Перечислите основные типы аппаратов защиты и коммутации, входящие в распределительные шкафы

Опишите устройство распределительного шкафа на напряжение до 1000 В марки ШР 11-31307.Составьте алгоритм выбора распределительного шкафа ШР 11-31307.Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора распределительных шкафов.

Ответ: Распределительные силовые шкафы ШР-11 предназначены для приема и распределения электрической энергии. Шкафы рассчитаны на номинальные токи до 400А и номинальное напряжение до 380В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и с защитой отходящих линий предохранителями ППН-33 до 160А, ППН-35 до 250А, ППН-37 до 400А.

Ввод и вывод проводов и кабелей предусмотрен снизу и сверху шкафа. Наибольшее число и сечение жил проводов или кабелей, присоединяемых к одному вводному зажиму:

Для шкафов на номинальный ток 250 А - 2х95 мм2;

Для шкафов на номинальный ток 400А - 2х150 мм2

Силовые шкафы ШР11, в отличие от шкафов ШРС, имеют дополнительные возможности для применения. В шкафах ШР11-73518 - ШР11-73523 предусмотрены два ввода. В остальном, конструкция и схемы шкафов идентичны. Степень защиты - IP22; IP54 (по заказу); со стороны дна IPOO.

Выбор распределительного шкафа проводится по условию:

Перечислите основные типы предохранителей. Опишите конструкцию предохранителя ПН-2. Составьте алгоритм выбора предохранителя. Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора предохранителей.

Ответ: Плавкие предохранители применяются в основном для защиты проводов и кабелей от токов короткого замыкания. Основным рабочим элементом предохранителя является плавкая вставка, изготовленная из легкопливищегося цветного металла, укреплённая в корпусе предохранителя, дугогасящей средой предохранителя может быть кварцевый песок(НПН, ПН) или выделяемые газы, создающиеся в фибровой трубке значительное давление, которое способствует дионизации дуги (ПР).

ПР2- предохранитель трубчатый разборный с закрытыми фибровыми патронами без наполнителя. НПН- предохранитель насыпной, не разборный.

Предохранители характеризуются:

ü - номинальным напряжением, при котором предохранитель работает длительное время;

ü - номинальным током патрона, на который рассчитаны его токоведущие части и контактные соединения по условию длительного нагрева;

ü - номинальным током плавкой вставки, который она выдерживает, не расплавляюсь длительное время;

ü - разрывной способностью(предельным отключаемым током),определяемой максимальным отключаемым током, при котором происходит перегорание плавкой вставки без разрушения патрона;

ü - защитой или время-токовой характеристики, кривой зависимости времени перегорания плавкой вставки от тока.

Условие выбора предохранителей

1. По номинальному напряжению сети: Uн пред Uном.с

Где: Uн пред- номинальное напряжение предохраниеля

Uном.с- номинальное напряжение сети

2. По длительному расчётному току линии Ip: Iв Iр

3. По условию не срабатывания плавкой вставки во время пуска двигателя, когда по ней не проходит пусковой ток:

Iв

где: Iпуск – пусковой ток двигателя; α- коэффициент временной тепловой перегрузки вставки, учитывающие условие пуска двигателя:

Для лёгкого пуска двигателя (время разгона не более 10с), а также при пуске во взрывоопасных помещениях α=1,6-2,0.

Для проводов и кабелей питающих группу электродвигателей вместо пускового тока предоставляется максимальный ток линии, (пиковый), который определяется:

Iпик=Iпуск+

Где: Iпуск – наибольший пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей;

- номинальный ток остальных двигателей, без учёта двигателя с наибольшим пусковым током.

4. Условие селективности (избирательности). Это достигается если номинальный ток плавкой вставки последующего участка сети на одну – две ступени шкалы превышает номинальный ток плавкой вставки предохранителя предыдущего участка.

Перечислите основные типы выключателей. Опишите конструкцию выключателя ВА-51-31. Составьте алгоритм выбора выключателя. Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора автоматических выключателей.

Ответ: Автоматические выключатели служат для нечастых коммутаций (несколько раз в смену) и защиты электрических цепей от токов ненормальных режимов. Они являются более совершенными аппаратами по сравнению с предохранителями, так как отключают одновременно три фазы защищаемой цепи, что особенно важно для электродвигателей, готовы к быстрому восстановления электроснабжения после аварийных отключений, имеют более точные защитные характеристики и т.д.

Наиболее часто применяются автоматические выключатели с тепловыми расцепителями, электромагнитными и комбинированный расцепителями. Тепловые расцепители защищают от перегрузок, а электромагнитные - от токов КЗ. Комбинированный расцепитель представляет собой сочетание теплового и электромагнитного расцепителя.

Расцепители характеризуются номинальным током, который они выдерживают длительное время. Наименьший ток вызвавший автоматическое отключение выключателя, называется током трогания или током срабатывания расцепителя. Под уставкой расцепителя понимается настройка его на необходимое значение тока трогания. Уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называется отсечкой.

Автоматические выключатели могут быть нерегулируемые и регулируемые. У нерегулируемых выключателей уставки расцепителя определены заводом-изготовителем и не подлежат коррекции в процесс се эксплуатации. Регулируемые автоматические выключатели имеют специальные приспособления, позволяющие изменять ток уставки.

Номинальные токи автоматического выключателя Iном.а и его расцепителя Iном.р выбираются по следующим условиям:

Iном.а Ip

Iном.р≥Ip

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.р проверяется по условию

Iср 1,25Iпик

ПУЭ регламентирует уровень чувствительности автоматических выключателей для обеспечения качественной защиты линии:

Iср.э.р

У автоматических выключателей с комбинированным расцепителями без нулевой защиты

Iср.э.р

18.Перечислите виды жил силового кабеля по роду металла. Опишите алгоритм выбора сечения проводника по нагреву. Обоснуйте условие проверки проводника на соответствие автоматическому выключателю. Спрогнозируйте состояние проводника при увеличении электрической нагрузки электроприёмников.

Ответ: Электрические сети до 1 кВ промышленных объектов выполняют­ся проводниками из алюминия и меди. Медные проводники обладают лучшими электрическими и механическими свойствами. Однако из соображений экономичности при проектировании СЭС, как правило, выбираются проводники с алюминиевыми жилами, за исключением сетей во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Ia, в которых приме­нение проводов и кабелей с медными жилами является обязатель­ным. Медные проводники также предусматриваются для питания пере­носных и передвижных электроприемников, для присоединения электро­технических устройств, установленных непосредственно на виброизо­лирующих опорах, и для силовых цепей крановых установок [ПУЭ].

В процессе эксплуатации проводники не должны длительно пере­греваться сверх допустимой температуры, величина которой установ­лена:

+ 80 °С - для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напря­жением до 3 кВ;

+ 70 °С — для шин и неизолированных проводов;

+ 65 °С — для кабелей и проводов с резиновой или пластмассо­вой изоляцией, а также кабелей с бумажной пропитан­ной изоляцией напряжением 6 кВ;

+ 60 °С — для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением 10 кВ.

Для шин, проводов и кабелей длительно допустимые токи, определенные при температуре окружающего воздуха +25 °С, земли и воды +15 °С, приводятся в таблицах ПУЭ.

Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются или проверяются по допустимому нагреву длительным расчётным током Ip по условию

Iдоп Ip/Kп

Где Кп – поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей.

Для электрических сетей до 1 кВ, как правило, поправочный коэффициент

Кп=К1 х К2

Где К1 и К2- коэффициенты, учитывающие фактическую температуру окружающей среды и количество совместно проложенных проводников.

19.Перечислите основные и дополнительные средства защиты в электроустановках до 1000 В. Объясните сущность основных средств защиты. Охарактеризуйте основные средства защиты: монтерский инструмент и указатель напряжения. Систематизируйте средства защиты при работе в электроустановках, напряжением выше 1 кВ.

Ответы: Электрозащитные средства разделяются на изолирующие (основные и дополнительные), ограждающие и предохранительные.

Основные электроизолирующие средства обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочие напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящийся под напряжением к ним относится:

В электроустановках до 1000В – диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения и слесарно монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.

В электроустановках свыше 1000В - изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения, а так же средства для ремонтный работ под напряжением выше 1000В.

Дополнительные изолирующие защитные средства не способны выдержать рабочие напряжение электроустановки. Они усиливают защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применятся. Дополнительные изолирующие средства самостоятельно не могут обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся:

ü В электроустановках до 1000В - диэлектрические галоши и ковры, а так же изолирующие подставки.

ü В электроустановках свыше 1000В – диэлектрические перчатки, боты и ковры, а так же изолирующие подставки.

К основным защитным средствам относят: изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения, изолирующие съемные вышки и лестницы, площадки, диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки, диэлектрические галоши.

Дополнительные защитные средства: предохранительные пояса, страховочные канаты, когти, защитные очки, рукавицы, суконные костюмы и другое) служат для защиты от случайного падения с высоты, а так же от тепловых, световых, механических и химических воздействий.

20.Перечислите основные и дополнительные средства защиты в электроустановках свыше 1000 В. Объясните особенности основных средств защиты. Охарактеризуйте основные средства защиты: токоизмерительные клещи и изолирующие штанги. Выделите особенности средств защиты в зависимости от уровня напряжения электроустановок.

Ответ: Электрозащитные средства разделяются на изолирующие (основные и дополнительные), ограждающие и предохранительные.

Основные электроизолирующие средства обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочие напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением к ним относится:

В электроустановках до 1000В – диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения и слесарно монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.

В электроустановках свыше 1000В - изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения, а так же средства для ремонтный работ под напряжением выше 1000В.

Дополнительные изолирующие защитные средства не способны выдержать рабочие напряжение электроустановки. Они усиливают защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применятся. Дополнительные изолирующие средства самостоятельно не могут обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся:

ü В электроустановках до 1000В - диэлектрические галоши и ковры, а так же изолирующие подставки.

ü В электроустановках свыше 100В – диэлектрические перчатки, боты и ковры, а так же изолирующие подставки.

К основным защитным средствам относят: изолирующие штанги, изолирующие и электроизолирующие клещи, указатели напряжения, изолирующие съемные вышки и лестницы, площадки, диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки, диэлектрические галоши.

Дополнительные защитные средства: предохранительные пояса, страховочные канаты, когти, защитные очки, рукавицы, суконные костюмы и другое) служат для защиты от случайного падения с высоты, а так же от тепловых, световых, механических и химических воздействий.

21.Дайте определение понятию «троллея». Объясните основные способы подключения троллей. Составьте алгоритм выбора троллей из угловой стали. Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора троллейных шинопроводов на основе справочных данных.

Ответ: Троллейные линии служат для питания мостовых кранов, кран-балок, электроталей (тельферов) и других передвижных механизмов.

Для съема тока с голых троллеев используют скользящие токосъемники общепромышленного применения для внутренней установки. На изготовление троллеев идёт преимущество сталь разных профилей(уголок, квадрат, швеллер, полоса, двутавр).

Троллеи указанных профилей укрепляют на специальных тролледержателях- опорных элементах, выполненных на изоляционных материалов и собранных на специальных конструкциях для крепления их к стенам или подкрановым балкам.

Выбор троллея выполняют по двум:

Первое условие (выбор по нагреву) проверяют сравнением расчётного тока Ip с допустимым током угловой стали Iдоп или номинальным током шинопровода Iном:

Iдоп Ip; Iном Ip

Второе условие (по потере напряжения) проверяют расчётом падения напряжения в троллейных шинопроводах:

∆U=

Iпик- пиковый ток групповых крановых электродвигателей.

rш и xш- активное и индуктивное сопротивления расчётного участка шинопровода.

Третье условие расчёт потерь напряжения в стальных крановых троллеях в процентах выполняется по выражению:

∆U=m*l

l- длина расчётного участка в линии.

m- удельная потеря напряжения, принимается в зависимости от максимальной величины пикового тока,%/м.

Допустимая потеря напряжения в троллее 6%-7%

Перечислите основные виды шинопроводов. Опишите основные потери напряжения в шинопроводах. Составьте алгоритм расчета потерь напряжения в распределительном шинопроводе. Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора шинопроводов.

Ответ: Шинопроводы представляют собой комплектное электротехническое устройство для внутрицеховой электрической сети

По конструкции шинопроводы могут быть открытыми и закрытыми, по назначению магистральными и распределительными, осветительные, троллейные. Открытые магистральные шинопроводы применяются реже, так как обладают значительной индуктивностью, следовательно, и большими потерями напряжения, чем комплектные.

Магистральные шинопроводы для переменного тока (ШМА) и для постоянного тока(ШМАД) выполняются из алюминиевых шин, распределительные(ШРА)- из алюминиевых и медных шин. Шинопроводы состоят из отдельных секций, соеди-ненных между собой сваркой, болтовыми зажимами или штепсельными разъема-ми, на шинопроводах устанавливаются ответеительные коробки с коммутационным аппаратом(автоматическим выключателем, предохранителями, рубильни-ком). Установка шинопроводов осуществляется на специальных стойках, на сте-нах, на кронштейнах и колоннах здания с помощью различных крепежных конст-рукций. Магистральные шинопроводы крепятся выше распределительных, по-следние на отметке 2-2,5м от уровня пола. Максимальный ток магистральных шинопроводов- 4000А, распределительных-6ЗОА.

Осветительные шинопроводы (ШОС) предназначены для выполнения групповых осветительных сетей напряжением 380/220В с нулевым проводом. Вдоль линии шинопровода через каждые 500 или 1000 мм устанавливаются специальные штепсельные разъемы для подключения светильников.

Троллейные шинопроводы (ШТМ) служат для питания перемещающихся и подъ-емно-транспортных устройств при помощи скользящих или катящихся токосъем-ников. Троллеи, как правило, выполняются из различных стальных прокатных профилей (уголка, швеллера, двутавра).

Перечислите и опишите основные источники реактивной мощности. Охарактеризуйте способы уменьшения реактивной мощности для электродвигателей. Спрогнозируйте место установки компенсирующего устройства в магистральном шинопроводе.

Ответ: Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные батареи и высоковольтные синхронные двигатели. Наглядное представление о сущности компенсации реактивной мощности дает векторная диаграмма.

а)

На рисунке а)изображена схема электрической цепи. Пусть до компенсации потребитель имел активную мощность Р, соответственно ток Iа и реактивную мощность от индуктивной нагрузки Q1 с соответствующим током Iн. Полной мощности соответствует вектор Iн. Коэффициент мощности до компенсации cos

Меры по снижению потребления реактивной мощности:

1. Естественная компенсация (естественный cosy) без применения специальных компенсирующих устройств (КУ). Она включает:

ü создание нормального режима работы асинхронных двигателей;

ü ограничение времени холостого хода;

ü переключение обмоток двигателя с треугольника на звезду;

ü правильный ремонт электродвигателей;

ü создание рациональной схемы электроснабжения;

ü замена АД на синхронные;

ü создание нормального режима работы цеховых трансформаторов.

ü искусственная компенсация (искусственный cosy), с применением КУ.

2. Искусственная компенсация включает:

ü установку компенсирующих устройств, конденсаторных батареи, синхронных двигателей, вентильных статических источников реактивной мощности.

Перечислите и опишите основные потребители реактивной мощности. Охарактеризуйте мероприятия по повышению коэффициента мощности для асинхронного двигателя. Систематизируйте методы компенсации реактивной мощности.

Ответ: Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. В отличие от активной, реактивная мощность, циркулируя между источниками и потребителями, не выполняет полезной работы. Принято считать, что реактивная мощность потребляется, если нагрузка носит индуктивный характер (ток отстает по фазе от напряжения), и генерируется при емкостном характере нагрузки(ток опережает по фазе напряжение).

Основными электроприемниками (потребителями) реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели, трансформаторы, преобразователи, реакторы, газоразрядные источники света и др. Полученную электроприёмником из сети реактивную мощность характеризуют значением коэффициента мощности cosy, представляющих отношение потребляемой активной мощности Р к полной S. Более удобным показателем, отражающим отношение реактивной Q и активной Р мощностей, является коэффициент реактивной мощности tgy.

Средневзвешенный коэффициент реактивной мощности определяется по показателям счётчиков активной (WA) и реактивной (Wj>) мощности за определённый период времени (час, смену, сутки и т.д.) из соотношения:

tg cр.в.=

Перечислите виды жил электропроводок по роду металла. Опишите алгоритм выбора сечения проводника по нагреву. Составьте условие проверки проводника на соответствие предохранителю. Систематизируйте справочные данные для оптимизации выбора проводов.

Ответ:

Предельно допустимым током по нагреву называют протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительность допустимая температура нагрева проводника.

Практически устанавившейся температурой называется температура, изменение которой втечении 1 часа не превышает 1С, при условии, что нагрузка сети и температура сети остаются практически неизменными.

Постоянная времени нагрева(То)-это время, в течении которого температура ЭП достигла бы установившегося значения, если бы отсутствовала отдача тепла в окружающую среду. Температуру Эу при продолжительном режиме можно считать практически установившейся через промежуток времени 3То.

Значение максимально длительно допустимых токов определены из условия допустимого теплового износа материала изоляции проводников различных марок и сечений, температуры окружающей среды и способа прокладки, безопасности обслуживания электрической сети, обеспечения надёжности(срока службы) и экономичности.

При расчёте сети по нагреву сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики помещения, его конфигурации и способа прокладки сети, за тем переходят к выбору сечения проводников по условию допустимых длительных токов по нагреву.

Должно соблюдаться соотношение:

Где Iдоп-длительно допустимый ток проводника

Kn-поправочный коэффициент, зависящий от условий прокладки проводников, т. е. температуры среды, количество прокладываемых кабелей, от удельного сопротивления грунта.

Значения допустимых длительных токовых нагрузок составлены для нормальных условий прокладки проводников:

-температура воздуха +25С;

-температура земли +15С;

-в траншее уложен один кабель;

-удельное сопротивление грунта, 120

Провода и кабели, применяемые для ответвлений к ЭП, работающих в режиме ПКР, выбирают по расчётному току длительной нагрузки. Для этого ток электроприёмника в режиме ПКР (Iпв) приводят к длительному по формуле:

Где ПВ-продолжительность включения в относительных единицах;

Iпв-ток повторно кратковременного режима, А;

0,875-коэффициент запаса.

Сечение проводника для ответвления к электродвигателю с короткозамкнутым ротором во взрывоопасных помещениях выбирается исходя их условия:

Где Ip-расчётный ток линии к ЭП, А.

26.Дайте определение понятия «силовой трансформатор». Опишите основные параметры силового трансформатора. Составьте алгоритм расчета количества и мощности силового трансформатора. Спрогнозируйте работу силового трансформатора при резком повышении напряжении.

Ответ:

Силовой трансформатор-это устройство с двумя или более обмотками, который посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного тока в другую систему переменного напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях передачи электроэнергии без изменения её передачи электроэнергии без изменения её передаваемой мощности.

Так как полная мощность трансформатора определяется по формуле:

S-полная мощность трансформатора, кВА

U-номинальное напряжение сети, кВТ

I-ток сети, А

можно сделать вывод, что при резком повышении напряжения резко увеличится полная мощность трансформатора, что чревато аварийной ситуацией.

При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий выбор числа и мощности силовых трансформаторов, как правило, осуществляется в процессе расчёта компенсации реактивной мощности.

При известном числе трансформаторов N, номинальная мощность трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности определяется по выражению =

Где N-число трансформаторов;

Bt-коэффициент загрузки трансформаторов

По полученному значению St, выбираем стандартную мощность трансформатора(Sh).

27.Перечислите основные параметры при расчете освещения методом коэффициента использования светового потока. Опишите индекс помещения и коэффициент использования светового потока. Составьте алгоритм расчета освещения методом коэффициента использования светового потока. Выделите особенности расчёта освещения методом коэффициента использования светового потока.

Ответ:

28.Перечислите основные параметры при расчете освещения точечным методом. Опишите сущность точечного метода. Составьте алгоритм расчета освещения точечным методом. Выделите особенности расчёта освещения точечным методом.

Ответ:

29.Перечислите основные параметры компенсирующих устройств. Опишите алгоритм расчёта компенсирующих устройств. Охарактеризуйте, в каком случае выбор компенсирующих устройств не целесообразен. Выделите особенности использования конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности.

Ответ:

Перечислите основные потери напряжения в кабельной линии. Опишите алгоритм расчета потерь напряжения в кабельной линии. Охарактеризуйте действия, если выбранный кабель не проходит по потере напряжения. Выделите особенности применения кабелей с медной токоведущей шиной.

Ответ: Потери напряжения на каком-либо участке сети называется разность напряжений в начале и конце данного участка.

Падение напряжения это геометрическая разность векторов напряжений в начале и конце данного участка.

Отключением напряжения называется разность напряжения, U, на зажимах ЭП и номинального напряжения сети,

На зажимах электроприёмников должно обеспечиваться следующее отклонение напряжения:

-для освещения -5…+5%;

-для электродвигателей -5…+10%;

-для прочих ЭП -5…+5%.

Силовые сети по потери напряжения могут рассчитываться в двух вариантах:

1. Определение потерь и уровней напряжения в узлах при известных сечениях проводников:

Где Ip-расчётный ток линии, А;

I-длинна линии, км;

r0? x0-активное и реактивное удельное сопротивление сопротивления линии, Ом/км

Рр-активная нагрузка линии, кВт;

Uh-номинальное напряжение, В;

cosγ-коэффициент мощности и соответствующий ему нагрузки.

2. Определение сечений проводников по допустимой потере напряжения.

Где ∆Uдоп-допустимые потери напряжения в %.

М=Pl-момент нагрузки,кВт м,

С- коэффициент, зависящий от материала провода и напряжения сети.

Допустимую потерю напряжения(∆Uдоп)находят по специальным таблицам в зависимости от коэффициента загрузки трансформатора, номинальной мощности трансформатора и коэффициента загрузки трансформатора или по формуле

Где =105%-напряжения трансформатора при холостом ходе;

-потери напряжения в трансформаторе;

-минимально допустимое напряжение на зажимах электроприёмника, % 95%-нормальный режим работы ЭП.