Основные понятия аппаратов защиты до 1 кВ

Расцепитель — чувствительный элемент, встроенный в автомат, при срабатывании воздействующий на механизм отключения.

Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полупроводниковый) — устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.

Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) — устройство, срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.

Расцепитель минимального напряжения — устройство, срабатывающее при недопустимом снижении напряжения в цепи (до 0,3...0,5 от V _H₀_M).

Независимый расцепитель — устройство дистанционного отключения автомата или по сигналам внешних защит.

Максимальный и тепловой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата, остальные по одному на автомат.

Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) — наименьший ток, вызывающий отключение автомата.

Уставка тока расцепителя — настройка его на заданный ток срабатывания.

Ток отсечки — уставка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.

Номинальный ток расцепителя — это наибольший длительный ток расцепителя, не вызывающий отключения и перегрева.

РПЗ-10. Проверка элементов цеховой сети 69

Отключающая способность — наибольший ток КЗ, при котором отключение произойдет без повреждения.

• Проводки (кабели) проверяют:

1) на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию

I _доп ≥ K _3щ I _у(п) (для автоматов и тепловых реле);

I _доп ≥ K _3щ I _ВС (для предохранителей),

где I _доп — допустимый ток проводника по каталогу, А;

I _у(п) — ток уставки автомата в зоне перегрузки, А;

К _зщ— кратность (коэффициент) защиты (таблица 1.10.1);

2) на термическую стойкость, согласно условию

S кл ≥ S кл. тс,

где S кл — фактическое сечение кабельной линии, мм;

S кл. тс — термически стойкое сечение кабельной линии, мм².

• Шинопроводы проверяют:

3) на динамическую стойкость, согласно условию

σ ш. доп ≥ σ ш,

где σ ш _доп — допустимое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²;

σ ш — фактическое механическое напряжение в шинопроводе, Н/см²;

4) на термическую стойкость, согласно условию

где S _ш— фактическое сечение шинопровода, мм²;

S _ш._tc— термически стойкое сечение шинопровода, мм².

• Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.

Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).

Максимальное усиление на шину определяется по формуле

где F — максимальное усилие, Н;

/ — длина пролета между соседними опорами, см;

а — расстояние между осями шин, см;

/_у — ударный ток КЗ, трехфазный, кА.

Примечание. При отсутствии данных / принимается равным кратному числу от 1,5 м, т. е. 1,5-3-45-6 м.

70 Часть 1. Расчетно-практические занятия по электроснабжению объектов

Величина а принимается равной 100, 150, 200 мм.

Наибольший изгибающий момент (М_макс, Н·см) определяется следующим образом:

М_макс= 0,125 F l (при одном или двух пролетах),

М_макс= 0,l F l (при трех и более пролетах).

Напряжение (σ, Н/см²) в материале шин от изгиба определяется по формуле

где W — момент сопротивления сечения, см³:

W = —при расположении шин широкими сторонами друг к другу (на ребро);

W = — при расположении шин плашмя;

W = 0,1 d ³ — для круглых шин с диаметром d, см.

Шины будут работать надежно, если выполнено условие

Для сравнения с расчетным значением принимают

Если при расчете оказалось, что σ > σ _доп, то для выполнения условия необходимо увеличить расстояние между шинами (а) или уменьшить пролет между опорами — изоляторами.

Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины, опорные и проходные изоляторы, трансформаторы тока.

Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды — секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 1.10.2).

Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле

где а — термический коэффициент, принимается:

I — установившийся 3-фазный ток КЗ, кА;

t _пр — приведенное время действия тока КЗ, с (таблица 1.10.3).

Время действия тока КЗ t _д(таблица 1.10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты t₃ и время отключения выключателя t _B:

Должно быть выполнено условие термической стойкости

РПЗ—10. Проверка элементов цеховой сети 71

Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника.

Если условие не выполняется, то следует уменьшить t _д(быстродействие защиты).

• Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.

Характерной линией является та, у которой K _п I _н L — наибольшая величина,

где К _п— кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока перегрузки (для линии без ЭД);

/_н — номинальный ток потребителя, А;

L — расстояние от начала линии до потребителя, м.

Принимается при отсутствии данных:

К _п= 6. ..6,5 для СД и АД с КЗ — ротором;

К _п = 2... 3 для АД с Ф — ротором и МПТ.

Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем.

Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:

а) по токам участков

б) по токам ответвлений

в) по мощностям ответвлений

где AV — потеря напряжения, %;

V _н— номинальное напряжение, В;

/ — ток участка, А;

/ — ток ответвления, А;

/ — длина участка, км;

L — расстояние от начала ответвления;

Р — активная мощность ответвления, кВт;

Q — реактивная мощность ответвления, квар;

r ₀, х ₀ — удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.

Данную формулу следует применить для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты.

Должно быть выполнено условие ∆V ≤10 % от V _ном.

Часть 1. Расчетно-практические занятия по электроснабжению объектов

Таблица 1.10.2. Значения Т доп °С

Проводники	Т _дл°С (норм)	Т доп °С (при КЗ)
Шины: медные алюминиевые
Кабели, провода до1 кВ
Кабели более 1 кВ

Таблица 1.10.3. Значения приведенного времени действия тока КЗ

Параметр	Ступень
IV	III	II	[
*д, С	0,1	0,2	0,5		1,5
*пр» С	0,1	0,2	0,5	0,9	1,2	1,7	2,5	3,5

Пример

Дано:

Линия ЭСН (рис. 1.8.1) с результатами расчетов A3 и проводников (пример 1 РПЗ-8), токов КЗ (пример в РПЗ-9).

Требуется проверить:

• A3 по токам КЗ;

• проводники по токам КЗ;

• линию ЭСН по потере напряжения.

Решение:

1. Согласно условиям по токам КЗ A3 проверяются:

• на надежность срабатывания:

Надежность срабатывания автоматов обеспечена;

• на отключающую способность:

Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;

• на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе К_о для I _У(_КЗ) каждого автомата:

2. Согласно условиям проводники проверяются:

• на термическую стойкость:

РПЗ-10. Проверка элементов цеховой сети 73

По таблице 1.10.3 /_Пр(н) = 1,7 с

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют;

• на соответствие выбранному аппарату защиты: учтено при выборе сечения проводника

3. Согласно условиям шинопровод проверяется:

• на динамическую стойкость:

так как Ь_ш = 2 м, то достаточно иметь один пролет / = 3 м.

Принимается установка шин «плашмя» с а = 100 мм (рис. 1.10.2):

Шинопровод динамически устойчив;

• на термическую стойкость:

Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 200 °С.

4. По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию

Составляется расчетная схема для потерь напряжения (рис. 1.10.3) и наносятся необходимые данные.

10-2533

74 Часть 1. Расчетно-практические занятия по электроснабжению объектов

L _кл1=5 м	L _ш= 2м	L _кл2= 20 м
∆V _кл1	∆V _Ш	∆V _кл₂
r ₀₁ = 0,11 Ом/км	r ₀_ш = 0,13 Ом/км	г₀₂ = 0,63 Ом/км
х₀₁ = 0,08 Ом/км	х _0ш= 0,1 Ом/км	х ₀₂ = 0,09 Ом/км
∆u _{o ш}=-8,5-10 ^{- 2}В/м