Проектирование электроснабжения механического цеха (стр. 3 из 4)

Выбираем предохранитель типа НПН-60М с номинальным током патрона I_ном= 1000 А, и номинальным током плавкой вставки I_{ном.вст}= 630 А

Аналогично выбираем магнитные пускатели и предохранители к остальным приемникам. Результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3.

Приемники	Тип магнитного пускателя	Iном,А	Iном.гл.кон,А	Типпредохранителя	Iном,А	Iном.вст,А
Наждачные станки	ПМЛ-6200	140	140	ПП-17	1000	630
Карусельно-фрезерные станки	ПМЛ-6200	120	120	ПН2-600	600	500
Вертикально-протяжные станки	ПМЛ-6200	120	120	ПН2-600	600	500
Токарные полуавтоматы	ПМЛ-3200	50	50	ПН2-250	250	200
Продольно-фрезерные станки	ПМЛ-3200	50	50	ПН2-250	250	200
Горизонтально-расточные станки	ПМЛ-2200	20	20	ПН2-100	100	80
Вертикально-сверлильные станки	ПМЛ-3200	35	35	ПН2-250	250	125
Кругло-шлифовальные станки	ПМЛ-2200	20	20	ПН2-60	100	80
Закалочная установка	ПМЛ-3200	35	35	ПН2-250	250	125
Клепальная машина	ПМЛ-3200	60	60	ПР2-350	350	300

Проводники электросетей от проходящего по ним тока согласно закону Джоуля-Ленца нагреваются. Количество выделенной тепловой энергии пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания ток Q = I²Rt. Нарастание температуры проводника происходит до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие между теплом, выделяемым в проводнике с током и отдачей в окружающую среду.

Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности.

Поэтому устанавливаются предельнодопустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.

Длительнопротекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно-допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

Значение допустимых длительных токовых нагрузок составляем для нормальных условий прокладки проводников: температура воздуха +25°С, температура земли +15°С и при условии, что в траншее уложен только один кабель. Если условие прокладки проводников отличается от идеальных, то допустимый ток нагрузки определяется с поправкой на температуру (k_п1) и количество прокладываемых кабелей в одной траншее (k_п2)

(23)

Определяем сечение кабеля для силового шкафа №1.

1) Расчетный ток СШ1 равен I_р = 35,5 А

По рекомендации выбираем кабель сечением S = 10 мм² и допустимым током I_д = 85 А;

2) Проверяем выбранный кабель по условию нагрева

По условию I_д>= I_д^/, следовательно, условие выполняется;

3) Проверяем кабель по потере напряжения

(24)

где l – длина кабельной линии, км;

r₀ – активное сопротивление кабеля, Ом/км (принимается в зависимости от сечения кабеля);

х₀ – индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км.

К остальным силовым шкафам расчет сечения кабелей ведется аналогично. Расчетные данные заносим в таблицу 4.

Таблица 4.

Iр, А	Iд, А	S,мм2	Iд/, А	Kп1	Кп2	L, км	R0, Ом/км	Х0, Ом/км	ΔU,%
СШ1	327	340	40	332	1,04	0,94	0,03	1,85	0,099	0,58
СШ2	78,8	85	10	83	1,04	0,94	0,05	1,85	0,099	1,6
СШ3	50,2	85	10	83	1,04	0,94	0,02	1,85	0,099	0,7

По рассчитанным токам для групп электроприемников распределительные силовые шкафы

1) Для СШ1, I_р = 327 А выбираем силовой шкаф серии СПУ62-5/1 с номинальным током 280 А, трехполюсный, с 16 отходящими линиями с предохранителями типа ПН2-400.

2) для СШ2, I_р = 78,8 А выбираем силовой шкаф серии СПУ62-5/1 с номинальным током 280 А, трехполюсный, с 16 отходящими линиями с предохранителями типа НПН-100.

3) для СШ3, I_р = 50,2 А выбираем силовой шкаф серии ШРС1-53У3 с номинальным током 280 А, трехполюсный, с 16 отходящими линиями с предохранителями типа НПН-100.

2.4 Расчет токов короткого замыкания и проверки элементов в характерной линии электроснабжения

2.4.1 Общие сведения о КЗ

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут возникать замыкания между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя фазами – двухфазное КЗ. Чаще всего возникают однофазные КЗ (60 – 92 % от общего числа КЗ).

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.

Короткие замыкания могут быть устойчивыми и неустойчивыми, если причина КЗ самоликвидируется в течении безтоковой паузы коммутационного аппарата.

Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств.

Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормаживаются, работа механизмов прекращается.

Для уменьшения последствий КЗ необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.

2.4.2 Расчет токов КЗ

Определяем сопротивления элементов цепи расположенных на стороне высокого напряжения трансформатора

(25)

(26)

где L_c – длина линии до трансформатора, х₀ – удельное индуктивное сопротивление линии, r₀ – активное удельное сопротивление.

Сопротивления приводятся к НН:

4) Определяем сопротивления для трансформатора

R_т=16,6 мОм, Х_т=41,7 мОм

5) Определяем сопротивления для автоматических выключателей

1SFR_1SF= 0,4 мОм, X_1SF=0,17 мОм, R_п1SF=0,6 мОм

SF1 R_SF1= 1,3 мОм, X_SF1=1,2 мОм, R_пSF1=0,75 мОм

6) Определяем сопротивление кабельных линий

КЛ1 r₀^/=3,12 мОм, x₀=0,099 мОм

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

КЛ2 r₀^/=4,16 мОм, x₀=0,08 мОм

7) Определяем сопротивления участков цепи до каждой точки КЗ

8) Определяем 3-фазные и 2-фазные токи КЗ