Artellie.ru

Дизайн интерьеров
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

4. 2 Расчет и выбор автоматических выключателей

4.2 Расчет и выбор автоматических выключателей

В качестве защитных аппаратов используем автоматические выключатели серии ВА, так как они наиболее современные и применяются в комплектных распределительных устройствах в виде различных комбинаций.

Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

1. Номинальному напряжению

где Uном уст — номинальное напряжение установки.

2. Номинальному току расцепителя

где Кп -кратность предельный ток, отключаемый автоматическим выклю­чателем;

Iн.д – номинальный ток двигателя,А.

3. Номинальному току автоматического выключателя

Iном.а.≥Iр

Отключающей способности автоматического выключателя:

где Iоткл — предельный ток, отключаемый автоматическим выклю­чателем;

Iк (3) — ток трехфазного КЗ.

5. Динамической стойкости токам трехфазного КЗ:

где ίдин — ток электродинамической стойкости,

ίу (3) ударный ток трехфазного КЗ.

В основном, в общежитии№2 используются автоматические выключатели марки АЕ 2044 и АЕ 2056.

Однополюсный автоматический выключатель серии А3161 предназначен для применения в электрических цепях напряжением до 380В и частотой 50, 60 Гц для коммутаций в нормальном режиме и отключения в режиме, способном привести к аварии (т. е. при токах перегрузки и токах короткого замыкания), обеспечения безопасности изоляции проводников в части термических перегрузок. Степень защиты оболочки выключателя IP20. Климатические исполнения и размещения по ГОСТ 15150-69: УХЛ, 04, ТЗ. Номинальные токи 6, 10, 16, 20, 25А. Трехфазный автоматический выключатель А3114 как правило устанавливается на вводе в групповой щит освещения. С электромагнитным, тепловым и независимым расцепителем. Степень защиты IP 20.

Данные автоматические выключатели на текущий момент практически исчерпали свой срок эксплуатации, и их рекомендуется поменять на новые модели серии ВА 47-29, ВА 47-100, ЭЛЬФ 101, 102, 103 и ЭЛЬФ201 и т.п.

От общего ВРУ допускается питание потребителей, расположенных в других зданиях, при условии, что эти потребители связаны функционально.

Нагрузка каждой питающей линии, отходящей от ВРУ, не должна превышать 250 А.

Силовые распределительные пункты, щиты и щитки следует располагать, как правило, на тех же этажах, где размещены присоединенные к ним электроприемники.

Присоединяемые к силовым распределительным пунктам, щитам и щиткам электроприемники рекомендуется объединять в группы с учетом их технологического назначения.

В силовых распределительных сетях для питания электроприемников рекомендуется использовать радиальные схемы, допускается при насыщенности помещений однотипным оборудованием использовать магистральные схемы питания.

В радиальных схемах допускается присоединение шлейфом (РЕ проводники должны присоединяться с помощью ответвления) второго электроприемника, если это не противоречит требованиям по подключению конкретного оборудования, при этом тип и сечение проводников перемычек должны соответствовать проводникам основной питающей линии, в обоснованных случаях допускается подключение шлейфом до трех дополнительных электроприемников, при этом суммарная нагрузка по току не должна более чем в два раза превосходить значение номинального рабочего тока вводного аппарата головного (первого) электроприемника. Совместное питание по магистральной схеме электроприемников холодильного и технологического оборудования не допускается.

Аппараты управления силовыми электроприемниками должны устанавливаться возможно ближе к месту расположения управляемых механизмов:

рассредоточено или группами на специальных конструкциях в шкафах станций управления;

в напольных или навесных шкафах, устанавливаемых в нишах строительных конструкций, или открыто.

В схемах автоматического управления электродвигателями, при необходимости, должны быть предусмотрены устройства, исключающие их одновременное включение (например, путем отстройки по времени их включения).

В общественных зданиях питание штепсельных розеток для подключения электрических уборочных механизмов и рукосушителей (электрополотенец) должно осуществляться от силовой сети. Допускается подключение указанных электроприемников к сети электрического освещения.

Читайте так же:
Стандарт розетки выключатели высота установки

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели – это самые распространенные защитные коммутационные аппараты в однокиловатных электрических сетях.

В основу их популярности заложена высокая универсальность:

  • защита электрической сети в результате возникновения аварийных ситуаций;
  • отключение отдельных участков цепи.

Выбор защитных коммутационных устройств начинается с расчетов токов короткого замыкания (КЗ) в схеме защищаемого участка.

Коммутаторы выбирают по трем параметрам:

  • условиям нормального функционирования;
  • отключающей способности;
  • селективности при коротком замыкании.

Условия нормального функционирования

Выбор автоматов, исходя из условий, сводится к подбору аппарата в соответствии с номинальными параметрами сети. При этом нужно обязательно соблюдать следующие условия:

1. Рабочее номинальное напряжение устройства должно быть равно или превышать напряжение сети. В двухпроводной сети в бытовых условиях напряжение составляет 220 Вольт, а в четырехпроводной – 380 Вольт.

2. Ток расцепителя автомата должен быть равным или превышать ток нагрузки. Стоит учесть, что некоторые защитные устройства имеют номинал расцепителя ниже, чем указанный типоразмер. Ток нагрузки определяется с учетом всей нагрузки отходящих линий для вводного автомата и нагрузки потребителя для одиночного.

Отключающая способность

Немаловажным фактором при выборе защитного автомата является устойчивость к коротким замыканиям. Для анализа данного условия используется понятие предельной коммутационной стойкости (ПКС), характеризующее нормальную работу устройства при включении его на ток КЗ. При этом необходимо проверить его работоспособность после завершения цикла О-ВО-ВО.

Одноразовая ПКС – это способность устройства отключить максимальный ток КЗ хотя бы раз. После отключения, устройство может прийти в негодность.

Условия стойкости к токам КЗ:

1.ПКС не должна быть меньше наибольшего расчетного тока трехфазного КЗ на защищаемом участке сети. Если ПКС не указан на корпусе устройства, то за его основу берется ПКС для автоматов данной марки и типоразмер с максимальной установкой расцепителя. Предельный ток стойкости характеризует способности автомата отключать ток КЗ при полном сохранении своей работоспособности. Это свойство определяет его термическую и электродинамическую стойкость.

2.Электродинамическая стойкость определяется прохождением амплитудного тока короткого замыкания без деформации системы контактов. Амплитудное значение ударного тока должно быть меньше тока электродинамической устойчивости устройства. Амплитудное значение для металлического замыкания составляет 2,12, для переходного сопротивления – 1,83.

3.Расчетное значение количества тепла должно быть меньше каталожного значения теплового импульса, которое отражает количество тепла, выделяемого при прохождении тока КЗ через выключатель без нанесения вреда его системе контактов.

После расчета устойчивости к токам КЗ и нормального режима функционирования, выполняется проверка по селективности.

Селективность при КЗ

Селективность – это способность защитного автомата отключать только аварийный участок. В связи с чем, селективность обеспечивается между защитными устройствами высокой стороны трансформатора и автоматом ввода на низкой стороне или между вводным устройством и фидером.

Для расчета данного показателя, характеристики смежных коммутаторов наносятся на так называемую карту селективности. При этом во временных координатах характеристики аппаратов и электротока на карте не должны пересекаться. Оптимально, когда на одном участке имеется одна ступень селективности – в качестве вводного устройства используется селективный, а непосредственно на нагрузке – неселективный.

Согласование защиты вводного автомата НН и трансформатора ВН выполняется по токовой отсечке и максимальной токовой защите. Данные характеристик не должны пересекаться на графике.

Для трансформаторов МТЗ, электроток срабатывания, для соединений обмоток типа У/У0, должен соответствовать следующим условиям:

Коэффициенты 1,2 и 1,5 – это минимальные показатели Кч трансформатора МТЗ при металлическом или переходном КЗ.

По условиям селективности, электроток отсечки защитных устройств не должен быть выше тока срабатывания МТЗ ВН на значение коэффициента надежности, который определяется по специальным справочным таблицам.

Читайте так же:
Размеры уго автоматического выключателя

Выбирая автоматические выключатели нужно учитывать возможность отключения не только трехфазных близких КЗ, но и однофазных далеких, в случае, когда параметры электротоков сопоставимы с максимальными рабочими:

I(1)кR– это минимальный ток однофазного короткого замыкания;

Кч – это коэффициент надежности (для фильтровых защит – 1,5).

В случаях, когда монтаж расцепителя автомата для защиты от одно и трехфазных КЗ невозможен, то для однофазных КЗ устанавливается отдельная защита.

После расчета установки коммутаторов, необходимо определиться с типом, номинальными параметрами и исполнением защитного устройства.

Расчет электродинамической стойкости автоматического выключателя

Выбор коммутационной аппаратуры и токопроводов в системе СН, ячеек КРУ.

Выбор выключателей на напряжение 6,3 кВ

Рисунок 2. Ячейки КРУ в системе рабочего и резервного питания СН 6,3 кВ:

По результатам расчета токов КЗ и тепловых импульсов произведем выбор выключателей РУСН напряжением 6,3 кВ. Выбор выключателя произведен для ввода на секцию 6,3 кВ и для наиболее мощного электродвигателя ГЦН с параметрами

Найдем токи утяжеленного режима для вводного выключателя и выключателя присоединений

где — номинальная мощность рабочего ТСН

— среднее напряжение на стороне низкого напряжения ТСН.

где — номинальная мощность ГЦН

Таблица 4. Выбор выключателей РУСН напряжением 6,3 кВ

Параметры вводного выключателя LF 3

Параметры сети (Ввод на секцию и точка К1-1)

Параметры выключателя присоединения

Параметры сети (присоедине-ние ГЦН и точка К1-2)

По условиям нормального режима

По отключающей способности

По включающей способности

По электродина-мической стойкости

По термической стойкости

Собственное время отключения

Полное время отключения

Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ

Автоматические выключатели предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания.

Ток рабочего утяжеленного режима для вводного автоматического выключателя:

Предварительно выбираем автоматический выключатель серии Э «Электрон», тип ЭО25С. Проверка выбранного автоматического выключателя представлена в таблице 5.

Таблица 5 Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ.

Параметры выключателя ЭО25С

По условиям нормального режима

По лектро-динамической стойкости

Выбор ячеек КРУ

Номинальные токи и стойкость к действию токов КЗ электрооборудования, входящего в состав шкафов КРУ, скоординированы с параметрами выключателей. Поэтому условия выбора выключателей в РУСН-6 кВ являются одновременно и условиями выбора ячеек КРУ.

Выбран шкаф КРУ типа К-ХХIV с параметрами: .В КРУ встроены выбранные элегазовые выключатели LF2 и LF3.

Произведем выбор генераторного токопровода и ответвления к рабочему ТСН.

Для соединения турбогенераторов с повышающими трансформаторами используются комплектные пофазно экранированные токопроводы. Токопроводы выбираются по условиям нормального режима и проверяются на электродинамическую стойкость к коротким замыканиям.

Рабочий ток утяжеленного режима генератора определяется через его номинальную мощность с учетом возможного снижения напряжения до :

Рабочий ток утяжеленного режима ответвления генераторного токопровода к ТСН рассчитывается через номинальную мощность ТСН также с учетом возможного снижения напряжения до :

За базисную мощность принимаем ; ;

Исходя из того, что ток КЗ на ответвлении к ТСН , подпитка точки КЗ от системы определяем следующим образом:

Ударные токи от генератора и системы вычисляются с учетом соответствующих ударных коэффициентов , :

Выбор генераторного токопровода показан в таблице 4. Что касается ответвления от генераторного токопровода до ТСН, то он должен быть рассчитан на номинальный ток , ток электродинамической стойкости .

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания

1.4.1. Настоящая глава Правил распространяется на выбор и применение по условиям КЗ электрических аппаратов и проводников в электроустановках переменного тока частотой 50 Гц, напряжением до и выше 1 кВ.

Читайте так же:
Подключение двойного выключателя этюд

Общие требования

1.4.2. По режиму КЗ должны проверяться (исключения см. в 1.4.3):

1. В электроустановках выше 1 кВ:

а) электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные и несущие конструкции для них;

б) воздушные линии электропередачи при ударном токе КЗ 50 кА и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов КЗ.

Кроме того, для линий с расщепленными проводами должны быть проверены расстояния между распорками расщепленных проводов для предупреждения повреждения распорок и проводов при схлестывании.

Провода ВЛ, оборудованные устройствами быстродействующего автоматического повторного включения, следует проверять и на термическую стойкость.

2. В электроустановках до 1 кВ — только распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы. Трансформаторы тока по режиму КЗ не проверяются.

Аппараты, которые предназначены для отключения токов КЗ или могут по условиям своей работы включать короткозамкнутую цепь, должны, кроме того, обладать способностью производить эти операции при всех возможных токах КЗ.

Стойкими при токах КЗ являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействия этих токов, не подвергаясь электрическим, механическим и иным разрушениям или деформациям, препятствующим их дальнейшей нормальной эксплуатации.

1.4.3. По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:

1. Аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с вставками на номинальный ток до 60 А, — по электродинамической стойкости.

2. Аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями независимо от их номинального тока и типа, — по термической стойкости.

Цепь считается защищенной плавким предохранителем, если его отключающая способность выбрана в соответствии с требованиями настоящих Правил и он способен отключить наименьший возможный аварийный ток в данной цепи.

3. Проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 2,5 МВ·А и с высшим напряжением до 20 кВ, если соблюдены одновременно следующие условия:

а) в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирования, выполненного так, что отключение указанных электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса;

б) повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара;

в) возможна замена проводника без значительных затруднений.

4. Проводники к индивидуальным электроприемникам, указанным в п. 3, а также к отдельным небольшим распределительным пунктам, если такие электроприемники и распределительные пункты являются неответственными по своему назначению и если для них выполнено хотя бы только условие, приведенное в п. 3, б.

5. Трансформаторы тока в цепях до 20 кВ, питающих трансформаторы или реактированные линии, в случаях, когда выбор трансформаторов тока по условиям КЗ требует такого завышения коэффициентов трансформации, при котором не может быть обеспечен необходимый класс точности присоединенных измерительных приборов (например, расчетных счетчиков); при этом на стороне высшего напряжения в цепях силовых трансформаторов рекомендуется избегать применения трансформаторов тока, не стойких к току КЗ, а приборы учета рекомендуется присоединять к трансформаторам тока на стороне низшего напряжения.

6. Провода ВЛ (см. также 1.4.2, п. 1, б).

7. Аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при расположении их в отдельной камере или за добавочным резистором, встроенным в предохранитель или установленным отдельно.

1.4.4. При выборе расчетной схемы для определения токов КЗ следует исходить из предусматриваемых для данной электроустановки условий длительной ее работы и не считаться с кратковременными видоизменениями схемы этой электроустановки, которые не предусмотрены для длительной эксплуатации (например, при переключениях). Ремонтные и послеаварийные режимы работы электроустановки к кратковременным изменениям схемы не относятся.

Читайте так же:
У нас вы можете легко нащупать выключатель

Расчетная схема должна учитывать перспективу развития внешних сетей и генерирующих источников, с которыми электрически связывается рассматриваемая установка, не менее чем на 5 лет от запланированного срока ввода ее в эксплуатацию.

При этом допустимо вести расчет токов КЗ приближенно для начального момента КЗ.

1.4.5. В качестве расчетного вида КЗ следует принимать:

1. Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями — трехфазное КЗ.

2. Для определения термической стойкости аппаратов и проводников — трехфазное КЗ; на генераторном напряжении электростанций — трехфазное или двухфазное в зависимости от того, какое из них приводит к большему нагреву.

3. Для выбора аппаратов по коммутационной способности — по большему из значений, получаемых для случаев трехфазного и однофазного КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю); если выключатель характеризуется двумя значениями коммутационной способности — трехфазной и однофазной — соответственно по обоим значениям.

1.4.6. Расчетный ток КЗ следует определять, исходя из условия повреждения в такой точке рассматриваемой цепи, при КЗ в которой аппараты и проводники этой цепи находятся в наиболее тяжелых условиях (исключения см. в 1.4.7 и 1.4.17, п. 3). Со случаями одновременного замыкания на землю различных фаз в двух разных точках схемы допустимо не считаться.

1.4.7. На реактированных линиях в закрытых распределительных устройствах проводники и аппараты, расположенные до реактора и отделенные от питающих сборных шин (на ответвлениях от линий — от элементов основной цепи) разделяющими полками, перекрытиями и т. п., набираются по току КЗ за реактором, если последний расположен в том же здании и соединение выполнено шинами.

Шинные ответвления от сборных шин до разделяющих полок и проходные изоляторы в последних должны быть выбраны исходя из КЗ до реактора.

1.4.8. При расчете термической стойкости в качестве расчетного времени следует принимать сумму времен, получаемую от сложения времени действия основной защиты (с учетом действия АПВ), установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя, и полного времени отключения этого выключателя (включая время горения дуги).

При наличии зоны нечувствительности у основной защиты (по току, напряжению, сопротивлению и т. п.) термическую стойкость необходимо дополнительно проверять, исходя из времени действия защиты, реагирующей на повреждение в этой зоне, плюс полное время отключения выключателя. При этом в качестве расчетного тока КЗ следует принимать то значение его, которое соответствует этому месту повреждения.

Аппаратура и токопроводы, применяемые в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более, а также в цепях блоков генератор — трансформатор такой же мощности, должны проверяться по термической стойкости, исходя из времени прохождения тока КЗ 4 с.

Определение токов короткого замыкания для выбора аппаратов и проводников

1.4.9. В электроустановках до 1 кВ и выше при определении токов КЗ для выбора аппаратов и проводников и определения воздействия на несущие конструкции следует исходить из следующего:

1. Все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно с номинальной нагрузкой.

2. Все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства форсировки возбуждения.

3. Короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ будет иметь наибольшее значение.

4. Электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе.

Читайте так же:
Что такое универсальный автоматический выключатель

5. Расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5% выше номинального напряжения сети.

6. Должно учитываться влияние на токи КЗ присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывается при мощности электродвигателей до 100 кВт в единице, если электродвигатели отделены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации либо если ток от них может поступать к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети и которые имеют существенное сопротивление (линии, трансформаторы и т. п.).

1.4.10. В электроустановках выше 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений следует принимать индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, а также токопроводов. Активное сопротивление следует учитывать только для ВЛ с проводами малых сечений и стальными проводами, а также для протяженных кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением.

1.4.11. В электроустановках до 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений следует принимать индуктивные и активные сопротивления всех элементов цепи, включая активные сопротивления переходных контактов цепи. Допустимо пренебречь сопротивлениями одного вида (активными или индуктивными), если при этом полное сопротивление цепи уменьшается не более чем на 10%.

1.4.12. В случае питания электрических сетей до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

1.4.1З. Элементы цепи, защищенной плавким предохранителем с токоограничивающим действием, следует проверять на электродинамическую стойкость по наибольшему мгновенному значению тока КЗ, пропускаемого предохранителем.

Выбор проводников и изоляторов, проверка несущих конструкций по условиям динамического действия токов короткого замыкания

1.4.14. Усилия, действующие на жесткие шины и передающиеся ими на изоляторы и поддерживающие жесткие конструкции, следует рассчитывать по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ с учетом сдвига между токами в фазах и без учета механических колебаний шинной конструкции. В отдельных случаях (например, при предельных расчетных механических напряжениях) могут быть учтены механические колебания шин и шинных конструкций.

Импульсы силы, действующие на гибкие проводники и поддерживающие их изоляторы, выводы и конструкции, рассчитываются по среднеквадратическому (за время прохождения) току двухфазного замыкания между соседними фазами. При расщепленных проводниках и гибких токопроводах взаимодействие токов КЗ в проводниках одной и той же фазы определяется по действующему значению тока трехфазного КЗ.

Гибкие токопроводы должны проверяться на схлестывание.

1.4.15. Найденные расчетом в соответствии с 1.4.14 механические усилия, передающиеся при КЗ жесткими шинами на опорные и проходные изоляторы, должны составить в случае применения одиночных изоляторов не более 60% соответствующих гарантийных значений наименьшего разрушающего усилия; при спаренных опорных изоляторах — не более 100% разрушающего усилия одного изолятора.

При применении шин составных профилей (многополосные, из двух швеллеров и т. д.) механические напряжения находятся как арифметическая сумма напряжений от взаимодействия фаз и взаимодействия элементов каждой шины между собой.

Наибольшие механические напряжения в материале жестких шин не должны превосходить 0,7 временного сопротивления разрыву по ГОСТ.

Выбор проводников по условиям нагрева при коротком замыкании

1.4.16. Температура нагрева проводников при КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых значений, °С:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector