Перевірка умов спрацьовування захисного апарату при однофазному замиканні в мережах напругою до 1000В з глухим заземленням нейтралі
В електричних мережах напругою до 1000 в с глухим заземленням нейтралі має бути забезпечено надійне відключення захисним апаратом однофазного к. З. Це диктується вимогами техніки безпеки.
Розрахунковими точками для визначення величини струму к. З. є найбільш віддалені (в електричному сенсі) точки мережі, так як саме цим точкам відповідає найменше значення струму однофазного к. з.
Величина однофазного струму к. З. може бути визначена за наближеною формулою
де Uф - фазна напруга мережі, в;
Zт - повне опір понижувального трансформатора струму замикання на корпус, ом;
Zп - повний опір петлі фаза - нуль лінії до найбільш віддаленої точки мережі, ом.
Розрахункові значення повних опорів понижуючих трансформаторів при однофазних замиканнях наведені в табл. 7-1.
Для трансформаторів потужністю понад 630 ква при визначенні струму к. З. можна прийняти:
Повний опір петлі проводів або жил кабелю лінії визначається за формулою
де Rп - активний опір фазного (Rф) і нульового (Ro) проводів, ом;
Хп- індуктивний опір петлі проводів або жил кабелю, ом.
Активні опору проводів з кольорових металів визначаються по табл. 5-1. Середні значення індуктивних опорів петель проводів або жил кабелів з кольорових металів на 1 км лінії дані в табл. 7-2.
Для сталевих дротів індуктивний опір петлі проводів визначається за формулою
де Х'п- зовнішнє індуктивний опір петлі з прямого і зворотного проводів, рівне для повітряної лінії напругою до 1000 В 0,6 ом / км; Х "п.п і Х" П.О - внутрішні індуктивні опору відповідно прямого і зворотного проводів лінії, ом / км.
Значення повних опорів петель для проводів і жил кабелів з кольорових металів на 1 км лінії дані в табл. 7-3. У табл. 7-6 вказані опору петлі "фаза трьохжильного кабелю - сталева смуга" для неброньованих кабелів.
Таблиця 7-1 Розрахункові опори трансформаторів при однофазному к. З. на стороні 400/230 в
Примітка: Опір петлі "фаза кабелю сталевий смуга" не залишається постійним для зазначених в таблиці значень струму, так як опір сталевої штаби залежить від струму. Для проміжних значень струму величина опору визначається інтерполяцією
Надійне відключення захисним апаратом однофазного к. З. буде забезпечено за умови виконання співвідношення
де К31 - допустима кратність мінімального струму к. з. по відношенню до номінального струму плавкої вставки запобіжника або току спрацьовування, або номінального струму максимального розчеплювача автомата I3;
Ік-найменша величина однофазного струму к. З. визначається за формулою (7-1), а.
Допустима кратність мінімального струму к. З. повинна бути не менше 3 по відношенню до номінального струму плавкої вставки запобіжника і номінального струму розчеплювача автоматичного вимикача, що має назад залежну від струму характеристику, і не менше 1,1 Кр по відношенню до струму спрацьовування автоматичного вимикача, що має тільки електромагнітний расцепитель (Кр - коефіцієнт , що враховує розкид характеристик расцепителя за даними заводу).
Для мереж, що прокладаються у вибухонебезпечних приміщеннях, допустимі кратності струму к. З. збільшуються до значення 4 по відношенню до номінального струму плавкої вставки запобіжника і 6 по відношенню до номінального струму расрасцепітеля автоматичного вимикача з назад залежною від струму характеристикою.
Для мереж, що захищаються тільки від струмів к. З. в необхідних випадках (наприклад, для відбудови від струмів самозапуску двигунів) допускається завищення струмів плавких вставок запобіжників і уставок расцепителей автоматів, але при цьому кратність струму к. з. повинна мати значення не менше 5 по відношенню до номінального струму плавкої вставки запобіжника і не менше 1,5 по відношенню до струму спрацьовування електромагнітного розчеплювача автомата.
Значення допустимої кратності струму к. З. для різних умов прокладки мережі наведені в табл. 7-8.
Таблиця 7-8 Значення допустимої мінімальної кратності струму к. З. по відношенню до струму захисного апарату
Примітки: Кр - коефіцієнт, що враховує розкид характеристик автоматичних вимикачів з електромагнітним расцепителем. При відсутності даних заводу, про гарантовану точності уставки струму спрацювання автоматичного вимикача з електромагнітним расцепителем (відсічення) допускається приймати значення коефіцієнта Кр для автоматичних вимикачів на номінальний струм до 100 а, що дорівнює 1,4, вище 100 а - рівним 1,25. При скруті в виконанні вимог, зазначених в табл. 7-8, допускається застосування швидкодіючої захисту від замикання на землю.
На рис. 7-1 представлена схема чьотирьох повітряної лінії, виконаної алюмінієвими проводами і отримує харчування від шин розподільного щита 380/220 в. Нейтраль системи глухо заземлена. Перетини проводів і довжини ділянок лінії вказані на рис. 7-1.
Нехтуючи опором зовнішньої мережі до шин щита і опором трансформатора, перевірити дію захисних апаратів при однофазному к. З. в найбільш віддалених точках лінії для наступних варіантів:
1. Лінія захищена запобіжниками з плавкими вставками на номінальний струм 80 а.
2. Лінія захищена автоматичним вимикачем типу А 3124 з комбінованими расцепителями на номінальний струм 100 а.
3. Лінія захищена автоматичним вимикачем типу А 3124 з електромагнітними расцепителями з уставкой струму спрацьовування 600 а.
Мал. 7-1. Схема наприклад
Міркування, за якими обраний той чи інший апарат захисту, тут не розглядаються. Приклад має обмежену мету - показати типові випадки перевірки захисного відключення при однофазному к. З.
Умова спрацьовування апаратів захисту перевіряємо по формулі (7-5). Визначаємо опору петлі фазного і нульового проводів лінії при однофазному к. З. в такій точці, для якої значення опору буде найбільшим. За табл. 7-.3 знаходимо значення питомих опорів петлі "фаза - нуль" для перетинів ділянок лінії:
3 X 70 + 1 X 35 Zn = 1,53 ом / км;
3 X 35 + 1 X 16 Zn = 3,0 ом / км;
3 X 16 + 1 X 16 Zn = 4,03 ом / км;
Визначаємо, яка з точок Д або Е є розрахунковою. Опір петлі між точками Г і Д
4,03 X 0,08 = 0,323 ом;
опір петлі між точками Г і Е
Розрахункової виявляється точка Е. Повний опір петлі "фаза - нуль" між точками А і Е становить:
Zn = 1,53 (0,07 + 0,08) +0,39 = 0,62 ом.
Номінальна фазна напруга
Визначаємо величину однофазного струму при к. З. в найбільш віддаленій точці Е мережі (за умовою прикладу слід прийняти Zт = 0):
Перевіряємо виконання умови (7-5) для всіх трьох варіантів захисту лінії.
Допустима мінімальна кратність струму к. З. по відношенню до номінального струму плавкої вставки запобіжника згідно табл. 7-8 дорівнює:
Звідси: 3х80 = 240 а<355 а.
Таким чином, надійне дію захищають лінію запобіжників забезпечується.
Допустима кратність струму к. З. по відношенню до теплового елементу комбінованого розчеплювача, має назад залежну від струму характеристику, дорівнює:
Звідси співвідношення (7-5)
3х100 = 300 а<355 а
За даними заводу гарантується точність уставки для автоматичних вимикачів типу А 3124 становить ± 15%. Прийнявши відповідно до вказівки табл. 7-8 коефіцієнт запасу рівним 1,1, отримаємо:
1,27х600 = 760 а> 355 а.
Надійність дії автоматичного вимикача при к. З. в точці Е не забезпечується.
В системі з глухо заземленою нейтраллю при напрузі 380/220 в лінія захищається запобіжниками з плавкими вставками на номінальний струм 100 а. Вважаючи Zт = 0, визначити найбільшу довжину лінії, при якій буде забезпечуватися надійне перегорання запобіжників при однофазному к. З. в кінці лінії для наступних варіантів виконання лінії:
1. Повітряна лінія з алюмінієвими проводами перетином 3 X 50 + 1 X 25 мм.кв.
2. Трижильний кабель з алюмінієвими жилами перетином 3X50 мм.кв в алюмінієвій оболонці, яку використовують як заземлюючого проводу.
3. Трижильний неброньований кабель з алюмінієвими жилами перетином 3 X 50 мм.кв заземлення корпусу у вигляді сталевої смуги перетином 50 X 4 мм.
За табл. 7-8 визначаємо мінімально допустиму кратність струму к. З .:
Найменша допустима величина однофазного струму к. З.
З огляду на, що за умовою прикладу Zт = 0, знаходимо за формулою (7-1) найбільше допустимий опір "фаза - нуль" лінії:
Визначаємо питомий опір 1 км петлі "фаза - нуль": для варіанта 1 по табл. 7-3
для варіанту 3 по табл. 7-6
Найбільші допустимі довжини лінії будуть рівні:
Найбільша довжина лінії забезпечується застосуванням кабелю з використанням алюмінієвої оболонки в якості заземлюючого (нульового) проводу.