Реферат: Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни "Електропостачання сільського господарства"
Міністерство аграрноїполітики України
ТАВРІЙСЬКАДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ
Методичнівказівкидля практичних занять з дисципліни«Електропостачання сільського господарства»
длястудентів
занапрямом
6.100101 “Енергетика та електротехнічнісистеми
в агропромисловому комплексі”
Мелітополь, 2007
УДК621.3.002
Методичні вказівки розробили: к.т.н., доцент Коваленко О.І.,
ст. викладач Галкіна Г.М.
Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри ЕСГ.
Протокол № 7 від " 16 " лютого 2007 р.
Методичні вказівки рекомендовані методичною комісією
факультету Енергетики сільськогосподарського виробництва.
Протокол № 5 від " 18 " березня 2004 р.
Рецензент к.т.н., доцент кафедри “Енергетики”
Таврійська державна агротехнічна академія І.П. Назаренко.
Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни “Електропостачаннясільського господарства” О.І. Коваленко,
Мелітополь, 2007 р. – 68 с. 16 іл. 17 таб.
ЗМІСТ
Заняття 1. Розрахунок електричнихнавантажень……………………….…..5
Заняття 2. Визначення потужності та кількості трансформаторів знижувальних підстанцій.….…………………………………………………………...…13
Заняття 3. Вибір перерізу проводів заекономічними інтервалами………20
Заняття 4. Перевірка електричної мережі на коливання напруги підчас пуску електродвигунів…….………………............……………………………….26
Заняття 5. Розрахунок струмів короткого замикання в електричних мережах напругоюбільше 1000 В……..….……………………..……………….….….33
Заняття 6.Розрахунокструмів короткого замикання в мережі напругою 380/220 В…….……………………………………………….………………...43
Заняття 7. Вибір плавких запобіжників, автоматів та перерізупроводів і кабелів за допустимим нагріванням………………………………………….……50
Додатки…64
ЗАНЯТТЯ І
Тема: РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Мета заняття: Навчити студентів розраховуватиелектричні
навантаження в мережах напругою 0,38…110 кВ.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Розрахункові навантаження окремих споживачів електричної енергіїзадаються денним /> або вечірнім /> максимумами, абовизначаються за максимальною потужністю на вводі до споживача:
/> />(1.1)
де кд, кв – коефіцієнт денного тавечірнього максимумів;
/> – максимальна потужність на вводі до споживача, кВт.
Коефіцієнти денного та вечірнього максимумів приймаються наступним чином:для виробничих споживачів – /> дляпобутових споживачів без електроплит – /> дляпобутових споживачів із електроплитами /> длязмішаного навантаження />
Розрахунок електричних навантажень на окремих ділянках лінії залежить відхарактеру навантажень споживачів. Якщо електричні навантаження в мережі0,38…110 кВ однорідні й сумірні (не відрізняється більш ніж в чотири рази), тонавантаження окремої ділянки лінії визначають шляхом підсумовуваннярозрахункових навантажень на вводах до споживачів (або на шинах підстанції) зурахуванням коефіцієнта одночасності, окремо для денного та вечірнього максимумів:
/> />/> (1.2)
де kо– коефіцієнт одночасності;
Рд i і Рв i – навантаження денного і вечірнього максимумів i-го
споживача, кВт.
Коефіцієнт одночасності /> вибираємо із таблиць [1-6] в залежності від кількостіспоживачів і характеру навантаження мережі.
Якщо навантаження споживачів відрізняються більш ніж в чотири рази (тобтонесумірні), то вони підсумовуються за допомогою надбавок. При цьому до більшогоіз двох навантажень прибавляють надбавку від меншого:
/> />(1.3)
де Рб– більше з навантажень, кВт;
DРм – надбавка від меншого навантаження [1-5],кВт.
Додавання різнорідних навантажень виконується також за допомогоюнадбавок. Якщо відомий тільки один максимум навантаження (денний або вечірній),то другий можна визначити використовуючи коефіцієнт участі споживачів увечірньому або денному максимумі навантаження (1.1).
Коефіцієнт потужності споживачів визначається із таблиць [1-6], а для груписпоживачів він визначається як середнє зважене значення:
/>/>(1.4)
Для споживачів з напругою вище 1000 В коефіцієнт потужності визначається заграфіками, в залежності від відношення виробничого навантаження до сумарногонавантаження всіх споживачів [1-4].
Якщо в зоні електропостачання знаходяться сезонні споживачі, то признаходженні розрахункового навантаження вони повинні бути враховані зкоефіцієнтом сезонності [1-3, 5].
Потужність зовнішнього освітлення населеного пункту визначається звиразу:
/>, (1.5)
де L – загальна довжина вулиць у населеному пункті, м;
/>– загальна довжинапериметрів дворів виробничих приміщень, м;
N – кількістьвиробничих та комунальних приміщень, шт.;
Ро вул., Ро nрим. /> –нормативне навантаження зовнішнього освітлення, відповідно на один погоннийметр вулиці, на одне виробниче приміщення та на один погонний метр периметрудвора виробничого приміщення [2-4, 6], кВт.
Повна розрахункова потужність на ділянці лінії визначається через коефіцієнтпотужності навантаження:
/> ;/>.(1.6)
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке розрахунковийперіод?
2. Що таке коефіцієнтодночасності і від чого він залежить?
3. Що таке сумірні (несумірні) навантаження мережі?
4. Як складаються сумірнінавантаження?
5. Як складаються не сумірнінавантаження?
6. Як складаються різноріднінавантаження?
7. Як визначити середньозважений коефіцієнт потужності для групи споживачів?
8. Як визначається потужністьзовнішнього освітлення?
9. В яких випадкахвраховуються сезонні навантаження?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. РУМ листопад 1981.
2. Притака І.П. Електропостачаннясільського господарства. — 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головневидавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121).
3. Будзко И. Ф., Зуль Н. М.Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст.36-43).
4. Каганов И. Л. Курсовое идипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 125-129, 138-156).
5. Практикум поэлектроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982. –319с. (ст.3-18,294-305).
6. Харкута К.С., Яницкий С.В., ЛяшЭ.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат,1992. – 223с. (ст. 191-196).
Задача 1.1
Десять житлових будинків в негазифікованому населеному пункті новоїзабудови зібрані в дві групи по п’ять будинків. Навантаження (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/>//>) інших споживачів та довжини ділянок лінії (/>, м) показаніна схемі лінії (Рис.1.1). Периметр двору хлібопекарні – 70 м, школи – 200 м. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ тазагальну потужність зовнішнього освітлення вулиці.
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
1. Навантаження на вводі дожитлового будинку визначаємо із літератури [2-4]:
/>
2. Навантаження групи з п’ятибудинків визначаємо через коефіцієнт одночасності [2-4, 6]:
/>.
/>.
3. Навантаження зовнішньогоосвітлення вулиці [2-4, 6]:
/>
4. Навантаження зовнішньогоосвітлення виробничих і комунальних споживачів:
/>.
5. Загальна потужністьзовнішнього освітлення :
/>
6. Визначаємо навантаження наділянках лінії. Так як навантаження неоднорідні і не сумірні, то їх підсумовуваннявиконуємо методом надбавок [1-5]. Розрахунок розпочинаємо з кінця лінії.
/>
/>
/>/>
7. Визначаємо коефіцієнтпотужності споживачів із літератури
[1-6], а на ділянках лінії визначаємо його середньозваженезначення:
/>;
/>.
8. Визначаємо повнурозрахункову потужність споживачів та на ділянках лінії:
/>
/>
Розрахунок навантаження на інших ділянках лінії виконуємо
в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Визначення розрахункових навантажень в лінії 0,38 кВ
Ділянка Більше навантаження Менше навантаження Надбавка Розрахункове навантаження/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
6-5 1,75 5,83 - - - - 1,75 5,83 0,9 0,93 1,9 6,3 5-3 15 5,83 1,75 5 1,05 3 16,05 8,83 0,86 0,92 18,7 9,6 4-3 1,75 5,83 1,75 5,83 0,9 0,93 1,94 6,3 3-2 16,05 8,83 1,75 5,83 1,05 3,5 17,1 12,33 0,86 0,92 19,9 13,4 2-1 20 20 17,1 12,3 10,6 7,5 30,6 27,5 0,8 0,85 38,3 32,4 1-0 30,6 27,5 15 25 9,2 15,7 39,8 43,2 0,81 0,87 49,1 49,7Задача 1.2 (самостійно)
Житлові будинки в газифікованому населеному пункті переважно староїзабудови зібрані в групи по чотири будинки. Навантаження (Рд/Рв, кВт), коефіцієнти потужності (/>//>) інших споживачів та довжини ділянок лінії (/>, м)показані на схемі (Рис.1.2). Периметри виробничих та комунальних дворів – 100 м кожний. Визначити розрахункові навантаження на окремих ділянках лінії 0,38 кВ для заданоговаріанта навантаження лінії (таблиця 1.2) та загальну потужність зовнішньогоосвітлення вулиці.
Таблиця 1.2 – Варіанти навантаження повітряної лінії 0,38 кВ
Варіант Навантаження лінії 1 1 3 4 5 6 2 2 3 5 7 9 3 1 2 4 5 8 4 2 3 4 6 9 5 1 2 6 7 8 6 4 5 6 7 9 7 2 5 7 8 9 8 1 4 5 8 9 9 1 3 5 6 9 10 2 4 5 6 7
ЗАНЯТТЯ 2
Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ТА КІЛЬКОСТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ ЗНИЖУВАЛЬНИХПІДСТАНЦІЙ
Мета заняття: Навчити студентів визначати розрахунковупотужність та виконувати вибір силових трансформаторів знижувальних підстанцій.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів одно, абодвотрансформаторних підстанцій 6…10/0,4 кВ виконується шляхом підсумовування розрахунковихактивних потужностей на головних ділянках ліній 0,38 кВ, що відходять від підстанції(окремо денних та вечірніх) методом надбавок. Потужність зовнішнього освітленнясвоїм повним розміром додається до сумарного вечірнього максимуму.
/>(2.1)
/>(2.2)
де Ррд лін. Б, Ррв лін. Б – більшез розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень на головнихділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт;
/>, /> – суманадбавок від менших розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень наголовних ділянках ліній, що відходять від підстанції, кВт.
Повна розрахункова потужність трансформатора (денна або вечірня)визначається через відповідний коефіцієнт потужності [2-4] заформулою:
/>/>(2.3)
За розрахункову приймається більша з двох (денна або вечірня) повна потужністьтрансформатора.
Номінальна потужність трансформатора визначається за шкалою економічнихінтервалів навантажень[1, 5] за умови його роботи в нормальному режимі.
/>(2.4)
де Sр тр. – повне розрахункове навантаження трансформатора,кВА;
n – кількістьтрансформаторів, шт.;
/> – мінімальна і максимальнамежа економічного інтервалу навантаження трансформатора прийнятої номінальноїпотужності [1,5], (Додаток А), кВА.
Прийняті номінальні потужності трансформаторів перевіряються із умови їхроботи у нормальному режимі експлуатації із допустимим систематичним перевантаженням.Для забезпечення нормального режиму експлуатації підстанції вибрані номінальніпотужності трансформаторів перевірять за співвідношенням:
/>, (2.5)
де Sр тр, Sн тр – відповідно, розрахунковаі номінальна потужність трансформатора, кВА;
n – кількістьтрансформаторів, шт.;
kс –коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора.
Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформаторавизначається за формулою:
/>, (2.6)
де kcm– табличне значення коефіцієнта допустимогосистематичного перевантаження, яке відповідає табличній середньодобовійтемпературі (Додаток А);
a – розрахунковийтемпературний градієнт (Додаток А), 1/0С;
tn – середньодобова температура повітря, 0С;
tnm –середньодобова таблична температура повітря (Додаток А),0С.
Річне споживання електричної енергії на шинах підстанції приблизно можнавизначити за значенням розрахункового активного навантаження та річному числугодин його використання.
/>(2.7)
де Т – число годин використання максимального навантаження [2-4].
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Як визначається активнерозрахункове навантаження на шинах ТП 10/0,4кВ?
2. Як враховується потужністьзовнішнього освітлення при виборі потужності споживчої ТП 10/0,4 кВ?
3. Як визначити повну потужністьтрансформатора споживчої ТП 10/0,4 кВ?
4. Як виконується вибірномінальної потужності силового трансформатора?
5. Що таке економічнийінтервал?
6. За якими умовамипровіряють вибрану номінальну потужність трансформатора?
7. Що таке число годинвикористання максимального навантаження?
8. Як визначається річнеспоживання енергії на шинах ТП?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. РУМ серпень 1987 р.
2. Притака І.П. Електропостачаннясільського господарства. — 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головневидавництво, 1983.– 343с. (ст. 111-121, 194-199).
3. Будзко И. Ф., Зуль Н. М.Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 с. (ст.36-43, 372-379, 473).
4. Каганов И. Л. Курсовое идипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 128, 144-176).
5. Практикум поэлектроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с.(ст.7-14, 261-268, 309,310).
6. Харкута К.С., Яницкий С.В., ЛяшЭ.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат,1992. – 223с. (ст. 191-199,124-135).
Задача 2.1
Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою
0,38 кВ. Дані для розрахунків наведені в таблиці 2.1. Для повітряної лінії №3 Ррдта Ррв взяті із задачі 1.1 (Заняття 1). Визначитипотужність силового трансформатора ТП.
/>
Рисунок 2.1 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.
Таблиця 2.1 — Вихідні дані для визначення потужності
Навантаження ліній
Ррд/Ррв, кВт
Рз.о.,
кВт
/>
Характер
навантаження
№1 №2 №3/>
/>
/>
/>
/>
Змішанетрансформатора
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
1. Розрахункове активненавантаження (денне та вечірнє) на шинах ТП:
/>
/>
2. За літературою [2-4]визначаємо коефіцієнти потужності для споживчої ТП 10/0,4 кВіз змішаним навантаженням:
/>
3. Повна розрахунковапотужність трансформатора (денна та
вечірня):
/>/>
Так як />, зарозрахункову потужність приймаємо />
4. Номінальна потужністьтрансформатора при n=1, за шкалою економічних інтервалів [1, 5](Додаток А):
/>
Приймаємо трансформатор потужністю />
5. Коефіцієнт допустимого систематичного перевантаженнятрансформатора (Додаток А):
/>
6. Прийняту номінальну потужність трансформатора перевіряємо за умови його роботи у нормальному режимі експлуатації із допустимимсистематичним перевантаженням:
/>
7. Річне споживанняелектричної енергії на шинах підстанції при Т= 3200 [2-4]:
/>кВт год.
Задача 2.2 (самостійно)
Споживча ТП 10/0,4 кВ живить три повітряні лінії напругою
0,38 кВ. Дані для розрахунку наведені в таблиці 2.2 по варіантам. Для повітряноїлінії №3 Ррдта Ррв рекомендується взяти іззадачі 1.2
(Заняття 1). Визначити потужність силового трансформатора ТП .
/>
Рисунок 2.2 – Схема підстанції 10/0,4 кВ.
Таблиця 2.2 — Вихідні дані для визначення потужності трансформатора
ВаріантНавантаження ліній
Ррд/Ррв, кВт
Рз.о.,
кВт
/>
Характер
навантаж.
№1 №2 №3 1/>
/>
/>
/>
/>
Змішане 2/>
/>
/>
/>
/>
Комунально-побутове 3/>
/>
/>
/>
/>
Виробниче 4/>
/>
/>
/>
/>
Виробниче 5/>
/>
/>
14,4 +10 Змішане 6/>
/>
/>
10,5/>
Комунально-побутове 7/>
/>
/>
18,1/>
Змішане 8/>
/>
/>
15,2/>
Виробниче 9/>
/>
/>
13,8/>
Комунально-побутове 10/>
/>
/>
13,1 +10 Виробниче
ЗАНЯТТЯ 3
Тема: ВИБІР ПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ ЗА ЕКОНОМІЧНИМИІНТЕРВАЛАМИ
Мета заняття: Навчити студентів вибиратипереріз проводів повітряних ліній напругою 0,38…10 кВ за економічними
інтервалами (за мінімумомзведених затрат).
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Сільські електричні мережі з напругою 0,38…10 кВ рекомендується розраховуватиза економічним інтервалом потужності (за мінімумом зведених затрат).Економічний інтервал потужності для даного перерізу проводу забезпечує мінімумзведених затрат. Вибір перерізу проводів проводиться за таблицями РУМ зурахуванням еквівалентної потужності, матеріалу опор та району кліматичних умов(для ПЛ 0,38 кВ матеріал опор не враховується) [1-7].
Вибір перерізу проводу за економічним інтервалом проводиться в наступнійпослідовності:
1. На кожній ділянці лініївизначається розрахункова повна потужність /> однимз відомих методів (Заняття 1).
2. Для представленоїповітряної лінії визначаємо розрахунковий максимум навантаження. Зарозрахунковий приймаємо максимум (денний або вечірній) для якого сумарниймомент навантаження в лінії буде більшим. Момент навантаження на ділянці лініївизначається за формулою:
/>;/>.(3.1)
де /> – довжина ділянки лінії, м.
3. Вибирається коефіцієнтдинаміки зростання навантаження />.
Для мереж, що тільки-но зводяться, /> для мереж, що реконструюються, при очікуваномузбільшенні навантаження в 1,5 рази />
а при очікуваному збільшенні навантаження в 1,5…2 рази – />
4. Визначається еквівалентнапотужність на кожній ділянці лінії
/>.(3.2)
5. За таблицями [1-7] за/>, матеріалом опор та зарайоном по ожеледі вибирається «основний» переріз проводів на ділянках лінії.
6. Вибраний «основний»переріз перевіряють на допустиму втрату напруги при умові, що по проводупередається розрахункова повна потужність. Фактична втрата напруги в проводі:
/>, або (3.3)
/>, (3.4)
де />питомавтрата напруги в одиниці довжини проводу даного перерізу при протіканні поньому одиниці потужності [1,3,7] (Додаток Е).
7. Якщо втрата напруги перевищує задане допустимезначення />, то слід на деяких ділянках лінії, починаючи зголовної, збільшити переріз, вибравши «додатковий» переріз проводів. Числомарок проводів в мережі не повинно перевищувати чотирьох. Розрахунокзакінчується перевіркою мережі на допустимі втрати напруги при вибраному перерізіпроводів.
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке економічнийінтервал?
2. Що таке еквівалентнапотужність?
3. Що таке коефіцієнтдинаміки зростання навантаження?
4. Як визначаєтьсяеквівалентна потужність?
5. За яким параметромвизначається «основний» переріз проводів в лініях напругою 0,38 …10 кВ?
6. За яким параметромперевіряється вибраний переріз проводу?
7. Як підібрати «додатковий»переріз проводів?
8. Як визначається втратанапруги на ділянці лінії?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. РУМ-10 1972.
2. РУМ-7 1972.
3. Притака І.П. Електропостачання сільськогогосподарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во,1983.– 343с. (ст. 108-111, 126-128).
4. Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельскогохозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 75-79, 487).
5. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование.–М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 262-267).
6. Практикум по электроснабжениюсельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. — М.: Колос,1982. -319с. (ст.25-32, 306, 307).
7. Харкута К.С., Яницкий С.В., ЛяшЭ.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат,1992. – 223с. (ст. 63, 64, 77-85).
Задача 3.1
Район за ожеледдю – І, /> Навантаженняспоживачів (Рд/Рв, кВт), коефіцієнтипотужності (/>//>) та довжини ділянок лінії (/>, м) (іззаняття 1, Задача 1.1) наведені на схемі лінії (Рис. 3.1).
Розрахувати переріз проводів повітряної лінії 0,38 кВ за економічнимиінтервалами (за мінімумом зведених затрат).
/>
Рисунок 3.1 – Розрахункова схема повітряної лінії 0,38 кВ.
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
1. Із заняття 1 (Таблиця 1.1)беремо повні розрахункові навантаження окремих ділянок повітряної лінії (/>,/>).
2. Розрахунковий максимумнавантаження визначаємо в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Визначення розрахункового максимуму навантаження
Примітка/>,
кВА∙м
/>,
кВА∙м
/>,
м
/>,
кВА
/>,
кВА
ДілянкаРозрахунковим
є денне навантаження лінії
(5480 > 4957)
310 95 50 6,2 1,9 6-5 672 1309 70 9,6 18,7 5-3 248 74 40 6,2 1,9 4-3 268 398 20 13,4 19,9 3-2 974 1149 30 32,4 38,3 2-1 2485 2455 50 49,7 49,1 1-0 4957 5480 Разом:За розрахункове приймаємо повне денне навантаження лінії.
3. Коефіцієнт динамікизростання навантаження />
4. Еквівалентна потужність наділянці лінії (ділянка 6-5):
/>
5. Вибираємо «основний»переріз проводів на ділянках лінії.
Для ділянки 6-5 вибираємо алюмінієвий провід марки А 4×16.
6. Фактична втрата напруги впроводі на ділянках повітряної лінії (ділянка 6-5):
/>
7. Втрата напруги від ТП доспоживача.
До найбільш віддаленого споживача в т. 6 (будинки):
/>
/>
Умова виконується. До встановлення приймаємо провід із вибранимперерізом.
Вибір перерізу проводів для інших ділянок лінії виконуємо
аналогічно в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 – Вибір проводів повітряної лінії 0,38 кВ
Ділянка/>,
кВА
/>
/>,
кВА
/>,
км
/>,
мм2
Втрата напруги/>,
мм2
Питома (/>),
% / кВА км
На ділянці,
%
від ТП,
%
6-5 1,9 0,7 1,3 0,05 4×16 1,32 0,13 3,39 4×16 5-3 18,7 0,7 13,1 0,07 4×25 0,88 1,15 3,26 4×25 4-3 1,9 0,7 1,3 0,04 4×16 1,32 0,10 2,21 4×16 3-2 19,9 0,7 13,9 0,02 4×25 0,88 0,35 2,11 4×25 2-1 38,3 0,7 26,8 0,03 4×50 0,49 0,56 1,76 4×50 1-0 49,1 0,7 34,4 0,05 4×50 0,49 1,2 1,2 4×50
Задача 3.2 (самостійно)
Навантаження (Рд/Рв, кВт),коефіцієнти потужності (/>//>) та довжини ділянок (l, м)повітряної лінії 0,38 кВ наведені на схемі (Рис. 3.2). Район за ожеледдю та допустимавтрата напруги в лінії вказані в таблиці 3.3. Розрахувати переріз проводівповітряної лінії 0,38 кВ за економічними інтервалами (за мінімумом зведенихзатрат) для заданого варіанта лінії (таблиця 3.3).
/>
Рисунок 3.2 – Розрахункова схема лінії 0,38 кВ.
Таблиця 3.3 – Варіанти повітряних лінії 0,38 кВ
Варіант Навантаження/>
Район за
ожеледдю
1 1 3 4 5 6 5 І 2 2 3 5 7 9 6 ІІ 3 1 2 4 5 8 7 ІІІ 4 2 3 4 6 9 5 ІV 5 1 2 6 7 8 6 І 6 4 5 6 7 9 7 ІІ 7 2 5 7 8 9 5 ІІІ 8 1 4 5 8 9 6 ІV 9 1 3 5 6 9 7 І 10 2 4 5 6 7 6 ІІ
ЗАНЯТТЯ 4
Тема: ПЕРЕВІРКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ НАКОЛИВАННЯ НАПРУГИ ПІД ЧАС ПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ
Мета заняття: Навчити студентів виконуватиперевірку електричної мережі з напругою 0,38 кВ на коливання напруги під часпуску потужних електродвигунів.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Пусковий струм короткозамкненихелектродвигунів у 4...7,5 разів більший від їх номінального струму. Тому втратанапруги в мережі при пуску електродвигуна в кілька разів більша від втратинапруги при його нормальній роботі, що приводить до різкого зниження напруги наклемах електродвигунів [1-4].
Пуски електродвигунів здійснюють не часто,а тривалість пуску здебільшого не перевищує 10 с. Тому відхилення напруги припуску електродвигунів допускають значно більші, ніж при нормальній роботі.Проте пусковий момент повинен бути достатнім для розгону електродвигуна до номінальнихобертів.
Для електродвигунів з легкими умовамипуску (якщо початковий момент приводного механізму менший за /> або дорівнюєйому) допускається зменшення напруги на затискачах у момент пуску не
нижче 30 % від номінальної.На затискачах інших електродвигунів напруга не повинна знижуватись більш як на20 % номінальної.
Коливання напруги в мережі перевіряютьздебільшого при пуску короткозамкнених електродвигунів, приєднаних до джерелаелектроенергії (трансформатора) через повітряну лінію [1-4].
Для того, щоб коливання напруги в мережі 0,38 кВ під час пуску асинхронногоелектродвигуна знаходилося у заданих межах, необхідно щоб виконувалася умова:
/> (4.1)
де /> – допустиме коливання(втрата) напруги, %;
/> – фактичне коливання (втрата) напруги, %.
Наближене значення фактичного коливання(втрати) напруги в процентах при пуску двигуна визначають за формулою:
/> (4.2)
де Zм– повний опір електричної мережі, Ом;
Zед – повний опір короткого замикання асинхронногодвигуна, Ом.
Причому
/>, (4.3)
де Uн–номінальна напруга мережі, В;
ki – кратністьпускового струму електродвигуна [5];
Iнд. – номінальний струм електродвигуна (каталожнідані [5]), А.
При живленні від трансформатора повний опір мережі визначається:
/>, (4.4)
де Zл– повний опір лінії від трансформатора додвигуна, Ом;
Zт – повнийопір короткого замикання трансформатора, Ом.
Повний опір лінії від трансформатора до двигуна:
/>, (4.5)
де roi, xoi – питомі опори проводів i–тоїділянки лінії [1-4], Ом/км;
li– довжинаi-ї ділянки лінії, км.
Повний опір короткого замикання трансформатора:
/> , (4.6)
де Uк% – напруга короткого замикання трансформатора [2, 3],%;
Uн –номінальна напруга трансформатора з низької сторони, кВ;
Sн тр – номінальнапотужність трансформатора, кВА.
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Чому втратанапруги в мережі при пуску електродвигуна
більша від втрати напруги при його нормальній роботі?
2. Які існують умови пускуелектродвигунів?
3. В яких межах допускаєтьсязниження напруги на затискача електродвигунів?
4. Як визначається фактичнавтрата напруги під час пуску електродвигуна?
5. Які заходи застосовуютьдля зменшення коливання напруги під час пуску електродвигунів?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. Притака І.П. Електропостачання сільськогогосподарства. – 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне вид-во,1983.– 343с. (ст. 108-111, 121, 122).
2. Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельскогохозяйства. – М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с. (ст. 144-146, 458-460, 469,470-473).
3. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование.–М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 269-272, 158-160).
4. Практикум по электроснабжениюсельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос, 1982. –319с. (ст.60-65, 315).
5. Довідник сільськогоелектрика / За ред. В.С. Олійника. – 3-є вид., перероб. і доп. –К.: Урожай, 1989. – 264 с. (ст. 62-100).
Задача 4.1
Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором АИР 132М4 потужністю 11кВт і напругою 0,38 кВ встановлений в приміщенні майстерні (Рис. 4.1).Майстерня одержує живлення від трансформатора потужністю 25 кВА повітряноюлінією довжиною 0,35 км, яку виконано проводом АС-25. Допустиме коливаннянапруги в мережі /> Перевірити мережу на можливість пускуасинхронного електродвигуна.
/>
Рисунок 4.1 – Розрахункова схема мережі.
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
1. Задаємося умовою:
/>
2. Повний опір короткого замикання асинхронного двигуна:
/>
3. Повний опір лінії 0,38 кВ від трансформатора до двигуна:
/>
4. Повний опір короткого замикання трансформатора:
/>
5. Повний опір мережі:
/>
6. Фактичне коливання (втрата) напруги впроцентах при пуску асинхронного електродвигуна:
/>
7. Перевірка. Задана умова /> не виконується. Для одержання допустимого коливаннянапруги під час пуску двигуна необхідно замінити провід повітряної лінії.Беремо провід
марки АС-35.
Тоді:
/>
/>
/>
/>
Умова виконується.
Задача 4.2 (самостійно)
Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором серії АИР потужністю Рнед, кВт і напругою 0,38 кВ встановлений у виробничому приміщенні(Рис. 4.2). Електродвигун одержує живлення від трансформаторапотужністю Sн т, кВА повітряною лінією довжиною l, км з проводу АС перерізом F, мм2.Відстань між проводами Dср, мм.Перевірити мережу на можливістьпуску асинхронного двигуна. Дані по варіантам для розрахунку мережі наведені втаблиці 4.1.
/>
Рисунок 4.2 – Розрахункова схема мережі.
Таблиця 4.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі
Варіант/>,
кВА
/>,
кВт
/>,
А
/>
/>,
м
/>,
мм2
/>,
мм
/>,
%
1 25 11 21,1 7,5 100 25 400 20 2 40 15 28,5 7 200 35 600 20 3 63 22 41,5 7 150 35 400 30 4 100 11 22 7,5 300 25 600 20 5 160 22 42,5 7 100 50 400 30 6 25 11 22,9 6,5 200 25 600 30 7 40 15 30,1 6,5 150 25 400 20 8 63 18,5 37 6,5 50 35 600 20 9 100 22 44,7 6,5 250 35 400 30 10 160 30 59,6 6,5 200 50 600 30
ЗАНЯТТЯ 5
ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ ВЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ НАПРУГОЮ БІЛЬШЕ 1000 В
МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховуватиструми короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В методамипрактичних та відносних одиниць.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) виконують для виборуструмоведучих частин та електричних апаратів, для перевірки їх на термічну тадинамічну стійкість, для проектування та настроювання релейного захисту тавибору засобів обмеження струмів.
При визначенні струмів КЗ, як правило, використовують один із двохметодів:
– метод практичних одиниць –параметри схеми виражають в іменованих одиницях (омах, амперах, вольтах таін.);
– метод відносних одиниць –параметри схеми виражають в долях, або процентах від величини прийнятої вякості основної (базисної).
Метод практичних одиниць застосовують при розрахунку струмів КЗ відноснопростих електричних схем із невеликою кількістю ступенів трансформації.
Методом відносних одиниць зручніше користуватися при розрахунку струмівКЗ в складних електричних мережах із декількома ступенями трансформації.
Розрахунок струмів КЗ проводиться в наступній послідовності:
- вибирається методрозрахунку та розрахункові умови;
- для розрахункової схемискладається еквівалентна схема
заміщення;
- визначається опір схемизаміщення в практичних або іменованих одиницях;
- еквівалентна схемазаміщення зводиться до простішого виду;
- визначається значенняструмів КЗ в розрахункових точках.
В електроустановках напругою до 1000 В розрахунок струмів КЗ проводитьсяза повним опором. В електроустановках з напругою вище 1000 В активний опірвраховується тільки у випадках, коли виконується умова:
/>, (5.1)
де /> – відповідно активний тареактивний результуючий опір усіх елементів мережі, Ом.
За базисну напругу приймають, як правило, напругу того ступеню, дезнаходиться точка КЗ. Базисна напруга визначається як:
/>. (5.2)
Базисна потужність приймається рівною довільному значенню, або, длязручності розрахунку, кратною 10 МВА (10, 100 та ін.).
Опір елементів електричної мережі в практичних одиницях зведений добазисної напруги визначають за наступними формулами:
– переведення відносних величин в іменовані:
/>; (5.3)
– для лінії: />, />, (5.4)
де />, /> – питомі,відповідно, активний та індуктивний опори лінії, Ом/км;
l –довжина лінії, км;
/> – середня номінальна напруга ступеня з якоговиконується перерахунок, кВ;
– для трансформатора: />, (5.5)
де /> – напруга короткого замикання трансформатора,%;
/> – номінальна потужність трансформатора, МВА;
– для генератора: />, (5.6)
де />– індуктивний опір генератора у відносниходиницях;
/> – номінальна потужність генератора, МВА.
Опір елементів електричної мережі у відносних одиницях:
– переведення іменованих величин у відносні одиниці:
/>, (5.7)
де /> – базисна потужність, МВА.
– для лінії: />; (5.8)
– для трансформатора: />; (5.9)
– для генератора: />. (5.10)
Результуючий опір мережі до точки КЗ:
/> />. (5.11)
Базисні величини пов’язані між собою наступним виразом:
/>. (5.12)
При живленні споживачів від системи безмежної потужності, струм КЗвизначається за наступним виразами:
– в практичних одиницях:
/>, />. (5.13)
– у відносних одиницях:
/> />. (5.14)
Якщо опір системи невідомий, але його необхідно врахувати в розрахунках, тойого можна визначити наступним чином:
/> /> (5.15)
де /> –потужність КЗ на шинах системи, МВА.
Ударний струм КЗ визначається з виразу:
/>, (5.16)
де /> –ударний коефіцієнт.
При КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій із напругою вищого ступеня понад110 кВ – />= 1,8; при КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанційз вищим ступенем напруги 35 кВ – />= 1,5; при КЗ у розподільчих мережах напругою 10 кВ,на шинах споживчих підстанцій і в низьковольтних мережах 0,38/0,22 кВ– />= 1 [1,2].
Діюче значення повного струму КЗ за перший період визначається завиразом:
/> (5.17)
Потужність КЗ визначається за наступним виразами:
– в практичних одиницях:
/>, (5.18)
– у відносних одиницях:
/>. (5.19)
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. З якою ціллю виконуютьрозрахунок струмів КЗ?
2. Методика розрахункуструмів КЗ в практичних одиницях.
3. Як приводяться різні опоридо однієї ступені напруги.
4. Методика розрахункуструмів КЗ в відносних одиницях.
5. Як приводяться різні опридо базисних умов.
6. Яка система може вважатисьбезмежної потужності?
7. Як враховується опірсистеми?
8. За якими виразамивизначається струм КЗ при різних методах розрахунку?
9. Що враховує ударнийкоефіцієнт?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. Притака І.П. Електропостачання сільськогогосподарства. — 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головневидавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-224).
2. Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельскогохозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 с. (ст. 172-194).
3. Каганов И. Л. Курсовое и дипломноепроектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).
4. Практикум поэлектроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.:Колос,1982.–319с. (ст.127-132).
5. Харкута К.С., Яницкий С.В., ЛяшЭ.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат,1992. – 223с. (ст. 137-157).
Задача 5.1
Визначити струм та потужність трьохфазного КЗ в точках К1, К2 дляприведеної на схемі мережі (рис. 5.1). Активним опором елементів знехтувати.Вихідні дані приведені на схемі. Задачу розв’язати методом практичних та відносниходиниць.
/>
Рисунок 5.1 – Розрахункова схема електричної мережі.
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
/>1. Для розрахункової схеми мережі (Рис.5.1) складаємоеквівалентну схему заміщення і згортаємо її до простішого виду (Рис. 5.2).
Рисунок 5.2 – Еквівалентні схеми заміщення мережі.
Розрахунок в практичних одиницях.
2. Опір елементів мережі в практичних одиницях:
/>
/>
/>
/>,
/>/>/>
/>
/>.
3. Струм короткого замикання:
в точці К1: />;
в точці К2: />
4.Потужність короткого замикання:
в точці К1: />
в точці К2: />
Розрахунок у відносних одиницях.
2. Задамося
/>, />
3. Опір елементів мережі у відносних одиницях:
/>;
/>;
/>;
/>;
/> ;
/>;
/>.
4. Базисний струм:
/>.
5. Струм короткого замикання:
в точці К1: />;
в точці К2: />.
3.Потужність короткого замикання:
в точці К1: />
в точці К2: />
Задача 5.2 (самостійно)
/>РТП 35/10 кВ потужністю />,МВА приєднана до системи безмежної потужності повітряною лінією 35 кВ довжиною />, км, яку виконано проводоммарки АС перерізом />, мм2(Рис. 5.3). Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 5.1. Визначити струмКЗ, ударний струм та потужність трьохполюсного КЗ в точці К на шинах
10 кВ РТП.
Рисунок 5.2 – Розрахункова схема мережі.
Варіант/> км
/> мм2
n, шт/> мВА
/> %
1 20 АС-120 2 6,3 7,5 2 15 АС-150 1 10,0 7,5 3 10 АС-95 1 6,3 7,5 4 18 АС-150 2 4,0 7,5 5 12 АС-120 1 2,5 6,5 6 15 АС-95 2 10,0 7,5 7 20 АС-120 1 6,3 7,5 8 18 АС-150 1 4,0 7,5 9 14 АС-95 2 2,5 6,5 10 16 АС-120 1 10,0 7,5Таблиця 5.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі
ЗАНЯТТЯ 6
ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ ВМЕРЕЖІ НАПРУГОЮ 380/220 В
МЕТА ЗАНЯТТЯ:Навчити студентів розраховувати струми короткогозамикання в електричних мережах напругою 380/220 В.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Сільські електричні мережі з напругою 380 В виконують із глухо заземленоюнейтраллю. В таких мережах можуть виникати трифазні, двофазні та однофазнікороткі замикання (КЗ).
Як правило розрахунок зводиться до визначення максимального триполюсногоструму короткого замикання на шинах 0,4 кВ трансформаторної підстанції 10/0,4 кВта струму однополюсного КЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії.
Значення струму триполюсного КЗ на шинах підстанції необхідне для виборута перевірки електричних апаратів на термічну та динамічну стійкість таузгодження захистів трансформатора та лінії 0,38 кВ, а за струмом однополюсногоКЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії перевіряють ефективність(чутливість) захисних пристроїв (реле, автоматів, плавких запобіжників).
При визначенні струмів замикання в мережах низької напруги требавраховувати як індуктивний, так і активний опори елементів схеми. У розрахункахне враховують опір лінії, що живить силовий трансформатор, і вважають, щонапруга на шинах високої напруги трансформаторної підстанції при КЗ в мережінизької напруги залишається незмінною та дорівнює номінальному значенню.
Результуючий опір до точки КЗ складається з активного та індуктивногоопорів трансформатора 10/0,4 кВ та лінії 0,38 кВ.
Повний опір трансформатора визначається за виразом:
/> (6.1)
Активний опір трансформатора:
/>, (6.2)
де /> – втрати потужності в обмотці трансформатора,кВт.
/>. (6.3)
або />
Активний та реактивний опір лінії визначаємо за формулами (5.4):
/>, />.
Струм триполюсного КЗ в будь-якій точці лінії визначається за відомими виразами(5.13) та (5.14):
– при розрахунку методом практичних одиниць />
– при розрахунку методом відносних одиниць />.
Максимальний струм трьохполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора визначаєтьсяза виразом:
/>. (6.4)
Струм однополюсного КЗ лінії 0,38 кВ визначається за виразом:
/>, (6.5)
де /> – фазна напруга мережі, В;
/> – повний опір трансформатора струму КЗ на корпус [1-3],Ом;
/> – повний опір петлі фаза-нуль до точки КЗ, Ом.
Опір петлі «фаза-нуль» в загальному випадку визначається:
/> (6.6)
де />, /> – питомий активний та індуктивний опір і-їділянки фазного провода, Ом/км;
/>, /> – питомий активний та індуктивний опір і-їділянки нульового провода, Ом/км;
/>– питомий зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль,Ом/км;
/> – довжина і-ї ділянки лінії, км.
Якщо фазний та нульовий провід виготовлені із кольорового металу, тоїхнім індуктивним опором нехтують, тоді:
/>
Якщо нульовий провід виконаний таким же перерізом, що і
фазний, тоді:
/>
Для проводів з кольорового металу зовнішній індуктивний опір петлі«фаза-нуль» приймається рівним /> .
2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Для чого розраховуєтьсятриполюсний струм КЗ на шинах
0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ?
2. Для чого розраховуютьсяоднополюсні струми КЗ в кінці лінії 380/220 кВ?
3. Як визначається струмтриполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора?
4. Як розраховується струмоднополюсного КЗ в лінії 0,38 кВ?
5. Як визначається повний опіртрансформатора замикання на корпус?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. Притака І.П. Електропостачання сільськогогосподарства. — 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головневидавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-226).
2. Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельскогохозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 с. (ст. 172-196, 473).
3. Каганов И. Л. Курсовое и дипломноепроектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).
4. Практикум поэлектроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.:Колос,1982.–319с. (ст.127-132).
5. Харкута К.С., Яницкий С.В., ЛяшЭ.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат,1992. – 223с. (ст. 137-157).
Задача 6.1
Лінія напругою 0,38 кВ відходить від шин споживчої трансформаторної підстанції10/0,4 кВ. Розрахункові данні наведені на схемі мережі (Рис. 6.1). Визначитиструми триполюсного та однополюсного КЗ в точках К1 та К2.
/>
Рисунок 6.1 – Розрахункова схема мережі.
/>
Рисунок 6.2 – Еквівалентна схема заміщення мережі.
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
Приймаємо: />.
1. Опір трансформатора:
/> />
/>
2. Повний опір трансформатора струму замикання на корпус:
/> [2].
3. Опір лінії (ділянок):
А 25 /> />.
А 16 />, />.
/>; />.
/>; />.
4. Результуючий повний опір мережі:
/>.
/>5. Опір петлі «Фаза-нуль» до точки К2:
/>
6. Струми КЗ у точці К1:
/>.
/>.
/>.
7. Струми КЗ у точці К2:
/>.
/>.
Задача 6.2
Повітряна лінія 0,38 кВ приєднана до шин 0,4 кВ споживчої ТП 10/0,4 кВ ізтрансформаторами потужністю />. кВА.Розрахункова схема лінії представлена на рисунку 6.2. Розрахувати найбільше йнайменше значення струмів КЗ в лінії 0,38 кВ. Вихідні данні по
варіантам наведені в таблиці 6.1.
/>
Рисунок 6.2 – Розрахункова схема мережі.
Таблиця 6.1 – Вихідні дані електричної мережі
Варіант n, шт/>
кВА
Ділянки лінії 1 2 3 4 5/> м
/> мм2
/> м
/> мм2
/> м
/> мм2
/> м
/> мм2
/> м
/> мм2
1 1 250 100 50 - - - - 150 35 120 25 2 2 100 80 35 120 25 150 16 - - - - 3 1 160 120 50 200 35 - - - - - - 4 2 160 150 35 80 25 100 16 - - - - 5 1 400 60 50 - - - - 100 35 80 25 6 2 250 130 50 - - - - 100 25 - - 7 1 100 100 35 100 16 - - - - - - 8 2 160 150 70 - - - - 100 50 150 35 9 1 160 80 35 100 25 150 16 - - - - 10 2 400 120 70 - - - - 150 50 - -
ЗАНЯТТЯ 7
ТЕМА: ВИБІР ПЛАВКИХ ЗАПОБІЖНИКІВ, АВТОМАТІВ ТАПЕРЕРІЗУ ПРОВОДІВ І КАБЕЛІВ ЗА ДОПУСТИМИМ НАГРІВАННЯМ
МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів вибиратипереріз проводів за умовами нагрівання та апарати для захисту проводок відперенавантаження та короткого замикання.
І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
При протіканні по проводу електричного струму він нагрівається. дотемператури, при якій кількість теплоти, яку одержує провід дорівнює кількостітеплоти, яка віддається його поверхнею у навколишнє середовище. Температурапровода не повинна перевищувати [1,2]:
70 С –для неізольованих проводів;
55 С – для проводів із звичайною гумовою ізоляцією;
65 С – для проводів із гумовою теплостійкою ізоляцією;
70 С – для проводів із полівінілхлоридною ізоляцією.
Для кабелівіз паперовою ізоляцією в металевій оболонці:
80 С – при напрузі 3 кВ; 65 С – при6 кВ; 60 С – при 10 кВ;
50 С – при 20 та 35 кВ.
При розрахунках необхідно визначити струм, який можна пропустити черезпровід при заданих умовах, так щоб його температура не перевищила допустиму.
При КЗ, або при перевантаженнях, коли стум в проводі перевищує номінальнізначення, проводка повинна автоматично відключатися,
інакше може загорітися ізоляція. Для автоматичного відключення проводки приперевищенні встановлених значень струму застосовують апарати захисту – плавкізапобіжники, автоматичні вимикачі та ін. Якщо проводка захищена запобіжникамиабо автоматами, то розрахунок електричної мережі починають з вибору апаратівзахисту.
Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаютьсяплавкими 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 вибираєтьсябільшою із двох умов:
– умова 1 /> (7.2)
де /> – тривалий робочий струмлінії, А;
Для електродвигуна:
/> , (7.3)
де /> – коефіцієнт завантаження.
Рн –номінальна потужність електродвигуна, кВт;
Uн –номінальна напруга мережі, кВ;
cosφн<sub/>– коефіцієнтпотужності при номінальному завантаженні;
ηн –к.к.д. електродвигуна при номінальному завантаженні.
Для освітлювального навантаження:
/>, (7.4)
де Рл– освітлювальне навантаженнялінії, кВт.
– умова 2 />, (7.5)
де /> – максимальний струм лінії обумовленийзапуском електродвигуна, А.
/> – коефіцієнт, що враховує умови пускуелектродвигунів;
/> = 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) записуєтьсятак:
/>, (7.7)
де /> – коефіцієнт одночасності.
Для групи струмоприймачів, серед яких є електродвигуни:
/> (7.8)
де /> – пусковий струм одного електродвигуна, підчас пуску якого максимальний струм в лінії буде найбільшим, А;
/> – сума тривалих робочих струмів інших споживачів, безврахування електродвигуна із найбільшим пусковим струмом, А.
Тоді умова 2 (7.5) буде мати вигляд:
/> (7.9)
Умова селективності: необхідно, щоб номінальний струм плавкої вставкикожного 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 вибираютьвідповідний йому переріз провода. Вибір перерізу провода залежить від того чибуде 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 торговихта службово-побутових приміщеннях виробничих підприємств та в пожежонебезпечнихзонах;
– мережі будь-якого призначення виконані проводами із горючою ізоляцією,які прокладені відкрито;
– силові мережі промислових підприємств, житлових, громадських іторговельних приміщень, в яких за умовами технологічного процесу або режимуроботи можуть виникнути тривалі перевантаження.
Якщо мережу необхідно захистити від короткого замикання та перевантаження,то допустимий струм проводів з полівінілхлоридною, гумовою та аналогічною ізоляцієювизначається 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 прокладкипроводу за таблицями ПУЭ визначають значення допустимого табличного струму тавідповідний 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 перерізуфазного проводу (може бути нижчим на одну ступень).
Вибір перерізу проводів та кабелів, які захищаютьсяавтоматами, за допустимим нагріванням.
Автоматичний вимикач вибирають за наступними умовами:
– тип автомата,
– за номінальною напругоюавтомата:
/>. (7.14)
– за номінальним струмомавтомата:
/>. (7.15)
– за номінальним струмомтеплового 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 (паспортнахарактеристика).
При захисті проводки від перенавантажень та КЗ згідно із ПУЭ [1] необхідновиконувати наступні умови:
1) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач,допустимий струм проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією визначаютьза умовою:
/>, (7.20)
де /> – струм уставки автоматичного вимикача, А.
2) при захисті автоматами, які мають лише електромагнітний розчіплювач і працюютьу вибухобезпечних виробничих приміщеннях, допустимий струм проводів із полівінілхлоридноюта 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 ізелектромагнітним розчіплювачем;
– для провідників усіх марок та вимикачів з нерегульованими тепловимирозчіплювачами, з відсічкою або без неї;
– для проводів із полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією з вимикачамиякі мають регульований тепловий розчіплювач.
3) для кабелів із паперовою ізоляцією та ізоляцією із вулканізованогополіетилену, які захищаються вимикачами із регульованим тепловим розчіплювачемдопустимий струм визначають за умовою:
/>. (7.22)
На відгалуженнях до електродвигунів з короткозамкненим ротором увибухобезпечних зонах необхідно виконувати умову:
/>, (7.23)
а у вибухонебезпечних зонах:
/>. (7.24)
Якщо проводку необхідно захищати тільки від КЗ, то допустимий струмпроводів 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 наступнимиспіввідношеннями:
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 температуринагрівання проводів та кабелів.
2. Умови вибору плавких запобіжниківдля захисту одиночного струмоприймача.
3. Умови вибору плавких запобіжниківдля захисту групи струмоприймачів.
4. Умови вибору автоматичнихвимикачів.
5. Як вибирається перерізпроводу за умовами нагрівання?
6. За якими умовами перевіряєтьсявибраний переріз проводів?
7. Умови перевірки чутливостізахисних апаратів?
8. Які поправочні коефіцієнтивраховуються при розрахунку
проводів за умовами нагрівання?
3. ЛІТЕРАТУРА
1. Правила устройстваэлектроустановок.– 6-е узд., перераб. и доп. – М.: Энегроатомиздат,1985. –640с. (ст. 16-41).
2. Притака І.П. Електропостачаннясільського господарства. — 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головневидавництво, 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 идипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 21-39,119-123).
5. Практикум поэлектроснабжению 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 электроснабжениюсельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1992.- 223с. (ст. 7-37).
7. Довідник сільськогоелектрика / 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) прокладенакабелем з паперовою ізоляцією в каналі при />.На інших ділянках проводка виконана проводом АПРН в трубах. Двигун М2 таосвітлювальне навантаження захищені плавкими запобіжниками, інші споживачі — автоматами. Температура в приміщені майстерні />.Напруга мережі 380 В. Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ прийняти рівним0,9. Параметри споживачів електроенергії наведені в таблиці 7.1.
Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю заумовами нагрівання.
/>
Рисунок 7.1 – Розрахункова схема мережі.
Таблиця 7.1 – Параметри споживачів електроенергії
Параметр Споживач М1 М2 Л Рн дв, кВт 55 15 8 Тип ф. ротор к.з. ротор Кі 1,5 7 1/>
0,84 0,89 1/>
0,88 0,9 1 Кз 0,85 1,0 1РОЗВ’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 проводамиАПРН 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 КЗротором та освітлювальні установки. Двигун М1 працює без перевантаження, М2 – зперевантаженням. Лінія ТП-РЩІ (Рис. 7.2) прокладена кабелем в землі при />. На інших ділянкахпроводка виконана проводом АПВ в трубах. Освітлювальні навантаження Л1, Л2 захищеніплавкими запобіжниками, інші споживачі – автоматами. Температура в приміщені />. Напруга мережі 380 В.Коефіцієнт одночасності на ділянці ТП-РЩІ –/>. Параметри споживачів електроенергії тавихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 7.2.
Вибрати параметри захисних апаратів та переріз проводів і кабелю заумовами нагрівання.
Таблиця 7.2 – Розрахункові параметри мережі
Параметр Варіант 1 2 3 4 5 6 7 М1 М2 М1 Л1 М2 Л2 М1 Л2 М2 Л1 М1 М2 М1 Л2 Приміщ. Майстерня Пилорама Кормоцех Млин Пилорама Млин Майстер. Рн, кВт 11 10 15 8 18,5 11 30 11 11 12 22 30 18,5 6 Кі 7,5 7,5 7 1 7 1 7,5 1 6,5 1 6,5 6,5 6,5 1/>
0,88 0,89 0,88 1 0,89 1 0,85 1 0,87 1 0,9 0,91 0,88 1/>
0,9 0,89 0,89 1 0,9 1 0,91 1 0,82 1 0,86 0,86 0,85 1 Кз 0,8 1 1 1 1 1 0,89 1 1 1 0,9 1 1 1/>
0,85 0,9 0,95 0,95 0,85 0,9 0,95/>
15 20 10 15 20 10 20/>
20 25 15 25 30 20 25 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Додаток А
Таблиця А.1 – Економічні інтервалинавантаження силових трансформаторів ТП 10/0,4 кВ
Вид
навантаження
Номінальна потужність трансформатора, кВА 25 40 63 100 160 250 400 630 Виробниче До 45 46-85 86-125 126-160 161-320 321-355 356-620 621-630 Комунально–побутове До 45 46-75 76-120 121-150 151-315 316-345 346-630 631-640 Змішане До 50 51-85 86-115 116-150 151-295 296-330 331-565 556-755ТаблицяА.2 – Коефіцієнт допустимих навантажень та аварійних
перевантажень трансформаторів 10/0,4 кВ
До 63
100 і більше
–101,65
1,59
0,92 КомунальнеДо 63
100 і більше
–101,68
1,65
0,9 Житлові будинкиДо 63
100 і більше
–101,7
1,68
0,98 Змішане навантаженняДо 63
100 і більше
–101,58
1,77
1,00Додаток В
Таблиця В.1 – Інтервали економічних навантажень для основного та додатковогоперерізу проводів ПЛ 0,4кВ (для усіх матеріалів опор)
Інтервал потужності, кВА Марки та переріз основних проводів Розрахункове навантаження, кВА Марка та переріз додаткових проводівІнтервал потужності,
кВА
Марки та переріз основних проводів Розрахункове навантаження, кВА Марка та переріз додаткових проводів 1 2 3 4 1 2 3 4 ОЖЕЛЕДЬ 5 мм ОЖЕЛЕДЬ 10 мм 0-3,1 2 х 16 1 2 х 16 0-3,1 2 х 16 1 3 х 16 3 х 16 4 х 16 4 х 16 4 х 25 2 3 х 16 2 3 х 16 4 х 16 4 х 16 4 х 25 4 х 25 3 3 х 16 3 3 х 16 4 х 16 4 х 16 4 х 25 4 х 25 3,1 — 5,6 3 х 16 3,5 2 х 16 3-5,8 3 х 16 3,5 4 х 16 4 х 16 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4,5 4 х 16 4,5 2 х 16 4 х 25 4 х 16 4 х 35 4 х 25 5,5 4 х 16 4 х 35 4 х 25 5,5 4 х 16 4 х 35 4 х 25 5,8-13,5 4 х 16 7,0 4 х 25 4 х 35 4 х 35 5,6- 8 4 х 16 6,0 4 х 25 4 х 50 4 х 35 9,0 4 х 25 7,0 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 8,0 4 х 25 11,0 4 х 25 4 х 35 4 х 35 8-20,5 4 х 25 9,0 4 х 35 4 х 50 4 х 50 13,0 4 х 25 12,0 4 х 35 4 х 35 4 х 50 4 х 50 15,0 4 х 35 13,5-25,4 4 х 25 14,0 4 х 35 4 х 50 4 х 50 18,0 4 х 35 16,0 4 х 35 4 х 50 4 х 50 21,0 4 х 35 18,0 4 х 35 4 х 50 4 х 50 20,5-26,4 4 х 35 22,0 4 х 50 20,0 4 х 35 24,0 4 х 50 4 х 50 26,0 4 х 50 22,0 4 х 35 Більше 26,4 4 х 50 4 х 50 4 х 50 Більше 25,4 4 х 50 4 х 5024
4 х 35
Продовження додатку В
Продовження таблиці В.1
1 2 3 4 1 2 3 4 ОЖЕЛЕДЬ 15 мм ОЖЕЛЕЛЬ 20 мм 0-6,6 2 х 25 1 3 х 25 0-4,4 2 х 25 1 3 х 25 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 2 3 х 25 2 3 х 25 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 3 4 х 25 3 3 х 25 3 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 3 х 25 4 3 х 25 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 5 3 х 26 4,4-13 3 х 25 5 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 6 3 х 25 7 4 х 25 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 6,6-11,8 3 х 25 7 4 х 25 9 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 4 х 50 8 4 х 25 11 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 4 х 50 9 4 х 25 13 4 х 25 4 х 35 4 х 35 4 х 50 4 х 50 10 4 х 25 13-17,7 4 х 25 15 4 х 35 4 х 35 4 х 50 4 х 50 17 4 х 35 11 4 х 25 4 х 50 4 х 35 17,7-26,4 4 х 35 18 4 х 35 4 х 50 20 4 х 50 11,8-25,1 4 х 25 12 4 х 35 Більше 26,4 4 х 50 4 х 50 4 х 50 14 4 х 35 4 х 50 16 4 х 35 4 х 50 18 4 х 35 4 х 50 20 4 х 35 4 х 50 22 4 х 35 4 х 50 Більше25,1 4 х 50 4 х 50Додаток Е
Таблиця Е.1 Питомі втрати напруги в ПЛ– 0,38кВ, % / (кВА км)
Характер виконання лінії 1 фаза + 0; 220 В 2 фази+0; 220 В сos j 1,0 0,95 0,9 0,95 0,9Марка та
переріз
провода
А16
А25
А35
4,0
2,7
1,9
8,2
5,5
4,0
7,8
5,4
3,9
3,1
2,1
1,5
3,0
1,9
1,45
/> /> /> /> /> /> /> Характер виконання лінії 3 фази + 0; 380/220 В сos j 0,98 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7Марка та переріз
провода
А16 1,39 1,37 1,32 1,30 1,24 1,19 1,15 А25 0,92 0,91 0,90 0,88 0,85 0,82 0,81 А35 0,67 0,67 0,67 0,67 0,59 0,59 0,62 А50 0,48 0,49 0,49 0,49 0,49 0,48 0,47 А70 0,36 0,37 0,38 0,38 0,39 0,38 0,38 А95 0,28 0,28 0,30 0,32 0,31 0,31 0,31 А120 0,22 0,24 0,25 0,27 0,27 0,27 0,28Таблиця Е.2 – Питомі втрати напруги вПЛ – 10 кВ, % / (кВА км)
Марка провода А АС Cos j 0,9 0,8 0,9 0,8 Переріз провода 16 0,00192 0,00176 0,0020 0,00184 25 0,00130 0,00124 0,0017 0,00130 35 0,00098 0,00095 0,0001 0,00096 50 0,00074 0,00074 0,00074 0,00074 70 0,00056 0,0006 0,00056 0,00060 95 0,00045 0,0005 0,00046 0,00051