Вибір високовольних вимикачів

Вимикачі вибираются:

1) За номінальною напругою вимикачі установки

U_уст U_ном,                                                           (53)

2) По номинальному току выключателя установки с учетом возможного увеличения тока в ближайшие годы

I_норм I_ном ;   I_max I_ном ,                                         (54)

3) За відключаючої здатності. Розрахунок І_п0 проводиться для найбільш важкого випадку при трифазному КЗ

I_п,0 I_о,ном ,                                                                  (55)

4) За апериодической складової струму КЗ у момент розбіжності контактів, яка повинна бути дорівнює або менше допустимого значення апериодической складової за даними, гарантованим заводом-виробником

                                                      (56)

де βном% - номінальне утримання апериодической складової, %, визначається як відношення апериодической складової до діючого значення періодичної складової струму КЗ у момент припинення дотику дугогасильних контактів вимикача. Приймається по кривій /2, с.155, рис. 2.37/
5) По електродинамічній стійкості. Амплітудне значення ударного струму при включенні на КЗ повинне бути дорівнює або менше найбільшого піку струму включення вимикача

i_у i_{вкл.наиб} ,                                                                               (57)

6) По термічної  стійкості

B_k I²_тер t_тер ,                                                                        (58)

Для перевірки вимикачів на термічну стійкість необхідної розраховують тепловий імпульсом:

,                                                                          (59)

де В_к – тепловий імпульс,кА²×с;

I_п,0 – діюче значення періодчной складової початкового струму КЗ, кА;

t_отк – час відключення, с;

Час відключення знаходимо за формулою:

,                      (60)

де t_рз - час дії релейного захисту, с;
     t_ов - час відключення вимикача, с.
Приймають tрз=0,1 с для Uн= 6-20 кВ;
7) За умовами експлуатації вимикача, які повинні відповідати вимогам каталогу на вимикач.
8) За необхідної механічної і комутаційної зносостійкості вимикача, яка повинна відповідати даним, гарантованим каталогом.
9) На вимогу до приводу вимикача.
10) За часовими параметрами вимикача (час включення і відключення, безструмової паузи циклу АПВ), які повинні відповідати вимогам експлуатації.
11) За вимогою ПВН (крива перехідного відновлення напруги (ПВН) не повинна перетинатися з нормованими кривими ПВН.
Значення нормованих характеристик власного перехідного відновлення напруги, а також значення нормованих (граничних) швидкостей відновлення напруги для вимикачів з Uном до 35 кВ включно для різних значень відключається струму КЗ в мережі наведено в /2, с.151, табл.2.60/.
В електричних мережах промислових підприємств при перевірці відключаючої здатності вимикачів за умов відновлення напруги требуется, щоб швидкість відновлення напруги в ланцюзі установки вимикача не перевищувала граничних нормованих значень, допустимих для даного вимикача.

Швидкість відновлення напруги може бути визначена за формулою:

,                          (61)

де I_п0 – періодична складова відключається струму КЗ, кА;

Z_л – хвильовий опір лінії, Ом, при одному дроті у фазі дорівнює 450 Ом; 

n – число ліній, що залишаються в роботі після відключення КЗ;

К_с – коефіцієнт, що враховує вплив ємності в розглянутій мережі. Залежить від параметра А дорівнює

,                                                                     (62)

де С - ємність мережі, Ф, визначається за формулою:

,                                                     (63)

де пт - кількість підключених трансформаторів;
С0 - ємність кабельних ліній, що не враховуються в числі пл;
Х - індуктивний опір, що приймається при розрахунку КЗ, Ом.
Вступні вимикачі - вакуумні типу ВВТЭ-10-20УХЛ2
Лінійні вимикачі - ВВТЭ-10-10УХЛ2
Секційні вимикачі - вакуумні типу ВВТЭ-10-20УХЛ2
Перевірку здійснимо на прикладі ввідних вимикачів

Таблиця 5 – Вибыр високовольтних вимикачів

Перенапруги, що виникають при комутації індуктивних струмів вакуумними вимикачами

При комутаціях індуктивних струмів вакуумних вимикачів можуть виникати перенапруги, зумовлені: зрізом струму, багаторазовими повторними зажиганиями і трифазним одночасним відключенням. Перенапруження ці, внаслідок імовірнісного характеру процесів у вимикачі, визначаються статистичними співвідношеннями, що залежать від схеми і параметрів комутованої мережі.
Найбільшу небезпеку представляють собою комутаційні перенапруги для електродвигунів, що мають знижені, порівняно з трансформаторами, рівні ізоляції і в особливості знижену імпульсну міцність обмотки при впливі хвиль з крутим фронтом.
Хвильові опору двигунів приблизно на два порядки нижче, ніж у трансформаторів, тому рівні перенапруг при звичайному зрізі струму також значно нижче. Однак включення двигуна або відключення його пускового струму, як правило, супроводжується багаторазовими повторними зажиганиями і впливами хвиль перенапруг з крутим фронтом. При певному поєднанні параметрів схеми і початкових умов спостерігається поступове наростання максимумів хвиль (ескалація напруги), при якому вони можуть досягати 5-кратних значень по відношенню до фазному напрузі двигуна.
Для захисту електрообладнання від комутаційних перенапруг застосовуються обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН), які складаються з нелінійних резисторів, укладених в ізоляційну покришку. Резистори виконані з послідовно-паралельно включених керамічних резисторів на основі окису цинку.
Захисна дія обмежувача обумовлено тим, що при появі небезпечного для ізоляції перенапруги внаслідок високої нелінійності резисторів через ОПН протікає значний імпульсний струм, в результаті чого перенапруження знижується до рівня, безпечного для ізоляції обладнання, що захищається.
В даний час запропоновані наступні технічні рішення щодо схем захисту від перенапруг електрообладнання 6 - 10 кВ, комутованого вакуумними вимикачами, в установках промислових підприємств /2, с.237/:
1) Для захисту трансформаторів загального призначення з полегшеною ізоляцією (сухі, литі) у вводів трансформатора між кожною фазою і землею повинен бути приєднаний ОПН для відповідного класу напруги. 2) Для захисту електродвигунів між затискачами кожної фази двигуна і землею повинні встановлюватися послідовні RC - ланцюжка з параметрами R = 50 Ом і С = 0,25 мкФ. Між затискачами і землею у електродвигунів вище 1000 кВт додатково до RC - ланцюжком повинні встановлюватися ОПН для відповідного класу напруги.
3) Для електрообладнання напругою 6 - 10 кВ з нормальною ізоляцією (маслонаповнені трансформатори) ніяких додаткових засобів захисту не потрібно.
Перевагами ГНН є можливість глибокого обмеження перенапруг, у тому числі міжфазних, малі габарити, що дозволяють використовувати їх в якості опорних ізоляційних колон, велика пропускна здатність. Рівень обмеження комутаційних перенапруг за допомогою ОПН становить (1,65 ÷ 1,8) Uф.
Обмежувачі перенапруг вибираються по номінальному напрузі, яке має дорівнювати номінальній напрузі мережі.
Для захисту асинхронних електродвигунів від комутаційних перенапруг приймається обмежувач типу ОПН - 6/7,2 - 10(I), де 6 - клас напруги мережі, кВ; 7,2 - максимальне чинне тривалий робоча напруга обмежувача, кВ; 10 - номінальний розрядний струм, кА; (I) - група розрядного струму (по стійкості до великої тривалості імпульсу).
Трансформатори струму вибираються за класом напруги і максимального робочого струму. Номінальний струм повинен бути якнайближче до робочого, так як недовантаження первинної обмотки призводить до збільшення похибок. Також трансформатори струму вибираються по конструкції і класу точності і перевіряються по динамічній стійкості, по термічній стійкості і по вторинної навантаженні.
Для вибору та перевірки трансформаторів струму складаємо таблицю підключаються до них приладів, визначивши для них необхідні класи точності. Трансформатори струму, призначені для живлення лічильників електроенергії, повинні мати клас точності не нижче 0,5. Допускається для цієї мети використання ТТ класу точності 1,0, але за умови, що фактична похибка відповідає класу 0,5 /9, с. 322, п.33.2.5./. Клас вимірювальних трансформаторів встановлюють залежно від класу приладів: для підключення приладів классов1,0 і 1,5 -- трансформатори класу 0,5. / 11, с.76, табл.1.6.1./
Встановлюються прилади приймаються згідно з таблицею 4.11 і П 4.7 /10/. Значення потужності, споживаної приладами, наведені в таблиці 6.

Таблиця 6 – Прилади, підключені до трансформатора струму ввода КЛ

Опір навантаження (Z2) визначається за формулою:

                                                              (64)

де Zк = 0,1 Ом - перехідний опір контактів;
Zприб - сума послідовно включених опорів обмоток приладів і реле, Ом, яка визначається за формулою:

                                                                               (65)

де åS - сумарна потужність, споживана приладами по струму в найбільш навантаженій фазі, В•А;
Ін - номінальний вторинний струм трансформатора струму, А;
Zпров - опір з'єднувальних проводів, Ом, яке визначається за формулою:

,                                                                          (66)

де ρ=0,0283 - питомий опір алюмінію Ом×м;
S - переріз проводу, мм2;
l - розрахункова довжина проводу, при трьох трансформаторах струму рівна довжині кабелю, м
Порівнюючи параметри, отримані при розрахунках і довідкові дані приймається трансформатор струму ТОЛ-10 ХЛ3-0,5/10Р з коефіцієнтом трансформації 300/5.
Інші трансформатори струму вибираються за такою ж методикою.
Умови вибору трансформатора струму наведено в таблиці 7.

Таблица 7 – Вибор трансформаторів
струму

Вибір трансформаторів напруги

Трансформатори напруги (ТН) вибираються з класу напруги, класу точності і вторинної навантаженні.
Для живлення лічильників електроенергії використовуються ТН класу 0,5.
Потужність, споживана приладами в нормальному режимі, визначається по таблиці 8.
Таблиця 8 - Прилади ланцюгів напруги ТН-6 1СШ

Сумарна потужність вимірювальних приладів визначається за формулою:

S_пр=× ВА                                     (67)

Сумарна потужність вимірювальних приладів з урахуванням виведення в ремонт другого трансформатора напруги визначається за формулою:

S_прS= S_пр×2 = ×2 = 133,3 ВА

  Вибираються два трансформатора напруги НТМИ 6-66У3
Паспортні дані трансформатора напруги:
Номінальна напруга, кВ 6
Номінальна напруга основної вторинної обмотки, В 100
Номінальна потужність в класі точності 0,5, ВА 75
Гранична потужність, ВА 630
Схема з'єднання Y/Y/D-0
Умови вибору трансформатора напруги наведені в таблиці 9.
Таблиця 9 - Вибір трансформатора напруги 6 кВ

Розрахункові данні	Довідникові данні	Умови вибора
Uуст = 6 кВ	Uном =6 кВ	Uуст £ Uном
= 133,3 В·А	=150 В·А	£

Згідно ПУЕ втрати напруги в контрольному кабелі, що живлять ланцюга напруги лічильників повинні складати не більше 0,5%, а ланцюги напруги щитових вимірювальних приладів-не більше 1,5%
Струм вторинної навантаження трансформатора напруги:

I₂ = S₂ / U₂ = 133,3 / 100 = 1,33 А

Опір з'єднувальних проводів:

Rп =×L / S = 0.0283×15 / 2.5 = 0.17 Ом,

де r - питомий опір міді, Ом×м;
S - переріз проводу,мм2;
L - розрахункова довжина проводу, при з'єднанні обмоток у зірку рівна довжині кабелю, м
Втрата напруги в кабелі:

U = %

Умова перевірки по допустимій втраті напруги виконано

7. НИЗЬКОВОЛЬТНЕ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ДІЛЯНКИ ФЛОТАЦІЙНИХ МАШИН

7.1 Схема цехової електричної мережі

Мережі напругою до 1 кВ служать для розподілу електроенергії всередині цехів промислових підприємств, а також для живлення деяких ЕП, розташованих за межами цеху на території підприємства. Схема внутрішньоцеховий мережі визначається технологічним процесом виробництва, плануванням приміщення, взаємним розташуванням ТП, ЕП і вводів живлення, розрахунковою потужністю, вимогами безперебійності електропостачання, техніко-економічними міркуваннями, умовами навколишнього середовища.
Внутрішньоцехові мережі діляться на живлячі і розподільчі. Живлять відходять від джерела живлення (ТП) до розподільчих шаф (РШ), до розподільних шинопроводам або до окремим великим ЕП. Внутрішньоцехові розподільчі мережі - це мережі, до яких безпосередньо підключаються різні ЕП цеху. Розподільні мережі виконуються з допомогою розподільних шинопроводів (ШРА) і розподільних шаф.
За своєю структурою схеми внутрішньоцехових електричних мереж можуть бути радіальними, магістральними та змішаними.
Виходячи з умови вимоги високої надійності забезпечення електроенергією електроустановок ділянки флотаційних машин і пожежонебезпечної хімічно активної середовищем приміщення цеху, найбільш підходить радіальна схема електропостачання показана на Рис. 10. Яку виконаємо живильними кабельними лініями від трансформатора №1 двохтрансформаторної КТП-1.
Живлять кабельні лінії прокладені у вертикальному тунелі по стіні будівлі цеху і підходять розподільних шаф і осветительному щитка. До розподільних шаф підключені всі електроприймачі ділянки. Живить і розподільна мережа виконана одножильним кабелем АВВГ різного перерізу. Низьковольтне компенсує пристрій встановлено на РУНН. Резервування на стороні НН здійснюється АВР вимикач QF2 від трансформатора №2 КТП-1.

Рис. 10. Електрична схеми мережі 0,4 кВ ділянки флотомашин

7.2 Розрахунок електричних навантажень в живильної і розподільної мережі ділянки

7.2.1 Розрахунок силової електричної навантаження в розподільній мережі

Розрахунок електричних навантажень для розподільних шаф подано у додатку 7.1.
     Результати розрахунків силового навантаження зводимо в таблицю 10.

7.3 Визначення центру електричних навантажень

Для визначення місця розташування ТП, необхідно побудувати картограму навантажень, яка являє собою розміщення на плані цеху кіл, площа яких відповідає в обраному масштабі розрахунковим навантаженням. Радіуси кіл визначаються за формулою:

                                        (68)

де т - прийнятий масштаб для визначення площі круга, кВт/мм.
На підставі побудованих картограм знаходять координати умовного центру навантажень (УЦН)

;       (69)

Картограм навантажень показана на рис 11.
Розрахунок центру електричних навантажень наведено в додатку 7.2.

Рис. 11. Прогнозування електричних навантажень.
7.3.1 Вибір і розрахунок троллейных ліній
Тролейні лінії призначені для живлення за допомогою ковзних або струмознімачів пересувних підйомно-транспортних пристроїв, застосовуваних в основних виробничих, ремонтних, складальних цехах, котелень тощо Виконуються тролейні лінії з профільованої сталі, алюмінієвих шин, часто застосовується комплектний тролейний шинопровід типу ШТМ. Перерізу троллейных ліній вибирають по нагріванню тривалим струмом навантаження і перевіряють на допустиму втрату напруги про ІП до двигуна крана, що знаходиться в самій віддаленій точці тролеїв, як правило, не повинна перевищувати 12%. Ця втрата напруги в мережах 380 складається з втрати напруги в живильної лінії (DUп.л = 4÷5 %) в тролеях (DUтр = 4÷5 %) та у розподільних мережах крана (DUкр = 1÷2 %)
На вводі до троллейным лініях встановлюється комутаційний апарат, найчастіше ящик з рубильником.
У місцях секціонування тролеїв залишають ізоляційний проміжок не менше 50 мм, який, перекрываясь струмознімачем, не викликає перерви в електропостачанні підйомно-транспортного механізму.
Підведення живлення слід передбачати по можливості в середині тролеїв. Розрахунок електричних навантажень для вибору троллейных ліній виконують метом розрахункового коефіцієнта.
Піковий струм / с.102/ ЕП троллейных ліній визначається за формулою:

Іпик = I пуск + (Ip - Ки • Іном.мах),                                                        (70)

де Я пуск - найбільший пусковий струм двигуна, що входить до групи, А;
Ір - розрахунковий струм навантаження групи ЕП, А;
Ки - коефіцієнт використання механізму, що приводиться електродвигуном з найбільшим пусковим струмом;
Іном.мах - номінальний (приведений до ПВ = 100%) струм електродвигуна з найбільшим пусковим струмом, А.
При визначенні втрати напруги в троллейной лінії розрахункові і пікові струми визначають окремо для живильної тролеї лінії і для кожного плеча тролеїв з урахуванням схеми підведення живлення. Розрахунок тролленйых ліній на втрату напруги слід проводити при найбільш несприятливому розташуванні кранів в прольотах цеху /2 с. 190/.

Втрата напруги, В, в тролеях

DUт = De • Іпик • L / 10 000,                                                            (71)

де De - втрата напруги на 100 А пікового струму і 100 м довжини троллею, В/(А•м);
L - довжина тролеїв в один кінець від точки підключення живлячої лінії, м;
Виходячи з технології виробництва і розмірів цеху приймаємо довжину тролеїв 200 м, підведення живлення здійснюємо в середині. Відстань між фазами тролеїв 250 мм. Троллейную лінію виконуємо з кутової сталі 50х50х5 мм
Параметри двигунів крана зазначені в таблиці 12, а розрахункова навантаження двигунів крана знайдена в таблиці 2.

Таблиця 11 - Параметри двигунів крана

Використовуючи знайдені раніше дані про розрахункову навантаження крана та параметри його двигунів проведемо розрахунок троллейных ліній (додаток 7.3).

7.3.2 Розрахунок освітлювальних установок ділянки
Особливостями освітлювальних мереж електричних мереж у порівнянні з мережами силових ЕП є: значна протяжність і розгалуженість, невеликі потужності окремих ЕП і ділянок мережі, наявність установок робочого і аварійного освітлення.
Для промислових підприємств характерно два види освітлення: робоче та аварійне. Робоче освітлення забезпечує належну освітленість приміщення і робочих поверхонь, аварійне - продовження роботи або безпечну евакуацію людей з приміщення при аварійному відключенні робочого освітлення. Ділянки освітлювальної мережі від джерел живлення (ДЖ) до групових щитків освітлення називають живильними, а від групових щитків до світильників - груповими. Живлять мережі виконуються трьох - і четырехпроводными, групові лінії в залежності від протяжності і кількості підключаються електроприймачів можуть бути двох-, трьох - і четырехпроводными.
Живлять мережі для освітлювальних установок (ОУ) і силового електрообладнання рекомендується виконувати, як правило, окремими.
У виробничих будівлях з декількома вбудованими КТП застосовуються схеми перехресного живлення робочого і аварійного освітлення (АТ), при яких робоче освітлення одних ділянок будівлі живиться від однієї ТП, а АТ - від іншої, трансформатор якій не використовується для живлення робочого освітлення.
Розрахунок освітлювальної мережі складається з визначення перерізу проводів у всіх її ланках, які б гарантували: нагрів проводів, не перевищує допустимі значення температури; допустимі значення втрат напруги у найбільш віддаленого від джерела живлення джерела світла (ІС); достатню механічну міцність дротів
Освітлювальні мережі частіше за все розраховуються по допустимій втраті напруги з наступною перевіркою на нагрів.

7.3.3 Розрахунок освітлювальної мережі по допустимій втраті напруги
Допустима втрата напруги в освітлювальній мережі /2 с.181/, тобто втрата напруги на ділянці від джерела живлення (звичайно шин нижчої напруги ТП ) до останньої лампи, у % номінального напруги, підраховується за формулою

U = U0 - Umin - U т                                                                                   (72)

де U0 - напруга холостого ходу на вторинній обмотці трансформатора дорівнює 105 % номінального напруги лампи;
Umin - найменша напруга, що допускається у ІС, % номінального (приймається рівним 95% );
U т - втрати в трансформаторі /2 с.180/, наведені до вторинного номінальному напрузі і залежать від потужності трансформатора, його завантаження та коефіцієнта потужності навантаження, %.

ΔUт = bт • cos f • (Uа% + Uр% • tg f),                                                          (73)

де bт - коефіцієнт завантаження трансформатора розрахунковою середньою потужністю;
cos f  - коефіцієнт потужності навантаження трансформатора і відповідний його значення tg f;
Uа% - активна складова напруги КЗ трансформатора:

,                                                                                             (74)

де DPk,ном - номінальні втрати потужності КЗ трансформатора, кВт;
Sном,т - номінальна потужність трансформатора, кВА.
Uр% - реактивна складова напруги КЗ трансформатора:

,                                                                                   (75)

де ік% - напруга КЗ трансформатора.
Розрахунок допустимої втрати напруги в освітлювальній мережі ділянки флотомашин представлений в додатку 7.4.

7.3.4 Вибір перерізу проводів освітлювальної мережі
Коли необхідно розрахувати перетини проводів розгалуженої освітлювальної мережі і при цьому виконати умови, що забезпечують мінімальний витрата провідникового матеріалу /2 с.185/, користуються формулою:

,                                                                               (76)

де SM - сума моментів навантаження цього і всіх наступних за напрямком потоку енергії ділянок освітлювальної мережі (включаючи відгалуження з тим же числом проводів лінії, що і даний розраховується учас), кВт•м;
SM - сума моментів навантаження всіх відгалужень, що живляться через дану ділянку з іншим числом проводів, відмінним від числа проводів даної ділянки, кВт•м;
бпр - коефіцієнт приведення моментів /2 табл.3.17/, залежить від числа проводів на ділянці ліній і у відгалуженні.
З - коефіцієнт залежний від системи мережі і матеріалу провідника /2 табл. 3.13/.
При декількох зосереджених навантажень або якщо ділянка лінії має рівномірно розподілену по довжині навантаження, що має місце в освітлювальної розподільної мережі, суму моментів можна замінити моментом однієї навантаження за довжиною лінії, що дорівнює довжині Lприв.
Зокрема, для навантаження, рівномірно розподіленого по довжині лінії, м,
        ,                                                                                     (77)

де L0 - відстань від пункту живлення до точки приєднання першої навантаження, м;
L - довжина ділянки мережі з рівномірно розподіленим навантаженням, м.
У цьому випадку момент навантаження

      ,                                                                                            (78)

де р - вузлова потужність навантаження.
Після вибору перетину кабелю знаходимо дійсну втрату напруги за формулою:

   ,                                                                                       (79)

Розрахунок перерізу проводів освітлювальної мережі представлений в додатку 7.5.

7.3.5 Перевірка вибраного перерізу освітлювальної мережі по нагріванню Розрахунковий струм для двопровідної освітлювальної мережі

   ,                                                                                       (80)

де Рном - сумарна встановлена потужність ІС в груповий лінії;
Uф - фазна напруга освітлювальної мережі;
cosf - потужності ІС.
Розрахунковий струм для чотирипровідної освітлювальної мережі

      ,                                                                               (81)

де Uл - лінійна напруга освітлювальної мережі.
У результаті повинна дотримуватися умова, тривало допустимий струм кабелю Ід вибраного перерізу повинен бути більше або дорівнює розрахунковому току.

      Ip ≤ Ід,                                                                                                (82)

7.3.6 Вибір перерізу проводів освітлювальної мережі по механічній міцності
Перерізу провідників освітлювальних мереж вибирають за умовою механічної міцності: для алюмінієвих проводів і кабелів мінімальне перетин 2 мм2.

,

Перерізу провідників освітлювальних мереж вибирають за умовою механічної міцності: для алюмінієвих проводів і кабелів мінімальне перетин 2 мм2.
Мінімальний перетин проводів освітлювальної мережі 10 мм2, що відповідає умовою механічної міцності для алюмінієвих проводів.

7.4 Вибір перерізів проводів і жил кабелів по довгостроково припустимому струму

Вибір перерізу проводів та жил кабелів цехової мережі вибирають по нагрівання тривалим розрахунковим струмом:
де - поправочний коефіцієнт на умови прокладання проводів і кабелів;

тому проводи і кабелі прокладаються в сталевих трубах.

Вибір перетинів провідників для живлення окремих електроприймачів приєднуваних до розподільного шафі визначається за номінальною потужності цього ЕП номінальний струм навантаження Іном знаходиться за формулою /2, с.79/:

,                                                                          (83)

де Рном - номінальна активна потужність електроприймача, кВт;
Uном - номінальна лінійна напруга мережі, кВ;
cosf - номінальний коефіцієнт потужності навантаження;
h - номінальний ККД.
Використовуючи розрахунковий струм розподільних шаф таблиця 9, поправки на температуру навколишнього середовища і кількість паралельно прокладаються кабелів підбираємо переріз і марку кабелів.
Наприклад для КЛ1 з'єднує розподільчу шафу РШ1 з шиною 0,4 кВ трансформатора 1 КТП1 розрахунок наступний порядок вибору перетину кабелю наступний:
Розрахункова навантаження КЛ1 по таблиці 10 становить 519 А за довідником вибираємо найменше стандартне перетин кабелю задовольняє умові формули 75. Це одножильний кабель марки АВВГ перетином 4 (1 х 300 мм2) і тривало допустимим струмом 555 А. 519 А ≤ 555 А.
Вибір кабелів зведемо в таблицю 12 і таблицю 13.

Таблиця 12 - Вибір живильних кабельних ліній по умовам нагріву

Таблиця 13 - Вибір провідників до окремих электроприемникам

7.5 Вибір апаратів захисту

Для захисту електричних мереж напругою до 1 кВ застосовують плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, теплові реле магнітних пускачів.
Вибір апаратів захисту проводиться з урахуванням таких вимог:
1) Номінальний струм і напруга апарата захисту повинні відповідати розрахунковому тривалого струму і напрузі електричної ланцюга. Номінальні струми розчіплювачів автоматичних вимикачів і плавких вставок запобіжників потрібно вибирати по можливості меншими за розрахунковим струмів захищених ділянок мережі або за номінальним струмам окремих ЕП в залежно від місця установки апарата захисту з округленням до найближчого більшого стандартного значення.
2) Час дії апаратів захисту має бути якомога меншим і повинна бути забезпечена селективність дії захисту відповідним підбором належної конструкції захисного апарату і його захисної характеристики.
3) Апарати захисту не повинні відключати установку при перевантаженнях, що виникають в умовах нормальної експлуатації, наприклад при включенні асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором, при робочих піках технологічних навантажень і т.п.
4) Апарати захисту повинні забезпечувати надійне відключення в кінці ділянки, що захищається дво - і трифазних КЗ при всіх видах режиму роботи нейтралей мереж, а також однофазних КЗ в мережах з глухозаземленою нейтраллю
Вибір апарату захисту живильної мережі на РУНН.
Номінальний струм розчеплювача повинен бути не менше розрахункового струму навантаження, довгостроково протікає по захищених елементу /5 с.289/:
Іном.рас ³ Ір                                                                                               (84)

де Іном.рас - номінальний струм розчеплювача;
Ір - розрахунковий струм навантаження.
При допустимих короткочасних перевантаженнях захищається елемента автоматичний вимикач не повинен спрацьовувати; це досягається вибором уставки миттєвої дії за умовою

Іном.расц.мг ³ 1,25 ×Іпик                                                                          (85)

де Іпик - піковий струм, А, що для груп ЕП визначається за формулою 62 .
Розчеплювача вимикачів з уставками, обраними за умовою вибірковості, повинні задовольняти вимогам чутливості, які зводяться до наступного: мінімальний струм КЗ (зазвичай розглядають однофазне КЗ) в самій віддаленій точці лінії, що захищається, повинен бути більше номінального струму розчеплювача уповільненої дії не менш ніж в 3 рази, а для вимикачів, що мають тільки розчеплювача миттєвої дії, мінімальний струм КЗ в самій віддаленій точці лінії повинен перевищувати струм установки миттєвого дії не менш ніж в 1,4 рази для вимикачів з номінальним струмом до 100 А і в 1,25 рази для всіх інших вимикачів.
Для захисту РУНН встановлюємо автоматичний вимикач ВА75, у якого Іном.расц = 2500 А.
Розрахункове навантаження на шинах
РУНН Т1 КТП-1 Ір.рунн = 1769 А.
Перевіряємо Іном.расц = 2500 А > Ір.рунн = 1769 А.
Піковий струм на РУНН
Номінальний струм електродвигуна з найбільшим пусковим струмом по таблиці 10 Іном.мах = 465 А.
 Кратність пускового струму АД приводу насоса lпуск = 4
Ки.ном.мах = 0,75

Перевіряємо

>

Для захисту розподільних кабельних ліній встановлюємо автоматичні вимикачі типу А3794, вибір вимикача здійснимо на прикладі КЛ2 живильної розподільчу шафу РШ2.
Розрахункова навантаження РШ2 по таблиці 10:

Ір.рш2 = 206 А.

Номінальне значення робочого струму напівпровідникового розчіплювача

Іном.расц.рш2 = 250 А.

Перевірка Іном.расц.рш2 = 250 А > Ір.рш2 = 206 А.
Піковий струм на РШ2.
Номінальний струм електродвигуна з найбільшим пусковим струмом по таблиці 10:
Іном.мах.рш2 = 60 А.
Кратність пускового струму АД приводу імпелера:
lпуск.рш2 = 4
Ки.ном.мах.рш2 = 0,8

Перевіряємо

>

Для захисту одиночних ЕП невеликої потужності, що приєднуються до розподільних шаф, встановлюємо автоматичні вимикачі типу АП-50, вибір вимикача здійснимо на прикладі захисту АД приводу пеноснимателя.
Номінальний струм ЕП з таблиці 10:
Іном.эп = 1 А.
Номінальне значення робочого струму максимального розчеплювача:
Іном.мах.расц = 2,5 А.
Перевіряємо:

Іном.мах.расц = 2,5 А. > Іном.эп = 1 А.

Піковий струм ЕП.
Кратність пускового струму для ПЕКЛО приводу пеноснимателя:
lпуск.эп = 4

Перевіряємо:

>

   Перевірка перерізу провідників по допустимій втраті напруги
Вибрані по довгостроково припустимому струму і погоджені з струмом захисту апаратів перерізу провідників внутрішньоцехових мереж повинні бути перевірені на втрату напруги. При експлуатації електричних мереж, знаючи рівень напруги на виводах у найбільш віддаленого ЕП і розрахувавши втрату напруги, можна визначити напругу на вторинній стороні живлячого трансформатора і вибрати пристрій для регулювання напруги на живильному кінці лінії. Для нормальної роботи ЕП напруга на його висновках повинно бути по можливості ближче до номінального значення.
Номінальна напруга на вторинній обмотці трансформатора згідно ГОСТ прийнято на +5 % вище номінальної напруги мережі. Допустиме нормальне відхилення напруги у найбільш віддаленого ЕП має бути не нижче -5%. Таким чином загальне зниження напруги в мережі від джерела живлення до найбільш віддаленого ЕП дорівнює 10 % номінального значення.
Для мережі трифазного змінного струму з декількома розподіленими навантаженнями втрата напруги визначається за формулою:

,                                                                      (86)

де P - розрахункова або номінальна (для одиночного ЕП) потужність навантаження, кВт;
L - відстань до навантаження, км;
r0, x0 - активне і реактивне питомий опір матеріалу провідника;
tgf - коефіцієнт потужності навантаження.
Для знаходження найбільшої втрати напруги в мережі ділянки флотації необхідно:
1) Знайти максимальну втрату напруги в розподільній мережі у найбільш віддаленого ЕП.
2) Знайти максимальну втрату напруги в живильної мережі
3) Сума максимальних втрат напруги в розподільній і живильної мережі не повинна перевищувати 10 % від номінальної напруги.
Знайдемо найбільшу втрату напруги в розподільній мережі і результати зведемо в таблицю 14.

Таблиця 14 - Втрата напруги в розподільній мережі

Знайдемо найбільшу втрату напруги в живильних кабелях і результати зведемо в таблицю 15. Сума втрати напруги в живильної і розподільної мережі, не повинна перевищувати 5%. Результати в таблиці 16.

Насос приводу подачі флотошлама
Перетин кабелю або проводу Fнасос = 240 мм2.
Питомий активний опір проводу або кабелю вибраного перерізу
г0.насос = 0,129 Ом/км
Питомий реактивний опір 1 км кабелю вибраного перерізу при напрузі 380 В за /7, табл.7.28/.
х0.насос = 0,06 Ом/км
Uном.эп = 380 В
Коефіцієнт потужності ЕП:
tgfнасос = 0,6.
Активна потужність ЕП:
Рнасос = 250 кВт.
Довжина провідника:
Lнасос = 0,1 км.
Знайдемо найбільшу втрату напруги в живильних кабелях.
Втрата напруги в кабельній лінії КЛ2 від РУНН до РШ2.
Перетин кабелю:
Fкл2 = 150 мм2.
Питомий опір матеріалу провідника:
gал = 0,0324 км/(Ом×мм2).
Питомий активний опір кабелю вибраного перерізу:

.

Середньозважений коефіцієнт потужності ЕП РШ2:
tgfрш2с = 0,685.
Розрахункова потужність ЕП РШ2:
Рр.рш2 = 121 кВт.

Довжина кабелю:
Lкл2 = 0,04 км

   Таблиця 15 - Втрата напруги в живильних кабелях

   Таблиця 16 - Найбільша сумарна втрата напруги

7.5 Розрахунок струмів короткого замикання

При розрахунку струмів короткого замикання в електроустановках змінного струму напругою до 1 кВ допускається:
 1. Використовувати спрощені методи розрахунків, якщо їх похибка не перевищує 10%;
 2. Максимально спрощувати і эквивалентировать всю зовнішню мережу по відношенню до місця КЗ і індивідуально враховувати тільки автономні джерела електроенергії та електродвигуни, які безпосередньо примикають до місця КЗ;
 3. Не враховувати насичення магнітних систем електричних машин;
 4. Не враховувати струм намагнічування трансформаторів;
 5. Приймати коефіцієнти трансформації трансформаторів рівними відношенню середніх номінальних напруг тих ступенів напруги мереж, які пов'язують трансформатори;
 6. Не враховувати вплив синхронних і асинхронних електродвигунів або комплексної навантаження, якщо їх сумарний номінальний струм не перевищує 1% початкового значення періодичної складової струму в місці КЗ, розрахованого без урахування електродвигунів або комплексного навантаження.

7.5.1Расчет початкового значення періодичної складової струму трифазного короткого замикання
При розрахунку струмів КЗ в електроустановках, що одержують харчування безпосередньо від мережі енергосистеми, допускається вважати, що знижують трансформатори підключені до джерела незмінного по амплітуді напруги через еквівалентний індуктивний опір.
Значення цього опору Хс, мОм, наведене до ступені нижчої напруги мережі, слід розраховувати за формулою

,                                         (87)
 
де Uср.НН - середня номінальна напруга мережі, підключеної до обмотки нижчої напруги трансформатора, В;
Uср.ВН - середня номінальна напруга мережі, до якої підключена обмотка вищої напруги трансформатора, В;
Ік.ВН = Іп0.ВН - діюче значення періодичної складової струму при трифазному КЗ у виводів обмотки вищої напруги трансформатора, кА;
Sк - умовна потужність короткого замикання у виводів обмотки вищої напруги, МВА.
У разі, коли понижуючий трансформатор підключений до мережі енергосистеми через реактор, повітряну або кабельну лінію (довжиною понад 1 км), необхідно враховувати не тільки індуктивні, але і активні опору цих елементів.
Початкове діюче значення періодичної складової струму трифазного КЗ (Іп0) в килоамперах без урахування підживлення від електродвигунів слід розраховувати за формулою:

       ,                                                                    (88)

де Uср.НН - середня номінальна напруга мережі, в якій сталося замикання, В;
R1S, X1S - відповідно сумарне сумарне активне і індуктивне опору прямої послідовності ланцюга КЗ, мОм. Ці рівні опору:

R1S  = Rт + Rр +  RтА +  Rкв + R Ш +  Rк + R1кб + Rвл +  Rд
X1S  = Xc + Хт + Хр +  ХтА +  Хкв + Хш + Х1кб + Хвл ,

де Хс - еквівалентний індуктивний опір системи до понижувального трансформатора, мОм, наведене до ступені нижчої напруги;
Rт, Хт - активне і індуктивне опір прямої послідовності понижуючого трансформатора, мОм, наведені до ступені нижчої напруги мережі, їх розраховують за формулами;

,                                                                       (89)
,                                        (90)

де Sт.ном - номінальна потужність трансформатора, кВА;
Рк.ном - втрати короткого замикання в трансформаторі, кВт;
UНН.ном - номінальна напруга обмотки нижчої напруги трансформатора, кВ;
ік - напруга короткого замикання трансформатора, %;
RтА і ХтА - активне і індуктивне опір первинних обмоток трансформатора струму, мОм;
Rр і Хр - активне і індуктивний опір реактора, мОм;
Rкв і Хкв - активне і індуктивне опору струмових котушок і перехідних опорів рухомих контактів автоматичних вимикачів, мОм;
R ш і Хш - активне і індуктивне опору шинопроводів, мОм;
Rк - сумарний активний опір різних контактів і контактних з'єднань, мОм. При наближеному обліку опорів контактів слід приймати: Rк = 0,1 мОм - для контактних з'єднань кабелів; Rк = 0,01 мОм - для шинопроводів; Rк = 1,0 мОм - для комутаційних апаратів;
R1кб і Х1кб - активне і індуктивне опору прямої послідовності кабелів, мОм;
R1вл і Х1вл - активне і індуктивне опору прямої послідовності повітряних ліній іл проводів, прокладених відкрито на ізоляторах, мОм;
Rд - активний опір дуги в місці КЗ, мОм;
Облік асинхронних електродвигунів при розрахунку струмів КЗ
Якщо електропостачання електроустановки здійснюється від енергосистем через понижуючий трансформатор і поблизу місця КЗ є асинхронні електродвигуни, то початкове діюче значення періодичної складової струму КЗ з урахуванням підживлення від електродвигунів слід визначити як суму струмів від енергосистеми і від електродвигунів.
При розрахунках початкового значення періодичної складової струму КЗ від асинхронних електродвигунів останні слід вводити в схему заміщення сверхпереходным індуктивним опором. При необхідності проведення уточнених розрахунків слід також враховувати активний опір асинхронного електродвигуна.
Сверхпереходное індуктивний опір асинхронного електродвигуна в мОм одно

  ,                                                      (91)

де Uф.ном - номінальна фазна напруга електродвигуна, В;
Іп - кратність пускового струму електродвигуна по відношенню до його номінального;
Іном - номінальний струм електродвигуна, А;
RАД - сумарний активний опір, що характеризує асинхронний електродвигун в початковий момент КЗ, мОм.
Початкове діюче значення періодичної складової струму КЗ від асинхронного електродвигуна в килоамперах розраховують за формулою

  ,                                      (92)

де R1S, X1S - відповідно сумарне сумарне активне і індуктивне опору прямої послідовності ланцюга, включеної між електродвигуном і розрахунковою точкою КЗ, мОм;

- сверхпереходная ЕРС асинхронного електродвигуна.

            (93)

де Uф|0|I|0|, cosf|0| - фазна напруга, струм статора і коефіцієнт потужності в момент, що передує КЗ.
Методи розрахунку несиметричних коротких замикань
Розрахунок струмів несиметричних КЗ виконують з використанням методу симетричних складових. При цьому заздалегідь слід скласти схему заміщення прямої, зворотної та нульової послідовностей.
В схему заміщення прямої послідовності повинні бути введені всі елементи вихідної розрахункової схеми, причому при розрахунку початкового значення періодичної складової струму несиметричного КЗ асинхронні електродвигуни повинні бути враховані сверхпереходными ЕРС і сверхпереходными опорами.
Схема заміщення зворотної послідовності також повинна включати всі елементи вихідної розрахункової схеми, крім джерел ЕРС. Опору зворотної послідовності для асинхронних машин слід приймати рівними сверхпереходным опорами.
Початкове значення періодичної складової струму однофазного КЗ в килоамперах визначають за формулою

,                                                    (94)

де R1S, X1S - відповідно сумарне сумарне активне і індуктивне опору прямої послідовності розрахункової схеми щодо точки КЗ, мОм;
R0S, X0S - відповідно сумарне сумарне активне і індуктивне опору нульової послідовності розрахункової схеми щодо точки КЗ, мОм. Ці рівні опору:

R0S  = R0т + Rр +  RтА +  Rкв + R Ш +  Rк + R1кб + Rвл +  Rд
X0S  = Х0т + Хр +  ХтА +  Хкв + Хш + Х1кб + Хвл ,

де R0т, Х0т - активне і індуктивне опору нульової послідовності понижуючого трансформатора. Для трансформаторів, обмотки яких з'єднані за схемою D/Y0, при розрахунку КЗ в мережі нижчої напруги ці опору слід приймати рівними відповідно активним і індуктивним опорами прямої послідовності.
Розрахунку струмів КЗ в мережі 0,4 кВ

Рис. 12. Розрахункова схема.

1. Проведемо розрахунок струмів КЗ в колі РУНН - КЛ1 - РШ - АД(скрубер) за розрахунковою схемою рис. 12.

Рис. 13. Схема заміщення.

Складемо схему заміщення з урахуванням підживлення від асинхронних електродвигунів показану на рис 13.

Рис. 14. Эквивалентированная схема прямої послідовності

4. Знаходимо еквівалентну ЕРС джерел (фазну)

             ,                                                                      (95)

5. Знаходимо еквівалентний опір прямої послідовності розрахункової схеми щодо точки КЗ.
6. Розрахуємо початкове діюче значення періодичної складової струму трифазного короткого замикання з урахуванням асинхронних двигунів.
7. Знаходимо активний і індуктивний опір нульової послідовності щодо точки КЗ.
8. Розрахуємо початкове діюче значення періодичної складової струму однофазного КЗ.
9. Визначаємо величину ударного струму КЗ.
10. Величину періодичної складової та ударного струму КЗ в різних точках електричної мережі зводимо в таблицю 17.
Розрахунок струмів короткого замикання наводиться в додатку 7.6.

Таблиця 17 - Величина струму КЗ в різних точках електричної мережі 0,4 кВ

7.6 Перевірка вибраних провідників і апаратів на дію струмів КЗ

Перевірку автоматичних вимикачів слід проводити за умов:

Іоткл.ном ³ Іп0;                                                                                             (96)
івкл ³ іуд;                                                                                                       (97)

Перевірка провідників за умовою відповідності обраному захисного пристрою

      ,                                                                                  (98)

де - коефіцієнт захисту / табл. 7.6/, що представляє собою відношення тривалого струму для проводів або жил кабелю до параметру захисного пристрою;
- параметр захисного пристрою (струм спрацювання, номінальний струм).
Перевіримо вимикач QF1 типу ВА75:

Іоткл.ном = 45 кА,
Іп0.к1 = 17,97 кА,
Іном.откл. ³ Іп0.к1 ,
45 кА ³ 17,97 кА.
івкл = 75 кА,
іуд.к1 = 37,24 кА,
івкл ³ іуд.к2,
75 кА ³ 37,24.

8. РОЗРАХУНОК РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ 6 КВ

У розподільних мережах 6 кВ, які мають одностороннє харчування, передбачають пристрої релейного захисту від міжфазних замикань і однофазних замикань на землю. Найбільш поширеним видом захисту від міжфазних замикань є максимальний струмовий захист (МТЗ) і струмова відсічка (ТО)
Розрахунок уставок максимального струмового захисту
Максимальний робочий струм лінії розраховується за максимальною сумарною потужності силових трансформаторів, які можуть харчуватися по лінії, що захищається, у нормальному, ремонтному або післяаварійному режимах.

,                                                                                    (99)
А,

Струм спрацьовування захисту

,                                                                            (100)

де кн - коефіцієнт надійності, що враховує погрішність реле і необхідний запас, в залежності від типу реле /12/;
ксзп - коефіцієнт самозапуску, значення якого залежить від виду навантаження та її параметрів;
кв - коефіцієнт повернення реле, в залежності від типу реле.

      А.
Струм спрацьовування реле

                                                                              (101)

де ксх - коефіцієнт схеми, рівний 1 при з'єднанні ТТ в неповну зірку /12, стор 20/; k1 - коефіцієнт трансформації трансформаторів струму.
Для встановлених на відхідних КЛ 6 кВ РП-1 встановлені трансформатори струму типу ТОЛ-10 У3 Іном. = 300 А

Вибираємо реле типу РТВ-I має уставку струму 5 А.
Коефіцієнти чутливості захисту в основній зоні:

                                                                                         (102)

де  - мінімальне значення двофазного струму.

Що задовольняє умові чутливості в основній зоні.
Коефіцієнт чутливості в зоні резервування , тобто при КЗ на шинах нижчого напруги трансформатора повинен задовольняти умові ³1,2.     При КЗ на шинах 0,4 кВ значення двофазного струму КЗ, наведеного на стороні ВН :

Що задовольняє умові чутливості в зоні резервування.
Замикання на землю однієї фази в мережах з ізольованою нейтраллю не є КЗ. Тому захист виконують діє на сигнал. Захист виконується установкою трансформаторів струму нульової послідовності з дією на пристрій сигналізації заземлення УСЗ-3М.
Перевірка на 10% похибка трансформаторів струму
Розрахунок зробимо для ТТ типу ТОЛ-10, установлених в РУ-1 на відхідних КЛ 6кВ.
Гранична стислість (k10) розрахункового струму (Ірасч) по відношенню до первинного номінальному току (Іном.) ТТ:

                                                                                              (103)

Величина струму Ірасч вибирається для МТЗ з залежною характеристикою

Ірасч = 1,1× Ісогл.,                                                                                    (104)

де Ісогл. - струм, який відповідає струму КЗ, при якому проводиться узгодження за часом наступної і попередньої захистів і визначається ступінь селективності.
По карті селективності визначимо Ісогл. = 700 А.

По кривій граничних кратностей сердечника класу Р трансформатора струму типу ТОЛ-10 /15, рис. П-6/ для k10 = 3,85 відповідає допустима похибка вторинна навантаження Zн. дод. = 2,00 Ом.
Найбільша фактична навантаження ТТ для двофазної двухрелейной схеми /15, табл. 1-5/:

Zн. розрах. = 2гпр. + Zp + гпер.,                                                            (105)

де дпр. - опір проводів; Zp - опір реле; гпер - опір контактів.
Опір реле РТВ-I при втягненому якорі при установці Ізр = 12,5А підраховується за виразом:

,                                                                                            (106)

де S - споживана потужність; I - струм, при якому задана потужність.
За технічними даними приводу ПП-67 /15, табл. П-6/ S = 114 В×А.

.

Опір проводів не враховуємо, так як реле РТВ встановлені в безпосередній близькості від ТТ

Zн. розрах. = 0,73+0,1 = 0,83 (Ом).

Похибка ТТ не перевищує 10%, якщо дотримується умова

Zн. розрах. < Zн. доп..

У нашому випадку

0,83 < 2,0.

Отже, похибка ТТ, встановлених в ТП РТП-1 на розподільних КЛ-10кВ, не перевищує 10%.
Перевірка інших ТТ на 10% погрішність проводиться аналогічно на підставі вище наведених розрахунків.

9. ОРГАНІЗАЦІЯ РОБОТИ ПО ЕКОНОМІЇ ЕНЕРГОРЕСУРСІВ НА ПРОМИСЛОВОМУ ПІДПРИЄМСТВІ