Проектирование системы электроснабжения цеха машиностроительного завода (стр. 7 из 10)
Рисунок 5
Определяем сопротивление системы:
хС= Uср2/Sкз= 0,382/200=0,72 мОм
Полное сопротивление силового трансформатора:
zTP= uK Uнн2/Sном.тр = 5,5∙0,382∙104/1000=7,94 мОм
Активное сопротивление СТ
Индуктивное сопротивление СТ
Определяем активные и индуктивные сопротивления элементов сети:
r = L · rуд, мОм и x = L · xуд, мОм
Сопротивление автоматического выключателя QF1
Храсц=0,094 мОм; rрасц=0,12 мОм; rконт=0,25 мОм.
Сопротивление QF2= QF3
Храсц=0,55 мОм; rрасц=0,74мОм; rконт=0,65 мОм.
Сопротивление шин КТП: Rшктп=0,1, Xшктп=0,06
Сопротивление ШМА: Хшма=Хо·lшма= 0,017·60 = 1,02 мОм
rшма=r0·lшма= 0,031·60 = 1,86 мОм
rф-о=0,072 мОм/м, rф-о=0,072·60=4,32 мОм
Хф-о=0,098 мОм/м, Хф-о = 0,098·60=5,88 мОм
Сопротивление ШРА1: Хшра=Хо · lшра= 0,13 · 66 =8,58 мОм
rшра= r0 · lшра= 0,1· 66= 6,6 мОм
Сопротивление кабеля к ШРА1: Хкл=0,06·6 = 0,36 мОм
rкл=0,258·6 = 1,548 мОм
rф-о=1,25 мОм/м, rф-о=1,25·6=7,5 мОм
Хф-о=0,0622 мОм/м, Хф-о = 0,0622·6=0,373 мОм
Определяем токи 3х-фазного К3 в указанных точках.
Точка К
Суммарное сопротивление цепи до точки К
r1Σ = rТР + rQ1 + rшктп+ rконт = 1,734 +0,12 +0,1+0,25=2,204 мОм
х1Σ = хс +хТР + хQ1 +хшктп = 0,72+7,74+0,094+0,06=8,614 мОм
= 8,891 мОмТок трехфазного КЗ при металлическом КЗ
кАТок трехфазного КЗ при учете переходного сопротивления в месте КЗ
r΄1Σ = r1Σ + rперех= 2,204 + 15 =17,204 мОм
мОмI(3)к1 =380/1,73·19,37=11,33 кА
Точка К0
Суммарное сопротивление цепи до точки К0
r2Σ = r1Σ + rQ2 + rконт+ rшма +rперех= 2,204+0,74 +0,65 +1,86 +20=25,454 мОм
х2Σ = х1Σ + хQ2 + хшма = 8,614+0,55+1,02 +1,06=11,244 мОм
= 27,83 мОмТок трехфазного КЗ
кАТочка К1
Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ
r3Σ = r2Σ + rQ3 + rконт+ + rшра +rкл = 25,454+0,74 +0,65 +6,6 +1,548=34,992 мОм
х3Σ = х2Σ + хQ3 + хшра+хкл= 11,244+0,55+8,58 +0,36=20,734 мОм
= 40,67 мОмТок трехфазного КЗ при металлическом КЗ
кААналогично проводится расчет и для других точек расчетной схемы.
Результаты расчета сведены в таблицу 19.
Для расчета однофазного кз при наличии ШМА учитывается сопротивление петли фаза-нуль, тогда
Iк= Uн /
(Zп+ Zтр/3),где Zп –полное сопротивление петли фаза-нуль,
Zтр= Zтр1 +Zтр2 + Zтр0 – сопротивление трансформатора, учитывающее прямую, обратную и нулевую последовательность.
Система: Х1с = 0,72 мОм; Х2с = Х1с
СТ: Х1тр = Х2тр = 7,74 мОм; Х0тр = Х1тр – для данной схемы соединения обмоток СТ
Для остальных элементов Х1 = Х2 = Х0; r1 = r2 = r0
Точка К
Суммарное сопротивление цепи до точки К1
r1Σ = 3rТР +3 rQ1 +3 rшктп= 3·2,204 =6,612 мОм
х1Σ =2 хс +3хТР + 3хQ1+3 хшктп = 2 ·0,72+3·8,614 =27,282 мОм
= 28,072 мОмТок однофазногого КЗ при металлическом КЗ
кАТок при учете переходного сопротивления дуги в месте КЗ
r΄1Σ = 3r1Σ= 3 (2,204 +15)=51,612
кАТочка К0
Суммарное полное сопротивление петли фаза-нуль т. к. есть ШМА
r2п = r Q1 + rшктп+ rQ2 + rшмаф-0+ rперех = 0,12+0,1+0,74+4,32+20 =25,28 мОм
х2п = х Q1 + хшктп+ хQ2 + хшмаф-0= 0,094+0,06+0,55+5,88=6,584 мОм
= 26,123мОм 
кАТочка К1
r3п = r2п + rшраф-0+rклф-0 = 25,28+66·0,1+ 7,5 =39,38 мОм
х3п = х2п + хшраф-0+хклф-0 = 6,584+66·0,129+0,373 =15,471 мОм
= 42,31мОм 
кААналогично проводится расчет и для других точек расчетной схемы.
Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником энергии рассчитывается по формуле:
где
, Та = х1/ 
r1,где
– круговая частота, равная 314.Ударный ток КЗ для шин КТП:
где
кА < 70 кАРезультаты расчетов токов КЗ сведем в таблицу 19.
Таблица 19 – Результаты расчетов 1-но и 3-х фазных токов КЗ
| Точка КЗ | I(3), кА | I(3), кА с учетом rперех | I(1), кА | I(1), кА с учетом rперех | Iуд, кА |
| К Шины КТП | 24,67 | 11,33 | 24,65 | 18,39 | 50,512 |
| К0 ШМА | 13,63 | 7,88 | 18,39 | 6,44 | 28,21 |
| К1 ШРА1 | 12,32 | 5,65 | 5,52 | 3,61 | 17,516 |
| К2 ШРА 2 | 12,32 | 5,65 | 5,52 | 3,61 | 17,516 |
| К3 ШРА 3 | 6,004 | 4,122 | 8,119 | 5,635 | 8,536 |
| К4 ШРА 4 | 7,158 | 3,614 | 9,05 | 3,844 | 10,33 |
| К5 ШРА 5 | 6,2 | 4,137 | 5,574 | 4,39 | 7,815 |
| К6 ШРА 6 | 6,235 | 4,147 | 5,907 | 4,434 | 7,834 |
| К7 ШРА 7 | 6,411 | 4,253 | 6,028 | 4,549 | 8,071 |
| К8 СП1 | 8,182 | 4,944 | 6,253 | 4,531 | 11,577 |
Расчет токов трехфазных КЗ в других точках расчетной схемы произведен с помощью программы «Маthсаd».
8. Проверка выбранных сечений проводников и защитных аппаратов
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 шинопроводов осуществляется по потери напряжения:
ΔU= (1.73·Ip·L·100/Uном) · (rуд · cosφ + xуд · sinφ)
где cosφ и sinφ – принимается средневзвешенное значение коэффициента мощности, представленные в таблице 4 и 5 по результатам расчета электрических нагрузок для распределительной цеховой сети.
L – длина линии, м; Ip – расчетный ток в линии, А;
Допустимая потеря напряжения ΔUдоп.= +5%;
Условие проверки на потерю напряжения:
ΔU < ΔUдоп.
Произведем расчет потерь напряжения и сведем в таблицу 20.
Кабельные линии, питающие непосредственно ЭП проверяются на потерю напряжения (ΔU%) в зависимости от номинального коэффициента мощности (сosф) и выбранного сечения кабеля (S, мм2) следующим способом:
ΔU%= е · Ip · L· 10-3,
где е – удельные потери напряжения в трехфазной кабельной линии напряжением 380 В, %/ кВт · км;
Ip – ток в линии, А;
L – длина кабеля, питающего ЭП, м.
Правилами устройства электроустановок установлена допустимая потеря напряжения линий силовых электроприемников + 5%.
Таблица 20. Данные для расчета потерь напряжения в элементах распределительной сети варианта 1
| Элемент сети | Ip, А | L, м | cosφср.взв/ sinφ | Сечение, мм | rуд, мОм/м | xуд, мОм/м | ΔU, % |
| ШМА | 1101 | 60 6 | 0,5 / 0,866 | 300х160 3х240 | 0,031 0,129 | 0,017 0,0587 | 0,86 0,87 |
| ШРА 1 КЛШРА1 | 284,15 | 66 6 | 0,5 / 0,866 | 284х95 3х120 | 0,1 0,258 | 0,13 0,06 | 1,32 0,392 |
| ШРА 2 КЛШРА2 | 327,93 | 66 6 | 0,5 / 0,866 | 284х95 3х150 | 0,1 0,206 | 0,13 0,06 | 1,52 0,367 |
| ШРА 3 КЛШРА3 | 277,061 | 66 6 | 0,5 / 0,866 | 284х95 3х120 | 0,1 0,258 | 0,13 0,06 | 1,286 0,2 |
| ШРА 4 КЛШРА4 | 636,5 | 66 6 | 0,494/0,869 | 284х125 3х240 | 0,09 0,129 | 0,085 0,077 | 1,242 0,51 |
| ШРА 5 КЛШРА5 | 180 | 30 6 | 0,652/0,758 | 260х80 3х50 | 0,2 0,62 | 0,145 0,062 | 1,99 0,526 |
| ШРА 6 КЛШРА6 | 146,24 | 30 6 | 0,672/0,741 | 260х80 3х50 | 0,2 0,62 | 0,145 0,062 | 0,565 0,427 |
| ШРА 7 КЛШРА7 | 248,1 | 30 6 | 0,9/0,433 | 260х80 3х95 | 0,2 0,326 | 0,145 0,194 | 0,782 0,412 |
| сп1 КЛ1 | 256,01 | 10 | 0,5 / 0,866 | - 3х95 | - 0,326 | - 0,194 | - 0,425 |
Удельные потери напряжения в трехфазной кабельной линии определяются по таблицам 5, 6 [7].