РАСЧЕТНАЯ ПРОВЕРКА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
7.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Электроустановка должна быть защищена одним или несколькими устройствами автоматического отключения в случае появления сверхтоков (перегрузки, короткие замыкания) или недопустимых токов утечки.
Устройства защиты должны выбираться с учетом параметров электроустановки, ожидаемых токов короткого замыкания, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников.
Нормами МЭК 364-5-53, положенными в основу ГОСТ Р 50571.ХХ, находящегося на стадии утверждения, определены требования к выбору аппаратов защиты от сверхтоков и УЗО.
Кривая времятоковой характеристики, соответствующая допустимой тепловой нагрузке защищаемой электропроводки, должна лежать выше зоны времятоковой характеристики устройства защиты для всех возможных токов КЗ между минимальным и максимальным значениями.
Для времени срабатывания аппарата не более 0,1 с кривая допустимых значений I2t (интеграла Джоуля) электропроводки должна лежать выше кривой I2t защитного устройства, так как кривая характеристики I2t устройства защиты характеризует максимальные рабочие значения I2t как функцию ожидаемого тока КЗ при установленных условиях эксплуатации.
Время отключения полного тока КЗ в любой точке цепи не должно превышать времени, в течение которого температура проводников достигает допустимого предела.
Для короткого замыкания не более 5 с время t, в течение которого превышение температуры проводников от наибольшего значения допускаемой температуры в нормальном режиме до предельно допустимой температуры в режиме КЗ, может быть приблизительно вычислено по формуле:
Ot = K(S/I)
где t - продолжительность, с; S - сечение проводника, мм2; I - действующее значение тока КЗ, А; K = 115 - для медных проводников с поливинилхлоридной изоляцией; K = 135 - для медных проводников с резиновой изоляцией (в том числе с изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена; K = 74 - для алюминиевых проводников с поливинилхлоридной изоляцией; K = 87 - для алюминиевых проводников с резиновой изоляцией (в том числе с изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена; K = 115 - для соединений медных проводников, выполняемых пайкой, что соответствует температуре 1600С.
Значения предельно допустимых температур нагрева проводников при КЗ приведены в ПУЭ.
Вышеуказанная формула может быть представлена в виде:
I2t = K2S2.
Значение I2t должно указываться предприятиями-изготовителями как технический параметр изделия.
На практике проверка рассмотренных условий требует только расчета максимальных и минимальных ожидаемых токов короткого замыкания.
Рассмотренный принцип выбора защиты от КЗ проиллюстрирован рис. 7.1 и 7.2.
Рис 7.1. Кривые времятоковой характеристики устройств защиты и электропроводки:
а - для плавких предохранителей; б - для автоматических выключателей; С - кривая времятоковой характеристики, соответствующая допустимой тепловой нагрузке защищаемой электропроводки; D1 - кривая срабатывания автоматического выключателя; F - кривая срабатывания плавкого предохранителя (верхний предел зоны срабатывания); Х1 - минимальный ток К3, при котором обеспечивается защита устройством защиты от КЗ
Рис 7.2. Характеристики автоматического выключателя и электропроводки:
С1 - кривая характеристики допустимого I2t защищаемого проводника; D2 - I2t - характеристика автоматического выключателя; Х2 - максимальный ток КЗ, при котором обеспечивается защита автоматическим выключателем
<<< Назад || Дальше >>>
7.2. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО И МИНИМАЛЬНОГО ОЖИДАЕМОГО ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Максимальный ожидаемый ток короткого замыкания - это ток на линейных зажимах устройства защиты от короткого замыкания, который может быть рассчитан, когда известны параметры сети питания и параметры электроустановки со стороны питания до места установки устройства защиты.
Минимальный ожидаемый ток короткого замыкания - это ток, соответствующий короткому замыканию в самой отдаленной точке защищаемой цепи, при коротком замыкании между фазой и нейтралью или, если нейтраль не распределена, между фазами. В случае питания установки от нескольких источников рассматривается только один источник, имеющий максимальное внутреннее полное сопротивление.
При отсутствии достаточно определенной информации для расчета минимальных токов короткого замыкания могут быть сделаны следующие упрощающие допущения:
принимается, что сопротивление электропроводки увеличено на 50 % по отношению к его значению при 200С из-за нагрева проводников током короткого замыкания;
если полное сопротивление цепи со стороны источника питания неизвестно, то принимается, что напряжение источника питания снижено до 80 % номинального напряжения.
Расчет минимального тока КЗ производится по следующим формулам.
Для трехфазных цепей с нераспределенной нейтралью (КЗ между фазами):
I = 0,8U / (1,5r 2L/S )
где I - ожидаемый ток короткого замыкания, А; U - междуфазное напряжение источника питания, В; r - электрическое удельное сопротивление жилы кабеля, Ом мм2/м, при 200С; L - длина защищаемой проводки, м; S - площадь поперечного сечения жилы кабеля, мм2.
Для трехфазных цепей с распределенной нейтралью с уменьшенным или неуменьшенным поперечным сечения (КЗ между фазой и нейтралью):
I = 0,8U0 / (1,5r (1+m)L/S )
где U0 - номинальное напряжение источника питания между фазой и нейтралью, В; m - отношение между сопротивлением нейтрального проводника и сопротивлением фазного проводника (или отношение между площадью поперечного сечения фазного проводника и площадью поперечного сечения нейтрального проводника, если они сделаны из одного и того же материала - меди или алюминия).
Примечания:
- r принимается 0,018 для меди и 0,027 для алюминия.
- Для проводников с площадью поперечного сечения выше 95 мм2 должно учитываться реактивное сопротивление.
- Коэффициент 1,5 учитывает увеличение сопротивления проводников вследствие превышения температуры.
Расчетные токи короткого замыкания применяют для определения требуемой отключающей способности устройства защиты при коротком замыкании. По минимальному току короткого замыкания выбирают ток мгновенного отключения автоматического выключателя, который должен быть не менее расчетного минимального тока короткого замыкания. Рабочие условия могут, однако, потребовать выбора устройства защиты по наибольшей отключающей способности при КЗ, например, если устройство располагается на главном вводе электроустановки.
<<< Назад
|| Дальше
>>>
7.3. ЗАЩИТА ОТ ТОКОВ ПЕРЕГРУЗКИ
Устройства зашиты должны отключать любой ток перегрузки, протекающий по проводникам, раньше, чем такой ток мог бы вызывать повышение температуры проводников, опасное для изоляции, соединений, зажимов или среды, окружающей проводники.
ГОСТ Р 50571.5-94 "Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от сверхтока" предъявляет следующие требования к защитным устройствам.
433.2. Согласованность проводников и защитных устройств.
Рабочая характеристика любого защитного устройства, защищающего кабель от перегрузки, должна отвечать условиям:
Iв = n = z;
I2 = z,
где Iв - рабочий ток цепи; Iz - допустимый длительный ток кабеля; In - номинальный ток устройства защиты (для устройства зашиты с регулируемыми характеристиками номинальным током In является ток выбранной установки); I2 - ток, обеспечивающий надежное срабатывание устройства защиты, практически I2 принимают равным:
току срабатывания при заданном времени срабатывания для автоматических выключателей;
току плавления плавкой вставки при заданном времени срабатывания для предохранителей.
Примечание. В определенных случаях во избежание непредусмотренного срабатывания защиты следует учесть пиковые значения токов нагрузки. В случае циклической нагрузки значения In и Iz выбирают на основе значений Iв и Iz для термически эквивалентной постоянной нагрузки.
Соответствие параметров УЗО условиям эксплуатации установки по номинальной включающей и отключающей способности по дифференциальному току определяется при проектировании путем расчета значения тока короткого замыкания на землю в данной электроустановке.
Проверка соответствия УЗО наиболее важному параметру - условному расчетному току короткого замыкания осуществляется соответствующим расчетом тока короткого замыкания в данной электроустановке.
Во всех случаях применения УЗО его параметры должны соответствовать максимальным токам нагрузки и токам короткого замыкания.
Схема включения УЗО должна предусматривать последовательное защитное устройство (автоматический выключатель, плавкая вставка), обеспечивающее защиту от сверхтоков.
Номинальный ток нагрузки УЗО должен быть равен или на ступень выше номинального тока последовательного защитного устройства.
<<< Назад || Дальше >>>
