Кафедра ПБТПиП Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ

БЕЗОПАСНОСТЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ»
ЗАНЯТИЕ № 2.5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СИЛОВЫХ СЕТЕЙ

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

ИЗУЧИТЬ НАЗНАЧЕНИЕ, МЕТОДИКУ РАСЧЕТА ОТВЕТВЛЕНИЙ К ДВИГАТЕЛЯМ И
РАСЧЕТ СИЛОВОЙ МАГИСТРАЛИ.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИЛОВЫХ СЕТЕЙ.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИЛОВЫХ СЕТЕЙ.

1

безопасность электроустановок: Учебное пособие.  СПб.: Санкт-Петербурский университет ГПС МЧС

России, 2010. – 106 с.
 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Маслаков М.Д., Скрипник И.Л. Пожарная безопасность электроустановок: Методические рекомендации по выполнению курсового проекта для курсантов очного и слушателей заочного обучения по специальности 280104.65 – “Пожарная безопасность” / Под. общей редакцией В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт - Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010. – 67 с.
2. Черкасов В.Н., Зыков В.И. Обеспечение пожарной безопасности электроустано-вок: учебное пособие. – М.:ООО “Издательство “Пожнаука”, 2010. – 406с.
3. Собурь С.В. Пожарная безопасность электроустановок: Справочник. – М.:Пожкнига, 2003. – 280 с.
4. Сибикин Ю.Д. Электробезоасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: Учебник/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.:ПрофОбрИздат, 2002. – 240с.

 

Кафедра ПБТПиП

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

2

2

НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ АКТЫ
 
ФЕДЕРАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г № 123 – Ф3 “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”.
2. Постановление правительства Российской Федерации от 24.02.2010 № 86. Технический регламент о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах.
 
ГОСТ, НПБ, ППБ, РД, ВППБ, СНиП

3. Правила устройства электроустановок.-7‑е изд., перераб. и доп.– 2009.
4. ППБ-01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.
5. НПБ 242-97. Классификация и методы определения пожарной опасности электрических кабельных линий.
6. НПБ 248-97*. Кабели и провода электрические. Показатели пожарной опасности. Методы испытаний.

Кафедра ПБТПиП

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

3

3

потерей напряжения в проводах?
Вопрос 2 - Какие аппараты защиты не

защищают от коротких замыканий?

ВАРИАНТ №2
Вопрос 1 - Какие электрические сети защищаются от токов коротких замыканий?
Вопрос 2 - Какие электрические сети защищаются от токов перегрузки ?

Тогда общая потребляемая мощность (полная мощность) :

общий коэффициент

мощности

Соответствующий рабочий ток для
трехфазной системы сети будет
определяться как:

5

Нагрузка проводов, питающих отдельный электродвигатель, принимается в соответствии с его номинальными данными.
Для определения общей потребляемой мощности ряда различных приемников электроэнергии, подключенных к данной сети, необходимо отдельно сложить активные и реактивные составляющие мощности, потребляемой отдельными приемниками (или группами аналогичных приемников), с учетом соответствующих значений коэффициента спроса.

(кВА)

Значения коэффициента спроса для силовых потребителей жилых и гражданских зданий приведены в таблице 1 и таблице 2 (слайд № 6).

 ДЛЯ СИЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В

ЖИЛЫХ, АДМИНИСТРАТИВНЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ

6

ЗНАЧЕНИЯ kс ДЛЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК МЕЛКИХ МАСТЕРСКИХ

проводов силовых цепей рабочий ток электродвигателя определяют как:

где Iн. дв. – номинальный ток электродвигателя;
kз – коэффициент загрузки электродвигателя, т.е. отношение действительной загрузки электродвигателя к

где Pн.дв. – номинальная мощность (на валу) электродвигателя (кВт);
 - коэффициент полезного действия двигателя (0,6 0,94 );
cos  – коэффициент мощности электродвигателя.

7

Номинальный ток электродвигателя находят по:

номинальной (при отсутствии сведений о загрузке электродвигателей и для ответвлений к одному электродвигателю принимают kз = 1).

РАБОЧИЙ И НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

как:

где kп – кратность пускового тока (для электродви-гателей с короткозамкнутым

ротором значение kп = 48, для электродвигателей с фазным ротором kп = 1,52,5).

где

Iпуск. – пусковой ток электродвигателя, имеющий наибольшую его величину.
При расчете ответвлений с короткозамкнутым электродвигателем во взрывоопасных зонах (за исключением зон В-Iб и В-Iг) рабочий ток электродвигателя определяют по формуле
Iр = 1,25Iн. Дв.

8

Для магистралей, питающих n электродвигателей

сумма рабочих токов всех электродвигателей без одного,

имеющего наибольший пусковой ток;

kо – коэффициент одновременности учитывающий присоединенную мощность фактически работающих электродвигателей;

ПУСКОВОЙ ТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

сечения и марки кабелей подачи электроэнергии к электродвигателям вентиляторов зала

ожидания аэропорта предусмотренной нагрузке, а также соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. Условия пуска электродвигателей легкие, напряжение питания Uн = 380 B, kп = 4,  = 0,76, cos φ = 0,8. Электродвигатель управляется магнитным пускателем ПМЕ-222 с тепловым реле ТРН-25 и защищается плавким предохранителем ПР-2. Подача электроэнергии к электродвигателю выполнена от встроенного трансформатора кабелем АВВГ на скобах. Температура окружающей среды +25оС. Электрическая схема силовой сети представлена на рисунке.

9

Определяем класс помещений по условиям окружающей среды.
Согласно п. 1.1.6 ПУЭ

помещение является сухим, нормальным.
2) Согласно п. 3.1.8 и ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания.
3) Определяем установленную мощность всех электродвигателей.
Учитывая, что все электродвигатели одинаковы, т.е.  и cos φ для всех электродвигателей имеют одни и те же соответствующие значения, установленная мощность всех электродвигателей:
 Pу = 54 = 20 (кВт).
4) По таблице 1 п.з. 2.4 находим kc (коэффициент спроса): kc = 1.
5) Вычисляем расчетную мощность всего электрооборудования:
 Pр = 120 = 20 (кВт).

6) Находим рабочий ток всего электрооборудования.

таблицы 1.3.7 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил

одного трехжильного алюминиевого кабеля, проложенного в воздухе, соответствующего току 49,99 А.
При Uл = 380 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии от трансформатора к силовому распределительному щиту можно использовать кабель предусмотренной в проекте марки с четырьмя алюминиевыми жилами сечением 16 мм2, с полихлорвиниловой изоляцией, в полихлорвиниловой оболочке, без наружных покровов (голый), с изоляцией рассчитанной на 660 В, предназначенный для прокладки внутри помещений, в тоннелях, каналах, лотках, по стенам, типа АВВГ – 416.
Проектом предусмотрен кабель с большим сечением – АВВГ – 425. Из таблицы 1.3.7 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный ток Iд = 0,9275 = 69 А, что в 1,38 раза больше рабочего тока всего электрооборудования. Следовательно, кабель предусмотренной в проекте марки можно использовать, а запроектированное сечение кабеля соответствует имеющейся нагрузке.

Решение задачи № 1 (продолжение)

(продолжение)
9) Определяем рабочий ток ответвления электрической сети к электродвигателю:

Iр = Iн.дв  kз=12,51=12,5(А)

10) По ПУЭ из таблицы 1.3.7 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил алюминиевых кабелей с четырьмя жилами, проложенных в воздухе и соответствующих току 12,5 А.
Принимаем сечение алюминиевых жил равным 2,5 мм2.
11) Определяем соответствие сечения и марки кабеля ответвления имеющейся нагрузке.
При Uн = 380 В и имеющейся нагрузке можно использовать кабель с четырьмя алюминиевыми жилами сечением не менее 2,5 мм2, с изоляцией рассчитанной на 660 В, предназначенный для прокладки внутри помещений.
Проектом предусмотрен кабель с большим сечением – АВВГ – 44 с полихлорвиниловой изоляцией, в полихлорвиниловой оболочке, без наружных покровов (голый), с изоляцией рассчитанной на 660 В, предназначенный для прокладки внутри помещений, в тоннелях, каналах, лотках, по стенам.

8) Определяем номинальный ток электродвигателя ответвления:

(продолжение)
Из таблицы 1.3.7 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный

ток Iд = 0,9227 = 24,84 А, что в 1,99 раза больше рабочего тока электродвигателя. Следовательно, кабель предусмотренной в проекте марки можно использовать, а запроектированное сечение кабеля соответствует имеющейся нагрузке.
12) Определяем соответствие теплового реле ТРН-25 магнитного пускателя ПМЕ условиям защиты электродвигателя и проводников ответвления от токов перегрузки



По каталогу выбираем пускатель ПМЕ с реле ТРН-40 с номинальным током I0 = 12,5 А.

13) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки предохранителя ПР-2 (60/20) ответвления:
а) находим пусковой ток двигателя:

б) по таблице 2 п.з. 2.4 находим коэффициент перегрузки предохранителя


= 3, тогда

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя ответвления больше полученного значения, следовательно, условие выполняется.

14) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки предохранителя ПР-2 (100/60) общего:
а) находим максимальный ток всех электродвигателей:

б) по таблице 2 п.з. 2.4 находим коэффициент перегрузки предохранителя
 = 3, тогда

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя ответвления больше полученного значения, следовательно, условие выполняется.

Решение задачи № 1 (продолжение)

(продолжение)
15) Проверяем селективность (избирательность) действия аппаратов защиты.
В проекте общий предохранитель

и предохранители ответвлений одинакового типа. При использовании одинаковых типов аппаратов защиты для обеспечения селективного действия необходимо, чтобы номинальные токи смежных аппаратов отличались друг от друга на две ступени по шкале, т.е.

Iном.вст. (2) / Iном.вст. (1)  1,6  2. Так как

селективность действия аппаратов защиты обеспечена.

16) Проверяем выполнение условия допустимой потери напряжения.
а) Определяем падение напряжения на участке от трансформатора к силовому распределительному щиту. Канализация электроэнергии на этом участке осуществляется по трехфазной линии с нулевым проводом кабелем с алюминиевыми жилами, напряжение электроприемников 380В, поэтому по таблице 3 практического занятия 2.4 принимаем c = 46.

(продолжение)
б) Определяем падение напряжения на участке питания от силового распределительного

щита до электродвигателя.

в) Определяем фактическую потерю напряжения.

Фактическая потеря напряжения не превышает 5%, следовательно, условие выполнено.

Тогда:

Определить соответствие сечения и марки кабеля силовой сети столярного

цеха предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. В качестве источника питания используется пристроенный трансформатор мощностью 160 кВА. Проводка запроектирована кабелем АНРГ в каналах. Электродвигатель управляется магнитным пускателем ПА-422 с тепловым реле ТРП-60, защита от короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями типа АЕ-2056. В цехе установлено 2 вентилятора на напряжение 380 В мощностью по 20 кВт каждый, kп = 4,5,  = 0,85, cos φ = 0,9. Условия пуска легкие. Температура окружающей среды + 25оС.

1) Определяем класс помещений по условиям окружающей среды.
Согласно п. 7.4.4

ПУЭ помещение относится к пожароопасным зонам класса П-II.
2) Согласно п. 7.4.36 в пожароопасных зонах любого класса кабели и провода должны иметь покров и оболочку из материалов, не распространяющих горение. Применение кабелей с горючей полиэтиленовой изоляцией не допускается. Согласно п. 3.1.8 ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания.
3) Определяем установленную мощность электродвигателей.
Учитывая, что электродвигатели одинаковы, т.е.  и cos φ для электродвигателей имеют одни и те же соответствующие значения, установленная мощность электродвигателей:  Pу = 202 = 40 (кВт).
4) По таблице 1 находим коэффициент спроса: kc = 1.
5) Вычисляем расчетную мощность всего электрооборудования:
 Pр = 140 = 40 (кВт).
6) Находим рабочий ток всего электрооборудования.

таблицы 1.3.7 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил

одного трехжильного алюминиевого кабеля, проложенного в воздухе, соответствующего току 79,44 А.
При Uл = 380 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии от трансформатора к силовому распределительному щиту можно использовать кабель предусмотренной в проекте марки с четырьмя алюминиевыми жилами сечением 35 мм2, с найритовой оболочкой, резиновой изоляцией, без наружных покровов (голый), с изоляцией рассчитанной на 500 В, предназначенный для прокладки внутри помещений, в тоннелях, каналах, лотках, по стенам, типа АНРГ – 500 335+125.
Проектом предусмотрен кабель – АНРГ – 500 350+135. Из таблицы 1.3.7 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный ток
Iд = 0,92110 = 101,2 А, что в 1,27 раза больше рабочего тока всего электрооборудования. Следовательно, кабель предусмотренной в проекте марки можно использовать, а запроектированное сечение кабеля соответствует имеющейся нагрузке.

Решение задачи № 2 (продолжение)

8) Определяем номинальный ток электродвигателя ответвления:

(А).

(продолжение)
9) Определяем рабочий ток ответвления электрической сети к электродвигателю:

10) По ПУЭ из таблицы 1.3.7 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил алюминиевых кабелей с четырьмя жилами, проложенных в воздухе и соответствующих току 39,7 А.
Принимаем сечение алюминиевых жил равным 16 мм2.
11) Определяем соответствие сечения и марки кабеля ответвления имеющейся нагрузке.
При Uн = 380 В и имеющейся нагрузке можно использовать кабель с четырьмя алюминиевыми жилами сечением не менее 16 мм2, с изоляцией рассчитанной на 500 В, предназначенный для прокладки внутри помещений.
Проектом предусмотрен кабель с большим сечением – АНРГ – 325+116 с найритовой оболочкой, резиновой изоляцией, без наружных покровов (голый), с изоляцией рассчитанной на 500 В, предназначенный для прокладки внутри помещений, в тоннелях, каналах, лотках, по стенам.

(продолжение)
12) Определяем соответствие теплового реле ТРП-60 магнитного пускателя ПА-422 условиям

защиты электродвигателя и проводников ответвления от токов перегрузки:

По каталогу выбираем пускатель ПА с реле ТРП-60 с номинальным током реле I0 = 42,5 А.
13) Определяем соответствие номинального тока теплового и электромагнитного максимального расцепителя автомата АЕ-2056 (100/40) (Iн. эл. м. = 40 А, Iн. тепл. = 40 А, Iср. эл. м. = 480 А, Iср. тепл. = 50 А) ответвления:

Из таблицы 1.3.7 ПУЭ для кабеля предусмотренного проектом допустимый длительный ток Iд = 0,9275 = 69 А, что в 1,7 раза больше рабочего тока электродвигателя. Следовательно, предусмотренной в проекте кабель можно использовать, а запроектированное сечение кабеля соответствует нагрузке.

(продолжение)
а) Номинальный ток теплового Iн. тепл. и электромагнитного максимального расцепителя

Iн. эл. м. должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 39,7 А, данное условие выполняется.
б) Чтобы избежать ложного отключения сети, правильность выбора номинального тока электромагнитного максимального расцепителя необходимо проверить по формуле Iср. эл. маг.  1,5Iмакс., а теплового расцепителя по формуле Iср. тепл.  1,25 Iр . Поскольку пусковой ток двигателя:

и Iср. эл. маг. = 480 > 1,5Iмакс. = 1,5178,85 = 267,98 (А), ложного отключения электромагнитного расцепителя быть не должно.
Поскольку рабочий ток ответвления к двигателю: Iр = 39,7 (А), и
Iср. тепл. = 50 > 1,25 Iр = 49,63 (А), ложного отключения теплового расцепителя быть не должно.

(продолжение)
14) Определяем соответствие номинального тока теплового и электромагнитного максимального расцепителя

общего автомата АЕ-2056 (100/80) (Iн. эл. м. = 80 А, Iн. тепл. = 80 (А), Iср. эл. м. = 960 А, Iср. тепл. = 100):
а) Номинальный ток теплового Iн. тепл. и электромагнитного максимального расцепителя Iн. эл. м. должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 79,44 А, данное условие выполняется.
б) Чтобы избежать ложного отключения сети, правильность выбора номинального тока электромагнитного максимального расцепителя необходимо проверить по формуле Iср. эл. маг.  1,5Iмакс., а теплового расцепителя по формуле
Iср. тепл.  1,25 Iр Поскольку максимальный ток двигателей:

и Iср. эл. м. = 960 А > 1,5Iмакс. = 1,5218,39 = 327,585 А,
ложного отключения электромагнитного расцепителя быть не должно.
Поскольку рабочий ток двигателей:
Iр = 79,44 (А), и Iср. тепл. = 100 > 1,25 Iр = 99,3 (А),
ложного отключения теплового расцепителя быть не должно.

(продолжение)
15) Проверяем селективность (избирательность) действия смежных аппаратов защиты.

Для автоматов с тепловыми
расцепителями селективность может быть
обеспечена при условии Iном.тепл. (2) / Iном.тепл. (1)  1,5.

селективность действия аппаратов защиты обеспечена.
16) Проверяем выполнение условия допустимой потери напряжения.

б) Определяем падение напряжения на участке питания от силового распределительного щита
до электродвигателя.

в) Определяем фактичес- кую потерю напряжения.

Т.к. фактическая потеря напряжения не превышает 5%, условие выполнено.

а) Определяем падение напряжения на участке от трансформатора к силовому распределительному щиту. Канализация электроэнергии на этом участке осуществляется по трехфазной линии с нулевым проводом кабелем с алюминиевыми жилами,
напряжение электроприемников
380В поэтому по таб. 3 зан. 2.4
принимаем c = 46. Тогда,

материал практического занятия № 2.5.

2. Изучить основные положения по защите

электрических сетей (ПУЭ раздел III).

3. Рассчитать силовую электрическую сеть по заданию курсового проекта.

4. Повторить определение тока (постоянного и переменного), способы его получения, опасность воздействия на человека, основные законы электрических цепей.

25