Выбор сечения проводов и кабелей напряжением до 1000 в

 

При протекании тока по проводам в них имеет место потеря мощности (∆Р = I² R). Чем больше ток, тем больше потери мощности, следовательно, больше температура нагрева провода. Однако класс изоляции накладывает ограничения на температуру нагрева, поэтому для каждого сечения провода существует максимально допустимый ток, при длительном протекании которого по проводнику устанавливается длительно допустимая температура нагрева. Длительно допустимые токи нагрузки (I_доп) проводов, кабелей, шин указаны в таблицах ПУЭ и справочниках для температуры воздуха 25 ⁰С и почвы 15 ⁰С.

Сечение проводов и кабелей выбирается по условию нагрева:

I_р £ I_доп.^. К_п^. К_t,

где К_п – поправочный коэффициент на количество кабелей, проложенных в одной траншее (ПУЭ);

К_t – поправочный температурный коэффициент;

I_{дл доп} - длительно допустимый ток, протекающий по про­воду и не вызывающий нагрев, А;

I_p - расчетный ток провода, А.

I_р =

Выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения, исходя из требования:

ΔU £ ΔU_доп,

где ΔU_доп = 5% - допустимая потеря напряжения в сети (для 0,4 кВ ΔU_доп = 20 В).

где Ip - расчетный ток, А;

1 - длина провода (кабеля), км;

r_o, x_o - удельное активное и реактивное сопротивление провода.

 

 

Результаты расчетов сводятся в следующую таблицу.

Наимено- вание ЭП	РН, кВт	cos j sin j	Ip, А	Iдоп, А	Марка и сечение	Способ прокладки	r0, Ом/км	x0, Ом/км	L, км	∆U, %	КзIз,А
ТП – РП1					АВВГ-3х16+1х10	на лотках
РП1 –1,2,3					АПВ-3(1х8)	в трубах

 

Сечение проверяется на соответствие току защитного аппарата, исходя из следующего условия проверки:

I_доп Кз ^. Iз,

где К_з – коэффициент защиты (справочная величина), зависит от среды и конструктивного выполнения токоведущих частей, в зависимости него требуется или не требуется защита от перегрузки;

I_з – ток защитного аппарата (в качестве него принимается ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя), А..

 

Лекция15 Выбор коммутационной аппаратуры и автоматики

 

В сетях и установках напряжением до 1000 В возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением силы тока. Аварийные режимы могут привести к повреждению изоляции и контактов электрических сетей, оборудования, созданию опасности для персонала. Поэтому электрические сети должны быть защищены от токов короткого замыкания и перегрузок.

Согласно ПУЭ, электрические сети могут иметь защиту от токов короткого замыкания и перегрузок или только от токов короткого замыкания. Защита от перегрузок должна осуществляться в сетях:

- внутри помещений при прокладке открыто незащищенными изолированными проводами с горючей оболочкой, а также при прокладке защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т. п.;

- осветительных общественных и торговых помещений, служебно-бытовых помещений промышленных предприятий;

- силовых – в промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, когда по условиям технологического процесса или режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;

- всех видов во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных установках независимо от технологического процесса.

Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов короткого замыкания.

Основные аппараты защиты сетей напряжением до 1000 В – предохранители и автоматические выключатели. От защиты требуется кратчайшее время отключения и селективность (избирательность). Номинальные токи плавких вставок и токи срабатывания расцепителей автоматов должны быть минимально возможными, но не отключать цепь при запуске электродвигателей и при кратковременных перегрузках.

Защитные аппараты устанавливаются в начале каждой ветви сети, т. е. на каждой линии, отходящей от шин подстанции, силовых пунктах, на каждом ответвлении от линий, на трансформаторных вводах.

 

Выбор предохранителей

Предохранители применяют в основном для защиты электроустановок от токов короткого замыкания.

1. Для защиты присоединений с равномерной нагрузкой:

I_{ПЛ.ВСТАВКИ} ³ I_Р

2. Для защиты ответвлений к двигателям:

I_{ПЛ.ВСТАВКИ} ³ I_ПУСК/a,

где I_ПУСК - пусковой ток наибольшего из двигателей, подключенного к данной цепи плюс расчетный ток цепи;

a - коэффициент увеличения тока при пуске двигателей.

a = 2,5 при легких пусках (до 8 с), без нагрузки (электродвигатели металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов и т. д.).

a = 1,6-2 при тяжелых (свыше 8 с) и редких пусках (электродвигатели кранов, центрифуг, дробилок).

3. Для магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку:

I_{ПЛ.ВСТАВКИ} ³ I_КР/a = I_КР/2,5,

где I_КР – кратковременный ток

I_КР = I^¢ _ПУСК + I^¢ _Р,

где I^¢ _Р – расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя или группы электродвигателей, определяемый без учета рабочего тока пускаемых электродвигателей;

I^¢_ПУСК – пусковой ток одного двигателя (обычно наибольшей мощности) или группы одновременно включаемых двигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения.

 

I_КР = (I _Р - К_И I_ном) +I_ПУСК,

где I _Р – расчетный ток всей линии, А;

I_ном, I_ПУСК – номинальный и пусковой ток наибольшего двигателя;

К_И – коэффициент использования наибольшего двигателя.

4. Номинальный ток плавкой вставки, защищающей ответвление к сварочному аппарату, можно принимать равным:

I_ВС ³ 1,2 I_СВ ,

где I_СВ – номинальный ток сварочного аппарата при номинальной продолжительности включения.

Кроме того, номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления к сварочному аппарату можно выбирать равным допустимому току провода, которым выполнено это ответвление.

5. Выбор плавких вставок последовательных участков сети производится с учетом выполнения селективности защиты.

Для защиты электроустановок напряжением до 1000 В к наиболее часто применяемым предохранителям относятся: ПР-2 – предохранитель разборный; НПН – насыпной предохранитель неразборный; ПН-2 – предохранитель насыпной разборный.

Результаты расчетов сводятся в следующую таблицу.

Наименование линии	РРН, кВт	IДОП, А	Ip, А	Кз ^.Iз, А	IПУСК, А	IПЛ.ВСТ, А	Тип предохранителя
							ПН-2- 400/300

 

Пример. Выбрать предохранитель для защиты линии в сети 380 В к АД 80 кВт с номинальным током 143 А (кратность пускового тока равна пяти, условия пуска легкие) и проверить соответствие проводов АПРТО-4х70, проложенных в стальных трубах, выбранной плавкой вставке для случаев: а) проводка не требует защиты от перегрузки; б) линия к двигателю проложена во взрывоопасном помещении класса В-1б.

 

Определяем ток плавкой вставки из условия: I_{ПЛ.ВСТАВКИ} ³ I_ПУСК/a,

I_{ПЛ.ВСТАВКИ} ³ I_ПУСК/2,5 = (5^.143)/2,5 = 286 А

По таблице справочника выбираем предохранитель ПН-2 с номинальным током патрона 400 А и плавкой вставкой на 300 А.

Проверяем соответствие проводов выбранным предохранителям по условию: I_доп Кз ^. Iз. Длительный допустимый ток I_ДОП = 145 А. Кратность тока защитного аппарата К_З определяем по таблице.

а) Защита от перегрузки не требуется, К_З = 0,33; тогда Кз ^. I_ПВ = 0,33^. 300 = 100 А<145 А, следовательно сечение провода, выбранное по условию нагрева длительным током, соответствует выбранному предохранителю.

б) Защита от перегрузке необходима, К_З = 1,25; тогда Кз ^. I_ПВ = 1,25^. 300 = 375 А > 145 А, следовательно провода, выбранного сечения не могут быть защищены выбранным предохранителем, в связи с чем надо увеличить их сечение.

Выбор алюминиевых проводов или кабелей с допустимым током более 375 А затруднен. Поэтому выбираем кабель с бумажной пропитанной изоляцией марки СБГ сечением 150 мм², для которого К_З = 1,0. При прокладке на воздухе I_ДОП = 300 А; тогда

Кз ^. I_ПВ = 1,0^. 300 = 300 А,

Т. е. предохранитель защищает двигатель и питающий кабель.