Проектирование системы электроснабжения завода (стр. 7 из 8)
2.7 Проверка сечений проводников и коммутационно - защитной аппаратуры
2.7.1 Расчет токов короткого замыкания
При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ (IП0) в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей следует определять по формуле:
(63)Если электроснабжение электроустановки напряжением до 1кВ осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор, то начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы, кА, следует рассчитывать по формуле:
(64)Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником энергии рассчитывается по формуле:
(65)Токи КЗ считаем в точках наиболее приближенных и наиболее удаленных от КТП.
Составим схему замещения:
Рисунок 6 - Схема замещения
Сопротивление системы определяется по следующей формуле:
, (66)где
- напряжение системы, в данном случае равно 10500 В; 
- напряжение базисной ступени, в данном случае равно 400 В; 
- трехфазный ток короткого замыкания системы (18 кА). 
мОмДля трансформатора ТМ-400/10:
ΔРк=5,5 кВт, Uк=4,5%, Uнн=0,4 кВ.
Полное сопротивление силового трансформатора:
(67)Активное сопротивление силового трансформатора:
мОмИндуктивное сопротивление силового трансформатора
мОм (68)Сопротивления шинопроводов и кабелей определяются по формуле:
(69)где
и 
- удельные сопротивления шинопровода или кабеля, мОм/м, 
- длина шинопровода или кабеля, м.Значения удельных сопротивлений шинопроводов и кабелей: rшма=0,021 мОм/м, хшма=0,021 мОм/м, rшра1,2=0,21 мОм/м, хшра1,2=0,21 мОм/м,; 4 мм2 - r=7,81 мОм/м, х=0,095 мОм/м;
Значения сопротивлений автоматических выключателей берем из таблицы 2,54 /6/, Ха1=0,07 мОм, Ха2=0,1 мОм, Rа1=0,07 мОм, Rа2=0,1 мОм.
По справочным данным определяем суммарные сопротивления переходных контактов на шинах, вводах и выводах аппаратов в месте КЗ, rпер=15 мОм, rпер=20 мОм и rпер=25 мОм.
Сопротивление трансформатора Х1тр=Х2тр=Х0тр. Для автоматических выключателей, сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей также, равны между собой.
Таблица 21 - Токи короткого замыкания
| Точка | Трехфазный ток КЗ, кА | Однолфазный ток КЗ, кА | Ударный ток КЗ, кА |
| К1 | 15,3 | 15,2 | 21,6 |
| К2 | 11,3 | 11,2 | 15,9 |
| К3 | 3,04 | 3,04 | 4,3 |
| К4 | 11,13 | 11,13 | 15,7 |
| К5 | 2,7 | 2,7 | 3,9 |
| К6 | 10,8 | 10,8 | 15,3 |
| К7 | 5,4 | 5,4 | 7,76 |
| К8 | 10,65 | 10,65 | 15 |
| К9 | 4,7 | 4,7 | 6,7 |
2.7.2 Проверка выбранных сечений проводников по потери напряжения
Для оценки правильности выбора сечений проводников необходимо провести проверку выбранных кабельных линий и шинопроводов.
Выбранные по длительному току и согласованные с током защиты аппаратов сечения внутрицеховых электрических сетей должны быть проверены на потерю напряжения. Нормированных значений для потери напряжения не установлено. Однако, зная напряжение на шинах источника питания и подсчитав потери напряжения в сети, определяют напряжение у потребителя.
Проверка КЛ и шинопроводов осуществляется по потери напряжения:
, (70)где cos (φ) и sin (φ) - принимается средневзвешенное значение коэффициента мощности,
l - длина линии, м;
Ip- расчетный ток в линии, А.
Допустимая потеря напряжения ΔUдоп. = +5%;
Условие проверки на потерю напряжения:
ΔU < ΔUдоп. (71)
Произведем расчет потерь напряжения и сведем в таблицы 22, 23.
Таблица 22 - Проверка кабеля
| Номер на плане | Номинальный ток, А | Длина линии, м | Сечение кабеля, мм2 | Потеря напряжения,% |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. .2 | 100,4 | 1,6 | 4×25 | 0,056 |
| 3…5 | 31,4 | 3 | 4×4 | 0, 194 |
| 6…8 | 31,4 | 6,8 | 4×4 | 0,44 |
| 9…11 | 39,2 | 1,2 | 4×6 | 0,065 |
| 12…14 | 10,5 | 1 | 4×4 | 0,027 |
| 15…17 | 7,8 | 6 | 4×4 | 0,12 |
| 18…19 | 8,4 | 4 | 4×4 | 0,069 |
| 20…25 | 23,5 | 1 | 4×4 | 0,048 |
| 26…27 | 22,2 | 3 | 4×4 | 0,137 |
| 28…30 | 32,7 | 5,6 | 4×4 | 0,378 |
| 31…34 | 24,8 | 1,6 | 4×4 | 0,082 |
| 35…37 | 30,07 | 7,6 | 4×4 | 0,471 |
Таблица 23 - Проверка шинопроводов
| Шинопровод | Длина, м | Расчетный ток, А | Потеря напряжения,% |
| ШМА 1600 | 97 | 528,5 | 0,653 |
| ШРА4 250 | 16,6 | 33,7 | 0,071 |
| ШРА4 250 | 16 | 39,3 | 0,08 |
| ШРА4 250 | 19 | 25,8 | 0,062 |
| СП1 | 3,6 | 184,8 | 0,474 |
| СП2 | 0,6 | 86,7 | 0,133 |
| СП3 | 4,8 | 21,7 | 0,267 |
| СП4 | 2 | 23,2 | 0,119 |
Так как ΔU во всех элементах сети меньше ΔUдоп = +5%, то для всех КЛ и шинопроводов условие по потере напряжения соблюдается.
2.7.3 Проверка шинопроводов на электродинамическую стойкость
Шинопроводы проверяются на электродинамическую стойкость по условию:
iуд< iдин, (72)
где iуд. доп - допустимая электродинамическая стойкость, кА.
Таблица 24 - Проверка шинопроводов на электродинамическую стойкость
| Шинопровод | iуд, кА | i дин, кА | Условие проверки |
| ШРА4на 250 А | 14,6 | 15 | iуд< iдин |
| ШМА на1600 А | 21,6 | 70 | iуд< iдин, |
Так как ударный ток шинопроводов меньше амплитудного значения электродинамической стойкости, то условие на электродинамическую стойкость соблюдается.
2.7.4 Проверка выбранных автоматических выключателей
Выбранные аппараты защиты необходимо проверять по чувствительности к токам КЗ. Проверка по чувствительности к токам КЗ осуществляется по условию:
I (1) кзmin > 3 · Iср. эл, (73)
где I (1) кзmin - минимальный ток однофазного КЗ, А;
Iср. эл - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, определяется по паспортным данным в зависимости от пределов регулирования времени срабатывания.
Выполним проверку по чувствительности в наиболее удаленных местах схемы.
Таблица 25 - Проверка автоматических выключателей по чувствительности к токам КЗ
| Элемент сети | Тип выключателя | I (1) кз min, А | Iср. эл, А | I (1) кзmin > 3 · Iср. эл, |
| ШРА4 250 | ВА53-39 | 11200 | 160 | 11200>480 |
| ШМА1600 | ВА53-41 | 15200 | 1000 | 15200>3000 |
| СП1 | ВА54-39 | 10650 | 500 | 10650>1500 |
| СП2 | ВА53-39 | 10650 | 160 | 10650>480 |
| СП3 | ВА53-39 | 10650 | 160 | 10650>480 |
| СП4 | ВА53-39 | 10650 | 160 | 10650>480 |
2.7.5 Проверка выбранных предохранителей
Проверка по согласованию выбранной вставки с сечением выбранного кабеля осуществляется по условию:
Iв < 3 · Iдл. доп, (74)
где Iв - номинальный ток плавкой вставкой, А;
Iдл. доп - длительно допустимый ток, А.
Проверка по согласованию теплового расцепителя с сечением выбранных элементов сети для вариантов представлены в таблице 26.
Таблица 26 - Проверка плавких вставок предохранителей
| № ЭП по списку | Ток номинальный, А | Ток плавкой вставки, А | Марка предохранителя | Длительно допустимый ток, А | Iв <3· Iдл. доп |
| 1. .2 | 100,4 | 250 | ПН2 - 250 | 102 | 250 < 306 |
| 3…5 | 31,4 | 63 | ПН2 - 100 | 31 | 63 <93 |
| 6…8 | 31,4 | 63 | ПН2 - 100 | 31 | 63 < 93 |
| 9…11 | 39,2 | 80 | ПН2 - 100 | 40 | 80 <120 |
| 12…14 | 10,5 | 40 | ПН2 - 100 | 31 | 40 < 93 |
| 15…17 | 7,8 | 40 | ПН2 - 100 | 31 | 40 < 93 |
| 18…19 | 8,4 | 40 | ПН2 - 100 | 31 | 40 < 93 |
| 20…25 | 23,5 | 50 | ПН2 - 100 | 31 | 50 < 93 |
| 26…27 | 22,2 | 50 | ПН2 - 100 | 31 | 50 < 93 |
| 28…30 | 32,7 | 80 | ПН2 - 100 | 31 | 80 < 93 |
| 31…34 | 24,8 | 50 | ПН2 - 100 | 31 | 50 < 93 |
| 35…37 | 30,07 | 63 | ПН2 - 100 | 31 | 63 < 93 |
2.8 Построение карты селективности
Карта селективности строится в логарифмическом масштабе: по оси абсцисс откладываются токи - расчетные, пиковые и кз; по оси ординат - времена продолжительности пиковых токов и времена срабатывания защит по защитным характеристикам. Проверим выбранную коммутационную аппаратуру по условию селективности. Исходя из расчета токов КЗ.