Dobór przekrojów przewodów do zakładów przemysłowych

1. Dobór z kryterium na dopuszczalną obciążalność długotrwałą przewodu

W celu wyznaczenia minimalnego przekroju przewodu z kryterium na obciążalność długotrwałą przewodu z wzoru 2.1 wyznaczono maksymalny prąd, który będzie płynął przez przewód w warunkach zwykłej obciążalności prądowej.

$$I_{\max} = \frac{S_{\text{obc}}}{\sqrt{3} \bullet U_{N}}$$	(2.1)

Z tabeli opisującej obciążalność prądową długotrwałą (katalog TELE-FONIKI, str. 263, tabela 2b) dobrano przekroje przewodów o dopuszczalnym prądzie większym niż wyznaczony I_max.

Wyniki zaprezentowano w tabeli 5.

Tabela 5. Dobór przekroju przewodów z kryterium na obciążalność długotrwałą

gałąź	Sobc [kVA]	Imax [A]	s dobrane[mm^2]
A2 - P1	1848	24,63	35
A3 - P2	2911	30,17	35
A6 - P3	1820	25,56	35
A10 - P4	840	13,57	35
A0 - P3 (wariant 2.)	1820	25,56	35

1. Dobór z kryterium na obciążalność zwarciową przewodu

Wyznaczenie minimalnego przekroju z kryterium na obciążalność zwarciową jest już zadaniem bardziej skomplikowanym. W pierwszym kroku należy zsumować rezystancje i osobno reaktancje począwszy od systemu do miejsca przyłączenia kabla. Obrazują to odpowiednie kolumny w tabeli 6.

Impedancję systemu elektroenergetycznego wyznacza się ze wzoru 2.2:

$$Z_{\text{SEE}} = \frac{c \bullet U_{N}^{2}}{S_{k}"}$$	(2.2)

gdzie za wartość stałej c przyjęto 1,1.

Reaktancję sieci zasilającej wyznaczamy z zależności 2.3:

XSEE = 0, 995 ZSEE	(2.3)

Rezystancję zaś jako 2.4:

RSEE = 0, 1 XSEE	(2.4)

Następnie, w oparciu o wyliczone wartości R i X, należy wyliczyć parametr κ, według wzoru 2.5.

$$\kappa = 1,02 + 0,98e^{- \frac{3R}{X}}$$	(2.5)

Znając wartość współczynnika κ oraz czas trwania zwarcia z poniższej charakterystyki można odczytać przybliżoną wartość parametru m.

Ponieważ zakładamy zwarcie odległe od generatora, można przyjąć Ik = Ik’’ i z poniższej charakterystyki odczytać wartość parametru n.

Jak widać, dla sytuacji, gdzie stosunek Ik’’/Ik = 1 wartość parametru n wynosi 1.

Następnym krokiem jest wyliczenie wartości prądu Ik’’ dla pętli zwarciowych utworzonych z odcinka od sieci zasilającej do miejsca przyłączenia kabla, według wzoru 2.6.

$$I_{k}" = \frac{{c \bullet U}_{N}}{\sqrt{3} \bullet \sqrt{R^{2} + X^{2}}}$$	(2.6)

Dzięki odczytanym uprzednio wartościom m i n można wyznaczyć prąd cieplny z zależności 2.7:

$$I_{\text{th}} = I_{k}" \bullet \sqrt{m + n}$$	(2.7)

Z katalogu TELE-FONIKI odczytujemy maksymalną dopuszczalną gęstość prądu dla kabla o żyłach aluminiowych przy zwarciu trwającym 1 sekundę, dla najbardziej niekorzystnych warunków, tj. przy nagrzaniu kabla przed zwarciem do . Odczytana wartość wynosi J_c1 = 94 A/mm².

Ostatecznie, minimalny przekrój przewodu dobieramy z warunku 2.8:

$$s_{\min} = \frac{I_{\text{th}} \bullet \sqrt{t_{k}}}{J_{c1}}$$	(2.8)

Znormalizowaną średnicę przewodu dobieramy z katalogu.

Dobór przekroju przewodu z kryterium na obciążalność zwarciową

Odcinek do stacji	R [Ω]	X [Ω]	κ	m	n	Ik'' [kA]	Ith [kA]	smin [mm^2]	s [mm^2]
A0 - P1	1,01	1,83	1,21	0,3	1	4,55	5,19	55,22	70
A0 - P2	1,18	2,09	1,20	0,28	1	3,96	4,48	47,71	50
A0 - P3	2,04	3,41	1,18	0,24	1	2,40	2,67	28,43	35
A0 - P4	3,43	5,17	1,15	0,2	1	1,54	1,68	17,90	35
A0 - P3 (wariant 2.)	0,08	0,79	1,74	1	1	12,01	16,98	180,68	185

Rezystancja linii odcinka do stacji jest to suma rezystancji linii poszczególnych odcinków tj:
A0 – P1 = A0 – A1 + A1 – A2 + R_SEE

A0 – P2 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + R_SEE

A0 – P3 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + A3 – A4 + A4 – A5 + A5 – A6 + R_SEE
A0 – P4 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + A3 – A4 + A4 – A5 + A5 – A6 + A6 – A7 + A7 – A8 + A8 – A9 + A9 – A10 + R_SEE
A0 – P3 (wariant 2) = R_SEE

Impedancje linii do poszczególnych zakładów wyliczaliśmy w sposób adekwatny:

A0 – P1 = A0 – A1 + A1 – A2 + X_SEE

A0 – P2 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + X_SEE

A0 – P3 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + A3 – A4 + A4 – A5 + A5 – A6 + X_SEE
A0 – P4 = A0 – A1 + A1 – A2 + A2 – A3 + A3 – A4 + A4 – A5 + A5 – A6 + A6 – A7 + A7 – A8 + A8 – A9 + A9 – A10 + X_SEE
A0 – P3 (wariant 2) = X_SEE

1. Dobór przekroju przewodu z kryterium na maksymalny dopuszczalny spadek napięcia

Tego kryterium nie uwzględnialiśmy.