3 Выбор силовых шкафов и аппаратов токовой защиты

Цель работы: выработать умение по токовой нагрузке выбирать аппараты токовой защиты и тип силового шкафа.

3.1 Теоретическое обоснование

Для выбора аппарата токовой защиты необходимо рассчитать токовую нагрузку и исходя из количества ЭП и номинального тока расцепителя автоматического выключателя, выбирают тип силового шкафа (номер схемы). Исполнение шкафа может быть напольное – 1, навесное – 2 или встроенное – 3.

3.2 Основные расчетные формулы

3.2.1 Расчетный ток на группу потребителей

3.2.2 Расчетный ток самого мощного потребителя в группе

3.2.3 Кратковременный максимальный ток группы ЭП:

- в количестве пяти и менее штук

I_{кр. mах} = I_{пуск. mах} + ( I_н - I_н.mах)

- в количестве более пяти штук

I_кр.mах=I_{пуск. mах} + (I_{р. гр} - к_и ·I_{н. mах})

3.2.4 Условия выбора аппарата токовой защиты:

- по напряжению

U_н.в  U_c

- по току

I_н.в  I_p

I_н.p  I_p,

где U_н.в – номинальное напряжение выключателя, В

I_н.в – номинальный ток выключателя, А

I_н.p – номинальный ток расцепителя, А

3.2.5 Проверка аппарата защиты на ложность срабатывания.

I_ср.о1,25·I_кр.mах,

где I_ср.о=(3;5;7;10)I_н.р – ток срабатывания отсечки, А

3.2.6 Ток срабатывания выключателя при перегрузке проводника

I_ср.пер.=1,25·I_н.р

3.2.7 Проверка выбранного проводника на соответствие токовой защите.

K_п1·К_п2·I_д  К_з·I_з,

где К_з – коэффициент, учитывающий защиту от токов к.з. и токов перегрузки;

I_з – ток защиты, зависящий от проводника и элемента защиты, А.

Задача: Для группы электроприемников U_н=660В с S_p=340кВА; P_1н=50кВт; P_2н=45кВт; P_3н=40кВт и P_4н=38кВт выбрать аппараты защиты, марку и сечение питающего проводника и тип силового шкафа, если t_окр.ср=+25⁰С; К_и=0,5.

1. Расчетный ток на группу потребителей

2. Расчетный ток самого мощного потребителя в группе

3.Выбор проводника

По длительно допустимому току нагрузки исходя из условий I_д'≥I_p выбираем кабель с пластмассовой изоляцией для прокладки в воздухе 2АВВГ (3х95+2х50) [таблица 1]

с I_д=165А

I_д'=K_П1·K_П2·I_доп=1·1·165∙2 =330А

330А > 298A

4. Выбор и проверка аппарата защиты

Для защиты кабельной линии выбираем автоматический выключатель типа ВА53-37 с параметрами: U_н.в=660В; I_н.в=400А; I_н.р=320А [таблица 9]

U_н.в ≥U_c; 660В=660В; I_н.в ≥I_р.гр. 400А>298А; I_н.р≥ I_р.гр.

320А> 298А.

- Ток срабатывания выключателя при перегрузках кабельной линии

I_ср.пер=1,25·I_н.р=1,25·320=400А

- Кратковременно максимальный ток при пуске самого мощного ЭП и работе остальных

I_кр.mах=I_{пуск.mах}+(ΣI_н - I_н.mах)=53·5+(165,2 - 53)=377,2А, где I_пуск.=К_пуск.· I_ном.- пусковой ток

- Ток срабатывания выключателя при коротком замыкании в кабельной линии и проверка его на ложность срабатывания.

I_ср.о= (2;3;5;7;10)·I_н.р. ≥ 1,25·I_{кр mах}

I_ср.о= 2·I_н.р. =640>1,25·377,2 = 471,5А

- Проверка выбранного сечения кабеля на соответствие токовой защиты

I_доп'=330А > K₃·I₃=0,8·400=320А

K₃=0,8 для выключателей с комбинированным расцепителем

I₃= I_ср.пер

Условия проверки выполняются, следовательно, выключатель надежно защищает линию.

5. Выбор проводника для подключения самого мощного Э.П.

Для подключения Э.П. выбираем провод в трубе АПВ3(1х16)+(1х10) с I_д=55А ; I_д ≥I_ном. 55А > 53A

6. Выбор и проверка аппарата защиты для проводника самого мощного Э.П.

Для защиты проводника одиночного потребителя выбираем автоматический выключатель типа ВА51-31 с параметрами: U_н.в=660В; I_н.в=100А; I_н.р=63А; U_c=660В; I_ном.=53А

- ток срабатывания выключателя при перегрузке провода

I_ср.пер=1,35·I_н.р=1,35·63=85,05А

- Ток срабатывания выключателя при к.з. в линии и проверка на ложность срабатывания его при пуске Э.П.

I_ср.о≥1,25 ·I_кр.mах

I_ср.о=7·I_н.р=7·63=441А; 1,25 ·I_кр.mах=1,25·I_пуск.=1,25·53·5=331,3А

7.Проверка выбранного сечения проводника на соответствие токовой защиты

I =55·0,75=41,25A; К₃·I₃=0,8·85,05=68А, что не удовлетворяет требованиям ПУЭ.

8. Выбирается окончательно провод АПВ 3(1х50)+(2х25) с I_д=85А

I =120·0,75=90А; 90А>68А

Выключатель ВА51-31 с I_нр=63А надежно защищает провод

АПВ 4(1х50)+(2х25)

Аналогично выбираем и проверяем остальные выключатели, и результаты выбора сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Результаты выбора

Поз. обоз.	Iн., А	Iпуск, А	Аппарат защиты					Марка проводника	Iдоп, А
			тип выклю- чателя	Iн.в, А	Iн.р., А	Iср.пер, А	Iср.о, А
1	53	265	ВА51-31	100	63	85,05	441	АПВ 3(1х50)+ +(2х25)	120
2	41	205	ВА51-31	100	50	67,5	350	АПВ 5(1х35)	85
3	36,5	182,5	ВА51-31	100	40	54	280	АПВ 5(1х25)	70
4	34,7	173,5	ВА51-31	100	40	54	280	АПВ 5(1х25)	70

Исходя из количества присоединений и номинального тока расцепителей аппаратов защиты, выбираем силовой шкаф с шестью выключателями для отходящих линий, без вводного выключателя. Тип шкафа ПР 8501-2149. [таблица 10]

Задачи для самостоятельного решения.

Задание: для группы ЭП выбрать аппараты защиты, марку и сечение

проводника для подключения отдельных ЭП и тип силового шкафа.

Таблица3.2-Исходные данные

Вариант	Sр.гр, кВА	Номинальная мощность ЭП Рном, кВт	Uc, В	Ки	tокр.ср, 0С
1	2	3	4	5	6
1	280	47; 42; 20; 53; 12	660	0,16	+20
2	325	50; 62; 60; 54	380	0,37	+25
3	127	23; 15; 22; 25; 40; 10	380	0,26	+15
4	243	27; 42; 35; 11; 14;5,5;	380	0,2	+20
5	215	60; 61; 65; 70	660	0,4	+25
6	130	30; 28; 22; 25; 15	380	0,6	+20
7	163	45; 30; 18; 11; 7,5	380	0,5	+30
8	325	70; 75; 60; 63	660	0,55	+25
9	425	73; 72; 61; 62	660	0,46	+35
10	185	45; 33; 32; 18; 11; 22	380	0,3	+20
11	112	15; 11; 20; 19; 50; 70	380	0,7	+30
12	400	95; 68; 75; 53	380	0,25	+25
13	316	41; 38; 37; 20; 15; 43	380	0,8	+20
14	190	42; 39; 48; 33; 20; 11;	380	0,5	+35
15	358	28; 42; 47; 34; 50;	660	0,47	+25
16	90	22; 11;4,0; 30; 37	660	0,56	0
17	110	45; 7,5; 4,8;37;48;18	380	0,7	-5
18	132	30; 68; 72; 25; 25	380	0,6	+5
19	160	17;18;27,5; 60; 63	380	0,25	+10
20	200	35,3;45; 90;80; 22	660	0,45	+15
21	250	70; 75; 40; 43; 17,5	380	0,6	+20
22	315	70; 75; 60; 63	380	0,5	+25
23	450	49; 48; 22; 65,3; 72	660	0,65	+30
24	260	47; 42; 20; 53; 18; 11;	660	0,46	+35
25	180	45; 33; 32; 38; 51; 42	380	0,35	+40
26	168	23; 45; 22; 25; 40; 18	380	0,75	-5
27	120	55; 65; 28; 25; 40; 9; 10	380	0,25	+5
28	118	43;25;28;15; 40; 19; 10	380	0,85	+10