на тему: «Электроснабжение участка Бабаево – Тешемля»
Студент: гр. ТЭ-6/ Григорьев Е.С /
подпись ФИО
Руководитель: / Кондакова Е.Н /
подпись ФИО
Волхов
2021 г
| Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ленинградской области «Волховский политехнический техникум» Специальность № 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям) ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА на тему: «Электроснабжение участка Бабаево – Тешемля» Студент: гр. ТЭ-6 / Григорьев Е.С / Руководитель: _________ / Кондакова Е.Н / Волхов 2021 г. |
СОДЕРЖАНИЕ
1.ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 6
1.1 Характеристика тяговой подстанции Тешемля и участка контактной сети Бабаево-Тешемля. 6
2.РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 10
2.1 Расчет электропотребления на тягу поездов. 10
2.2 Выбор сечения проводов контактной сети. 13
2.3Токосъем и износ контактного провода. 22
2.4Составление схемы питания и секционирования участка Бабево–Тешемля. 35
2.5 Организация эксплуатации участка контактной сети Бабаево-Тешемля. 37
3.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 42
3.1 Определение численности работников дистанции. 42
3.2 Расчет фонда оплаты труда дистанции электроснабжения. 46
3.3 План эксплуатационных расходов…………………………………………….47
4.ОХРАНА ТРУДА.. 51
4.1 Техника безопасности при эксплуатации контактной сети. 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИТОЧНИКОВ.. 56
ВВЕДЕНИЕ
Трудно представить без электроэнергии жизнь современного общества, экономическое, техническое и культурное развитие которого о многом обусловлено ее широкое применение.
Разнообразие использование электроэнергии во всех областях народного хозяйства и быта объясняется рядом весьма существенных преимуществ ее по сравнению с другими видами энергии:
- возможностью экономично передачи на значительные расстояния;
- простотой преобразования в другие виды энергии (механическую с помощью электродвигателей, тепловую с помощью электронагревательных приборов, световую с помощью электроламп и т.д.);
- возможность получение энергии из других видов энергии (тепловой, гидравлической, атомной, энергии ветра и солнца и т.д.).
Комплекс взаимного оборудования и сооружений, предназначенный для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, называется электроустановкой. В соответствии с Правила устройств электроустановок (ПУЭ) различают электроустановки напряжением до 1000В и выше 1000В.
Электроустановка, на которой вырабатывается электрическая, а не редко и тепловая энергия, называется электростанцией.
Электроэнергия, вырабатываемая электростанции, поступает на электрические подстанции, на которых происходит от преобразование электроэнергии по напряжению, частоте или роду тока. Электрическая подстанция, предназначена для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов, называются трансформаторной подстанцией.
Электроустановка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении, называется электрическим распределительным устройством (РУ). Распределительное устройство используется во всех звеньях системы электроснабжения:
- на электростанциях для распределения электроэнергии, вырабатываемой генераторами;
- электрических сетях для приема электроэнергии по одним линиям и распределения ее для передачи по другим линиям;
- у потребителей для распределения поступающей электроэнергии между приемниками.
Совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи (ЛЭП), предназначенная для передачи и распределения электрической энергии, объединенных общностью производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии, называются электроэнергетической системой.
Электрической системой (энергосистемой) называются совокупность электростанций электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
Целью данной выпускной квалификационной работы является электроснабжение участка Бабаево – Тешемля.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- описать характеристики тяговой подстанции Тешемля и участка контактной сети Бабаево-Тешемля;
- расчитать электропотребления на тягу поездов;
- расчитать выбор сечения проводов контактной сети;
- расчитать токосъем и износ контактного провода;
- составить схемы питания и секционирования участка Бабаево – Тешемля;
- организовать эксплуатации участка контактной сети Бабаево- Тешемля;
- расчитать численность работников дистанции электроснабжения;
- расчитать фонд оплаты труда дистанции электроснабжения;
- составить план эксплуатационных расходов.
Объектом выпускной квалификационной работы является участок Бабаево – Тешемля.
Предметом исследования квалификационной работы является электроснабжение участка Бабаево – Тешемля.
Структура выпускной квалификационной работы обусловлено предметом, целью и задачами исследования.
1.ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика тяговой подстанции Тешемля и участка контактной сети Бабаево-Тешемля
Тяговая подстанция – электрическая подстанция, предназначенная в основном для питания трансформаторных средств на электрической тяге через контактную сеть (согласно ПЭЭП). От ТП получают питания и другие железнодорожные нетяговые потребители, а так же некоторые районы железнодорожные потребители.
Классификация тяговых подстанций может быть дополнена делением подстанций и по ряду других признаков: по способу управления (телеуправляемые и не телеуправляемые), по способу обслуживания (с постоянным дежурным персоналом, с дежурством на дому, без дежурного персонала), по возможности перемещения (стационарные и передвижные).
Подстанция «Тешемля» расположена не далеко от ж/д станции Тешемля.
Подстанция находиться в одноэтажном кирпичном здании. В здание есть: машинный зал, аккумуляторная, кабинет начальника и место отдыха для персонала.
В машинном зале находится:
- ЗРУ – 3,3 кВ (закрытое распределительное устройство на напряжение = 3,3 кВ);
- РЗ Ф с 1 по 8 (разъединитель фидера кол-во 8);
- ЗР БВ с 1 по 8 (заземляющий разъединитель быстродействующего выключателя кол-во 8);
- БВФ – 3,3 кВ с 1 по 8 (быстродействующий выключатель фидера 3,3 кВ ВАБ-49);
- Сглаживающее устройство;
- Отсасывающий фидер;
- Шкаф искровых промежутков;
- Щит собственных нужд;
- ЗРУ – СЦБ (закрытое распределительное устройство сигнализации, централизации, блокировки);
- ВВФ с 1 по 2 (вакуумный выключатель фидера кол-во 2);
- Автомат сигнализации, централизации, блокировки;
- Контактной сигнализации, централизации, блокировки;
- ТН СЦБ с 1 по 2 (трансформатор напряжения сигнализации, централизации, блокировки кол-во 2);
- ТСЦБ – 10 (трансформатор сигнализации, централизации, блокировки);
- РСЦБ – 0,4 (разъединитель сигнализации, централизации, блокировки);
- ЗР Ф СЦБ с 1 по 2 (заземляющий разъединитель фидера сигнализации, централизации, блокировки кол-во 2);
- Р СЦБ с 1 по 2 (разъединитель сигнализации, централизации, блокировки кол-во 2);
- ВЛ СЦБ с 1 по 2 (воздушная линия сигнализации, централизации, блокировки);
- ЗРУ – 0,4 кВ (закрытое распределительное устройство на напряжение 0,4 кВ);
- Контактор ТСН с 1 по 2 (контактор трансформатора собственных нужд кол-во 2);
- РТСН с 1 по 2 (разъединитель трансформатора собственных нужд кол-во 2);
- КТСН с 1 по 4 (контактор трансформатора собственных нужд кол-во 4);
- РТСН с 1 по 4 (разъединитель собственных нужд кол-во 4);
- ТСН с 1 по 2 (трансформатор собственных нужд кол-во 2);
В кабинете начальника подстанции находиться:
- ЛР – 1 – 393 – 10 с 1 по 2 (линейный разъединитель кол-во 2);
- Т – 6300 кВА с 1 по 2 (трансформатор Р=6300 кВА0;
- ЗН – 1 – ЛР – 393 – 10 с 1 по 2 (заземляющий нож линейного разъединителя кол-во 2);
- переключательный пункт;
- ЗР ВВ1 – 10 (заземляющий разъединитель вакуумного выключателя на напряжение 10 кВ);
- ЗР ТСН 1 (заземляющий разъединитель трансформатора собственных нужд);
- ВВ1 – 10 (вакуумный трансформатор собственных нужд);
- В ТСН1 – 10 (выключатель трансформатора собственных нужд);
Часть оборудования тяговой подстанции «Мыслино» находиться на улице:
- ЗРУ – 10 кВ (закрытое распределительное устройство на напряжение 10 кВ);
- ВПВ 1 (выключатель);
- ВФ1 ПЭ (выключатель фидера 1);
- СВ – 10 (секционный выключатель на напряжение 10 кВ);
- СР – 10 (секционный разъединитель на напряжение 10 кВ0;
- ЗР 2 СШ – 10 (заземляющий разъединитель секционной шины на напряжение 10 кВ);
- ВФ 2 ПЭ (выключатель фидера 2);
- ВПВ 2 (выключатель);
- ЗР ТП 1 (заземляющий разъединитель тяговой подстанции);
- ЗР Ф 1 ПЭ (заземляющий разъединитель фидера 1);
- ТН1 – 10 (трансформатор напряжения на напряжение 10 кВ);
- ЗР СВ – 10 (заземляющий трансформатор секционного выключателя на напряжение 10 кВ);
- ТН 2 – 10 (трансформатор напряжение на напряжение 10 кВ);
- ЗР Ф2 ПЭ (заземляющий разъединитель фидера 2);
- ЗР ТП 2 (заземляющий разъединитель тяговой подстанции);
- ТП 1 (трансформатор питающий);
- Р1 ПЭ (разъединитель 1);
- Р2 ПЭ (разъединитель 2);
- ПВ 1 (полупроводниковый выпрямитель);
- БАОД 1 (агрегат 1);
- БВ США (быстродействующий выключатель);
- ТП 2 (трансформатор питающий);
- ПВ 2 (полупроводниковый выпрямитель);
- ЗР ПВ 1 (заземляющий разъединитель полупроводникового выпрямителя);
- Р 1 – 2 ПВ 1 (разъединитель полупроводникового выпрямителя);
- ЗР США (заземляющий разъединитель);
- Р 1 – 3 (разъединитель);
- РПН – 3,3 кВ (разъединитель);
- Р 1 – 2 ПВ 2 (разъединитель полупроводникового выпрямителя);
- ЗР ПВ 2 (заземляющий разъединитель полупроводникового выпрямителя).
Подстанция «Тешемля» является смешанной, так как часть оборудования расположена в кирпичном здании, а друга часть на открытом воздухе. Еще на подстанции созданы условия и для дежурного оперативного персонала такие как: комната для приема пищи; туалет. Еще есть помещения, где хранятся инструменты для выполнения работ в порядке текущей эксплуатации (уборка территории вокруг подстанции).
2.РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет электропотребления на тягу поездов
В практике проектирования устройств электроснабжения электрифицируемых железных дорог пользуются результатами тяговых расчетов, которые позволяют определить расход электроэнергии для поездов разных типов и массы с различными электровозами в зависимости от профиля пути данного участка.
В случае если масса заданного поезда Q отличается от приведенной в таблицу 
(но не более чем на 600-800 т), удельный расход энергии можно пересчитать по следующей формуле:
(2.1)
где - масса поезда, для которого в табл. 3.1 приводится удельный расход электроэнергии, т;
- масса заданного поезда, т.
Грузовые перевозки, млн.т км брутто:
(2.2)
где 
- грузопотоки соответственно в груженом и в обратимом направлениях, мл.т нетто;
а= 0,55/0,65 – коэффициент тары (среднесетевое значение а=0,58);
L – длина электрифицируемого участка, км.
(2.3)
где 
- масса пассажирских поездов, т;
- число пар пассажирских поездов в сутки.
Приведенный грузооборот, млн.т км брутто:
(2.4)
Таблица 2.1 – Электропотребление на тягу поездов
| Тип электровоза или электропоезда | Масса поезда | Характеристика профиля пути | Удельный расход электроэнергии w, вТ ч (т км брутто) | Техническая скорость  км/ч
|
| Переменный ток | ||||
| ВЛ80 ВЛ85 (ВЛ80) ВЛ60 | Равнинный - Холмистый Холмисто-горный - - - - - - - - Горный Холмисто-горный Равнинный Холмисто-горный - - - | 9,3 10,9 13,5 15,9 14,2 17,4 18,1 31,3 12,8 13,4 13,9 26,1 17,3 15,2 31,3 45,4 42,9 48,7 | 60,3 |
Продолжение таблицы 2.1
| Постоянный ток | ||||
| ВЛ10 ЧС2 ЭР2 ВЛ10у ВЛ10у ЭР2 | 1500(порожний) 1500(порожний) 1500(порожний) | Равнинный - - - - Холмистый холмисто-горный - - - - Холмистый - | 16,4 17,1 18,7 22,6 20,9 30,6 15,35 16,05 9,8 14,5 26,5 | 65,5 83,5 79,6 73,5 75,2 75,8 79,4 73,8 |
Расход электроэнергии на тягу поездов, млн. кВт Ч,
(2.5)
где 
- определяются по формуле;
- удельный расход электроэнергии на тягу соответственно грузовых и пассажирских поездов Вт 
/(т 
брутто), определяются по таблицу 2.1 и формуле (2.5).
2.2 Выбор сечения проводов контактной сети
При протекании тока по проводам часть энергии рассеивается и для потребления является потерянной, поэтому она и получила название «потери энергии». Количество этой энергии находиться в непосредственной зависимости от площади поперечного сечения и материала проводов, а при переменном токе – и от взаимного расположения их. С увеличением сечения проводов уменьшаются потери энергии, но увеличиваются капитальные затраты на сеть. Не обходимо определить оптимальное сечение провода, при котором приведенные ежегодные расходы будут наименьшими.
Определение экономического сечения провода. В первую очередь определим экономичное сечение проводов для линий постоянного тока без учета его влияния на скорость движения. Это сечение будет обеспечивать экономичную передачу энергии движущимся поездам по проводам контактной сети. Так как величинами, характеризующими сравниваемые варианты, являются капиталовложения и ежегодные расходы, при выборе сечения проводов по потерям энергии последние, очевидно, необходимо определять за расчетный год сечение проводов, а, следовательно, потери энергии обычно определяются для года эксплуатации.
Выбор сечения проводов для питающих и отсасывающих линий
Эти провода выбирают по эффективному току линии 
и длительно допустимому току провода 
. Для фидерных линий применяют провода А-150, А-185, соединяя их параллельно. Число проводов 
.Полученное число округляется до ближайшего большего значения.
Отсасывающие линии имею площадь в двое большую по сравнению с сечением питающей линии.
Расчёт токов короткого замыкания вычисляется методом относительных единиц.
Базисным-вычисление параметров электрических цепей в относительные единицы, то есть в долях или процентах от заданных параметров.
Расчёт токов короткого замыкания может производиться в именованных (абсолютных) или относительных единиц.
При расчёте в относительные единицы сравниваются с основными или базисными (базисным параметром).
За основу может быть принят любой режим, например номинальный, тогда все параметры любого другого режима можно выразить в долях соответствующих номинальных единиц.
Для расчёта токов короткого замыкания, нужно составить схему замещения однолинейной схемы тяговой подстанции «Тешемля».
Составление схемы происходит замещением системы, линии ПЭ и трансформаторов сопротивлением, рис 3.1.
Сечение проводов контактной сети должно обеспечивать прохождение тока, необходимого для тяги поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами при требуемых размерах движения.
| Вертикальный воздушный зазор между габаритом подвижного состава и наинизшим положением контактного провода А 1, мм | Вертикальный воздушный зазор между частями контактной сети, находящимися под напряжением и заземленными частями сооружений А 2, мм | ||||
| напряжение контактной сети, кВ | номинальный | наименьший | номинальный | наименьший допустимый | |
| для перегонов и главных путей на станциях | для остальных путей на станциях | для перегонов и главных путей на станциях | |||
| 1,5-4 | |||||
| 6-12 | |||||
Примечания 1. Нормы, приведенных в графах 4,6,8,10 и 12, могут применяться при соответствующем обосновании в исключительных случаях на существующих искусственных сооружениях МПС. 2. В графах 2 и 4 показаны значения А1 в пределах искусственных сооружений, на которых не предусмотрена стоянка подвижного состава.
Таблица 2.2.
| Боковой воздушный зазор между частями токоприемника, находящимися под напряжением, и заземленными частями сооружений а, мм | Вертикальный зазор для размера находящихся под напряжением Без несущего троса | ||
| номинальный | наименьший допустимый | номинальный | наименьший допустимый |
1.1.1 Температура нагрева проводов при максимальной температуре воздуха и токовых нагрузках не должна превышать значений, приведенных в табл. 4.
1.1.2 Проверка проводов на нагревание проводится по наибольшим за периоды 1, 3 и 20 мин действующим значениям токов нагрузки. При проектировании контактной сети постоянного тока необходимо учитывать 15% износа контактного провода.
Допустимые длительные значения тока при температуре окружающего воздуха +40 
и скорости ветра 1 м/с для проводов контактной сети постоянного тока приведены в табл. 5, переменного тока и ВЛ – табл.6. Кратность перегрузок относительно указанных значений допускается:
При длительном протекании тока:
- 3 мин, не более – 1,3;
- 1 мин, не более – 2,5;
- при плавке гололеда, не более – 1,25;
- при профилактическом подогреве:
- не более (суммарно с тяговым током) – 1,25;
- не менее – 0,7.
1.1.3 Не допускается уменьшение сечения контактной подвески на станциях (включая горловины) и продольных электрических соединителей по сравнению с сечением подвески на перегонах.
Местные уменьшения сечения могут допускаться лишь при условии соблюдения требований п.2.3.2, но не более 20% общего сечения.
Таблица 2.3.
| Тип проводов | Допустимая температур перегрева проводов, , при длительности протекания тока, мин
| ||
| 20 и более | |||
| Медные контактные | |||
| Низколегированные контактные | |||
| Бронзовые, сталемедные биметаллические контактные | |||
| Медные многопроволочные | |||
| Сталемедные биметаллические многопроволочные | |||
| Алюминиевые и сталеалюминевые многопроволочные, в том числе и биметаллические |
Таблица 2.4.
| Марка проводов и сечение подвески (постоянный ток) | Допустимый длительный ток А, при износе контактного провода, % | ||
| МФ-85 | |||
| МФ-100 | |||
| МФО-100 | |||
| НЛОлФ-100 | |||
| БрФ-100 | |||
| МФ-150 | |||
| А-120, АС-120 | - | - | |
| А-150, АС-150 | - | - | |
| А-185, АС-185 | - | - | |
| М-95 | - | - | |
| М-120 | - | - | |
| ПБСМ-70 | - | - | |
| ПБСМ-95 | - | - | |
| ПБСА-50/70 | - | - | |
| МГ-70 | - | - | |
| МГ-95 | - | - | |
| ПБСМ-70+МФ-85 | |||
| ПБСА-50/70+МФ-85 | |||
| ПБСМ-70+МФ-100 | |||
| ПБСМ-95+МФ-100 | |||
| ПБСА-50/70+МФ-100 | |||
| М-95+МФ-100 | |||
| М-120+МФ-100 | |||
| ПБСМ-95+2МФ-100 | |||
| ПБСМ-95+2МФ-100+А-185 | |||
| ПБСМ-95+2МФ-100+2А-185 | |||
| ПБСМ-95+2МФ-100+3А-185 | |||
| М-95+2МФ-100 | |||
| М-95+2МФ-100+А-185 | |||
| М-95+2МФ-100+2А-185 | |||
| М-95+2МФ-100+3А-185 | |||
| М-120+2МФ-100 | |||
| М-120+2МФ-100+А-185 | |||
| М-120+2МФ-100+2А-185 | |||
| М-120+2МФ-100+3А-185 | |||
| М-120+2НЛОлФ-100 | |||
| М-120+2НЛОлФ-100+А-185 | |||
| М-120+2НЛОлФ-100+2А-185 | |||
| М-120+2НЛОлФ-100+3А-185 |
Таблица 2.5.
| Марка проводов и сечение подвески (переменный ток) | Допустимый длительный ток А, при износе контактного провода, % | ||
| МФ-85 | |||
| МФ-100 | |||
| МФО-100 | |||
| НЛОлФ-100 | |||
| БрФ-100 | |||
| МФ-150 | |||
| ПБСМ-70 | - | - | |
| ПБСМ-95 | - | - | |
| ПБСА-50/75 | - | - | |
| М-95 | - | - | |
| М120 | - | - | |
| А-25 | - | - | |
| А-35 | - | - | |
| А-50 | - | - | |
| А-70 | - | - | |
| АС-35 | - | - | |
| АС-50 | - | - | |
| АС-70 | - | - | |
| А-95,АС-95 | - | - | |
| А-120,АС-120 | - | - | |
| А-150,АС-150 | - | - | |
| А-185,АС-185 | - | - | |
| ПСО-5 | - | - | |
| ПС-25 | - | - | |
| ПС-35 | - | - | |
| ПБСМ-70+МФ-85 | |||
| ПБСМ-70+МФ-100 | |||
| ПБСМ-70+НЛОлФ-100 | |||
| ПБСМ-70+МФ-100+А-185 | |||
| ПБСА-50/70+МФ-100 | |||
| ПБСА-50/70+НЛОлФ-100 | |||
| ПБСА-50/70+МФ-100+А-185 | |||
| ПБСМ-95+МФ-100 | |||
| ПБСМ-95+НЛОлФ-100 | |||
| ПБСМ-95+МФ-100+А-185 | |||
| М-95+МФ-100 | |||
| М-95+НЛОлФ-100 | ИЗО | ||
| М-95+МФ-100+Ф-185 |
1.1.4 Для обеспечения профилактического подогрева или плавки гололеда на контактных проводах главных путей в гололедных районах, кроме I и II, сечение проводов контактной сети в пределах фидерной зоны плавления на перегонах и станциях, включая сопряжения анкерных участков, должно быть эквивалентным.
1.1.5 Снижение сечения медных сталемедных, алюминиевых, сталеалюминевых, бронзовых и стальных многопроволочных проводов вследствие обрыва проволок или коррозии не должно превышать 15% полного сечения провода. При большем снижении его сечения необходимо выполнить вставку или установить шунт. На месте обрыва проволок должен быть наложен бандаж.
2.3Токосъем и износ контактного провода
1.1.6 Качество токосъема, состояние поверхности трения контактного провода и износ провода зависят от качества монтажа, последующей регулировки и соблюдения нормативных параметров. На контактном проводе не должно быть изгибов и других отступлений, нарущающих качество токосъема. Не рекомендуется перемещаться персоналу непосредственно по контактному проводу. Н допускается подвешивать блоки для подъема груза и производить другие действия, приводящие к изгибу контактного провода.
Допущенные изгибы провода при обнаружении устраняются немедленно.
1.1.7 Состояние рабочей поверхности контактного провода характеризующее качество токосъема, оценивается в классах согласно приложении. 1 (состояние нормальное – 1-й класс, ухудшенное – 2-й и 3-й классы, плохое – 4,5 и 6- классы).
Для приведения рабочей поверхности контактного провода к нормальному состоянию и снижению его износа необходимо выполнять указанные в приложении 1 меры предупреждения.
1.1.8 Значения показателей износа контактного провода, при которых делают вставку и заменяют провод, приведены в табл. 2.6.
1.1.9 Измерения, обработка и анализ данных по износу выполняются в соответствии с методикой, приведенной в приложении 2. Значения износа контактных проводов в зависимости от высоты оставшегося определяют по таблицам, приведенным в приложении 3.
Таблица 2.6.
| Показатели износа контактного провода и принимаемые меры | Значения износа 5, мм2, и высоты сечения Л, мм, контактных проводов номинального сечения, мм | |||||
| S | h | S | h | S | h | |
| Местный износ, при котором делают вставку нового провода, не более | ||||||
| Высота сечения, не менее | 7,07 | 7,77/7,64 | ||||
| Средний износ на анкерном участке при котором проводят сплошную замену провода, не более | ||||||
| Высота сечения, не менее | 7,53 | 8,20/7,98 |
Защитная аппаратура в сетях до 1000 В.
Провода и кабели при прохождении по ним тока нагреваются. Если температура проводов и жил кабелей будет выше температуры допустимой ПУЭ, то изоляция придет в негодность раньше предусмотренного срока службы.
В цеховых сетях могут иметь место следующие ненормальные по току режимы работы:
1. увеличение тока вследствие перегрузки;
2. увеличение тока в момент пуска или самозапуска эл. Двигателя;
3. увеличение тока вследствие к.з.
Для защиты проводов и кабелей от ненормальных токов и перегрузок в сетях напряжения до 1000 В устанавливают плавкие предохранители и автоматы. Эти аппараты разрывают цепь тока, когда его значение становится опасным для дальнейшей нормальной работы элементов сети.
Во всех случаях, когда не требуется автоматическое восстановление питания, рекомендуется применять предохранители.
Плавкие предохранители. Применяют для защиты эл. установок от токов к.з. и перегрузок.
Плавкая вставка предохранителя представляет собой искусственно ослабленное звено в электрической цепи. Ток, превышающий нормальный, проходя по плавкой вставке, приводит к повышению ее температуры и расплавлению. Чем больше ток, тем быстрее повышается температура плавкой вставки и тем меньше времени требуется, чтобы плавкая вставка расплавилась.
Зависимость времени отключения от тока называется защитной характеристикой плавкой вставки.
Наиболее распространенными предохранителями применяемыми для защиты электроустановок (ЭУ) напряжением до 1000 В, являются ПР2 – предохранитель разборный; ПН2 – предохранитель насыпной разборный.
Основные типы предохранителей рассчитаны на номинальные токи 15 – 1000 А.
Основными характеристиками предохранителей являются:
1. номинальный ток предохранителя;
2. номинальный ток плавкой вставки;
3. номинальный ток отключения.
Следует различать номинальный ток плавкой вставки и номинальный ток предохранителя (контактной сети и патрона). Последний равен номинальному току наибольшей из предназначенных к нему вставок.
Пример: ПН2-100-А, А, кА.
По номинальным током отключения следует понимать наибольшее действующее значение периодической составляющей тока к.з., а при постоянном токе наибольшее установившиеся значение тока к.з.
По конструктивному выполнению предохранители можно разделить на две группы:
1. с наполнителем (например ПН2, НПН), наполненные мелкозернистым кварцевым песком;
2. без исполнителя (ПР2).
Предохранители с наполнителем состоит из изолирующего основания 1, на котором укреплены стойки 2 с зажимами для присоединения проводников, фарфорового патрона 3, заполненного кварцевым песком и плавкой вставкой. Эти предохранители отличаются большим быстродействием, вследствие чего они обладают токоограничивающим свойством и прерывают ток к.з. до того как он достигнет амплитудного значения в первом же полупериоде.
Процесс отключения цепи таким предохранителем при к.з. протекает следующим образом. При большом токе проволока плавится и испаряется в течении долей полупериода почти одновременно по всей длине. Зажигается дуга. Вследствие высокой температуры газа в канале дуги образуется местное давление (давление в патроне практически не повышается). Ионизированные частички металла выбрасываются в радиальном направлении в зазор м/у песчинками кварца. Здесь они быстро охлаждаются и деионоизируются. Сопротивление дуги увеличивается настолько быстро, что так резко снижается, не достигнув своего максимального значения.
Предохранители типа ПР (предохранитель разборный) – газогенерирующие, закрытые, предназначенные для внутренней установки.
Предохранители этого типа имеют патрон 1, выполненный из фибры с напрессованными латунными кольцами 2 по концам. Внутри патрона помещается плавкая вставка из цинка, следующего вида:
Процесс нагревания плавкой вставки различен при прохождении токов перегрузки и токов к.з. При перегрузки токи небольшие и вставка нагревается сравнительно медленно. Поэтому вставка не успевает расплавиться, если длительность перегрузки не слишком велика. При прохождении тока короткого замыкания узкие места быстро нагреваются до температуры плавления и все одновременно расплавляются. Вследствие появляются несколько друг происходит активное выделение газа, и дуга быстро гаснет.
Патрон плотно закрыт с обеих сторон латунными крышками, навинченными на кольца. При соответствующем токе вставка плавится в суженом сечении и зажигается дуга. Под действием последней фибра выделяет газ, содержащий около 40% водорода. Большое количество образовавшихся газов при высоком давлении способствует деонизации дугового промежутка, вследствие чего дуга быстро гаснет.
Плавкие предохранители делят так же на инерционные (способные выдержать значительные кратковременные перегрузки) и безинерционные(с ограниченной способностью к перегрузкам).
Для инерционных предохранителей плавкие вставки изготавливают из свинца или его сплавов.
Для безинерционных – мед, цинк.
Предохранители обладают по сравнению с другими аппаратами защиты рядом преимуществ, к которым относят:
Меньшую стоимость, простоту и надежность в эксплуатации, большую разрывную способность, быстродействие и токоограничивающую способность.
К недостаткам предохранителей следует отнести обеспечение ими в основном защиты от токов к.з. и в меньшей степени от токов перегрузок, возможность работы приемников на двух фазах при перегорании одного предохранителя, одноразовость действия.
Выбор предохранителей для всех точек сети должен обеспечивать избирательность их действия.
При повреждении двигателя предохранитель ПЗ не должен расплавиться раньше чем П4, у поврежденного двигателя.
Если повреждения произошли на линии то должен срабатывать ПЗ, а не П2, защищающий трансформатор.
Считается что избирательность в работе предохранителей будет достигнута, если по направлению потока энергии различаются не менее чем на две ступени.
Избирательность плавких вставок из разных материалов имеют различное время плавления.
Выбор плавких предохранителей.
Номинальные токи плавких вставок должны соответствовать кратностям допустимых длительных токов.
Номинальный ток плавкой вставки для инерционных предохранителей определяется только по значению длительного расчетного тока линии.
Для безинерционных предохранителей должны удовлетворять двум условиям, одно из которых определяется выражением (1), а другое одной из ниже перечисленных формул.
1. При защите ответвления, идущего к двигателю где – коэффициент кратковременной тепловой нагрузки плавкой вставки, который принимается следующим:
- для двигателей пускаемых вхолостую 2,5 (ЭД металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов);
- для двигателей пускаемых под нагрузкой 1,6-2,0 (ЭД кранов, дробилок).
При защите ЖД ответственных механизмов выбирают с учетом (2) при независимо от условий.
2. При защите магистрали, питающей силовую или смешанную где – максимальный кратковременный ток линии;
где – пусковой ток одного ЭД или группы ЭД, включаемых одновременно;
где – длительный расчетный ток линии до момента пуска ЭД, определяемый без учета рабочего тока пускаемых ЭД.
3. Для защиты ответвления идущего к сварочному аппарату, выбирается из соотношения:
где – номинальный ток сварочного аппарата при номинальной продолжительности включения, А.
Автоматические выключатели.
Автоматические выключатели переменного и постоянного тока представляют собой силовые выключатели с встроенными релейными устройствами <