Выбор и проверка проводников и защитных аппаратов в электрических сетях напряжением до 1000 В

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное учреждение высшего профессионального  образования

«ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО ЗабГУ)

Кафедра «Электроснабжения»

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

по предмету: Электропитающие системы и электрические сети

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ЭПс-10-1

      Рогозинский А.П.

Проверил:  Швец О.Б.

 

 

 

 

 

 

Чита 2013

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное учреждение высшего профессионального  образования

«ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО ЗабГУ)

Кафедра «Электроснабжения»

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на контрольную

 

по курсу «Электропитающие системы и электрические сети»

 

Студенту Рогозинскому А.П.

 

Тема 

«Выбор и проверка проводников и защитных аппаратов в электрических сетях напряжением до 1000 В»

 

Вариант 301

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

	Стр.
Задание на контрольную работу………………………………………..	4
1.Тепловой расчет осветительных  сетей………………………………	6
2.Тепловой расчет силовой  распределительной сети…………………	9
3.Тепловой расчет питающих  сетей (силовых магистралей)………...	13
Список используемой литературы……………………………………..	16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на контрольную  работу.

 

Произвести выбор аппаратов  защиты, их параметров, а также марку  и сечения проводников, расположенных в помещении, относящемся к классу зоны П-IIа согласно ПУЭ.

Напряжение питания осветительной  сети U = 220 В, линейное напряжение сети U_л = 380 В.

Способ прокладки: проводников  распределительной сети – в стальных трубах; кабеля питающей (магистральной) сети в – земле.

Исходные данные приведены  в таблице 1; схема электрической сети показана на рисунке 1.

 

Таблица 1

Расчетные данные осветительной сети
Число светильников			10
Мощность одной лампы, Вт			500
Расчетные данные силовой распределительной  сети
Номера электродвигателей			15,17,19
Параметры электродвигателей
Номер электродвигателя	Номинальная мощность, кВт	КПД		Коэффициент мощности cosφ	Кратность пускового тока, ki
М15	7	0,87		0,89	6,0
М17	14	0,88		0,89	5,5
М19	4,5	0,86		0,88	7,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  

 

 

 

Рисунок 1 – Схема электрической  сети

 

 

 

 

 

 

1. Тепловой расчет осветительных сетей

 

Целью теплового расчета  низковольтных электрических сетей  является выбор параметров защиты (плавких  предохранителей, автоматических выключателей, тепловых реле), используемых для защиты сетей от токов короткого замыкания и перегрузок, а также выбор сечений жил проводников.

В соответствии с п.1.3.2 ПУЭ  «проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

Тепловому расчету подлежат следующие виды электрических сетей:

1. Осветительная сеть – сеть, питающая светильники и розетки;
2. Силовая распределительная сеть (ответвления к электрическим двигателям) – сеть, питающая силовые электроприемники;
3. Магистральная (питающая) сеть – сеть от распределительного щита, распределительного пункта или групповых щитов.

 

1. Определяем класс зоны:

По условиям задачи помещение  относится к классу П-IIа.

2. Определяем требуемый вид защиты:

• от токов короткого замыкания защищаются все сети.

• от перегрузки сети защищаются в следующих случаях:

- сети внутри помещения,  выполненные открыто проложенными  проводниками с горючей оболочкой или изоляцией;

- осветительные сети в  жилых и общественных зданиях,  в торговых, служебно-бытовых помещениях, включая сети для бытовых и переносных электроприемников, а также сети в пожароопасных зонах;

- сети всех видов во  взрывоопасных зонах классов  B-I, B-Ia, B-II, B-IIa.

 

3. Рассчитаем рабочие токи осветительных сетей.

- Для однофазных линий:

где - суммарная мощность светильников.

- фазное напряжение сети.

 

4. Выбираем параметры аппаратов защиты.

Аппараты защиты выбираются таким образом, чтобы номинальный  ток плавкой вставки  (для плавких предохранителей) или ток теплового или электромагнитного расцепителей (для автоматических выключателей) были не меньше (равны или несколько больше) рабочего тока :

Выбор аппаратов защиты производится по справочным таблицам.

Принимаем к установке  автоматический выключатель типа АЕ 2044 с комбинированным расцепителем. Номинальный ток комбинированного расцепителя принимается из условия: .

Принимаем .

Номинальный ток автоматического  выключателя  .

 

 

 

 

5. Выбираем сечение жил проводников.

Сечение проводников определяем по величине допустимой длительной токовой нагрузки на жилы проводников при этом должно выполняться следующее условие:   (1).

Принимаем медный провод марки  ПВ (с поливинилхлоридной изоляцией, двухжильный, сечением 2х2 мм². При прокладке данного провода в стальной трубе имеем: = 23 А.

Таким образом, получаем, , т.е. условие (1 выполняется).

6. Проверяем соответствие выбранных параметров автоматического выключателя сечению жил провода по условию: , имеем:

, следовательно, принятые параметры  АВ  не соответствуют выбранному сечению жил провода. Увеличиваем сечение провода. Принимаем провод марки ПВ, сечением 2х2,5 мм². При прокладке данного провода в стальной трубе имеем: = 25 А.

Таким образом, получаем, , т.е. условие (1 выполняется).

Проверяем соответствие выбранных  параметров автоматического выключателя сечению жил провода по условию: , имеем:

, следовательно, принятые параметры  АВ  соответствуют выбранному сечению жил провода.

 

 

 

 

 

 

 

2. Тепловой расчет силовой распределительной сети.
1. Определяем класс зоны:

По условиям задачи помещение  относится к классу П-IIа.

2. Определяем требуемый вид защиты:

• от токов короткого замыкания защищаются все сети.

• от перегрузки сети защищаются в следующих случаях:

- сети всех видов во  взрывоопасных зонах классов  B-I, B-Ia, B-II, B-IIa.

- силовые распределительные  сети на промышленных предприятиях,  в жилых и общественных зданиях,  торговых помещениях – в случаях,  когда возможны перегрузки механизма  по технологическим причинам  или по режиму работы сети.

3. Определяем номинальные и пусковые токи электродвигателей.

Номинальный ток  , А для трехфазных двигателей переменного тока рассчитывается по формуле:

где - номинальная мощность двигателя, Вт;

      - линейное напряжение сети, В;

     - коэффициент мощности электродвигателя;

     - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя.

Пусковой ток  электродвигателя рассчитывается по формуле: ,

где - коэффициент кратности пускового тока, определяемый по справочникам и паспортным данным электродвигателя.

Для заданным электродвигателей  имеем:

- двигатель М15

 

- двигатель М17:

 

 

- двигатель М19:

 

 

4. Выбираем параметры аппаратов защиты.

• Для защиты от токов КЗ принимаем предохранители марки ПР-2.

Номинальный ток плавких  вставок  выбираем исходя из условия:

,  где  - коэффициент запуска. Принимаем = 2,0.

Для каждого из двигателей получаем:

- двигатель М15 ( ).

.

Принимаем = 45А.

 

- двигатель М17 ( ).

.

Принимаем = 80 А.

 

- двигатель М19 ( ).

.

Принимаем = 35 А.

 

• Для защиты от перегрузки принимаем тепловое реле магнитных пускателей ПМЛ: номинальный ток теплового реле выбираем исходя из условия:

Для каждого из двигателей получаем:

- двигатель М15 ( ).

Принимаем (пускатель ПМЛ 2220)

- двигатель М17 ( ).

Принимаем (пускатель ПМЛ 4220)

- двигатель М19 ( ).

Принимаем (пускатель ПМЛ 2220)

 

5. Выбираем сечение жил проводников.

Выбор производим из условия: .

Принимаем к установке  провод марки ПВ с медными жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, трехжильный, с прокладкой в стальной трубе.

Для каждого из двигателей имеем:

- двигатель М15 ( ).

Принимаем провод ПВ 3х1,5 мм², сечение 1,5 мм²,

- двигатель М17 ( ).

Принимаем провод ПВ 3х5 мм², сечение 5 мм²,

- двигатель М19 ( ).

Принимаем провод ПВ 3х1,5 мм², сечение 1,5 мм², .

Проверяем соответствие выбранных  параметров аппаратов защиты сечениям жил проводника.

• При защите от КЗ должно выполняться условие: .

Для каждого из двигателей имеем:

- двигатель М15 ( ).

- условие выполняется. 

- двигатель М17 ( ).

- условие  выполняется.

- двигатель М19 ( ).

- условие  выполняется. 

 

• При защите от перегрузок должно выполняться условие: .

Для каждого из двигателей имеем:

двигатель М15:

- условие не выполняется. Увеличиваем сечение провода.

Принимаем провод ПВ 3х2, сечение 2 мм², .

Получаем: - условие выполняется.

двигатель М17:

- условие  не выполняется. Увеличиваем сечение провода.

Принимаем провод ПВ 3х8, сечение 8 мм², .

Получаем: - условие выполняется.

двигатель М19:

- условие  выполняется.

3. Тепловой расчет питающих сетей (силовых магистралей).

 

1. Класс зоны.

При данном тепловом расчете  класс зоны не определяется, так  как питающие (магистральные) линии выполняются, либо кабелем в земле, либо воздушной линией. Во втором случае линия не должна проходить в границах пожароопасных и взрывоопасных зон.

2. Определяем требуемый вид защиты.
1. От токов КЗ.
2. От перегрузок защита не требуется, так как магистрали находятся вне помещений.
3. Рассчитаем рабочие и максимальные токи.

Нагрузку питающих сетей  составляют токи силовых и осветительных  потребителей.

Рабочий ток магистрали определяем по формуле:

где - сумма номинальных токов всех (n) электродвигателей, А;

       - сумма рабочих токов всех (m) светильников, А;

       - коэффициент спроса (безразмерная величина, учитывающая одновременность работы электродвигателей).

При расчете максимального  тока магистрали учитывают пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, при этом исключают из суммы его  номинальный ток.

Максимальный ток магистрали определяется по формуле:

где - пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А.

А.

4. Выбираем параметры аппаратов защиты и проверяем их на селективность.

Магистрали защищаются только от короткого замыкания.

При этом .

Для защиты от к.з. принимаем предохранитель марки ПР-2.

.

Принимаем =80А.

При выборе аппаратов защиты магистралей следует учитывать  их селективность (избирательность) действия, т.е. при КЗ в сети дожжен реагировать только ближайший к месту повреждения аппарат защиты. Для этого необходимо выполнение следующего соотношения между токами двух последовательно соединенных аппаратов защиты:

,

Где  - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, ближнего к источнику питания, А;

        - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, следующего за первым от источника питания, А.

=80А.

= 80 А

, т.е. условие не выполняется. 

Поэтому принимаем  =160 А, тогда получаем - условие выполняется.

5. Выбираем сечение жил силовой магистрали.

Выбор производится по таблицам раздела 1 [1] исходя из условия:

. Принимаем кабель ВРБ 3х10, сечением 10 мм²,

6. Проверяем соответствие выбранных параметров аппаратов защиты сечениям жил проводников:

- условие выполняется,  следовательно, выбранные параметры аппаратов защиты соответствуют принятому сечению жил кабеля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список:

 

1. Правила устройства электроустановок. 7-изд.: Все действующие разделы ПУЭ-7. – Новосибирск: Сиб.унив.изд-во, 2005. – 512 с.
2. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть станций и подстанции. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков – М.: Энергоатомиздат, 1989.- 608 с.
3. Коновалов, Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок / Л.Л. Коновалов, Л.Д. Рожков – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
4. Выбор и проверка проводников и защитных аппаратов в электрических сетях напряжением до 100В: метод. указания. / Разраб. В.И.Петуров. – Чита: ЧитГУ, 20069. – 24 с.