6.4 Расчет силовых электрических сетей БТОР

Таблица 6.3. Технические данные электрооборудования БТОР

Для распределения нагрузки в помещения БТОР и защиты электрических сетей от токов короткого замыкания выбираем силовой распределительный щит серии МР-8501-1000 c автоматическими выключателями на входящих линиях ВА 5131 и ВА 5139 на вводе. (10)

Выбор защитных аппаратов и проводов проведем на примере в помещении участка покраски и сушки, где имеются сушильный шкаф, вентиляционная установка и консольный кран.

Номинальный ток сушильного шкафа:

                                   ( 6.15)

где  - коэффициент полезного действия вентилятора

cos: коэффициент мощности двигателя

Номинальный ток электродвигателя консольного крана:

где  - коэффициент полезного действия крана

Тогда расчетный ток четвертой группы составит:

IрасчIV. =8,45+0,74+7,3=16,5 А

Выбор автоматического выключателя сушильного шкафа:

Выбираем автоматический выключатель типа ВА 5125

Uн.aвт.≥ Uн.сети

380 В = 380 В

Iн.aвт.≥ Iраб.

Iн.aвт.=25 А> 8,45 A

Iт.p. = 1,25 · Ip = 1,25 · 8,45 =10,6 А

Выбираем стандартный тепловой расцепитель

Iт.p.= 12,5 А> 10,6 А

4. Iэ.м.р = 10 · Iтp = 10 · 12.5=125 А

Iэ.м.р:= 1,25 · 12,5 = 15,6 А 125 А> 15,6 А.

Допустимый ток провода:

где Кl = 1 поправочный коэффициент на температуру окружающей среды (15°С).

К2 = 1 - коэффициент на число прокладываемых проводов (К2 = 1 при четырех проводах)

Выбираем провод АПВ 4х2,5

Iдоп=19А> 15А [9]

Проверка провода по потере напряжения U%:

где i - удельная проводимость алюминия.

S - сечение про вода, мм2

l - длина проводника, м.

Допустимая потеря напряжения на отходящих линиях от группового щита до потребителя U%=3% > 0,25%.

Провод по потере напряжения проходит.

Выбор магнитного пускателя для управления сушильным шкафом:

Uн.aвт.≥ Uн.сети

380 В = 380 В

Uн.кaт. ≥ Uн.сф.

220 В =220 В

Iн.a. ≥ Ip 10 А> 8,45 А

Выбираем пускатель ПМЛ 1101043. [10]

Выбор автоматического выключателя для защиты вентиляционной установки:

Выбираем ВА 5125:

Uн.a. > Uн.с.

Iн.a. ≥ Ip

25А>0,74А

Iт.p. = 1,25 · Ip = 1,25 · 0,74 = 0,96 А

Выбираем стандартный расцепитель 1,0 А

Iэ.м.р. >10 Iн = 10 А

Iэ.м.р рас. = К · Iп

Iп = 5 · Iр= 5 · 0,74 = 3,7 А

Для легкого пуска К = 1,6

Iэ.м.р рас = 1,6 · 3,7 = 5,92 А

10 А> 5,92 А

Допустимый ток провода:

Выбираем провод АПВ 4х2,5, проложенный в трубе Iдоп.пр. = 19 А [9]

19А> 1,25А [9]

Проверка провода по потере напряжения U%:

U%доп > U%пр. расч.

3% > 0,018%

Провод по потере напряжения проходит.

Выбор защитной аппаратуры на отходящей четвертой группе потребителей. Для защиты выбираем автомат ВА 5131

Uн.a.≥ Uн.с.

380 В = 380 В

Iн.a. = 100 А ≥ Iп.пр. = 15,5 А

3. Iнp.= 1,25 · Iпр

4. Iэ.м.р рас. = К · Iпр

К - коэффициент, учитывающий условия пуска.

При защите линии, к которой подключены несколько электроприемников:

где k0 - коэффициент одновременности.

- сумма рабочих потоков всех приемников, за исключением одного наибольшего.

In - пусковой ток наибольшего двигателя.

I пр = 1 (8,45+0,74)+30 = 41,19 А

Iном.p =1,25 · 41,19 = 51,5 А < 63 А.

I э.м.р. > 1,6 · Iпр.= 59,9 А

Допустимый ток провода:

где К2; = 0,6 - при числе проводов 12

Выбираем провод АПВ 4х6

Iдоп. = 30 А

Проверка:

                                                            ( 6.16)

30 А> 27,5 А;

Провод по нагреву проходит.

Проверка по потере напряжения:

Р - общая мощность группы

Р = (5+0,24+2,4) 1 = 7,64 кВт

3% > 0,22%

Провод по потере напряжения проходит. Для защиты на вводе в силовой щит выбираем автоматический выключатель.

Номинальный ток на вводе:

Выбираем автоматический выключатель типа ВА 5135, комбинированный:

Uн.a.≥ Uн.с.

Iн.a > Iр.mах

250А > 108А

Iт.p. > 1,25 Ip. =1,25 · 108 = 135А

Выбираем стандартный тепловой расцепитель.

Iт.p. = 160 А

Iэ.м.р. = К · Iп.р.

Наибольший пусковой ток у компрессора.

Iп = 34,22А

In.p = 76,7+34,22 = 110,9 А

Iэ.м.р. = 1,6 · 10,9 =177,5 А

Iэ.м.р. = 10 · Iт.p. = 10 · 160 = 1600 А

1600 А > 177,5 А

При пуске защита не сработает.

Допустимый ток провода:

Выбираем кабель АВВГ 4 х 50, прокладываемый в земле с током

Iдоп = 175А.

Проверка на нагрев:

175 А> 110,5 А

По нагреву кабель проходит. Проверка по потере напряжения U%:

3%>0;11%.

Кабель проходит.

Рисунок 6.5 Расчетная схема силовой сети БТОР

Питание базы в настоящее время осуществляется от КТП–100–10–81У1 мощностью 100 кВа. Необходимость замены трансформатора отсутствует.

7. Сушка трансформаторов

Вследствие своей гигроскопичности изоляция трансформаторов поглощает влагу из окружающей среды. В масле, залитом в бак трансформатора, помимо влаги, поглощенной из окружающей среды, происходит образование влаги в результате окислительных процессов. Появление влаги в изоляции приводит к резкому снижению ее электрической прочности, поэтому необходимо сушить трансформатор.

В настоящее время наиболее широко применяются способы сушки трансформаторов потерями в собственном баке, токами нулевой последовательности и токами короткого замыкания.

7.1 Сушка трансформаторов потерями в собственном баке

Этот способ сушки является наиболее распространенным несмотря на явные недостатки. Выемная часть трансформатора сушится в своем баке без масла. Нагрев производится потерями в баке, для чего на бак трансформатора (при необходимости теплоизолированный асбестом) наматывается однофазная или трехфазная намагничивающая обмотка (Рис. 7.1, 7.2).

Если трансформатор сушат в помещении, то теплоизоляцию бака не делают.

Сушка трансформатора потерями в собственном баке удобна тем, что она может быть произведена на месте установки трансформатора без его транспортировки при любом источнике питания низкого напряжения.

К недостаткам этого способа относятся: специальная намагничивающая обмотка и относительно большой расход электроэнергии. Этот способ сушки имеет внешний источник тепла (потери в баке), поэтому тепловой градиент отрицателен и время сушки относительно велико.

Рисунок 7.1 — Однофазная намагничивающая обмотка при сушке трансформатора

Рисунок 7.2 — Трехфазная намагничивающая обмотка при сушке трансформатора

Воздушная подушка между баком и выемной частью оказывает неблагоприятные воздействия при сушке: являясь теплоизоляцией, она увеличивает потери мощности (тепла), идущие в окружающую среду, и значительно замедляет разогрев выемной части. Поэтому общее время сушки трансформатора увеличивается. Расчет однофазной намагничивающей обмотки производится следующим образом. Необходимое число витков намагничивающей обмотки:

                                                                         (7.1)

где U — напряжение источника тока, В;

f - частота тока, Гц;

В - магнитная индукция, Тл;

а — глубина проникновения потока, м;

l1 — периметр бака, м.

Величина А1 определяется из таблицы 7.1 для данного значения удельных потерь Р, которые находятся следующим образом. Мощность Р, потребная для нагрева трансформатора, может быть найдена из выражения:

,                                                                                        (7.2)

где P - удельные потери, кВт/м2;

F0 - поверхность бака, на которой размещена намагничивающая обмотка, м2;

F0 = hl1,                                                                                          (7.3)

где h - высота стенки бака, на которую наматывается обмотка, м.

Потери мощности в окружающую среду Р1 определяются из выражения:

P1=kt F(tk-t0) кВт,                                                                                     (7.4)

где – коэффициент теплоотдачи, кВт/м2·град. Для утепленного асбестом трансформатора kt = 5,3·10-3, для неутепленного кт = 12·10"3 кВт/м2 град;

F - полная поверхность бака трансформатора, м2;

tK - конечная температура нагрева бака, обычно tK = 383-3880К (110-115°С);

to - температура окружающей среды.

При установившемся процессе сушки:

Р=Р1 и                                                                   (7.5)

Нормально

Величина тока в намагничивающей обмотке:

                                                                                       (7.6)

где cos= 0,5-0,7 для трансформаторов, имеющих гладкие или трубчатые баки; для трансформаторов с ребристыми баками cos≈0,3. Чем толще стенки бака, массивнее детали наружного крепежа, тем выше значение cos.

Чтобы получить более равномерное распределение температуры внутри бака, намагничивающую обмотку наматывают на 40-60% высоты бака (снизу), причем витки в нижней части бака располагают гуще, плотнее, чем в верхней части.

         Сушка трансформаторов потерями в собственном баке при помощи однофазной намагничивающей обмотки приводит к несимметрии токов и искажению фазовых напряжений питающей сети. Для сушки крупных трансформаторов требуется значительная мощность, поэтому при малой мощности источника тока рекомендуют сушить трансформаторы при помощи трехфазной намагничивающей обмотки.

Выполнение этой обмотки имеет свои особенности.

- Для создания равномерного распределения магнитной индукции по высоте стенки бака, среднюю фазу включают встречно относительно крайних (рис. 6.2).

- Наиболее равномерное распределение токов по фазам получают при числе витков в средней обмотке, равном 0,4-0,6 от числа витков в крайней обмотке (фазе).

- При выполнении намагничивающей обмотки нулевая точка фазных напряжений сдвигается так, что на крайних обмотках напряжение увеличивается примерно до 1,3 фазного, а на средней - уменьшается приблизительно до 0,5 фазного.

В этом случае необходимое число витков в крайних обмотках равно:

W1.3 =                                                                                  (7.7)

и в средней обмотке W2 =                                                 (7.8)

где UФ - фазное значение напряжения сети.

Величина At определяется из таблицы 6.1.

Ток фазы                                                                            (7.9)

где m - число фаз.

7.2 Сушка трансформаторов токами нулевой последовательности

Этот. способ сушки отличается от сушки потерями тем, что вместо специальной намагничивающей обмотки используется одна из обмоток трансформатора, соединенная по схеме нулевой последовательности.

Поскольку нет специальной намагничивающей обмотки, уменьшается время подготовки трансформатора к сушке, сокращается общее время сушки трансформатора, экономятся дефицитный проводниковый и теплоизоляционный материалы.

Если обмотка трансформатора, которую решено использовать в качестве намагничивающей, соединена в звезду, то напряжение питания подводится к закороченным выводам фаз и нулевой точке обмотки (рис. 7.2). Если же обмотка трансформатора соединена в треугольник, то напряжение питания подводится в разрыв треугольника. Замкнутые контуры (треугольники) других обмоток должны быть при этом разомкнуты.

Рисунок 7.3 - Сушка трансформатора токами нулевой последовательности.

Трансформаторы, применяемые в сельском хозяйстве, имеют 12-ю группу соединения обмоток. В этом случае очень удобно использовать в качестве намагничивающей обмотку НН трансформатора, которая имеет выведенную нулевую точку.

При сушке трансформатора током нулевой последовательности (ТНП) нагрев происходит за счет потерь: в меди намагничивающей обмотки, в стали магнитопровода и его конструктивных деталей, в баке от действия потоков нулевой последовательности.

Примерно 1/3-1/2 мощности приходится на потери в намагничивающей обмотке и в стали выемной части, а остальная часть - на потери в баке трансформатора. Таким образом, при сушке трансформаторов ТНП имеются внутренние и внешние источники тепла. Тепловой поток за счет хотя и незначительных по величине потерь в намагничивающей обмотке направлен из обмотки в окружающую среду. Такое же направление имеет и поток влаги. То же самое можно сказать относительно потерь в стали выемной части и выхода влаги из ее изоляции. Относительно оставшейся свободной обмотки перечисленные выше источники тепла являются внешними. Однако и здесь следует учитывать специфику расположения обмоток трансформатора. Внутренней на сердечнике трансформатора является обмотка НН, т. е. намагничивающая обмотка.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7