Расчет электрических нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности

 

     К_И = = = 0,794

     Эффективное число электроприемников:

     =  = 7

                  =7;   

 

       _^p==

           = 76,8 кВт

          Определяем величину  коэффицента реактивной  мощности: L_р=1,1

     Q_p=L_p=      

          =75,21 кВАр

     Полная  расчетная мощность силовой нагрузки

       =107,5 кВА

     Расчитываем расчетный ток нагрузки.

     I_р= =155,34 А.

           

2.Расчет  пиковых нагрузок электроприемников.

     Параметры асинхронного двигателя шнекового подъёмника:

     тип 4А180М4У3   

     Р_н=30 кВт; ; ; n =1500 об/мин

     I_пик= I_р-K_и·I_{ном АД}+К_п· I_{ном АД}

     I_{ном АД} = = 50,64 А.

     I_пик = I_р-K_и·I_{ном АД}+К_п· I_{ном АД} = 155,34-0,8·50,64+7·50,64 =469 А 

     3.Выбор кабельных линий.

     Для линии 1: I_р ≤ К1· К2· I_доп

     К1=1;    К2=0,92.  

       I_доп ≥ = =168,84 А

     Линия1: принимаем к прокладке кабель марки АСГТ- 4х95мм².

     Для линии 2: I_р ≤ К1· К2· I_доп

     К1=1;    К2=0,92.  

       I_доп ≥ = =55 А

     Линии2: принимаем к прокладке кабель марки ВВГ- 3х16мм². 

     4.Расчет токов короткого замыкания:

     Параметры схемы замещения трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательности.

     R_1т = R_2т = R_0т=  =1,125 мОм.

     Х_1т = Х_2т = Х_0т == = 5,5 мОм.

     Активные  и реактивные сопротивления прямой последовательности кабеля и петли  фаза-нуль соответственно:

     R_к=lr_уд ;    

       X_к= lх_уд;  

       Z_пт=2,3 lr_уд;

     L₁ = 60 м

     L₂ = 15 м 

     1. Кабельная линия К1:

          R_к=60·0,329=19,74 мОм.

     Х_к=60·0,0602=3,6 мОм.

     Z_пт=2,3·60·0,329  =45,4 мОм. 

     2.  Кабельная линия К2:

     R_к=15·1,16 =17,4 мОм.

     Х_к=15· 0,095 =1,42  мОм.

     Z_пт=2,3·15·1,16  =40 мОм  
 

     5.Расчет трехфазного короткого замыкания.

     Схема замещения для расчета токов.

      Zс=0

     Переходное  сопротивление контактов R_п = 30мОм. 

     Ток трехфазного металлического короткого  замыкания на землю в точке К1(максимальный).

I^(з)_к1===10145А. 
 

     Ток трехфазного металлического к.з. в  точке К1, с учетом переходного  сопротивления (минимальный ток к.з.).

I^(з)_к1R= = 

=4470 А.

       

     Ток трехфазного металлического короткого  замыкания на землю в точке  К2(максимальный).

         I^(з)_к2=== 5819 А 
 

     Ток трехфазного металлического к.з. в  точке К2, с учетом переходного  сопротивления (минимальный ток  к.з.).

     I^(з)_к2R===3343 А. 

     6.Расчет однофазного короткого замыкания.

     Ток однофазного короткого замыкания  на землю в точке К1 определяется по соотношению.

     I_к1⁽¹⁾= _;

     Z⁽¹⁾_∑ =

     _{= 16,84} мОм.  
 
 

     С учетом переходных сопротивлений контактов  и дуги суммарное сопротивление  вычисляется следующим образом. 

     Z⁽¹⁾_∑R =_{= = 94,82} мОм.

     Определяем  ток однофазного К.З. без учёта  переходного сопротивления.

     I_к1⁽¹⁾ = _{= =} 4313 А

     Определяем  ток однофазного К.З. с  учётом  переходного сопротивления.

     I⁽¹⁾_к1R = ₌ 

     Аналогичный расчет проводится для точки К2. При  расчете токов необходимо учесть сопротивление петли фаза-нуль обоих  кабелей.

     Определяем  ток однофазного К.З. без учёта  переходного сопротивления.

     I_к2⁽¹⁾ = _{= =} 1880 А

     Определяем  ток однофазного К.З. с  учётом  переходного сопротивления.

     I⁽¹⁾_к2R = ₌ 
 
 
 
 

     Выбор защитной коммутационной аппаратуры.

     7.Выбор предохранителей.

     Осуществляем  по условиям.

     1).     U_ном.пр  ≥ U_ном.

               U_ном.пр ≥ 0,4кВ. 

     2).Номинальный  ток плавкой вставки выбирается  по двум условиям:

               I_{ном.вст} ≥ I_р.мах.

              I_{ном.вст}  ≥ 50,64 А.

     -ток  плавкой вставки должен превышать  пусковой ток двигателя для  линии с одним эл.двигателем.

     I_н.вст. ≥ I_пик/К

       где -коэффициент кратковременной  тепловой перегрузки плавкой  вставки, равной 2,5при легком пуске с длительностью 2-5с.

     I_пуск = К_п · I_{ном.А.Д .}= 6,5 · 50,64 = 329 А.

     I_н.вст. ≥ I_пик/К = 329 / 2,5= 131 А. 

Выбираем предохранитель по табл.П5.прил.5: типа ПН-2, I_н.вст= 150 А

 

          Трубчатый, с закрытым разборным патроном, с наполнителем, безынерционный

       Проверяем чувствительность защиты:

     I_н.вст =150 А.

     К_ч=I_{к мин} / I_н.вст = 1880 / 150 А = 12,53 

     

      Рис.1. Общий вид предохранителя ПН2.

     

8.Выбор электротеплового реле.

     По  условию:

     I_т.р≥1,25·I_ном.а.д.= 1,25 · 50,64 = 63,3 А.

     Для защиты двигателя от перегрузки, асимметрии фаз, затянутого пуска и заклинивания ротора, выбираем электротепловое реле РТЛ-2063.

     I_{ном.реле}.=80 А, диапазон регулирования тока уставки I_уст.= 63,0 - 80,0 А.

     

      Рис.2. Общий вид электротепловое реле                      

      РТЛ-2063

       
 
 
 
 

           Рис.3. Времятоковые характеристики.

     9.Выбор автоматического выключателя.

     Выбираем  выключатель с комбинированным расцепителем.

     Условия:

     1).  U_н.в.≥U_ном.

            U_н.в≥0,4 кВ.

     2).I_{ном.расц}.≥ I_р

           I_{ном.расц}≥ 155,34 А. 

     3). Ток срабатывания электромагнитного расцепителя I_со отстраивается

     От  пускового тока I_пик наиболее крупного двигателя :

                           I_со ≥ К_н I_пик,

     где К_н- коэффициент надежности, учитывающий разброс параметров выключателя (для автоматических выключателей типа ВА 52-37, К_н=1,5).

                           I_со ≥ 1,5 · 469 = 703 А

                           I_со ≥ 703А.

     Выбираем  автоматический выключатель: ВА 52-37, К_н=1,5;

      -- серия автомата  : ВА 52-37;

     -- число полюсов 3;

     -- номинальный ток 250 А;

     -- характеристика срабатывания расцепителя- В; 

     Проверяем чувствительности отсечки при двухфазных и однофазных

     коротких  замыканиях. Расчетные значения коэффициентов  чувствительности

     при двухфазных К_ч⁽²⁾ и однофазных К_ч⁽¹⁾ коротких замыканиях определяются

       по соотношениям I⁽²⁾_k1R

               К_ч^{(2)=_=≥1.1*р}            К_ч^(1)=_1.1*р           

     где  I⁽²⁾_k1R  и I⁽²⁾_k1R –минимальные токи коротких замыканий в точке К1;

     *_р – коэффициент разброса срабатывания отсечки по току (рекомендуется принимать 1,1 *р не менее 1,4-1,5).

     Подставив значения, получаем:

         

                  К_ч⁽²⁾=^₌

                  К_ч⁽¹⁾=    = 1,48

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           Рис.4. Времятоковые характеристики.

       
 
 
 
 

           Рис.5. Общий вид ВА 52-37. 

10.Проверка кабеля на термическую стойкость.

     Минимально  допустимое сечение кабеля Sмин по термической стойкости:

     S_мин =;

       I⁽³⁾-максимальное значение расчетного тока короткого замыкания;

     t_откл - собственное время отключения защитного аппарата.0,04с;

     T_а -среднее значение постоянной времени апериодической слагающей тока 0,01с;

           С – постоянная времени, зависящая от кабеля (материала изготовления жил, изоляции), для расчета берем равной 75, т.к. кабель с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной  изоляцией (табл.П.3.3 прил.3)

     

     Кабельная линия 1:

            S_мин = =24,6 мм².

     Кабельная линия 2:

           S_мин = =11,41мм².

     11.Проверка допустимого перегрева кабеля при протекании по нему пикового

     Тока  в течение времени срабатывания защиты:

     Кабельная линия 1;

     1.Определяется масса m проводникового материала

                       m=ρsl=2,703·95·60=15,4 кг.

     где ρ-плотность материала (для алюминия ρ=2,703 г/см³),s-сечение

     жилы кабеля ; l- длина кабеля. 

     2.Определяется количество теплоты, необходимое для нагрева массы

     проводникового  материала m от начального значения температуры tн до критического  значения температуры tк ,по формуле :