Защитных устройств на стороне низкого напряжения

Согласно [10] электрические нагрузки взаиморезервируемых линий при ориентировочных расчетах допускается определять умножением суммы расчетных нагрузок линий (трансформаторов) на коэффициент 0,9.

(2.15)

где I_р – расчётный ток, А, определённый в п.2.1.

Согласно [1] для защиты элементов сетей напряжением до 1 кВ рекомендуется применять закрытые плавкие предохранители. Если защита линий до 1 кВ и трансформаторов ТП находятся в ведении одной организации, то защиту трансформаторов со стороны низшего напряжения допускается не предусматривать.

Выбор аппаратов защиты производится с учетом следующих основных требований [11]:

1) Напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и расчетному длительному току цепи.

Уставки аппаратов защиты должны выбираться с учётом максимальной нагрузки линии, а для взаиморезервируемых линий – с учётом их послеаварийной нагрузки [10]. Условия выбора аппаратов приведены ниже.

(2.16)

(2.17)

(2.18)

где U_ном.пр, I_ном.пр – номинальное напряжение, В и ток предохранителя, А;

I_{откл.ном} – номинальный ток отключения предохранителя, А;

U_с – номинальное напряжение сети, В;

I_к.max – максимальный ток короткого замыкания сети, А.

Номинальные данные предохранителей можно принять по [12].

Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей нужно выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети. Аппараты не должны отключать установку при перегрузках, возникающих в условиях нормальной эксплуатации.

2) Аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение одно- и многофазных замыканий в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

3) Должна быть обеспечена по возможности селективность действия защиты.

С учетом указанных требований следует выбирать плавкие вставки предохранителей и расцепители автоматических выключателей по соотношениям, приведенным в [11], которые приняты на основании каталожных данных и защитных характеристик.

Откуда для плавкой вставки предохранителя для линии к группам электроприёмников расчётная формула примет вид [11]:

(2.19)

где I_вс - номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А.

На производственных объектах, где большинство электроприемников трехфазные, в качестве аппаратов защиты применяют автоматические воздушные выключатели, выбор которых осуществляется по следующим условиям:

1. По номинальному напряжению

(2.20)

где U_{ном.уст} – номинальное напряжение уставки, В.

2. По номинальному току расцепителя автоматического выключателя

(2.21)

где I_р.тах – рабочий максимальный ток, А;

I_р.ф – расчетный ток форсированного (послеаварийного) режима, А.

3. По номинальному току автоматического выключателя

(2.22)

4. По току срабатывания расцепителя:

а) выбор тока срабатывания по пиковому току

(2.23)

где I_пик­ – кратковременный пиковый ток в линии при пуске двигателя, А.

Для автоматов типа ВА 51 условие выбора следующее:

(2.24)

б) проверка тока срабатывания расцепителя на отключение тока однофазного КЗ

- для сетей в невзрыво- и непожароопасных помещениях для автомата, имеющего обратно зависимую характеристику:

(2.25)

- для автомата, имеющего только электромагнитный расцепитель:

(2.26)

5. По отключающей способности выключателя:

(2.27)

где I_откл – предельный ток, отключаемый автоматическим выключателем, А;

I_к⁽³⁾ – ток трехфазного короткого замыкания, А.

6. По динамической стойкости к токам трехфазного КЗ:

(2.28)

где i_дин – ток электродинамической стойкости, А,

i_у⁽³⁾ – ударный ток трехфазного короткого замыкания, А.

Выбор проводов, кабелей и защитной аппаратуры производится по программе «Электропровод 1.0». Результаты расчётов должны быть приведены в Приложениях пояснительной записки дипломного проекта.

Согласно [1] для кабельных линий, прокладываемых в земле или воде, должны применяться преимущественно бронированные кабели. Металлические оболочки этих кабелей должны иметь внешний покров для защиты от химических воздействий. Кабели с другими конструкциями внешних защитных покрытий (небронированные) должны обладать необходимой стойкостью к механическим воздействиям при прокладке во всех видах грунтов, при протяжке в блоках и трубах, а также стойкостью по отношению к тепловым и механическим воздействиям при эксплуатационно-ремонтных работах.

По [1, глава 1.3] сечения проводов и кабелей выбираются по условию нагрева длительным расчетным током в нормальном и послеаварийном режимах и проверяются по потере напряжения, соответствию току выбранного аппарата защиты, условиям окружающей среды.

Выбор сечений по нагреву осуществляют по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимают ток послеаварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение. Если условия применения проводов и кабелей отличаются от стандартных, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают.

Согласно [1] при прокладке нескольких кабелей в земле (включая прокладку в трубах) допустимые длительные токи должны быть уменьшены путем введения коэффициентов, приведенных в [1]. При этом не должны учитываться резервные кабели.

(2.29)

где I_доп – длительно допустимый ток одиночного кабеля (провода), А;

К_С,Н – коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой однослойной или многослойной прокладке кабелей, а также при прокладке кабелей и проводов в трубах.

Выбор сечения кабеля по условиям коронирования и механической прочности не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этим условиям.

В связи с организацией производства кабелей с полиэтиленовой и поливинилхлоридной изоляцией и их широким внедрением в городское строительство потребовалась проверка принятых кабелей по их термической стойкости при протекании тока короткого замыкания. Определяющим при этом является ток однофазного КЗ в конце линии.

Тогда наименьшее сечение проводника S_min определится формулой:

(2.30)

где I⁽¹⁾_к – ток однофазного КЗ на вводе в здание, А;

t_з – время отключения, с, принимается по времятоковой (защитной) характеристике аппарата защиты с учетом разброса;

С – коэффициент, зависящий от материала жил кабеля и начальной и конечной температуры нагрева.

Однако кабели, защищаемые плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, так как время срабатывания предохранителя мало и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры [1].

Согласно [1] проверке по экономической плотности тока не подлежат сети напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки до 4000-5000 ч.

Выбор сечений проводов и кабелей в соответствии с [1] должен производиться наряду с выполнением других требований с соблюдением определенных соотношений между токами защитных аппаратов и допустимыми токами, т.е. пропускной способностью проводов и кабелей.

Условие соответствия номинальному току плавкой вставки предохранителя I_вс выражается следующим образом:

(2.31)

где К_З - кратность допустимого тока проводника по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя (в соответствии с [1] К_з=1,25).

Потеря напряжения в кабельной линии при нагрузке, приложенной в конце линии, при заданном сечении проводов и кабелей определяется по формуле:

,

(2.32)

где r₀ и x₀ – активное и реактивное сопротивление кабеля, Ом/м;

L – длина кабеля, м.

Результаты расчётов удобнее представить в виде таблиц (Приложение 1).

Контрольные вопросы

1. Перечислите требования, по которым производится выбор аппаратов защиты.

2. По каким условиям выбираются автоматические выключатели и плавкие предохранители?

3. По каким условиям производится выбор и проверка сечений силовых кабелей распределительной сети 0,4 кВ?

4. В каком случае кабели на термическую стойкость к токам короткого замыкания не проверяются?

5. С какой целью производится расчет потери напряжения в кабельной линии?