | 158*105*89 |
A3110 | 100 | 220 | 2,3 | 15-100 | 5 | 2,5-10 | 0,015 | 237*105*112 |
А3120 | 200 | 220 | 2,3 | 15-100 | 20 | 18 | 0,015 | 258*153*105 |
А3130 | 200 | 220 | 2,3 | 100-200 | 17-28 | 14-25 | 0,015 | 300*199*106 |
А3140 | 600 | 220 | 2,3 | 100-200 | 17-28 | 14-25 | 0,015 | 561*217*141 |
А3710Б-А3740Б | 160-630 | 440,660 | 2,3 | 250-600 - | 25-50 110 | 32-40 40-60 | 0,03 - | 225*500*190 |
А3710Ф-А3730Ф | 160-630 | 220,380 | 2,3 | - | 25-50 | 25-50 | - | 225*400*160 |
* Примечание: по усмотрению студента могут быть выбраны и другие типы автоматических выключателей из справочной литературы или каталогов электротехнической продукции.
Таблица 8. Технические данные предохранителей типов НПТ
Тип | Номинальное напряжение, В | Номинальный ток, А | Номинальный ток отключения, кА (при напряжении 380В) | |
предохранителя | Плавкой вставки | |||
НПН-60 ПН2-100 ПН2-250 ПН2-400 ПН2-600 | 500 380,220 380,220 380,220 380,220 | 60 100 250 400 600 | 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60 30, 40, 50, 60, 80, 100 80, 100, 120, 150, 200, 250 200, 250, 300, 400 300, 400, 500, 600 | 10 50 40 25 25 |
Сделать вывод по результатам решения задачи.
Приложение 2
.