Идельчик В.И. Электрические системы и сети

Подождите немного. Документ загружается.

300 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Гл 6

39-Ю

/ав.нб2з=—— = 255,9 А.

V 3-110-0,8

Рассчитанные наибольшие токи нормального, послеаварийного ре-

жимов и длительно допустимые токи по нагреву имеют следующие зна-

чения:

Линия 12 23 13 14 45 56

Наибольший ток линии в ,,

нормальном режиме, А 291,6 55,44 200,4 262,4 190,3 134,5

Наибольший ток линии в

послеаварийиом режи-

ме,

А 492,1 255,9 492,1 524,9 380,5 269,0

Длительно допустимый

ток по нагреву, А . . 671,6 294,2 566,1 671,6 499,5 432,9

При сравнении приведенных выше данных видно, что условие

'(6.47) выполняется как для нормального, так и для послеаварийного

режимов и сечения выбранных проводов увеличивать не надо.

Пример 6.9. Проверим по условиям нагрева допустимость проклад-

ки двух выбранных в примере 6.6 кабелей 10 кВ. Кабели с бумажной

пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке предполагается про-

ложить в траншее при фактической температуре земли плюс 10 °С и рас-

стоянии между кабелями 100 мм. Длительность наибольшей нагрузки—

Зч.

Для одиночных кабелей сечением 95 и 50 мм

, проложенных в зем-

ле при ее температуре 15 °С, длительно допустимые токи в соответствии

с табл. П.10 сосгавляют /

Д0П

табл12=205 А; /

д(ш та

бл2з=140 А; допустимая

температура в

ДО

п = +60°С.

Учтем следующие поправки: К

— на число работающих кабелей,

лежащих рядом в земле; K

—

на температуру окружающей среды

и допустимую температуру кабеля. В соответствии с табл. 6.7 и

П. 11

Кл=0,9;

= 1,06. Определим длительно допустимые токи для кабель-

ных линий по выражению (6.46):

/доп12=

°5-0,9-1,06= 195,6 А;

'доп23= 140-0,9-1,06= 133,6 А.

В нормальном режиме /

6i2=H4,6 А; /

б2з=58 А (см. пример 6.6)

и условие допустимости по нагреву (6.47) выполняется. Поскольку

6i2=0,59 /

оп12 и /

б2з=0,43 /допгз, выполняется условие (6.47а) и ко-

эффициенты предварительной нагрузки для линий 12 и 23 соответствен-

но равны 0,59 и 0,43.

Условие (6.47а) выполняется в нормальном режиме, поэтому про-

§ 6.9 Проверка сечения по условиям допустимого нагрева 301

верим выполнение условия (6.48) в послеаварийном режиме при о*

ключении одного кабеля. Коэффициент перегрузки кабелей в послеав»

рийном режиме составляет Кав=1,35 (см. табл. П.12). В этом случа!

допустимые и наибольшие токи в послеаварийном режиме равны

/дощ2 = 205-1,06 = 217,3 А;

/доп28= 140-1,06= 148,4 А;

/ав.нб!2 = 2-114,6 =-229,2 А;

/ап.нбав -2.58-116 А.

Условие (6.48) и послеаварийном режиме выполняется, так как

1,35-217,3>229,2;

1,35-148,4>

116.

Пример 6.10. Проверим по условиям нагрева сеть, рассмотренную

Б примере 6.7 (см. рис. 6.9, б) и выполненную одиночным кабелем. Ка-

пель в алюминиевой оболочке с бумажной пропитанной изоляцией имеет

речение 95 мм

, проложен в земле при ее температуре 15 °С, длитель-

но допустимый ток в соответствии с табл. П.10 составляет /

ДО

птабл =

205

А, а допустимая температура

ДО

= 6О

С. Учтем следующие по-

правки: на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле,

Кп

(см. табл. 6.7); на температуру окружающей среды и допустимую

температуру кабеля /(„ = 1,06 (см. табл. П.11).

Определим длительно допустимый ток по выражению (6.46):

доп

= 205-1-1,06 = 217,3 А.

Наибольший ток в кабельных линиях в нормальном режиме работы ра-

вен /

б12=113,1 А; /

нб1

=116,1 А. При этом /

ei2=0,52 /

доп

; /„бгз

•=0,53 /дои. Следовательно, выбранные кабели удовлетворяют условиям

иагрева в нормальном режиме, выполняется условие (6.47а) и коэффи-

циенты предварительной нагрузки равны 0,52; 0,53.

В соответствии с табл.

П.

коэффициент допустимой перегрузки

кабеля в послеаварийном режиме /С

ав

в (6.48) равен 1,35.

Допустимый ток для кабеля в послеаварийном режиме тот же, что

и в нормальном.

Токи в линиях при отключении участка 1'3 равны

/ав.нб12

/ав.нбгз

3810

Кз-10-0,96

1930

1/"3-10-0,96

229,1

А!

116

А.

302 Технико-экономичеккие расчеты в электрических сетях Гл 6

При отключении участка 12 токи в линиях будут равны

3810

'ав.нб1'3 = ~7= =

229

'' А!

К 3-10-0,96

1880 __

••ав.нб^з— —113,1 А.

У 3-10-0,96

Условие (6 48) в послеаварийном режиме выполняется, так как

1,35-217,3>

113,1;

1,35-217,3

> 116;

1,35-217,3

229,1.

Следовательно, выбранные кабели удовлетворяют условию допустимого

нагрева как в нормальном, так и послеаварийном режимах.

6.10. ВЫБОР АППАРАТОВ, ЗАЩИЩАЮЩИХ СЕТЬ ОТ ПЕРЕГРЕВА

Защищающие аппараты. Каждый участок электриче-

ской сети должен быть снабжен защищающими устройст-

вами, назначение которых—автоматически отключать

этот участок, если по нему начнет протекать ток, превосхо-

дящий допустимый по нагреву.

Для защиты сетей напряжением до 1 кВ применяются:

а) плавкие предохранители; б) автоматические выключа-

тели с расцепителями; в) тепловые реле, действующие на

магнитный пускатель или контакторы.

Для защищающих аппаратов задаются номинальный

ток /„ом защ.ап, номинальное напряжение Uпом и зависи-

мость времени срабатывания от тока t

p(I).

Автоматические выключатели осуществляют отключе-

ние линий, питающих электродвигатели, при перегрузках

или коротких замыканиях. Расцепители автоматических

выключателей (и соответственно их характеристики) быва-

ют трех типов.

Электромагнитный расцепитель (рис.

6.13,а), для которого время срабатывания не зависит от

тока. Расцепитель начинает работать при токе, большем

тока срабатывания /

ср

. В силовую сеть включены последо-

вательно катушка К, по которой протекает ток; защелка 3;

пружина Я; контакты расцепителя КР, замкнутые в нор-

мальном режиме. Когда ток / станет больше /

ср

, под воз-

действием электромагнитного поля сердечник катушки про-

двинется влево и освободит защелку (штриховая линия),

пружина потянет подвижные контакты расцепителя и они

§6.10 Выбор

аппаратов,

защищающих

сеть от

перегрева 303

разомкнутся. Автоматический выключатель срабатывает

и цепь предохраняется.

Автоматические выключатели с электромагнитными рас-

цепителями применяются для защиты от токов КЗ, но не

от перегрузок.

Тепловой расцепитель имеет время сраба-

тывания, зависящее от значения тока (рис. 6.13,6). Прин-

\&mio

Рис.

6.13. Схемы расщепителей и их временные характеристики:

а -^электромагнитный; б —тепловой, в — комбинированный

304 Технико-экономические расчеты, в электрических сетях Г л 6

цип действия аналогичен, но вместо катушки защелка осво-

бождается биметаллической пластинкой. Эта пластинка

нагревается при протекании основного тока цепи. Коэффи-

циенты расширения у металлов пластинки разные, поэто-

му при нагревании пластинка изгибается и освобождает

защелку. Аналогичную характеристику имеют магнитные

пускатели или контакторы с тепловыми реле. Такие разде-

лители применяются для защиты от перегрузки, так как

тепловые элементы обладают большой инерцией и не реа-

гируют на пусковые токи. Из-за инерции тепловые разде-

лители или реле не успевают отключить цепь при КЗ.

Поэтому для защиты от токов КЗ последовательно с пуска-

телями и контакторами с тепловыми реле или автоматиче-

скими выключателями с тепловым расцепителем ставятся

плавкие предохранители либо применяются комбиниро-

ванные расцепители.

Комбинированный расцепитель представ-

ляет собой сочетание теплового и электромагнитного (рис.

6 13, в). Имеются катушка и биметаллическая пластинка

соединенные последовательно, и каждая из них может дей-

ствовать на защелку.

Плавкие предохранители (ПП) широко применяются,

как правило, в сетях до 1 кВ. Если ток КЗ или перегрузки

достигает заданной величины, в плавком предохранителе

сгорает металлическая вставка и защищает поврежденный

участок сети, отключая его от источника питания. Плавкие

предохранители работают по характеристике теплового

разделителя. Плавкие предохранители ставят в начале

участка сети (рис. 6.14, а).

Номинальным током плавкой вставки предохранителя

называют такой наибольший ток, при котором плавкая

вставка может работать бесконечно долго, не перегорая

в лабораторных условиях завода-изготовителя (рис.

6 14,6). Наибольший испытательный ток — такой ток, при

котором плавкая вставка в лабораторных условиях пере-

горает за 1—2 ч. Наибольший испытательный ток в

1,3—1,5

раза больше, чем номинальный. В условиях эксплуатации

можно считать, что плавкая вставка из-за изменения своих

характеристик перегорает при номинальном токе. На рис.

6 14,6 приведены характеристики ПП 1, 2, 3, которые за-

щищают сеть на рис. 6.14, а.

Пусть на участке сети, защищаемом ПП 3, произошло

§6.10 Выбор

аппаратов,

защищающих

сеть от

перегрева 305

КЗ (рис. 6.14, в). Будем считать, что токи нагрузок много

меньше, чем ток КЗ, при этом токи во всех плавких встав-

ках равны

'1 — '2

'«

Первым срабатывает ПП 3, так как время срабатыва-

ния самое меньшее (£з<^2<^ на рис. 6.14,6). При КЗ от-

ключается только поврежденный участок сети. Это значит,

что ПП /, 2, 3 работают избирательно или селективно.

Ыэ-

m J-H2. /у) *н

"«1 1»г в) I»'-

«г а)

ун,г

^номз 1ц$ исп

в/г ч-

Рис 6 14 Использование плав-

ких предохранителей

а — схема сети низкого напряже

ния б, г — характеристики ПП в

абсолютных и относительных еди

ницах. в — селективность работы

ПП /, 2, 3

Характеристика плавких вставок в относительных еди-

ницах показана на рис. 6.14, г. В относительных единицах

///ном большинство характеристик плавких вставок совпа-

дают.

Плавкие вставки делятся на инерционные и безынерци-

онные. Безынерционные срабатывают быстро. Инерцион-

ные страют медленнее, они толще, делаются из графита.

Промежуточное положение между быстродействующими

и инерционными предохранителями занимают малоинерци-

онные предохранители.

Для номинальных токов плавких вставок установлена

единая шкала в амперах, которой придерживаются заводы-

изготовители: 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 60, 80, 100, 125, 160,

200,

225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850, 1000.

20-237

306 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Г л 6

Недостаток плавких предохранителей

в том, что они не

обеспечивают селективность

замкнутых сетях, требуют

замены после срабатывания

нередко перегорают только

в одной фазе,

что

приводит

перегреву двигателей, дли-

тельно работающих

на

двух фазах. Достоинство плавких

предохранителей —

в их

простоте

экономичности. Плав-

кие вставки применяются также

сетях

напряжением

бо-

лее 1

кВ.

Выбор защищающих аппаратов.

Для

правильной рабо-

ты защищающего аппарата

его

номинальный

ток

должен

удовлетворять трем условиям.

нормальном режиме

'мом

' 'pad лит

(о.50)

где /раб

лин

— рабочий

ток

линии. Этот

ток

определяется

так (рис. 6.15,

а):

'раб.лин

X '

РШ>

где

До

— коэффициент одновременности, учитывающий

не-

одновременность максимума нагрузок.

городских сетях,

Ко=0,8

0,3;

чем

больше число потребителей

п,

тем

мень-

ше

Ко

(рис. 6.15,6).

В промышленных сетях коэффициентом загрузки

учи-

тывается загрузка электродвигателей,

при

этом рабочий

ток г'-го двигателя определяется

так:

'раб;

'номг-

Рабочий

ток

линии, питающей

двигателей

(рис.

6.15,б),

п п

'раО

лип

Ао X

Рабг

Ао ^\ А

X А

сг

'помп (о.51)

i=l

i=l 1=1

где

КоКз1

Кы

— коэффициент спроса.

Условие (6.50)

учетом предыдущего выражения мож-

но записать

так:

' ном.защ.-ап

^-'раб.лин

—

ХАсг'номг- (6.52)

пусковом режиме осуществляется пуск одного

из

§ 6.10 Выбор

аппаратов,

защищающих

сеть

от

перегрева 307

п двигателей.

линии протекает наибольший кратковре-

менный ток, который

учетом (6.51) равен

п—1

•нб.крат

—

*^с/

'нош ~Т 'а

уск>

(6.53)

(=i

1ном1

1цом2

1номЗ

1 2

«CJ,5-> jr. I

г) *• /ном

l 2 I Ч

—F

MZQ

Аом1

^ном2

^ном^

^номв

Рис.

6.15. К выбору защищающих аппаратов:

а<

—схемы сети;

—

зависимость коэффициента одновременности

от

числа

по-

требителей;

— отношение пускового тока

номинальному току

ПП; 9, е

—

селек-

тивность работы

ПП в

магистральной

разветвленной сетях

где/пуск — пусковой

ток

того двигателя,

которого наи-

большая разница между пусковым

рабочим токами.

Номинальный

ток

защищающего аппарата

для

одного

20*

308 Технико-экономические расчеты в электрических сетях Гл. 6

двигателя

'ном.защ.ап <^ 'но.крат'

> ("• "4)

где а — отношение пускового тока к номинальному току

плавкой вставки (рис. 6.16, г). Для двигателей с тяжелыми

условиями пуска (частые пуски и большое время пуска —

до 40 с, например двигатели подъемных кранов) а=1,6

для быстродействующих и а =

для малоинерционных ПП.

Для двигателей с легким пуском (редкие пуски и малое

время пуска /

уск=8н-10 с, например двигатели металло-

обрабатывающих станков) а =

2,5

для быстродействующих

и а =

для малоинерционных ПП.

Для линии, питающей несколько двигателей, условие

аналогичное (6.54), можно записать, используя (6.53), так:

п—1

•ном.защ.ап -^ У, ^ci 'ном* т 'пу<.к'

а ==

'нб.крат- (о.00)

(=1

Если несколько двигателей, защищаемых данными ПП,

могут самозапускаться после кратковременных перерывов

питания или понижения напряжения, то в (6.55) надо учи-

тывать сумму их пусковых токов. Самозапуски на холос-

том ходу при выборе а в (6.54), (6.55) соответствуют лег-

ким пускам, а самозапуски при нагруженных механиз-

мах — тяжелым.

Третье условие состоит в том, что защищающие ап-

параты должны работать избирательно (селективно), т. е.

должен отключаться только поврежденный или перегру-

женный участок. В разветвленной сети приходится ставить

в разных местах несколько последовательно включенных

предохранителей, например на главном щите — для защи-

ты магистрального кабеля, на групповых щитках — для за-

щиты групповых ответвлений; наконец, у индивидуальных

приемников. В этом случае вставки предохранителей долж-

ны быть подобраны так, чтобы они обеспечивали избира-

тельность (селективность). Первой должна перегореть

вставка того ПП, который находится ближе к месту по-

вреждения. Для этого плавкая вставка каждого последую-

щего предохранителя (по направлению от приемника к ис-

точнику питания) должна быть на две или в крайнем слу-

чае на одну ступень (по шкале токов вставок) выше по

номинальному току, что иллюстрируется условиями, при-

веденными на рис. 6.15, д, е.

§ 6JO Выбор аппаратов, защищающих сеть от перегрева 309

Алгоритм выбора номинального тока защищающего ап-

парата и сечения проводника в сетях до 1 кВ можно запи-

сать следующим образом.

Выбираем номинальный ток защищающего аппарата,

удовлетворяющий трем условиям [см. (6.52), (6.55)]:

") 'ном.защ.ап -^ •'раб.лин

^, А

; /цомЬ

i=l

(i-l

О/ 'ном апщ ни ^, *V/ 'нош i 'nyciJ& ~~ 'uOnpaii

в) защищающие аппараты должны работать избира-

тельно (селективно).

Проверяем селение проводника F по нагреву, т. е.

проверяем, удовлетворяет ли допустимый ток двум услови-

ям [см.

(6.47)

—(6.49)]:

) 'доп ^ '

или в послеаварийном режиме

Аяп •'лоп ^ '.

>ав

доп

^" *ав

HOi

BOOKS.PROEKTANT.ORG

БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОННЫХ

КОПИЙ КНИГ

для проектировщиков

и технических специалистов

Ч> доп -^" „ •'ном защ ап-

Пример 6.11. Проверим по условиям нагрева сечение и выберем но-

минальные токи плавких вставок предохранителей для выбранной в при-

мере 6 5 кабельной сети (см. рис. 6 8, в), выполненной двумя четырех-

жильными кабелями 0,4 кВ с бумажной пропитанной изоляцией в алю-

миниевой оболочке, проложенными в траншее при фактической

температуре 0°С и расстоянии между кабелями 100 мм Длительность

наибольшей нагрузки — 3 ч

Для одного кабеля сечением 70 мм

, проложенного в земле при ее

температуре 15 °С, длительно допустимый ток равен 200 А (см табл.

П.10), а допустимая температура 9

оп=+80°С. Учтем следующие по-

правки, на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле, К

= 0,9 (см. табл. 6.7); на температуру окружающей среды и допустимую

температуру кабеля

KQ=1,

(табл П 11). Определим длительно допус-

тимые токи для кабельных линий по выражению (6 46):

/доп = 200-0,9-1,11 = 199,8 А.

Так как /нб12= 160,5 А; /

з= 100,8 А, то /нб1

=0,8/д

п; /нбгз=0,5Х

Х^доп, т е. условие (6 47) выполняется Следовательно, в нормальном