Пояснительная записка (Электроснабжение поста ЭЦ с разработкой технических мероприятий по исключению случаев возгорания), страница 5

(4.1)

где - расчётная мощность нагрузки линии с учётом наиболее загруженной фазы, кВт;

Ток однофазного короткого замыкания в точке А цепи (непосредственно за аппаратом зашиты вводной панели) определяется по формуле:

(4.2)

где U_Ф - фазное напряжение сети; Z_П - полное сопротивление цепи к.з.

Полное сопротивление цепи К.З.:

Z_П =1/3 Z_ТР + Z_ПУ1×L₁+Z_ПУ2×L₂ , (4.3)

Рисунок 4.1 – Схема расположения токов КЗ

где Z_ПУ1 и Z_ПУ2 - полное удельное сопротивление цепи "фаза - ноль” кабелей в Ом/км на участках 1 и 2 при температуре 65 ºС, допускаемой ПУЭ 1.3.10 для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией; L₁ и L₂ - cоответствено длины кабельных линий до точки к.з., км; (переходные сопротивления аппаратов не учитываются, так как они компенсируются погрешностью арифметической суммы сопротивлений кабельных линий):

Z_ПУ1 × L₁ + Z_ПУ2 × L₂, (4.4)

и теоретически должна определятся геометрическая сумма сопротивлений, то есть активные и индуктивные сопротивления цепи должны вычисляться отдельно);

Z_ТР - сопротивление трансформатора КТП, Ом.

При первом варианте сочетания аппаратов защиты на посту ЭЦ и КТП – предохранитель – автоматический выключатель (Таблица 2) необходимо учесть следующие требования[6]:

а) Согласно п. 3.1.4 Правил устройства электроустановок (далее по тексту – ПУЭ) номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

Таким образом, номинальный ток плавкой вставки предохранителя на вводной панели поста ЭЦ определяется:

(4.5)

б) В соответствии с п. 1.7.79. ПУЭ в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

- в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;

- в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1. При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А - не менее 1,25.

Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника.

Если требования настоящего параграфа не удовлетворяются в отношении значения тока замыкания на корпус или на нулевой защитный проводник, то отключение при этих замыканиях должно обеспечиваться при помощи специальных защит.

Таким образом вторым условием является:

(4.6)

в) Для определения времени сгорания плавкой вставки используются защитные характеристики, приведённые в каталогах. При этом для проверки селективности время срабатывания предохранителя следует увеличивать на 25%.

г) Номинальный ток уставки автоматического выключателя (для расцепителя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику) на КТП выбирается из условия:

(4.7)

д) Для обеспечения селективности производится сопоставление защитных характеристик предохранителя и автоматического выключателя; время срабатывания выключателя следует выбирать минимальное по время-токовым характеристикам, то есть во всём диапазоне характеристик должно выполняться условие:

(4.8)

е) При размещении выключателя в шкафу со степенью защиты IР54, номинальный ток уставки теплового расцепителя автоматического выключателя выбирается также из условия:

(4.9)

ж) Как правило, для обеспечения селективности выключателя на КТП следует выбирать на 1-2 ступени выше

з) Необходимо проверить выполнение условия [6] ПУЭ 3.1.9., согласно которому в сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), допускается не выполнять расчетной проверки кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, аппараты защиты имели кратность не более:

- 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

- 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);

- 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);

- 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей оттока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников.

Таким образом, расцепитель обеспечивает защиту кабеля при условии:

(4.10)

где - длительно допустимый ток кабеля.

При втором варианте сочетания аппаратов защиты на посту ЭЦ и КТП – автоматический выключатель - автоматический выключатель (Таблица 2) необходимо соблюдать следующие условия:

а) Номинальный ток уставки автоматического выключателя на вводной панели поста ЭЦ определяется по формуле:

(4.11)

при этом должны обеспечиваться условия (4.7) и (4.8).

б) При определении селективности время срабатывания теплового расцепителя выключателя следует выбирать максимальное.

в) Номинальный ток уставки автоматического выключателя на КТП определяется путём сопоставления защитных характеристик обоих выключателей, при этом время срабатывания выключателей КТП выбирается минимальным, а расчётный ток - из условия:

(4.9)

При третьем варианте сочетания аппаратов защиты на посту ЭЦ и КТП – автоматический выключатель - предохранитель (Таблица 1) необходимо учесть следующие требования:

а) Номинальный ток уставки автоматического выключателя на вводной панели поста ЭЦ определяется по формуле:

(4.11)

при этом должны обеспечиваться условия (4.7) и (4.8).

б) При определении селективности время срабатывания теплового расцепителя выключателя следует выбирать максимальное.

в) Номинальный ток плавкой вставки предохранителя на КТП определяется, исходя из условия (5), условия селективности (11), (то есть характеристика предохранителя во всём возможном диапазоне токов перегрузки и к.з. должна лежать выше характеристики выключателя).

г) При определении селективности время срабатывания выключателя выбирается максимальное, а время перегорания предохранителя минимальное, то есть без учёта 25% увеличения.

д) Необходимо проверить выполнение условия [6] ПУЭ 3.1.9., согласно которому в сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), допускается не выполнять расчетной проверки кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, аппараты защиты имели кратность не более:

- 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

- 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);

- 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);

- 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей оттока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников.

Таким образом, расцепитель обеспечивает защиту кабеля при условии:

(4.12)

При четвертом варианте сочетания аппаратов защиты на посту ЭЦ и КТП «предохранитель - предохранитель» (Таблица 4.1) необходимо учесть следующие требования:

а) Согласно п. 3.1.4 Правил устройства электроустановок [6] (далее по тексту – ПУЭ) номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

Таким образом, номинальный ток плавкой вставки предохранителя на вводной панели поста ЭЦ определяется:

(4.5)

б) В соответствии с п. 1.7.79. ПУЭ [6] в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

- в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;

- в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую оттока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1. При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А - не менее 1,25.

Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника.

Если требования настоящего параграфа не удовлетворяются в отношении значения тока замыкания на корпус или на нулевой защитный проводник, то отключение при этих замыканиях должно обеспечиваться при помощи специальных защит.

Таким образом вторым условием является:

(4.6)

в) Для определения времени сгорания плавкой вставки используются защитные характеристики, приведённые в каталогах. При этом для проверки селективности время срабатывания предохранителя следует увеличивать на 25%.

г) Номинальный ток плавкой вставки предохранителя на КТП определяется, исходя из условия (5) и условия селективности, при котором плавкая вставка выбирается на 1-2 ступени больше предыдущей. При этом разница в одну ступень является обязательной во всех случаях. Указанные требования определяются значительным разбросом действительного времени отключения от заводских данных из-за совпадения всех неблагоприятных факторов.