|
|
В начале проектируемой кабельной линииВ каждой фазе (полюсе) АВ установлены максимальные реле (в справочной литературе называются расцепителями). Расцепитель может состоять из двух элементов: нагревательного элемента из биметаллической пластины или элемента другой конструкции (полупроводникового), осуществляющего защиту от перегрузки с выдержкой времени; электромагнитного элемента, осуществляющею максимальную токовую защиту без выдержки времени (токовая отсечка) при возникновении токов коротких замыканий. Выбор АВ зависит от того, к какой из групп (а или б) относится проектируемая сеть электроснабжения. Ниже рассмотрены обе ситуации: - в сети не требуется установка защиты от перегрузки (группа а); - в сети требуется установка защиты от перегрузки (группа б). Вариант без установки защиты от перегрузки Защита сети от перегрузки не требуется, поэтому АВ может выбираться без комбинированного расцепителя, а только с электромагнитным. АВ выбираются по параметрам нормального режима и проверяются из условий пиковых режимов и режимов коротких замыканий. Принципы выбора АВ по параметрам нормального режима: - соответствие номинального напряжения АВ Uнв номинальному напряжению сети Uном: Uнв ³ Uном; - соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному длительному расчетному току группы ЭП Iр: Iн.расц ³ Iр. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Ico отстраивается от тока полной нагрузки РП и пускового тока Iпик наиболее крупного двигателя (автомат не должен срабатывать при указанных условиях): Предварительно выбирается АВ типа АЕ2053 (выключатель серии АЕ20, 5-го габарита на токи до 100 А, трехполюсный с электромагнитным расцепителем). Для этого выключателя Ico/Iн.расч =12, т.е.Ico= 1200 А. Выше найдены значения искомых величии (Ip = 88,5 А и Iпик = 300 А),таким образом: Iн.расч > 88,5; Iсо > 1,5•300 = 450 A. ПУЭ нормируют соотношение допустимого по нагреву тока защищаемого кабеля и уставки защитного аппарата, в частности для силовых сетей, не требующих защиты от перегрузки, должно быть выдержано соотношение K1•K2•Iдоп ³ Kз•Iз. Здесь К1- коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды; К2- коэффициент, учитывающий число кабелей в канале; Iдоп - допустимый длительный ток по кабелю; Кз - коэффициент защиты, принимаемый в зависимости от вида защиты и сети; Iз - ток уставки защиты. В решаемой задаче Iз = Iсо, Кз = 0,22 (сеть не требует защиты от перегрузи, а защита от коротких замыканий осуществляется токовой отсечкой - электромагнитным расцепителем). Проверка по данному условию дает K1•K2•Iдоп = 1,0•0,85•(140•0,92) = 109,5 А; Kз•Iз = 0,22•1200 = 264 А, т.е. требование ПУЭ не выполняется. Для выполнения требований ПУЭ возможны два пути: увеличение Iдоп путем увеличения сечения кабельной линии; установка АВ с комбинированным расцепителем. В первом случае требуется увеличить сечение кабеля до 300 мм2 и более, что нежелательно по технико-экономическим причинам, поэтому проверяется возможность установки АВ типа АЕ 2056 (5-го габарита с комбинированным расцепителем). Ток отсечки для этого АВ равен, как и для АЕ 2053, 1200 А. Для автоматических выключателей с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой Кз = 1,0, а Iз равен номинальному току расцепителя (100 А). Теперь Kз•Iз = 1,0•100 = 100 А, и условие ПУЭ выполняется. Следующим этапом работы является проверка чувствительности отсечки. Эта проверка выполняется сравнением расчетных и нормированных коэффициентов чувствительности при двухфазных и однофазных коротких замыканиях, Расчетные значения коэффициентов чувствительности при двухфазных Кч(2) и однофазных Кч(1)коротких замыканиях определяются по соотношениям:
где kp - коэффициент разброса срабатывания отсечки по току (принимается по данным заводов изготовителей, при отсутствии точных данных произведение 1,1 kp - нормированный коэффициент чувствительности рекомендуется принимать не менее 1,4 ¸1,5). Таким образом, расчетные коэффициенты чувствительности
Нормированный коэффициент чувствительности для выключателя серии АЕ20 1,1 kp = 1,1•1,3 = 1,43, т. е. чувствительность отсечки соответствует требованиям и обеспечивает селективность защиты оборудования. Временные характеристики АВ типа АЕ20: собственное время срабатывания не более 0,04 с при токах, близких к токам срабатывания отсечки, минимальное время - 0,01 с. Вариант с установкой защиты от перегрузки Согласно ПУЭ, при установке АВ, снабженных защитой с независимой характеристикой (электромагнитным расцепителем, отсечкой), сечение кабеля должно быть согласовано с током срабатывания отсечки по соотношению Ico £ (0,8 ¸ 1,0)Iдоп.пров. Таким образом, если АЕ2053, выбранный по условиям нормального режима, имеет только отсечку (1200 А), то сечение кабеля должно быть более 1200 мм2, что совершенно нереально по технико-экономическим показателям, и следует установить АВ с защитой от перегрузки (тепловой или полупроводниковый расцепитель). Проверка выбора того же типа АВ - АЕ20, который выбран по условиям нормального режима, но с комбинированным (тепловой и электромагнитный) расцепителем (АЕ2056). Замечание: исходя из приведенного соотношения Ico £ (0,8 ¸ 1,0)Iдоп.пров можно было бы подобрать АВ с током отсечки меньше 1200 А, например: - серии А37, для которых возможно соотношение Iсо/Iн.расц = 4 и более; - серии ВА50, для которых Iсо/Iн.расц = 2, 3, 5, 7, 10 (при минимальном токе расцепителя 160 А); - серии ВЛ51, для которых Iсо/Iн.расц = 3, 7, 10 и номинальные токи расцепителей от 50 А и более и т.д. Однако все эти автоматы имеют встроенные комбинированные расцепители, поэтому смысла в уменьшении тока отсечки при наличии защиты от перегрузки нет. Итак, устанавливается АВ серии АЕ20 с Iн.выкл = 100 A и уставкой Iсо =1200 А. Определяется ток срабатывания защиты от перегрузки (Iсп), который зависит от условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателей, имеющих тяжелый пуск (тяжесть пуска определяется его длительностью: легкий пуск считается при длительности до 8 с, тяжелый - при длительности больше 8 с). При расчете защиты группы ЭП должно выполняться условие Iсп = Iн•kн/kв. Здесь kн- коэффициент надежности, учитывающий запас по току (неточность настройки, и разброс срабатывания защиты); kв- коэффициент возврата, равный отношению тока возврата (максимального тока, при котором тепловое реле возвращается в исходное состояние) к минимальному току срабатывания. Защита считается эффективной, если Iсп = (1,2 ¸ 1,4)Iсм. Для выключателей АЕ20 отношение Iсп/Iн.расц = 1,15. В рассматриваемой задаче Iсп =115 А, Iр =88,5 А, тогда Iсп/Ip=1,29, таким образом, защита достаточно эффективна. Ниже приведены данные о времени срабатывания теплового расцепителя выключателя серии АЕ20: - не срабатывает при I = 1,05 Iн.расц в течение 2 ч; - срабатывает при I = 1,25 Iн.расц в течение 25 мин; - срабатывает при I = 7 Iн.расц в течение 1 ¸15 с. Если построить эту зависимость в стандартном виде lgt = j(tgI), то можно будет оценить время срабатывания теплового реле при любом токе (рисунок 4). Время срабатывания защиты от перегрузки должно быть выбрано больше, чем время пуска двигателей для ликвидации ложного срабатывания защиты: tсп ³ (1,5 ¸2)tпуск. По кривым выполнена оценка времени срабатывания теплового реле при токе 299 А и легком пуске двигателей, длящемся около 5 с. При этом время срабатывания tсп должно быть примерно 7,5 ¸10 с. По характеристике, можно определить, что при пиковом токе около 300 А тепловой расцепитель сработает примерно через 40 с.
Рисунок 4 Зависимость времени срабатывания от тока теплового расцепителя автомата АЕ20
Автоматы АЕ20 имеют в большинстве случаев встроенную регулировку величины Iсп = (0,9 ¸1,15)Iн.расц.. Для уменьшения времени срабатывания защиты от перегрузки необходимо снизить уставку по току срабатывания защиты от перегрузки. Уменьшив уставку тока до 0,9Iн.расц, можно уменьшить время срабатывания защиты примерно до 20 с, что вполне достаточно для нормального действия защиты. Далее следует провести проверку допустимости перегрева кабеля при протекании по нему пикового тока в течение времени срабатывания защиты (температура кабеля не должна превышать критическую для данных типов кабеля и изоляции). Допустимая температура для выбранного выше кабеля АВВГ составляет 150°С. Расчет перегрева кабеля от пиковых токов проводится по упрощенному алгоритму: 1) Определяется масса т проводникового материала (масса алюминия одной жилы кабеля): m = 2,7 г/см3 x 70 мм2 х 5000 см = 9450 г = 9,45 кг; 2) По справочным данным находится удельная теплоемкость для алюминия электротехнического: с = 920 Дж/(кг•°С); 3) Определяется количество теплоты, необходимой для нагрева массы алюминия m с удельной теплоемкостью с от начальной температуры tн до критической температуры tк по формуле: Q = m•c•(tк – tн). При этом не учитывается теплоотдача в окружающее пространство. Для большего ужесточения условий принимается, что до начала протекания пикового тока кабель был нагружен таким током, при котором температура жил была равна максимальной длительно допустимой (б5°С). Тогда Q = 9,45•920•(150 - 65) = 738990 Дж = 739 кДж; 4) Определяется мощность (потери активной мощности при протекании пикового тока, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель) P = 3I2пикrl/s, где: r - удельное объемное сопротивление (для алюминия 0,0265 мкОм•м) материала жил кабеля; l - длина кабеля; s - сечение жилы кабеля, Р =З•3002•0,0265•50/70 = 5112 Вт =5,112 кВт; 5) Находится время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное в п. 3 количество теплоты: Т =0,0028•Q/Р = 0,0028•739/5,112 =0,4 ч; 6) Сравнивается реальное время нагрева кабеля при протекании пикового тока (40 с) с временем п. 5. Если время протекания пикового тока меньше, то делается вывод о том, что кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур и, следовательно, время срабатывания тепловой защиты от перегрузки АВ выбрано правильно. Кроме этого необходимо иметь в виду, что в действительности защиту от перегрузки при пуске двигателей должны осуществлять защитные аппараты, установленные непосредственно в цепях питания электроприемников (АВ или предохранители в начале линий, отходящих от РП к электроприемникам, или тепловые реле магнитных пускателей). При расчете по данному алгоритму получается несколько завышенная температура кабеля. Для рассматриваемого случая I(3) =16,06 кА, С=75, tоткл =0,04 с, Та = 0,01 с. Тогда Sмин = 47,9 мм2, что меньше сечения, выбранного по условиям нормального режима. Таким образом, термическая стойкость к токам короткого замыкания выбранного кабеля проверкой подтверждена. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
. (Кн- коэффициент надежности, учитывающий разброс параметров выключателя (принимается равным 1,5 для АВ типов А3700, ВА, А3110, АП50, АЕ20; «Электрон» - 1,6; 1,35 для А3120, А3130, А3140 и АВМ).
и 
- минимальные токи коротких замыканий в точке К2;