НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

 

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО И ВЫШЕ 1000 В

 

Методические указания и задания к расчетно-графической работе

для студентов очного обучения специальности

050718 - Электроэнергетика

  

 

Алматы 2006

СОСТАВИТЕЛИ: В.Б. Фадеев, О.П. Живаева. Электрооборудование распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ (для студентов очной формы обучения специальности 050718 – Электроэнергетика). - Алматы: АИЭС, 2006. – 16 с.

 

Данная разработка включает в себя задания на расчетно-графическую работу, методические указания на ее выполнение, необходимые технические данные и перечень рекомендуемой литературы.

Ил.З, табл.6, библиогр. - 13 назв.

  

Рецензент: д-р техн .наук, проф. В.Н.Мукажанов

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергети­ки и связи на 2006 г.

 

                              © Алматинский институт энергетики и связи, 2006г.

 

Содержание 

Введение………………………………………………………………………	4
1 Задание к расчетно-графической работе ………………………………...	5
1.1 Задание 1а. Выбор низковольтных плавких предохранителей...........	5
1.2 Задание 1б. Выбор воздушных автоматических выключателей…….	6
1.3 Задание 2. Выбор высоковольтных выключателей…………………..	13
Список литературы…………………………………………………………..	15

 

Введение 

Согласно учебному плану, студенты специальности 050718 – Электроэнергетика изучают дисциплину «Электрооборудование распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В». В данном курсе предусмотрена одна расчетно-графическая работа, предполагающая самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины, 8 часов практических занятий и 4 лабораторные работы.

 

Цели и задачи дисциплины

         Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами на центральных электрических станциях, передается на большие расстояния многочисленными приемниками. Распределение энергии между приемниками и управление работой источников, линий передач и приемников осуществляются с помощью электрических аппаратов, которые можно разбить на две группы:

         – коммутационные аппараты распределения энергии служат для автоматического и неавтоматического включения и отключения главных цепей в системах генерирующих электрическую энергию и передающих ее потребителю;

         – аппараты управления приемниками электрической энергии. Аппараты второй группы (контакторы, контроллеры, командоаппараты, реостаты, реле) предназначены для защиты и управления работой электропривода.

         Данный курс охватывает основные теоретические сведения, на которых базируется аппаратостроение, подробное изучение распределительных аппаратов общего назначения и краткие сведения о распределительных устройствах.

 

Требования к знаниям

         Студент должен уметь применять полученные знания для решения инженерных, технических и научно-исследовательских задач.

         В частности, овладев данным курсом, студент должен уметь:

         - формулировать основные требования, предъявляемые к электрическим аппаратам для любой конкретной схемы электроснабжения в части надежности работы, безопасности обслуживания и условий монтажа;

         - выполнять технические расчеты, необходимые для правильного выбора конкретных схем, а также рассчитывать экономическую эффективность проектных и технологических решений;

         - пользоваться выпускаемой специальной технической и справочной литературой при выборе тех или иных аппаратов для схем электроснабжения.

 

Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых студентам необходимо для изучения данной дисциплины: физика, электротехнические материалы, ТОЭ, электрические машины.

        

1 Задание к расчетно-графической работе

 

Расчетно-графическая работа состоит из двух заданий.

В первой части работы студенты выполняют расчеты по выбору предохранителей (задание 1а) и автоматических воздушных выключателей (задание 1б) в распределительных сетях промышленного предприятия напряжением до 1000 В, во второй части производят выбор высоковольтных масляных выключателей и приводов к ним.

Прежде чем приступить к выполнению контрольной ра­боты следует ознакомиться с соответствующими разделами рекомен­дованной литературы и с настоящими методическими указаниями.

В процессе расчетов необходимо приводить краткие пояснения. Все принятые решения должны быть четко обоснованы.

 

1.1 Задание 1а. Выбор низковольтных плавких предохранителей

 

Выбрать предохранители для защиты электродвигателей силового пункта СП (рисунок 1.1).

Выбрать сечения проводов, питающих электродвигатели.

Для линии, питающей СП, выбрать предохранитель, силовой бронированный трехжильный кабель с алюминиевыми жилами и бумаж­ной изоляцией при температуре окружающей среды (воздуха) +25 °С.

Особые условия:

-    помещение невзрывоопасное и непожароопасное;

- предохранители защищают двигатели и линии только от токов короткого замыкания.

Технические данные электродвигателей приведены в таблицах 1-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1

1.1.1 Методические указания

 

Предохранители применяются для защиты электрических установок от токов к.з. Наиболее распространенными предохранителями, применяемые для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, являются: ПР2, НПН, ПН2.

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

а) I_{ном.пред.}    ³ I_расч;

б) I_{ном.пл.вст..}³ I_{пл.вст.расч},

где I_{пл.вст.расч} – расчетный ток плавкой вставки – находится по следующей формуле

,

где a - коэффициент пуска – зависит от режима пуска электродвигателя;

a =1,6 – тяжелый пуск; 

a =2 – средний пуск;

a =2,5 – легкий пуск.

Если предохранитель состоит в линии, питающей несколько двигателей, плавкую вставку рекомендуется выбирать по формуле

,

где    I_{пуск.наиб.} – наибольший пусковой ток;

                   I_{расч.дв.наиб.} – номинальный ток двигателя, для которого пусковой ток является наибольшим.

Выбор проводов производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.}    ³ I_расч;

б) I_{доп.пров.}³ к₃×I₃,

где к₃=0,33  –  коэффициент защиты для предохранителей,

 I₃= I_{ном.пл.вст.}

 

 

1.2 Задание 1б. Выбор воздушных автоматических выключателей

 

От главного распределительного шита ГРЩ получает питание силовой пункт СП с автоматическими выключателями (рисунок 2.2), к ко­торому подключены пять асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели размещены в помещении с нормальной средой. Технические данные электродвигателей приведе­ны в таблицах 1-5.

Требуется определить номинальные токи расцепителей автома­тических выключателей и выбрать сечения проводов и питающего ка­беля из условия нагрева и соответствия токам расцепителей.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 

1.2.1 Методические указания

 

Автоматические выключатели применяются для защиты электрических установок от токов к.з. Наиболее распространенными автоматическими выключателями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, являются: А3700, ВА.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

а) I_ном.ав.³ I_расч.;

б) I_{ном.расц.} ³ I_расч.;

в) I_{сраб.эл.расц.} ³1,25´ I_пуск.

 

Выбор проводов производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.}    ³ I_расч;

б) I_{доп.пров.}³ к₃×I₃,

где к₃=0,22; 0,66; 1  –  коэффициент защиты для автоматических выключателей зависимости от характеристики регулирования расцепителя,

I₃= I_{ном.пл.вст.}

 

Таблица 1 - Технические данные электродвигателя №1

Технические    данные	Варианты
	Б, Щ			В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О			М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э			У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Рном, кВт	40			30		25		40		20		33			27		30		25		20		33			40		25		30		27
сos φ	0,5			0,6		0,7		0,55		0,65		0,6			0,7		0,55		0,65		0,75		0,6			0,7		0,5		0,55		0,65
Сумма двух последних цифр зачетки		1	2		3		4		5		6		7	8		9		10		11		12		13	14		15		16		17		18
К.п.д.		0,9	0,95		0,95		0,92		0,97		0,92		0,9	0,95		0,96		0,95		0,97		0,97		0,93	0,95		0,98		0,9		0,91		0,93
Кратность пускового тока		6	6		6		5,5		5		6,5		6,5	5,5		6,5		6,5		7		6,5		5,5	6,5		6		7		4,5		5
Режим пуска ЭД		тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий

Таблица 2 - Технические данные электродвигателя №2

Технические   данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Рном, кВт	20		25		30		33		40		20		25		30		33		40		20		25		30		33		40
сos φ	0,6		0,55		0,65		0,55		0,6		0,7		0,6		0,7		0,65		0,65		0,55		0,6		0,5		0,7		0,7
Сумма двух последних цифр зачетки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,98	0,97		0,96		0,95		0,94		0,93	0;94	0,95		0,96		0,97		0,98		0,96	0,94	0,93		0,96		0,96		0,92		0,94
Кратность пускового тока	5	5,5		6		6,5		7		7	6,5	5,5		5		6,5		6		6	6,5	6		6		5		7		6,5
Режим пуска ЭД	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний

 Таблица 3 - Технические данные электродвигателя №3

Технические    данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Рном, кВт	4		5		6		4,5		5,5		6,5		4		5		6		4,5		5,5		6,5		4		5		6
сos φ	0,7		0,6		0,5		0,7		0,6		0,5		0,6		0,5		0,7		0,5		0,7		0,6		0,5		0,7		0,6
Сумма двух последних цифр зачетки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,9	0,91		0,92		0,93		0,94		0,95	0,96	0,97		0,98		0,97		0,96		0,95	0,94	0,93		0,92		0,95		0,92		0,93
Кратность пускового тока	5	6		7		5,5		6,5		5	6	7		5,5		6,5		5		6	7	5,5		6,5		5		6,5		7
Режим пуска ЭД	средний	легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний	легкий		тяжелый		легкий		средний		тяжелый	средний	легкий		тяжелый		тяжелый		средний		легкий

 

 Таблица 4 - Технические данные электродвигателя №4

Технические    данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Рном, кВт	7		9		8		10		7		10		9		8		9		10		8		7		7		8		9
сos φ	0,6		0,7		0,55		0,65		0,6		0,7		0,55		0,65		0,75		0,6		0,7		0,5		0,55		0,65		0,5
Сумма двух последних цифр зачетки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,92	0,94		0,98		0,96		0,97		0,97	0,94	0,98		0,91		0,96		0,98		0,92	0,97	0,92		0,93		0,91		0,95		0,94
Кратность пускового тока	6	6		1		5		5		5	6,5	6,5		5,5		5,5		6,5		7	6	5		6,5		7		5,5		6
Режим пуска ЭД	легкий	средний		легкий		тяжелый		средний		тяжелый	средний	легкий		средний		тяжелый		легкий		легкий	легкий	легкий		средний		легкий		тяжелый		средний

 

Таблица 5 - Технические данные электродвигателя №5

Технические    данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Рном, кВт	2,5		3		3,5		4		4,5		5		5		4,5		4		3,5		3		2,5		3		3,5		4
сos φ	0,7		0,65		0,6		0,55		0,5		0,7		0,65		0,6		0,5		0,55		0,7		0,65		0,6		0,5		0,65
Сумма двух последних цифр зачетки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,93	0,94		0,95		0,96		0,97		0,98	0,99	0,98		0,97		0,96		0,95		0,94	0,93	0,95		0,96		0,94		0,92		0,91
Кратность пускового тока	6	5		4,5		5,5		6,5		7	7,5	5		6		7		5,5		6,5	6	5,5		6,5		5		7		4,5
Режим пуска ЭД	легкий	легкий		средний		средний		тяжелый		тяжелый	тяжелый	тяжелый		средний		средний		легкий		легкий	легкий	средний		средний		тяжелый		легкий		средний

1.3 Задание 2. Выбор высоковольтных выключателей

 

Для заданной схемы (рисунок 2.3) выбрать высоковольтные масляные вы­ключатели (В1 - В6) и тип привода к ним.

Мощности нагрузок  S₁ - S₆ приведены в таблице 6 .Мощ­ность S₁ определяется как суммарная мощность отходящих линий S₁ - S₆.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.3 

1.3.1 Методические указания

Выбор высоковольтных выключателей производится по следующим условиям:

а) по напряжению электроустановки U_н  ³ U_р;

б) по длительному току I_н ³ I_р;

в) по отключающей способности на возможность отключения симметричного тока I_отк ³ I_кз ;

г) по электродинамической стойкости при токах короткого замыкания: I_дин³i_уд;

д) по термической стойкости: I_отк²t ³ I_кз²t.

 

         Для установки широко применяются маломасляные выключатели типа ВММ с электромагнитным приводом ВМПЭ, вакуумные выключатели ВВВ, электромагнитные выключатели ВЭМ.

Таблица 6

Исходные    данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е			3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,			Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А			Ч, Ж
S2, кВА	800		900		1000			1100		1200		1300		1400		1500		1600		1700			1800		1900		2000		2100			2200
S3, кВА	2200		1800		1300			850		1450		1850		2150		1750		1150		1000			1500		200		900		1100			700
S4, кВА	3000		3100		3200			3300		3400		3500		3600		3700		3800		3900			4000		4100		4200		4300			4400
S5, кВА	4400		4300		4200			4100		4000		3900		3800		3700		3600		3500			3400		3300		3200		3100			3000
Сумма двух последних цифр зачетки		1		2		3	4		5		6		7		8		9		10		11	12		13		14		15		16	17		18
S6, кВА		600		650		700	750		700		650		600		650		750		800		600	550		600		650		700		600	650		700
Iк.з., кА		19		22		24	17		15		24		25		26		18		26		26	27		19		18		19		24	20		18
Iу., кА		40		42		45	55		43		50		30		30		46		51		56	30		31		35		57		50	49		37

 

 

Список литературы 

1. Родштейн Л.А., Электрические аппараты низкого напряже­ния. – М.: Энергия, 1989.

2. Чухинин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергия, 1988.

3. Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энер­гии на напряжение до 1000 13. - М.: Энергия, 1970.

4. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория.- М.: Энергия, 1977.

5. Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергия, 1980.

6. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1971.

7. Справочник по электроснабжению промышленных предпри­ятий. Электрооборудование и автоматизация / Под общ. ред. А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского. – М.: Энергоиздат, 1981.

8. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергия, 1999.

9. Алиев И.И. Справочная книга по электротехнике и электрооборудованию. – М., 2000.

10. Постников Н.П. Монтаж электрооборудования промышленных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование. – Л., 1991.

11. Пособие по изучению правил техники безопасности электростанций и сетей (Электрооборудование). – М., 2000.

12. Кисаримов Р.А. Справочник электрика. – М., 1999.

13. Правила эксплуатации электроустановок потребителей. – М., 1999.