Учебное пособие: Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни "Електропостачання сільського господарства"

ТЕМА: ВИБІР ПЛАВКИХ ЗАПОБІЖНИКІВ, АВТОМАТІВ ТА ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ І КАБЕЛІВ ЗА ДОПУСТИМИМ НАГРІВАННЯМ

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів вибирати переріз проводів за умовами нагрівання та апарати для захисту проводок від перенавантаження та короткого замикання.

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 При протіканні по проводу електричного струму він нагрівається. до температури, при якій кількість теплоти, яку одержує провід дорівнює кількості теплоти, яка віддається його поверхнею у навколишнє середовище. Температура провода не повинна перевищувати [1,2]:

70 0С – для неізольованих проводів;

55 0С – для проводів із звичайною гумовою ізоляцією;

65 0С – для проводів із гумовою теплостійкою ізоляцією;

70 0С – для проводів із полівінілхлоридною ізоляцією.

Для кабелів із паперовою ізоляцією в металевій оболонці:

80 0С – при напрузі 3 кВ; 65 0С – при 6 кВ; 60 0С – при 10 кВ;

50 0С – при 20 та 35 кВ.

При розрахунках необхідно визначити струм, який можна пропустити через провід при заданих умовах, так щоб його температура не перевищила допустиму.

При КЗ, або при перевантаженнях, коли стум в проводі перевищує номінальні значення, проводка повинна автоматично відключатися,
інакше може загорітися ізоляція. Для автоматичного відключення проводки при перевищенні встановлених значень струму застосовують апарати захисту – плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі та ін. Якщо проводка захищена запобіжниками або автоматами, то розрахунок електричної мережі починають з вибору апаратів захисту.

Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються плавкими запобіжниками, за допустимим нагріванням.

Плавкі запобіжники вибирають за наступними параметрами:

1. За номінальною напругою:

. (7.1)

де   – номінальна напруга мережі, В.

2. За номінальним струмом плавкої вставки.

Плавка вставка запобіжника для захисту окремого струмоприймача вибирається більшою із двох умов:

– умова 1   (7.2)

де   – тривалий робочий струм лінії, А;

Для електродвигуна:

 , (7.3)

де   – коефіцієнт завантаження.

Рн – номінальна потужність електродвигуна, кВт;

Uн – номінальна напруга мережі, кВ;

cosφн – коефіцієнт потужності при номінальному завантаженні;

ηн – к.к.д. електродвигуна при номінальному завантаженні.

Для освітлювального навантаження:

, (7.4)

де Рл – освітлювальне навантаження лінії, кВт.

– умова 2 , (7.5)

де  – максимальний струм лінії обумовлений запуском електродвигуна, А.

 – коефіцієнт, що враховує умови пуску електродвигунів;
 = 2,5 при легкому пуску (5…10с),  = 1,6…2,0 при тяжкому пуску електродвигуна (до 40с).

Для лінії, що живить один електродвигун:

, (7.6)

де   – кратність пускового струму електродвигуна.

Для мережі, яка живить групу струмоприймачів умова 1 (7.2) записується так:

, (7.7)

де   – коефіцієнт одночасності.

Для групи струмоприймачів, серед яких є електродвигуни:

 (7.8)

де   – пусковий струм одного електродвигуна, під час пуску якого максимальний струм в лінії буде найбільшим, А;

 – сума тривалих робочих струмів інших споживачів, без врахування електродвигуна із найбільшим пусковим струмом, А.

Тоді умова 2 (7.5) буде мати вигляд:

    (7.9)

Умова селективності: необхідно, щоб номінальний струм плавкої вставки кожного наступного запобіжника (за напрямком до джерела живлення) був на одну (дві) ступені більше номінального струму плавкої вставки попереднього запобіжника.

Після того, як визначили номінальний струм плавкої вставки вибирають відповідний йому переріз провода. Вибір перерізу провода залежить від того чи буде він захищатися плавкою вставкою лише від КЗ, чи й від перевантаження.

Від перевантаження необхідно захищати:

– всі мережі у вибухонебезпечних приміщеннях;

– освітлювальні мережі в житлових та суспільних приміщеннях, в торгових та службово-побутових приміщеннях виробничих підприємств та в пожежонебезпечних зонах;

– мережі будь-якого призначення виконані проводами із горючою ізоляцією, які прокладені відкрито;

– силові мережі промислових підприємств, житлових, громадських і торговельних приміщень, в яких за умовами технологічного процесу або режиму роботи можуть виникнути тривалі перевантаження.

Якщо мережу необхідно захистити від короткого замикання та перевантаження, то допустимий струм проводів з полівінілхлоридною,  гумовою та аналогічною ізоляцією визначається так:

, (7.10)

де   – допустимий струм проводу, А.

Для кабелів з паперовою ізоляцією допускається:

. (7.11)

Якщо проводку необхідно захищати лише від струмів КЗ, тоді:

. (7.12)

За значенням допустимого розрахункового струму та способу прокладки проводу за таблицями ПУЭ визначають значення допустимого табличного струму та відповідний йому стандартний переріз проводу або кабелю [1-4, 6, 7]. Допустимі струми проводів і кабелів наведені для температури повітря +250С та температури землі +150С.

Вибраний провід перевіряють на тривалий робочий струм мережі:

 (7.13)

де   – поправочний температурний коефіцієнт.

Переріз нульового проводу повинен становити не менше 50% від перерізу фазного проводу (може бути нижчим на одну ступень).

Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаються автоматами, за допустимим нагріванням.

 Автоматичний вимикач вибирають за наступними умовами:

–  тип автомата,

–  за номінальною напругою автомата:

. (7.14)

–  за номінальним струмом автомата:

. (7.15)

–  за номінальним струмом теплового розчіплювача автомата:

. (7.16)

– за струмом спрацювання електромагнітного розчіплювача (відсічки):

. (7.17)

 визначається за формулами (7.6) або (7.8).

 (7.19)

де  – кратність відсічки (паспортна характеристика).

При захисті проводки від перенавантажень та КЗ згідно із ПУЭ [1] необхідно виконувати наступні умови:

1) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією визначають за умовою:

, (7.20)

де  – струм уставки автоматичного вимикача, А.

2) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач і працюють у вибухобезпечних виробничих приміщеннях, допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією допускається визначати за умовою:

 (7.21)

 Умову (7.21) необхідно також виконувати у наступних випадках:

– для кабелів з паперовою ізоляцією, які захищаються автоматами лише із електромагнітним розчіплювачем;

– для провідників усіх марок та вимикачів з нерегульованими тепловими розчіплювачами, з відсічкою або без неї;

– для проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією з вимикачами які мають регульований тепловий розчіплювач.

3) для кабелів із паперовою ізоляцією та ізоляцією із вулканізованого поліетилену, які захищаються вимикачами із регульованим тепловим розчіплювачем допустимий струм визначають за умовою:

. (7.22)

На відгалуженнях до електродвигунів з короткозамкненим ротором у вибухобезпечних зонах необхідно виконувати умову:

, (7.23)

а у вибухонебезпечних зонах:

. (7.24)

Якщо проводку необхідно захищати тільки від КЗ, то допустимий струм проводів визначають за наступними умовами:

 – для автоматів з тепловим не регульованим розчіплювачем:

; (7.25)

– для автоматів з тепловими регульованим розчіплювачем:

; (7.26)

– для автоматів які мають лише електромагнітний розчіплювач:

 (7.27)

Вибраний переріз проводів повинен задовольняти умови (7.13):

.

Для відгалужень до електродвигунів:

.

Вибрані захисні апарати повинні бути перевірені за умовами чутливості за наступними співвідношеннями:

Для плавких запобіжників та автоматів з тепловим розчіплювачем

,  . (7.28)

Для автоматів з електромагнітним розчіплювачем:

 (7.29)

1,25 – для  1,4  для .

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.  Допустимі температури нагрівання проводів та кабелів.

2.  Умови вибору плавких запобіжників для захисту одиночного струмоприймача.

3.  Умови вибору плавких запобіжників для захисту групи струмоприймачів.

4.  Умови вибору автоматичних вимикачів.

5.  Як вибирається переріз проводу за умовами нагрівання?

6.  За якими умовами перевіряється вибраний переріз проводів?

7.  Умови перевірки чутливості захисних апаратів?

8.  Які поправочні коефіцієнти враховуються при розрахунку
проводів за умовами нагрівання?

3. ЛІТЕРАТУРА

1.  Правила устройства электроустановок.– 6-е узд., перераб. и доп. – М.: Энегроатомиздат,1985. – 640с. (ст. 16-41).

2.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 25-38).

3.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 83-89, 458-468).

4.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 21-39, 119-123).

5.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст. 32-42, 311, 312).

6.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1992. - 223с. (ст. 7-37).

7.  Довідник сільського електрика / За ред. В.С. Олійника. – 3-є вид., перероб. і доп. – К.: Урожай, 1989. – 264 с. (ст. 100-145).

Задача 7.1

В майстерні встановлені електродвигуни та освітлювальні установки. Двигуни працюють без довгочасних перенавантажень. Лінія ТП-РЩІ (Рис. 7.1) прокладена кабелем з паперовою ізоляцією в каналі при . На інших ділянках проводка виконана проводом АПРН в трубах. Двигун М2 та освітлювальне навантаження захищені плавкими запобіжниками, інші споживачі - автоматами. Температура в приміщені майстерні . Напруга мережі 380 В. Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ прийняти рівним 0,9. Параметри споживачів електроенергії наведені в таблиці 7.1.

Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю за умовами нагрівання.

Рисунок 7.1 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 7.1 – Параметри споживачів електроенергії

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Ділянка РЩ1-М1.

1. Визначаємо номінальний струм електродвигуна М1:

.

2. Робочий (розрахунковий) струм лінії:

.

3. Вибираємо тип автоматичного вимикача:

ВА51.

4. Номінальна напруга автомата:

5. Номінальний струм автомата:

6. Номінальний струм теплового розчіплювача:

– умова 1  

– умова 2  

7. Струм спрацювання електромагнітного розчіплювача:

8. Допустимий струм для проводу АПРН (три одножильних прокладені в трубі) при захисті лише від КЗ:

На ділянці РЩ1-М1 приймаємо автоматичний вимикач ВА51-31-34. Лінію виконуємо проводом АПРН 3´50 прокладеним в трубі.

Ділянка РЩІ-М2.

1.

2.

3. Запобіжник типу ПН2-100.

4.

5.

6.  

7.

На ділянці РЩ1-М2 приймаємо запобіжник ПН2-100,  Лінію виконуємо проводами АПРН 3´4 прокладеними в трубі.

Ділянка РЩІ-Л.

1.

2. Запобіжник типу ПН2-100.

3.

4.

5.

6.  

На ділянці РЩ1-4 приймаємо запобіжник ПН2-100,  Лінію виконуємо проводами АПРН 4´4 прокладеними в трубі.

Ділянка ТП-РЩ1

1.

2.

3. Приймаємо автомат ВА51.

4.

5.

6.

7. .

8.

На ділянці ТП-РЩ1 приймаємо автоматичний вимикач ВА51-33-34.
Лінію виконуємо кабелем СБ 3´70 + 1´50, який прокладено в каналі.

Задача 7.2 (самостійно)

В приміщенні встановлені електродвигуни із КЗ ротором та освітлювальні установки. Двигун М1 працює без перевантаження, М2 – з перевантаженням. Лінія ТП-РЩІ (Рис. 7.2) прокладена кабелем в землі при . На інших ділянках проводка виконана проводом АПВ в трубах. Освітлювальні навантаження Л1, Л2 захищені плавкими запобіжниками, інші споживачі – автоматами. Температура в приміщені . Напруга мережі 380 В. Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ – . Параметри споживачів електроенергії та вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 7.2.

Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю за умовами нагрівання.

Таблиця 7.2 – Розрахункові параметри мережі

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6