Выбор и проверка аппаратов защиты и силовых РП
А. Выбор автоматических выключателей
В настоящее время в низковольтных комплектных распределительных устройствах (НКУ) цеховых электрических сетей используются автоматические выключатели (АВ) различных типов: ВА, АЕ20, А37, «Электрон» и др. Наиболее современными являются АВ типа ВА (ВА51, ВА52, ВА53, ВА55, ВА57, ВА75, ВА88 и др.). Они имеют уменьшенные габариты, совершенные узлы и элементы, выпускаются на номинальные токи от 25 до 6300 А и предназначены для замены устаревших выключателей типов АВМ, А37, АЕ20, «Электрон». Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.
1. По номинальному напряжению
,
где – номинальное напряжение АВ, В;
– номинальное линейное напряжение сети, В;
2. По номинальному току АВ
,
где – номинальный ток АВ, А;
– расчётный длительный ток линии, А.
3. По номинальному току максимального расцепителя АВ
,
где – номинальный ток максимального расцепителя АВ (теплового, электромагнитного или полупроводникового), А.
Номинальный ток АВ должен быть не менее выбранного номинального тока расцепителя, т.е. .
4. По кратности уставки тока срабатывания теплового или полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки (только для АВ с регулируемой обратнозависимой от тока характеристикой, у которых непосредственно регулируется уставка по току срабатывания расцепителя в зоне перегрузки. Таким АВ является например “Электрон” с полупроводниковым реле серии РТМ)
,
где – кратность тока срабатывания максимального расцепителя (теплового или полупроводникового) при перегрузке к номинальному току расцепителя или иначе – кратность уставки тока срабатывания максимального расцепителя в зоне перегрузки .
– ток срабатывания теплового или полупроводникового расцепителя в зоне токов перегрузки, А. Он определяется по следующим условиям [13]:
– для линии с одним ЭП;
– для линии к группе ЭП.
Для АВ серий ВА51, ВА52, ВА53, ВА55, ВА57 и др. в каталогах и справочниках приведена кратность тока срабатывания расцепителя в зоне токов перегрузки , равная: 1.2 или 1,35 для ВА51-25; 1,25 или 1,35 для ВА51-31; 1,25 для ВА51-33; 1,25 для ВА53, ВА55; 1,3 для ВА57-33 и т. д. Для таких АВ достаточно выбрать номинальный ток расцепителя, а ток срабатывания расцепителя в зоне токов перегрузки определяется однозначно как произведение
.
Согласно [10] для электродвигателей защиту от перегрузки считают эффективной, если выполняется условие
.
Для защиты от перегрузки трансформаторов уставки тока срабатывания выбирают исходя из перегрузочной способности трансформаторов
.
Для защиты от перегрузки КУ уставку тока срабатывания выбирают исходя из условия
.
5. По кратности уставки тока отсечки к номинальному току расцепителя в зоне токов КЗ
,
где – кратность тока срабатывания отсечки к номинальному току расцепителя или иначе – кратность уставки тока срабатывания электромагнитного или полупроводникового расцепителя в зоне коротких замыканий Ку(кз); выбирается по прилож. 9 или таблицам [1], [2], [3], [10], [31], [32].
– ток срабатывания отсечки (ток срабатывания электромагнитного или полупроводникового расцепителя при КЗ), А.
В каталогах на АВ и справочниках величина уставки по току срабатывания электромагнитного или полупроводникового расцепителя в зоне КЗ, как правило, даётся в относительных значениях (в кратностях к номинальному току максимального расцепителя) и только для АВ с одними электромагнитными расцепителями она даётся в абсолютных (калибруемых) значениях.
Ток срабатывания отсечки определяется по следующему условию
,
где Кн – коэффициент надёжности отстройки отсечки от пиковых токов ЭП;
Iпик – пиковый ток ЭП, А.
Коэффициент надёжности Кн для расчёта тока срабатывания отсечки АВ, установленных в цепях электродвигателей, принимается для выбранного типа АВ по табл. 6.29 [10]. Например, для АВ серии ВА с полупроводниковыми расцепителями Кн = 1,6; для АВ серии ВА с тепловым и электромагнитным расцепителями Кн = 2,1. В остальных случаях принимается равным 1,25 для АВ с регулируемым комбинированным расцепителем и 1,5 – для АВ с нерегулируемым комбинированным расцепителем [13].
Пиковый (максимальный кратковременный) ток зависит от вида ЭП. Для ЭП, не создающих пусковые токи
Iпик = Iр.
Для одного электродвигателя
Iпик = ,
где – пусковой ток электродвигателя, А;
– кратность пускового тока электродвигателя (при отсутствии технических данных можно принять = 6 – для синхронных и асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, = 2,5 – для асинхронных электродвигателей с фазным ротором);
Iном.дв – номинальный ток электродвигателя, А.
Пиковый ток, А, группы электродвигателей (например, присоединённых к СРП) при их числе от двух до пяти
,
где – кратность пускового тока самого мощного в этой группе электродвигателя;
Iном.max – номинальный (приведённый к ПВ = 100%) ток самого мощного электродвигателя, А;
– суммарный номинальный ток, А, электродвигателей этой группы.
Пиковый ток, А, группы электродвигателей при их числе более пяти
,
где Iр – расчётный ток этой группы электродвигателей, А.
Пиковый ток, А, на ШНН цеховой ТП определяется по формуле
или (при отсутствии данных) приближённо через коэффициент, учитывающий пуск или самозапуск электродвигателей, по выражению
,
где Ксз принимают в пределах 1,2–2,4 в зависимости от соотношения видов ЭП на ШНН цеховой ТП.
Пиковый ток, А, трансформаторов сварочных агрегатов, преобразователей электрической энергии, печей и т.п.
,
где Кнам – коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания трансформатора (в зависимости от типа и мощности силовых трансформаторов Кнам = 3–5);
Iном.т – номинальный ток трансформатора.
Для сварочного трансформатора, кроме указанного выше условия, необходимо учитывать его режим работы и принимать пиковый ток равным паспортному, если его длительность достаточна для срабатывания отсечки
,
где – номинальный ток повторно-кратковременного режима работы трансформатора (паспортный ток).
6. По времени срабатывания отсечки tс.о. Выбор АВ начинают с защиты ЭП. Время срабатывания отсечки этих выключателей должно быть наименьшим. Как правило, это АВ с комбинированным расцепителем – неселективные. Время срабатывания отсечки таких АВ определяется собственным временем отключения выключателя, выбираемым по каталогам и справочникам: у неселективных АВ типов А3700, АЕ20, ВА51 tс.о ≤ 0,02 с, у токоограничивающих АВ типов А3700Б, ВА52, ВА53, ВА54 tс.о ≤ 0,01 с.
В РУ 0,4 кВ цеховых ТПвводные, секционные и линейные АВ наоборот выбирают селективными. Линейные АВ могут быть и неселективными, если они защищают питающие линии к одиночным крупным ЭП. Время срабатывания отсечки АВ, защищающих питающие линии к группам ЭП (линии к ШРА и СРП), секционных и вводных выключателей определяется по условию
,
где tс.о.п – наибольшее время срабатывания отсечки предыдущей от ЭП защиты;
Δt – ступень селективности, принимаемая для АВ типов А3700С, ВА55, ВА75 равной 0,1–0,15 с, для АВ серии «Электрон» – 0,2–0,25 с.
Для соблюдения условия селективности (избирательности действия защит) время срабатывания отсечки должно возрастать последовательно по цепи: АВ ЭП, линейный, секционный, вводной.
Выбранные АВ проверяются по следующим условиям.
1. По предельной коммутационной способности выключателя
ПКС ≥ ,
где ПКС – предельная коммутационная способность АВ – максимальное значение тока КЗ, которое АВ способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии, кА.
– ток трёхфазного КЗ, кА; берётся наибольшим возможным в данной электрической цепи.
2. По электродинамической стойкости токам трёхфазного КЗ
ПКС ≥ ,
где – ударный ток трёхфазного КЗ, кА.
3. По чувствительности отсечки при КЗ
,
где Кч – коэффициент чувствительности отсечки;
Iк.min – минимальный ток КЗ в конце защищаемой зоны;
Кр – коэффициент разброса срабатывания отсечки по току.
При отсутствии данных о коэффициенте разброса произведение 1,1Кр ре- комендуется принимать равным не менее 1,4–1,5.
Подробные технические данные АВ приведены в справочниках [1], [2], [3] или каталогах. При выполнении курсового проекта выбор АВ рекомендуется выполнять по прилож. 9 или по табл. [10], [31], [32]. Результаты выбора сводятся в табл. 2.7. Типы выбранных автоматов, их номинальные токи и токи расцепителей указываются на принципиальной схеме распределительной сети и на схеме электроснабжения.
Примечания. 1. На участке «Трансформатор – ШНН» цеховой ТП или «Трансформатор – ШМА», а так же для секционирования ШНН цеховой ТП и присоединения к ШНН отходящих линий (кроме линий к отдельным мощным ЭП), с целью обеспечения избирательности работы защиты сети, рекомендуется выбиратьселективные автоматические выключатели серии ВА55. 2. Общие сведения об АВ, методика и примеры выбора приведены в [3], [10], [31]. 3. В курсовом проекте выбор АВ выполняется по условиям 1, 2, 3, 5, 6.
Б. Выбор предохранителей напряжением до 1 кВ
Наиболее широкое распространение в НКУ цеховых электрических сетей получили предохранители типа ПР2, ПН2, НПН2. Они применяются для защиты электрических сетей в основном от токов коротких замыканий. Предохранители выбираются по следующим условиям.
1. По номинальному напряжению
,
где – номинальное напряжение предохранителя, В;
– номинальное напряжение сети, В.
2. По номинальному току предохранителя
,
где – номинальный ток предохранителя, А;
– номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А.
3. По номинальному току плавкой вставки исходя из двух условий:
– для линии к одиночному ЭП по условию нагрева;
– для линии к одиночному ЭП по условию отстройки от пускового тока (например, для линии с одним электродвигателем);
– для линии к группе ЭП по условию нагрева;
– для линии к группе ЭП по условию отстройки от пикового тока (например, для групповой линии с несколькими электродвигателями),
где – расчётный длительный ток линии, А;
Iном.эп – номинальный ток ЭП, А;
Iпуск – пусковой ток электродвигателя, А (смотри выбор АВ);
Iпик – пиковый ток группы электродвигателей, А (смотри выбор АВ);
– коэффициент, учитывающий условия и длительность пуска (коэффициент пуска); принимается равным:
= 2,5 – при защите линии, идущей к одиночному электродвигателю с редкими пусками и длительностью пускового периода не более 2,5 с (с лёгкими условиями пуска);
= 1,6–2 – при защите линии, идущей к одиночному электродвигателю с частыми пусками или длительностью пускового периода более 2,5 с (с тяжёлыми условиями пуска);
= 2,5 – при защите групповой линии с несколькими электродвигателями или смешанной нагрузкой;
– для одиночного сварочного трансформатора,
где Iном.ПКР – номинальный ток сварочного трансформатора при ПКР (паспортный ток), А;
ПВ – паспортная продолжительность включения, отн. ед.;
– при защите трансформатора (учитывается бросок намагничивающего тока),
где Iном.т – номинальный ток трансформатора, А;
– для одиночной электропечи,
где Iном.печ – номинальный ток электропечи, А;
– для линии к группе ЭП без пусковых токов,
где – сумма номинальных токов ЭП группы, А;
– для линии к конденсаторной установке (КУ),
где Iр.КУ – расчётный ток в линии к конденсаторной установке, А.
Выбранные предохранители проверяются по следующим условиям.
1. По чувствительности защиты при КЗ:
в электрических сетях общего назначения
;
для взрывоопасных помещений
.
2. По отключающей способности
> ,
где Iп.откл – предельный ток, отключаемый предохранителем, кА;
– максимальный ток трёхфазного КЗ в месте установки предохранителя, кА.
Выбор предохранителей выполняется по табл. 3.5 [13] или 6.27 [10], результаты выбора сводятся в табл. 2.7. Типы выбранных предохранителей, их номинальные токи и токи плавких вставок указываются на принципиальной схеме распределительной сети и на схеме электроснабжения.
Примечание. В панелях распределительных щитов серии ЩО70 устанавливаются предохранители только типа ПН2, в распределительных шкафах серий ШРС1, ШР11 – предохранители типа ПН2 и (или) НПН2, в силовых ящиках – предохранители любого типа: ПН2, НПН2 или ПР2.
В. Выбор силовых распределительных пунктов (шкафов)
Для приёма и распределения электроэнергии по группам ЭП, защиты отходящих линий и ЭП при перегрузках и коротких замыканиях в цехах промышленных предприятий применяют СРП разных конструкций и схем. СРП изготовляются в виде шкафов или устройств, собираемых из отдельных стандартных элементов [36]. Шкафы представляют собой металлический корпус с дверью, внутри которого установлены сборные шины, аппараты и приборы. Шкафы выпускаются в навесном, утопленном и напольном исполнении, с аппаратом на вводе (рубильником, автоматическим выключателем) и без него. Многообразие различных типов СРП затрудняет их выбор, многие из них устарели и сняты с производства. В курсовом проекте рекомендуются к применению указанные ниже наиболее современные СРП,
Для цехов с нормальными условиями окружающей среды применяют шкафы серий ШРС1-20У3 и ШР11…22У3 защищенного исполнения, а для пыльных и влажных – шкафы серий ШРС1-50У3 и ШР11…54У2 закрытого исполнения. Шкафы рассчитаны на номинальные токи до 400 А и номинальное напряжение 380 В. Шкафы имеют на вводе рубильник (некоторые из них – рубильник с тремя предохранителями или два рубильника), на отходящих линиях – плавкие предохранители серий ПН2 и (или) НПН2 на номинальные токи 60, 100, 250 А. Основные технические характеристики шкафов серий ШРС1 и ШР11 приведены в табл. 7.3.7 [17].
Наряду с указанными шкафами применяют СРП серий ПР8501, ПР8503, ПР8505 с автоматическими выключателями. СРП серии ПР8501 комплектуются вводными автоматическими выключателями серии ВА51, ВА55, ВА56 или ВА57 с электромагнитными и тепловыми или полупроводниковыми расцепителями. На отходящих линиях устанавливаются автоматические выключатели:
однополюсные на токи от 10 до 63А: АЕ2046, ВА21-29, ВА51-31;
трёхполюсные на токи от 10 до 100А: ВА51-31, ВА51-35, ВА57-35;
трёхполюсные на токи от 160 до 250А: ВА51-35, ВА57-35, АЕ20.
СРП серии ПР8501 рассчитаны на номинальные токи 160, 250, 400, 630 А и номинальное напряжение 660 В, их основные технические характеристики приведены в табл. 7.3.6 [17] и табл. А.7 [31].
СРП серии ПР8503 комплектуются вводными автоматическими выключателями серии ВА57-35, ВА57-39 или ВА52-39. На отходящих линиях устанавливаются автоматические выключатели:
однополюсные на токи от 10 до 63А типа АЕ2040-10Б;
трёхполюсные на токи от 16 до 100А типа ВА57-31;
трёхполюсные на токи от 160 до 250А типа ВА57-35,
СРП серии ПР8503 рассчитаны на номинальный ток до 500 А и номинальное напряжение 660 В, их основные технические характеристики приведены в табл. 7.3.1, 7.3.2, 7.3.4 [17].
Степень защиты СРП серий ПР8501 и ПР8503 от воздействия окружающей среды – IР21 (защищенное исполнение) и IР54 (закрытое исполнение).
СРП выбирают по их комплектации аппаратами защиты (предохранителями или АВ) и степени защиты в зависимости от характера среды в цехе; с учётом количества, числа фаз и расчётных токов ЭП, подключаемых к силовому пункту, и их общей расчётной нагрузки. Номинальный ток вводного аппарата СРП Iном.СРП должен быть не меньше расчётного тока Iр группы ЭП, подключаемых к СРП
.
Число присоединений к СРП и их токи не должны превышать числа отходящих от СРП линий и их допустимые токи
; .
Выбранные СРП проверяются на электродинамическую стойкость по условию
iдин ≥ iу,
где iдин – ток электродинамической стойкости выбранного типа СРП, кА; берётся из учебной или справочной литературы;
iу – расчётный ударный ток трёхфазного КЗ на шинах СРП, кА.
Технические данные СРП приведены в [10], [17], [31], [32], [36].
Результаты выбора СРП сводятся в табл. 2.7. Типы выбранных СРП указываются на принципиальной схеме распределительной сети и на схеме электроснабжения.
Примеры выбора СРП приведены в [30].
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 656;