Файл: Расчеты и анализ режимов работы сетей учеб. пособие.pdf

Решение. Вычислим токи, которые будут протекать по кабелям в нормальном режиме работы проектируемой сети

При Тнб = 4 000 ч экономическая плотность тока для кабелей с медными жилами и бумажной изоляцией составит /эк = 2,5 А/мм2, поэтому сечение кабеля определяется рав­ ным

^ эк = ^ | = 46 ММ2-

Ближайшее стандартное сечение кабеля равно 50 мм2. Проверяем допустимость прокладки двух кабелей сече­ нием по 50 мм2 по условиям нагрева. Для одного кабеля тако­ го сечения, проложенного в земле при температуре земли 15 °С, длительно допускаемый ток составляет 180 А. Это значение устанавливается таблицами допускаемых токов, приведенными в ПУЭ [Л. 14]. Принимаем во внимание сле­ дующие поправки: на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле; на температуру земли и на допускаемую

перегрузку во время ликвидации аварии.

В соответствии с таблицами, имеющимися в ПУЭ, уста­ навливаем, что первый поправочный коэффициент равен 0,90, а второй 0,94. Третий поправочный коэффициент может быть определен после установления коэффициента загрузки кабеля в режиме, предшествующем аварии. Определяем длительно допускаемый ток для двух одновременно рабо­ тающих кабелей

/д = 0,90-0,94 - 180= 152 А.

Поскольку /нб = 0,68 /д, т. е. /д > /нб, то в нормальном режиме работы проектируемой линии кабели с сечением жил 50 мм2 будут иметь температуру жил меньше предельно допускаемой и равной 60 °С. Определяем соотношение между наибольшим и предельно допускаемым токами при выходе одного кабеля из работы. Допускаемая перегрузка кабелей в аварийном режиме, найденная по их загрузке в нормаль­ ных условиях работы, составляет 1,25 [Л. 11].

В этом случае

/д = 0,94- 1,25180 = 211 А,

тогда как /нбав = 2-115 = 230 А, и, следовательно, /д < 'С ^нб да-

208

дачу полной мощности в аварийном режиме.

Рассматриваем возможность прокладки кабелей с сече­ нием жил 70 мм2. Допускаемый ток для одного такого кабеля при температуре земли 20 °С и возможной перегрузке при аварии равен

/д = 0,94- 1,25-215 = 252 А.

Этот ток больше наибольшего тока, определяемого полной нагрузкой завода. Следовательно, кабели с сечением жил 70 мм2 удовлетворяют условиям работы как в нормальном, так и аварийном режиме линии. Поэтому они и должны быть выбраны для проектируемой линии.

Задача 5-11

Питание двухсекционного распределительного щита Р1Д цеха машиностроительного завода осуществляется по двум кабелям (рис. 5-14) от шин 380 В трансформаторной подстан­ ции ТП 10/0,38 кВ. Секции распределительного щита в нор­ мальном режиме работают раздельно. При повреждении одного из кабелей, проложенных между ТП и РЩ, замы­ кается секционный разъединитель Р на щите РЩ, и питание всех потребителей цеха осуществляется по оставшемуся в работе кабелю.

Линия ТП —РЩ выполнена кабелями с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке, проложенными в общей траншее с расстоянием 100 мм в свету один от другого. Тем­ пература почвы на глубине прокладки кабеля в наиболее жаркий летний день может быть принята равной 10 °С.

От распределительного щита получают питание 16 асин­ хронных двигателей и осветительная нагрузка. Все виды нагрузок поровну распределены между секциями РЩ. Распределительная сеть цеха выполняется проводами марки ПР с алюминиевыми жилами, причем ответвления к двига­ телям прокладываются в стальных трубах. Наивысшая рас­ четная температура воздуха в цехе 25 °С.

Параметры асинхронных двигателей указаны в табл. 5-3. Осветительная нагрузка, получающая питание с каждой секции распределительного щита РЩ, составляет 2,5 кВт. Коэффициент одновременности для линии ТП—РЩ равен

0,6.

209

Т р е б у е т с я : 1) указать места установки в сети плавких предохранителей; 2) выбрать номинальные токи плавких вставок предохранителей; 3) сечения кабелей и проводов ответвлений к двигателям по условиям нагрева.

10кВ 0,3 вкВ

Рис. 5-14.

Решение. 1) Плавкие предохранители должны обеспе­ чить отключение линии при возникновении в ней поврежде­ ния. Отключение должно осуществляться таким образом, чтобы из работы выходило минимальное число элементов. Такое условие в рассматриваемой схеме будет выдержано, если предохранители установить на ответвлениях к каждому двигателю, а также в начале линий, питающих осветитель­ ную нагрузку. Для защиты кабелей линии 'ГП—РЩ дол­ жны служить предохранители, устанавливаемые на ТП. Поскольку кабели этой линии работают раздельно (по усло­ вию задачи разъединитель Р в нормальном режиме разомк-

210

нут), то предохранители в начале каждой линии позволяют надежно защитить кабели.

На рис. 5-15 приведена схема сети, на которой указано расположение плавких предохранителей, обеспечивающих защиту всех элементов рассматриваемой сети.

Юкв о.звк в

2) Выбор номинальных токов плавких предохранителей начинаем с цепей, в наибольшей степени удаленных от точки питания сети. Находим рабочий и пусковые токи двига­ телей № I:

Следовательно, для предохранителей в цепях двигателей № 1 необходимо удовлетворение условий

/цОМS* 24,5 А,

Это будет иметь место, если выбрать предохранитель с номи­ нальным током плавкой вставки 80 А.

Ответвления к этим двигателям выполнены проводами, проложенными в стальных трубах, причем в каждой трубе проложено по три фазных провода. По таблице длительных допускаемых токов на провода с резиновой изоляцией и алюминиевыми жилами для таких условий прокладки [Л. 31 устанавливаем, что рабочий ток 24,5 А может выдержать провод с сечением 4 мм2, для которого /д = 28 А.

211

Поскольку проектируемая сеть будет служить для электроснабжения промышленного предприятия, то прове­ рять сечение проводов по условиям защиты предохранителем от перегрузки не требуется. Проверка необходима лишь по условию защиты от к.з. В соответствии с указаниями ПУЭ [Л. 14] можно считать, что предохранитель защищает про­ вод от к. з., если номинальный ток плавкой вставки пре­ вышает длительно допускаемый ток провода не более чем в 3 раза. В рассматриваемом случае

f = 2 6 ,6 < / д = 28 А,

следовательно предохранители с номинальным током плав­ кой вставки, равным 80 А, будут надежно защищать ответвле­ ния к двигателям № 1 при выполнении этих ответвлений проводом сечением 4 мм2.

Для двигателей № 2

/р = 24,5 А;

пуск Y 3 •380 •0,87 •0,88

поэтому номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям

/нон=> 24,5 А;

равным /ном = 25 А. Ответвления к двигателям могут быть выполнены проводом сечением 4 мм2, поскольку для них /д = 28 А, и, следовательно,

/ д > /р И /Д > § = 8 , З З А .

Предохранители в цепях осветительной нагрузки выби­ раются по условию /ном ^ /р, причем в рассматриваемом случае

Выбирается предохранитель с номинальным током плав­ кой вставки 6 А.

По кабелям, проложенным между 777 и РЩ, передается мощность для питания 16 двигателей и осветительной нагруз­ ки 2 X 2,5 = 5 кВт; наличие осветительной нагрузки опре­

212

деляет необходимость выбора четырехжильных кабелей. Рабочий ток каждой из двух кабельных линий в нормальном режиме работы равен:

/р = 0,6 (8 •24,5 + 3,8) = 120 А.

наибольший ток в линии при пуске одного двигателя с корот­ козамкнутым ротором в этом случае составляет:

I пуск = 0,6 (7 •24,5 + 3,8) + 158,5 = 264 А.

При выходе одной линии из работы

/р = 0,6(16 -24,5 + 2 -3 ,8) = 240 А; /пуск = 0,6 (15 •24,5 + 2 •3,8) + 158,5 = 383,5 А.

Для выбора номинального тока плавного предохрани­ теля в наиболее тяжелых условиях имеем:

/во» 3= 240 А;

/ном2 ^ = 1 5 3 А.

Этим требованиям удовлетворяет предохранитель с номи­ нальным током плавкой вставки 260 А.

Выбираем сечение четырехжильных кабелей по наиболь­ шему рабочему току 240 А. По таблицам длительно допуска­ емых токов для кабелей с алюминиевыми жилами в алюми­ ниевой оболочке [Л. 3] находим, что при температуре земли 15 °С длительно допускаемый ток для кабеля сечением жил 95 мм2 составляет 240 А. С учетом поправки на температуру земли, равную 10°, находим, что для этого кабеля

/д = 1,04 240 = 250 А.

Проверку сечения кабеля по условию защиты выбран­ ным предохранителем от к. з. не производим, поскольку вероятность совпадения по времени к. з. с аварийным отклю­ чением кабеля крайне мала.

При определении допускаемого тока для кабелей при нормальной работе обоих кабелей следует принять во вни­ мание поправку на число кабелей, проложенных в одной траншее. Эта поправка равна k = 0,90, поэтому для нор­

213

Следовательно, для линии между 777 и РЩ должны быть выбраны кабели сечением жил 95 мм2. Эти кабели могут длительно нести нагрузку в нормальном и в аварийном ре­ жиме, причем предохранители с номинальным током плав­ кой вставки 260 А надежно защищают эти кабели от к. з.

Задача 5-12 *

В ненаселенной местности, где в воздухе содержатся химически активные вещества, решено соорудить участок линии ПО кВ с медными проводами марки М-95, подвешен­ ными на железобетонных опорах. Расположение прово­ дов — горизонтальное с одинаковой высотой точек подвеса, длина пролета /пр = 210 м. По климатическим условиям местность, в которой сооружается линия, относится ко вто­ рому району по гололеду и ветру. Расчетная температура в среднеэксплуатационных условиях (среднегодовая темпе­ ратура) равна 0°, высшая и низшая температуры соответ­ ственно равны 40 °С и —40 °С.

Т р е б у е т с я определить наибольшую стрелу провеса провода.

Решение. В соответствии с [Л.11] принимаем следующие

она климатических условий по ветровым нагрузкам норма­ тивную скорость ветра v = 25 м/с, для второго района по гололеду — нормативную толщину стенки гололеда bt —

=10 мм.

Определяем удельные нагрузки:

1)от собственной массы провода

Yi = у 0- = ■Ю-3= 90,5 •Ю-з н/(м. мм*);

Тз = Yi + Ъ —(90,5 + 69) ■10'3= 159,5 •Ю 3 Н/(м ■мм2);

* Задача подготовлена дод. А. Н. Карсаулидзе.

214