Выбор марки кабелей и проводников

 

 

В зависимости от выбранной схемы цеховых сетей они конструктивно могут быть выполнены комплектными шинопроводами или кабельными линиями, проло-

 

женными открыто или скрыто, с учетом следующих ограничений:

 

1) в помещениях с химически активной средой необходимо использовать ка-

 

бели с изоляцией, инертной к химически агрессивной среде (например, поливинил-хлоридную);

 

2) в пожароопасных – кабели с негорючим наружным слоем: например, за-щитные герметичные оболочки кабелей из негорючей резины (АНРГ) или негорю-чего поливинилхлорида (АПвВГнг);

 

3) во взрывоопасных зонах любого класса использовать только бронированные

 

кабели;

 

4) во взрывоопасных зонах классов В-I и В-IIа использовать бронированные кабели только с медными жилами;

 

5) во взрывоопасных зонах всех классов запрещается использовать кабели с полиэтиленовой изоляцией и полиэтиленовой защитной оболочкой.

 

Рекомендации к выбору марки кабеля приведены в [24].

 

Например, для питания электроприемника №1 выбирается четыре одножиль-ных провода АПВ, а для питания шинопровода ШР-1 выбирается четырехжильный кабель с алюминиевыми жилами, поливинилхлоридной изоляцией и поливинилхло-ридной оболочкой – АВВГ.

 

Выбор сечения проводов и кабелей по нагреву

 

 

Сечения силовых линий выбираются по нагреву расчетным током.

 

Сечение выбирается из условия сравнения расчетного тока с длительно допу-стимым, А, с учетом поправочных коэффициентов

р ≤ доп ∙ п1 ∙ п2,

(59)

 

где I_р – расчетный ток линии, А;

 

I_доп – длительно допустимый, табличный ток кабеля, А;

 

k_п1 – поправочный коэффициент, учитывающий условия охлаждения про-водника и зависящий от температуры окружающей среды;

 

k_п2 - поправочный коэффициент, зависящий от способа прокладки провод-

 

ников.

 

Расчетный ток линии, питающей одиночный электроприемник, принимается равным номинальному току нагрузки этого электроприемника, А

р = н,

(60)

 

 

где I_н – номинальный ток электроприемника, А.

 

Для линии, питающей многодвигательный агрегат с одновременным пуском электродвигателей, расчетный ток нагрузки равен сумме номинальных токов двига-телей, А

р = ∑ н,		(61)
			=1
или
р =			н	,	(62)
√ 3 ∙ н ∙

где P_н – номинальная мощность электроприемника, кВт; U_н – номинальное напряжение, В;

 

cosj – коэффициент мощности электроприемника.

 

Например, расчетный ток линии, питающей электроприемник №1 - отрезной станок с ножовочной пилой согласно (61) по таблице исходных данных:

_р = 4, 24 А.

 

Для магистралей и радиальных распределительных линий используется значе-ние расчетного тока группы электроприемников, полученное при расчете нагрузки соответствующей группы электроприемников.

 

Например, расчетный ток линии, питающей шинопровод ШР-1, согласно таб-лице 8

_р = 23, 69 А.

 

Значения длительно допустимого тока для проводов с резиновой и поливи-нилхлоридной изоляцией, кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией, гибких кабелей и для других марок кабелей приведены в нормативной и справочной литературе [2, 25] для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена – в [25].

 

Поправочный коэффициент необходимо учитывать во всех случаях отклоне-ния температуры окружающей среды от нормированной и совместной прокладке нескольких кабелей. Значения поправочных коэффициентов в зависимости от тем-

 

 

пературы окружающей среды для разных видов изоляции жил и в зависимости от способа прокладки кабелей в коробах приведены в [2].

 

Для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы пита-емых проводниками с медными жилами сечением более 6 мм² и алюминиевыми жи-лами сечением более 10 мм² расчетный ток приводится к ПВ = 100% поправкой на коэффициент К_ПВ определяемый по формуле

ПВ =	0, 875		,	(63)
√ ПВ

 

где ПВ – относительная продолжительность включения в отн. ед;

 

0, 875 – коэффициент запаса.

 

Расчетный ток определится, А

	=	0, 875		.	(64)
р	н	√ ПВ

 

Во взрывоопасных зонах сечения распределительных линий, питающих асин-хронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, выбирают по условию сравнения расчетного и длительно допустимого тока, А

1, 25 ∙ р = доп ∙ п1 ∙ п2.

(65)

 

Например, для предприятий Оренбургской области характерна летняя темпе-ратура воздуха в помещении цеха +30°C.

 

Сечение проводников, прокладываемых в трубе для питания электроприемни-ка №1 с Iр = 4, 24 А определится следующим образом.

 

Ближайшее большее значение для трех одножильных проводов минимально допустимого сечения по механической прочности (для проводников с алюминиевы-ми жилами S_мин = 2, 5 мм²), проложенных в трубе I_доп =19А согласно [2]. Поправоч-ный коэффициент k_п1 = 0, 94, k_п2 = 1 согласно [2],

 

4, 24 ≤ 19 × 0, 94 × 1 А

 

4, 24 ≤ 17, 86 А

 

Выбирается провод АПВ 3(1× 2, 5) сечением 2, 5 мм², прокладываемый в трубе. Определим сечение кабеля марки АВВГ для питания шинопровода ШР1 с

 

I_р = 23, 69 А проложенного в металлической трубе.

 

 

Ближайшее большее значение для четырехжильного кабеля, проложенного в лотке, сечением 4 мм² с I_доп =27 А согласно [2]. Учитываем выбор четырехжильного кабеля по таблице для трехжильных поправкой 0, 92. Поправочный коэффициент k_п1 = 0, 94, k_п2 для семи кабелей проложенных однослойно в лотке на участке от РУНН до ответвления к ШР1 при Kи = 0, 2 согласно [2] не применяется.

 

23, 69 ≤ 27× 0, 92× 0, 94 А

 

23, 18 ≤ 23, 35 А

 

Выбранное сечение удовлетворяет условиям нагрева при заданных условиях прокладки.

 

Окончательно принимается кабель АВВГ 3× 4+1× 2, 5 сечением 4 мм² фазные жилы и 2, 5 мм² нулевая жила.

 

Сечение остальных проводников выбирается аналогично. Результаты выбора вносятся в таблицу 19.

 

 

Таблица 19 – Результаты выбора марки и сечения проводников

 

Участок	Iр, А	Iдоп,	kп1	Iдоп× попр,	Марка	S,	l,	Способ
		А		А		мм2	м	прокл.
ШР1 – ЭП1	4, 24		0, 94	17, 86	АПВ 3(1× 2, 5)	2, 5		Труба
РУНН-ШР1	23, 69		0, 94	23, 35	АВВГ3× 4+1× 2, 5			Лоток

 

 

Определение величины токов короткого замыкания

 

 

Режим короткого замыкания в цеховой сети – аварийный режим, при котором аппараты и проводники, находящиеся в цепи протекания тока КЗ, подвержены его термическому и динамическому действию.

 

Расчет токов КЗ необходим для проверки по условиям электродинамической стойкости к токам КЗ шинопроводов, силовых шкафов, аппаратов защиты, а также проверка чувствительности и селективности защиты.

 

С этой целью рассчитываются токи трехфазного короткого замыкания _п⁽³⁾₀, то-ки однофазного КЗ _п⁽¹⁾₀ и ударный ( i_у ) в начале защищаемых участков.

 

 

При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:

 

1) индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, вклю-

 

чая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токо-вые катушки автоматических выключателей;

 

2) активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;

 

3) активные сопротивления контактов и контактных соединений;

 

4) значения параметров синхронных и асинхронных двигателей.

 

При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:

 

1) сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

 

2) изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;

 

3) влияние комплексной нагрузки (электродвигатели, преобразователи, терми-

 

ческие установки, лампы накаливания) на ток КЗ, если номинальный ток электро-двигателей нагрузки превышает 1, 0 % начального значения периодической состав-ляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.

 

Расчет токов КЗ ведется в именованных единицах.

 

Сопротивления всех элементов схемы замещения следует выражать в мОм.

 

В данном расчете токов КЗ марки аппаратов защиты линий цеховой сети еще не выбраны. Эти аппараты в исходной схеме и схеме замещения учитываются в со-

 

ответствии с номинальным током защищаемых ими линий.

 

 

Составление схем замещения

 

 

Для определения суммарных сопротивлений до точки КЗ необходимо соста-вить исходную схему, на которой приводятся технические характеристики цехового трансформатора, марка кабелей, сечения и длины линий и номинальные токи ком-мутационно-защитных аппаратов. На расчетной схеме намечаются точки КЗ. При-мер расчетной схемы приведен на рисунке 12а, схемы замещения прямой последо-вательности – на рисунке 12б.

 

 

T1

 

TМГ 160/10

 

I_н = 375, 2 А

 

TТ
РУНН 0, 4 кВ	K1

 

I_н = 23, 18 А

 

 

АВВГ 3× 10+1× 6

 

ШР-1 ^K2

I_н = 4, 24 А

 

АПВ 3(1× 2, 5)

 

K3

 

M

 

а)

 

 

а б

 

xc xШНН

 

xт rШНН

 

r_т rк2

 

x_тт rкв2

 

	rтт	xкв2
	xкв1	rк3
	rкв1	rкл1
K1	rк1	xкл1	K3

^а K2 r_к4

б

 

б)

 

rШР1

 

xШР1

 

 

rк5

 

rкв3

 

xкв3

 

 

rк6

 

rкл2

 

xкл2

 

а – исходная схема б – схема замещения

 

Рисунок 12 – Схема замещения прямой последовательности

 

 

x_с–эквивалентное сопротивление системы; r_т, x_т–активное и индуктивноесопротивления прямой последовательности цехового трансформатора; r_тт, x_тт – ак-тивное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока; r_кв, x_кв–активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматическихвыключателей; r_ш, x_ш – активное и индуктивное сопротивления прямой последова-тельности шинопроводов; r_кл, x_кл – активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабельных линий; r_к – активное сопротивление различных кон-тактов.

 

Схема замещения нулевой последовательности приведена на рисунке 13.

 

	а			б
	x0т	x0ШНН	r0ШР1
	r0т	r0ШНН	x0ШР1
	xтт	rк2		rк5
	rтт	rкв2		rкв3
	xкв1	xкв2		xкв3
	rкв1	rк3		rк6
K1	rк1	r0кл1		r0кл2
	а	x0кл1		zф-0кл2
	K3	x0кл2
	K2	rк4
	б

 

Рисунок 13 – Схема замещения нулевой последовательности

 

 

r_0т, x_0т–активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательностицехового трансформатора; r_0ш, x_0ш – активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности шинопроводов; r_0л, x_0л – активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности кабельных линий (z_ф-0 может приниматься при отсут-ствии данных о r_0л и x_0л).

 

 

Определение сопротивлений

 

 

1) Эквивалентное индуктивное сопротивление системы, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения сети, рассчитывается по формуле

			2		2
=			ср.НН	=	ср.НН	∙ 10− 3,	(66)
с	√ 3 ∙ к(3).ВН ∙ ср.ВН		к

 

 

I(3)к.ВН

ср.ВН

где U_ср.НН – среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;

U – среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена об-

 

мотка высшего напряжения трансформатора, В;

 

= I_{п0 ВН} – действующее значение периодической составляющей тока

 

трехфазного КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА;

 

S_к – условная мощность короткого замыкания у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, МВ× А.

 

Например, при заданном для варианта №1 согласно таблице «Дополнительные данные» значение тока КЗ на шинах источника питания I_п0 = 12 кА, величина x_с определится согласно (66)

0, 4²

с ^{= = 0, 77 мОм,}

 

_{√ 3 ∙ 12 ∙ 10}

 

 

при заданном для варианта №2 согласно таблице «Дополнительные данные» значе-нии сопротивления системы x_*0 = 0 мОм, величина x_с определится

_с = _∗ = 0 мОм;

 

при заданном для варианта №4 согласно таблице «Дополнительные данные» значе-нии мощности КЗ приведенной к шинам источника питания S_к = 250 МВ× А, величи-на x_с определится согласно (66)

0, 4²

^{= = 0, 8 мОм.}

 

с ₂₅₀

 

При отсутствии указанных данных эквивалентное индуктивное сопротивление системы в мОм, допускается рассчитывать по формуле

			2
с =			ср.НН	,	(67)
√ 3 ∙ откл ∙ ср.ВН

где I_откл – номинальный ток отключения силового выключателя, установленно-го на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора.

 

Полученное значение сопротивления питающей энергосистемы вносим в столбец x строки «Система» таблицы 20.

 

 

Таблица 20 – Значения сопротивлений элементов схемы

 

Элемент	Марка	Обозн.	l, м	r	x	r0	x0	z0
Система		c			0, 77
Тр. ЦТП	ТМЗ160 D/Y0	т		19, 3	42, 8	19, 3	42, 8
Тр. тока	500 А	тт
Аппарат QF1	630 А	кв1		0, 41	0, 13	0, 41	0, 13
Контакт	болтовой	к1		0, 004		0, 004
Шины НН	-	шнн
ЦТП
Контакт	болтовой	к2		0, 004		0, 004
Аппарат QF2	63 А	кв2		3, 5		3, 5
Контакт	болтовой	к3		0, 1		0, 1
Каб. линия 1	АВВГ 3х4+1х2, 5	кл1		103, 7	2, 376	159, 3	48, 9
Контакт	болтовой	к4		0, 1
Шинопровод	ШРА4-250 А	ш		1, 05	1, 05	2, 85	9, 87
распр.
Контакт	болтовой	к5		0, 1
Аппарат QF3	6, 3 А	кв3			4, 5
Контакт	болтовой	к6		0, 1
Каб. линия 2	АВВГ 3(1х2, 5)	кл2		62, 5	0, 58			89, 35

 

 

2) Активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности пони-

 

жающих трансформаторов (r_т, х_т) в мОм, приведенные к ступени низшего напряже-ния сети, рассчитывают по формулам

∆ 2

т

=

кз

НН

,

(68)

2

нт

100 ∙ ∆

= √ 2

− (

кз

) ∙

НН

∙ 104,

(69)

т

к

нт

нт

где S_нт – номинальная мощность трансформатора, кВА; DP_кз – потери КЗ в трансформаторе, кВт;

 

U_НН – номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансфор-матора, кВ;

 

u_к–напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

 

Активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности пони-жающих трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме D/Y₀, при расчете

 

КЗ в сети низшего напряжения следует принимать равными соответственно актив-ным и индуктивным сопротивлениям прямой последовательности. При других схе-мах соединения обмоток трансформаторов активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности необходимо принимать в соответствии с указаниями изготовителей.

 

Например, для выбранного трансформатора ТМГ160/10 активное сопротивле-ние, приведенное к напряжению 0, 4 кВ, определится согласно (68)

=	3, 1 ∙ 0, 42	= 19, 3 мОм,
т	1602

индуктивное сопротивление силового трансформатора, приведенное к напряжению 0, 4 кВ, определится согласно (69)

т ₌ √ _{4, 7}2 ₋ (^{100 ∙ 3, 1})² _∙ ^{0, 42} _{∙ 10}4 _{= 42, 8 мОм,}

 

160 160

 

Сопротивления нулевой последовательности для трансформатора со схемой соединения обмоток D/Y₀ определятся

 

r_0т= r_т= 19, 3мОм,

 

x_0т= x_т= 42, 8мОм.

 

Значение сопротивлений трансформатора рекомендуется проверять по спра-вочным данным [26].

 

Полученное значение сопротивления трансформатора вносим в столбцы r, x, r₀, x₀, строки«Трансформатор ЦТП»таблицы20.

 

3) Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов прямой последова-

 

тельности определяется согласно [26].

 

Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности фазы

 

шинопровода в мОм/м ориентировочно принимают,
0ш = 1ш + 3 ∙ нп ш,	(70)
и
0ш = (0, 75 ÷ 9, 4) ∙ 1ш.	(71)

 

 

Сопротивление прямой последовательности шинопровода ШРА4-250 при длине до присоединения отходящий линии к электроприемнику №1 (измеренной на компоновке, приведенной на рисунке 5), равной 5 м,

 

r_ш= 0, 21мОм/м,

 

x_ш= 0, 21мОм/м.

 

Соответственно

 

r_ш= 0, 21× 5 = 1, 05мОм,

 

x_ш= 0, 21× 5 = 1, 05мОм.

 

Сопротивление нулевого проводника шинопровода ШРА4-250А r_0п= 0, 12мОм/м,

 

x_0ш= 0, 21мОм/м.

 

Соответственно сопротивление нулевой последовательности согласно (70) и

 

(71) ориентировочно принимается

 

r_0ш= (0, 21+3× 0, 12)× 5 = 2, 85мОм,

 

x_0ш= 9, 4× 0, 21× 5 = 9, 87мОм.

 

Полученные значения сопротивления шинопровода вносим в столбцы r, x, r₀, x₀, строки«Шинопровод распределительный»таблицы20.

 

Сопротивление шин ЦТП не учитываем, т.к. условно принимаем присоедине-ние питания секции шин и присоединение отходящей линии в одной точке.

 

4) Активное и индуктивное сопротивления кабелей прямой (обратной) и нуле-

 

вой последовательности кабелей, применяемых в электроустановках до 1 кВ, при-нимают по данным завода-изготовителя или [26].

 

При определении тока однофазного короткого замыкания допускается выпол-нять арифметическое сложение полных сопротивлений. При этом значение одно-фазного тока КЗ несколько занижено. Полное погонное сопротивление петли фаза – ноль для различных проводников приведено в [27]

 

Например, сопротивление прямой последовательности кабеля КЛ1 АВВГ(3× 4+1× 2, 5) длиной 27 м, согласно [26]

r_кл= 9, 61мОм/м,

 

x_кл= 0, 098мОм/м.

 

Соответственно

 

r_кл1= 9, 61× 27 = 259, 47мОм;

 

x_кл1= 0, 098× 27 = 2, 646мОм.

 

Сопротивление нулевой последовательности кабеля КЛ1 АВВГ(3× 4+1× 2, 5) r_0кл= 11, 71мОм/м,

 

x_0кл= 2, 11мОм/м.

 

Соответственно

 

r_0кл1= 11, 71× 27 = 316, 17мОм,

 

x_0кл1= 2, 11× 27 = 56, 97мОм.

 

Например, сопротивление прямой последовательности провода КЛ2 АПВ 3(1× 2, 5) длиной 5 м, согласно [26]

r_кл= 12, 5мОм/м,

 

x_кл= 0, 116мОм/м.

 

Соответственно

 

r_кл2= 12, 5× 5 = 62, 5мОм,

 

x_кл2= 0, 116× 5 = 0, 58мОм.

 

Погонное сопротивление петли фаза - ноль КЛ2 выполненной проводом АПВ 3(1× 2, 5) в стальной трубе диаметром 20 мм, составляет

 

z_0(Ф-0)= 17, 87мОм/м.

 

Соответственно

 

z_0кл2= 17, 87× 5 = 89, 35мОм.

 

Полученное значение сопротивления кабельных линий вносим в столбцы r, x, r₀, x₀строки«Кабельная линия1»и«Кабельная линия2»таблицы20.

 

5) Переходные сопротивления электрических контактов определены на осно-

 

вании экспериментальных данных или расчетным путем. Данные о контактных со-единениях приведены в [26]. Приближенно, сопротивления контактов принимают:

 

r_к = 0, 1 мОм - для неподвижных болтовых соединений кабелей; r_к = 0, 01 мОм - для шинопроводов;

 

r_к = 1, 0 мОм - для коммутационных аппаратов.

 

Например,

 

r_к1 – присоединение питания к ШНН (I_н = 630 А) r_к1 = 0, 004 мОм;

 

r_к2 – присоединение QF2 отходящей линии к ШНН r_к2 = 0, 004 мОм;

 

r_к3-r_к6 присоединение кабельной линии r_к4 – КЛ1 к QF2, r_к5 – КЛ1 к шинопро-воду ШР-1, r_к6 – КЛ2 к QF3, r_к7 – КЛ2 к ЭП1 r_к4-r_к7 = 0, 1 мОм, т.к. отсутствуют до-стоверные табличные данные о болтовом соединении кабеля сечением 4 мм² и кабе-ля сечением 2, 5 мм²;

 

Полученные значения сопротивления неподвижных контактных соединений вносим в столбцы r, x, строк соответствующих контактных соединений таблицы 20.

 

6) Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов тока

 

При расчете токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ следует учи-тывать как активные, так и индуктивные сопротивления первичных обмоток всех многовитковых измерительных трансформаторов тока, которые имеются в цепи КЗ. Значения активных и индуктивных сопротивлений нулевой последовательности принимают равными значениям сопротивлений прямой последовательности. Пара-метры некоторых многовитковых трансформаторов тока приведены в [26]. Актив-ные и индуктивные сопротивления одновитковых трансформаторов (на токи более 500 А) при расчетах токов КЗ можно не учитывать.

 

Полученные значения сопротивления трансформатора тока вносим в столбцы r, x, строки«Трансформатор тока»20.

 

7) Значения сопротивлений катушек расцепителей и контактов некоторых ав-

 

томатических выключателей приведены в [26].

 

Например, для выключателей приведено активное сопротивление катушки и контакта,

QF1 – r_кв = 0, 41 мОм, x_кв = 0, 13 мОм;

 

QF2 – r_кв = 3, 5 мОм, x_кв = 2, 0 мОм;

 

QF3 – r_кв = 7, 0 мОм, x_кв = 4, 5 мОм;

 

Полученные значения сопротивления катушек расцепителей автоматических выключателей и подвижных контактов, вносим в столбцы r, x строк соответствую-щих автоматических выключателей таблицы 20.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: