Значения полных удельных сопротивлений петли прямого и обратного провода линии или жил кабеля из цветных металлов на 1 км линии приведены в таблице А.8.
В электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшие значения защитных проводников должны составлять как указано в таблице 1.1 [1].
Надежное отключение устройством защиты от сверхтока однофазного к.з. будет обеспечено при условии выполнения соотношения
(2.3)
где Iкз – ток однофазного к.з., А;
Кз – допустимая кратность минимального тока к.з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя или току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя;
Iз - номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, А (таблицы А.4, А.5, А.6).
В соответствии с требованиями [1] допустимая кратность минимального тока к.з. должна быть:
- для предохранителей - не менее 3;
- для автоматических выключателей:
· с номинальным током до 100 А – не менее 1,4;
· с номинальным током более 100 А – не менее 1,25.
Эти требования распространяются на автоматические выключатели типов АП-50Б, А3700, АЕ1031 и т.д., т.е. на автоматические выключатели, для которых заводы-изготовители устанавливают значение тока срабатывания электромагнитного расцепителя или токовой отсечки.
В последние годы в стране появились автоматические выключатели нового поколения, на которые в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50345-99 вместо тока срабатывания электромагнитного расцепителя указывается номинальный ток и тип защитной характеристики.
Например, С16 для серии автоматических выключателей серии ВА 47 (ИЭК). Это автоматический выключатель с номинальным током 16 А и защитной характеристикой типа С.
Защитные характеристики автоматических выключателей серии ВА 47, модификация ВА 47-29…УХЛ4 (ИЭК) приведены в приложении Б.
В соответствии с [2] время срабатывания АВ в сети с фазным напряжением 220 В не должно превышать 0,4 с.
Надежное отключение однофазного к.з. за время до 0,4 с для АВ серии ВА 47 с защитной характеристикой типа С будет обеспечено при выполнении условия
(2.4)
где I - ток к.з., А;
In - номинальный ток АВ, А.
Для АВ с защитной характеристикой типа В это условие имеет вид
(2.5)
Для АВ с защитной характеристикой типа D
(2.6)
Пример расчета защитного автоматического отключения питания и защитного зануления
Пример 1
В электрической сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В электрический двигатель защищен предохранителем типа ПР-2 на номинальный ток 15 А и с номинальным током плавкой вставки 10 А. Питание электродвигателя осуществляется кабелем марки ВВГ-4х2,5, проложенным в трубе.
Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–25 кВА. Длина кабеля от трансформатора до двигателя 100 м.
Проверить условия срабатывания предохранителя при однофазном к.з. на корпус электродвигателя.
Решение
1. Определить по таблице А.1 полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус.
Для трансформатора ТМ–25 кВА Zт = 1,04 Ом.
2. Определить полное сопротивление петли «фаза-нуль» линии от трансформатора до электродвигателя.
Для кабеля ВВГ-4х2,5, проложенного в трубе, Z по = 15,1 Ом/км (таблица А.2) по условию L = 0,1 км.
Zп = Zпо · L = 15,1 · 0,1 = 1,51 Ом.
3. По формуле 2.1 определяем расчетное значение тока однофазного к.з.
4. Проверяем выполнение условия 2.3
Iкз = 86,3 А;
Кз · Iном В = 3·10 = 30 А.
Таким образом, условие 2.3 выполняется, так как 86,3 А > 30 А.
Пример 2
В электрической сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В однофазный электрический нагреватель защищен автоматическим выключателем типа АП50Б-2МТ номинальным током 10 А и током срабатывания электромагнитного расцепителя 35 А. Питание электрического нагревателя осуществляется проводом марки АПВ-3х2,5, проложенным в трубе.
Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–25 кВА. Длина провода от трансформатора до двигателя 100 м.
Проверить условия срабатывания автоматического выключателя при однофазном к.з. на корпус электрического нагревателя.
Решение
1. Определить по таблице А.1 полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус.
Для трансформатора марки ТМ–25 кВА Zт = 1,04 Ом.
2. Определить полное сопротивление петли «фаза-нуль» линии от трансформатора до электрического нагревателя.
Для провода АПВ-3х2,5, проложенного в трубе, Z по = 25,2 Ом/км (таблица А.2) по условию L = 0,1 км.
Zп = Zпо · L = 25,2 · 0,1 = 2,52 Ом.
3. По формуле 2.1 определяем расчетное значение тока однофазного к.з.
4. Проверяем выполнение условия 2.3
Iкз = 61,8 А;
Для автоматического выключателя с Iном =10 А Кз =1,4 (смотри выше)
Кз · Iэмр = 1,4·35 = 49 А;
Таким образом, условие 2.3 выполняется, так как 61,8 А > 49 А.
Пример 3
В электрической сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В однофазный электрический нагреватель защищен автоматическим выключателем серии ВА-47 типа С16. Питание электрического нагревателя осуществляется проводом марки ПВ-3х2,5, проложенным в трубе.
Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–25 кВА. Длина провода от трансформатора до двигателя 100 м.
Проверить условия срабатывания автоматического выключателя при однофазном к.з. на корпус электрического нагревателя.
Решение
1. Определить по таблице А.1 полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус.
Для трансформатора марки ТМ–25 кВА Zт = 1,04 Ом.
2. Определить полное сопротивление петли «фаза-нуль» линии от трансформатора до электрического нагревателя.
Для провода ПВ-3х2,5, проложенного в трубе, Z по = 15,1 Ом/км (таблица А.2) по условию L = 0,1 км.
Zп = Zпо · L = 15,1 · 0,1 = 1,51 Ом.
3. По формуле 2.1 определяем расчетное значение тока однофазного к.з.
4. Проверяем выполнение условия 2.4
Таким образом, условие 2.4 не выполняется, так как 5,39 < 10. Это значит, что в соответствии с приложением Б (защитная характеристика типа С) данный автоматический выключатель не обеспечит время срабатывания до 0,4 с.
Для выполнения этого требования необходимо выбрать автоматический выключатель серии ВА-47 с защитной характеристикой В, т.е. типа В16.
Тогда соответствующее условие 2.5 будет выполнено 5,39>5.
2.3 Варианты заданий для самостоятельной работы
Вариант 1
Разработать систему защитного автоматического отключения питания для однофазного электросварочного аппарата напряжением до 1000 В.
Исходные данные:
1. Электросварочный аппарат защищен предохранителем типа ПР-2 на номинальный ток 15 А и с номинальным током плавкой вставки 10 А.
2. Питание электросварочного аппарата осуществляется кабелем марки ВВГ-4х2,5, проложенным в трубе.
3. Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–25 кВА.
4. Длина кабеля от трансформатора до электросварочного аппарата 100 м.
Проверить условия срабатывания предохранителя при однофазном к.з. на корпус электросварочного аппарата.
По результатам расчета нарисовать однолинейную схему электроснабжения электросварочного аппарата.
Вариант 2
Разработать систему защитного автоматического отключения питания для однофазного электросварочного аппарата напряжением до 1000 В.
Исходные данные:
1. Электросварочный аппарат защищен автоматическим выключателем типа АП50Б-2МТ номинальным током 16 А и током срабатывания электромагнитного расцепителя 35 А.
2. Питание электросварочного аппарата осуществляется проводом марки АПВ-3х2,5, проложенным в трубе.
3. Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–40 кВА.
4. Длина кабеля от трансформатора до электросварочного аппарата - 90 м.
Проверить условия срабатывания предохранителя при однофазном к.з. на корпус электросварочного аппарата.
По результатам расчета нарисовать однолинейную схему электроснабжения электросварочного аппарата.
Вариант 3
Разработать систему защитного автоматического отключения питания для однофазного электрического нагревателя напряжением до 1000 В.
Исходные данные:
1. Электрический нагреватель защищен автоматическим выключателем серии ВА-47 типа С16.
2. Питание электросварочного аппарата осуществляется проводом марки АПВ-3х2,5, проложенным в трубе.
3. Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–63 кВА.
4. Длина кабеля от трансформатора до электрического нагревателя - 80 м.
Проверить условия срабатывания автоматического выключателя при однофазном к.з. на корпус электрического нагревателя.
По результатам расчета нарисовать однолинейную схему электроснабжения электрического нагревателя.
Вариант 4
Разработать систему защитного автоматического отключения питания для однофазного электрического двигателя напряжением до 1000 В.
Исходные данные:
1. Электрический двигатель защищен предохранителем типа ПН-2 на номинальный ток 40 А и с номинальным током плавкой вставки 30 А.
2. Питание электрического двигателя осуществляется кабелем марки ВВГ-4х2,5, проложенным в трубе.
3. Линия питается от трансформаторной подстанции с трансформатором ТМ–25 кВА.
4. Длина кабеля от трансформатора до двигателя 110 м.
Проверить условия срабатывания предохранителя при однофазном к.з. на корпус электрического двигателя.
По результатам расчета нарисовать однолинейную схему электроснабжения электрического двигателя.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Таблица А.1 – Расчетные значения полных сопротивлений понижающих трансформаторов типа ТМ при однофазных замыканиях
| S, кВА | ||||||||
| Zт, Ом | 1,04 | 0,65 | 0,413 | 0,26 | 0,162 | 0,104 | 0,065 | 0,043 |
Таблица А.2 - Значения полных удельных сопротивлений петли прямого и обратного провода линии или жил кабеля из цветных металлов на 1 км линии, Ом/км
| Сечение провода, мм2 | Кабель и провода в трубах | Провода на роликах и изоляторах | |||
| прямого | обратного | медные | алюминиевые | медные | алюминиевые |
| 1,5 | 1,5 | 25,2 | - | 25,2 | |
| 2,5 | 2,5 | 15,1 | 25,2 | 15,1 | 25,2 |
| 9,3 | 15,8 | 9,3 | 15,8 | ||
| 6,12 | 10,5 | 6,14 | 10,5 | ||
| 3,68 | 6,32 | 3,71 | 6,32 | ||
| 2,40 | 3,96 | 2,45 | 3,99 | ||
| 1,94 | 3,26 | 1,98 | 3,30 | ||
| 1,09 | 1,84 | 1,16 | 1,90 | ||
| 1,14 | 1,92 | 1,21 | 1,97 | ||
| 0,833 | 1,39 | 0,927 | 1,45 | ||
| 0,608 | 0,99 | 0,712 | 1,08 | ||
| 0,461 | 0,745 | - | - | ||
| 0,285 | 0,446 | - | - |
Таблица А.3 – Шкала номинальных токов плавких вставок предохранителей
| Тип предохранителя | Номинальный ток предохранителя, А | Номинальные токи плавких вставок предохранителей, А |
| ПР-2 | 6, 10, 15 | |
| 15, 20, 25, 35, 45, 60 | ||
| 60, 80, 100 | ||
| 100, 125, 160, 200 | ||
| 200, 225, 260, 300, 350 | ||
| 350, 430, 500, 600 | ||
| 600, 700, 850, 1000 | ||
| ПН-2 | 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40 | |
| 30, 40, 50, 80, 100 | ||
| 80, 100, 120, 150, 200, 250 | ||
| 200, 250, 300, 400 | ||
| 300, 400, 500, 600 |
Таблица А.4 – Выключатели автоматические серии АП50Б
| Тип выключателя | Номинальный ток, А | Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А |
| АП50Б-2МТ | 35, 100 | |
| 56, 160 | ||
| 87,5; 250 | ||
| 140, 400 | ||
| 175, 500 | ||
| 220,5; 630 | ||
| АП50Б-2М3Т | 87,5; 250 | |
| 140, 400 | ||
| 175, 500 | ||
| 220,5; 630 |
Таблица А.5 – Выключатели автоматические серии А3700
| Тип выключателя | Номинальный ток, А | Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А |
| Двухполюсные | ||
| А3711 | ||
| 630, 1000, 1660 | ||
| А3721 | 1600, 2000, 2500 | |
| А3715 | ||
| А3725 | ||
| Трехполюсные | ||
| А3712 | ||
| 630, 1000, 1600 | ||
| А3722 | 1600, 2000, 2500 | |
| А3716 | ||
| А3726 |
Таблица А.6 – Выключатели автоматические серии АЕ1031
| Номинальный ток, А | Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)