Проверка времени срабатывания защитного устройства на соответствие ГОСТ

Для правильного выбора защитного устройства должно быть меньше времени, указанного в ГОСТ для соответствующего напряжения прикосновения: (табл. 3).

t_ср< t_ГОСТ (13)

где t_ГОСТ – время срабатывания защиты в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.038-82; t_ср – время срабатывания выбранного защитного устройства. Для определения t_ГОСТ необходимо определить напряжение прикосновения:

U_пр=I_кR_н .

По напряжению прикосновения из табл. 3 определяется предельно допустимое значение продолжительности воздействия

тока на человека t_ГОСТ, затем по расчетному номинальному I_н току по табл.4-7 выбирается защитное устройство, причем значение реального номинального тока защитного устройства I_нр должно быть больше расчетного, т.е. I_нр> I_н. Например, плавкий предохранитель ПН2-100 имеет реальные номинальные токи I_нр 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 А. расчетный номинальный ток I_н =55,6А. тогда следует выбирать плавкий предохранитель ПН2-100 с I_нр =63 А.

Примечание. В табл. 4-7 в графе I_н указан максимальный номинальный ток защитного устройства.

После выбора защитного устройства определяется реальное значение коэффициента тока короткого замыкания

По выбранному типу защитного устройства (I_нр) и коэффициенту определяется время срабатывания t_ср (автомата или плавкого предохранителя). Если выполняется условие (13), то расчет закончен. Ниже приводятся варианты и пример расчета РГР.

При выполнении расчетно-графических работ необходимо:

1) начертить схему однофазного короткого замыкания;

2) по расчетному (заданному) номинальному току выбрать сечения проводов;

3) определить сопротивления фазного и нулевого защитного проводников;

4) найти полное сопротивление обмоток трансформатора;

5) рассчитать ток короткого замыкания (формула(11));

6) проверить защитное устройство на отключающую способность (условие 13);

7) по напряжению прикосновения определить время срабатывания защиты t_ГОСТ;

8) пользуясь табл. 4-7, выбрать аппарат защиты;

9) определить и время срабатывания выбранного защитного устройства t_ср (табл. 4-7);

10) проверить условие (13);

11) сделать вывод.

Таблица 3

Предельно допустимое U_пр в зависимости от времени воздействия на человека в аварийном режиме

Таблица 4

Защитные характеристики плавких предохранителей

Таблица 5

Защитные характеристики автоматов с электромагнитными расцепителями

Талица 6

Защитные характеристики автоматов с комбинированными расцепителями

Продолжение табл. 6

Продолжение табл. 6

Продолжение табл. 6

Продолжение табл. 6

Окончание табл. 6

Таблица 7

Защитные характеристики автоматов с тепловыми расцепителями

Вариант 1

1. Произвести расчет зануления в сети 380/220В (рис. 4) в соответствии с заданным вариантом (табл. 8).

2. Порядок выполнения расчетно-графического задания приводится выше.

Рис. 4. Схема расчета

I_Н1, I_Н2, I_Н3- суммарная нагрузка соответственно фаза А, В, С.

Таблица 8

Исходные данные

Окончание табл. 8

Примечание : расстояние первого участка L₁ не учитывается.

Пример расчета.

Дано: L₂= 30 м; S = 6 мм²; K = 3; I_н =50 А; провод медный = 0,018 Ом·мм²/м; Z_тр = 0,799 Ом.

1. Вычерчивается схема замещения однофазного короткого замыкания при замыкании фазы А на корпус (см. рис. 3).

2. Проводим расчет сопротивлений однофазного и нулевого защитного проводников, определив по I_н сечение проводника S = 6 мм²:

Ом,

3. Определяем ток короткого замыкания I_к на основании формулы (6):

4. Проверяем первое условие на отключающую способность для плавкой вставки:

Условие выполняется, следовательно, произойдет надежное автоматическое отключение в аварийном режиме поврежденной установки.

5. Проверяем второе условие (формула (13)). Для этого рассчитываем напряжение прикосновения:

и по табл. 3 находим t_ГОСТ= 0,7 с.

6. Определяем

7. Выбираем по I_н плавкий предохранитель типа ПН2-100 с номинальным реальным I_НР = 50 А (табл. 4).

8. Определяем время срабатывания плавкой вставки при Kр = 7 (табл. 4).

t_ср = 0,4 с.

Следовательно, условие (13) тоже выполняется

0,7с > 0,4 с.

На основании проделанных расчетов можно сделать вывод: выбранный плавкий предохранитель полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к защитным устройствам. Произойдет надежное избирательное автоматическое отключение поврежденной установки за допустимое время.

Вариант 2

Произвести расчет зануления в сети 380/220 В (рис. 5).

Рис. 5. Схема расчет

Питание электродвигателей с короткозамкнутым ротором по двум последовательно включенным участкам с различными видами электропроводок: от трансформаторной подстанции до силового щита – кабелем АСБ(3×30+1×25), на втором участке от силового шкафа до электродвигателя – проводами или кабелем, сечение которых нужно выбрать. Длины кабелей на первом участке L₁, на втором участке L₂, мощности двигателей, их КПД и , мощности питающих трансформаторов приведены в табл. 9; материал проводов второго участка для вариантов с нечетными номерами – медь, с четными – алюминий.

Таблица 9

Исходные данные

Окончание табл. 9

Примечание: напряжение первичной обмотки трансформатора 6-10 кВ.

Номер варианта (табл. 9) выбирается по порядковому номеру фамилии студента в групповом журнале или по номеру зачетной книжки (последняя ил две последних цихфры).

Пример

Исходные данные: длина кабеля АСБ(3×30+1×25) L₁=50 м, КПД = 0,9; полная мощность трансформатора, от которого питается двигатель S_тр= 400 кВА.

1. Схема замещения однофазного короткого замыкания пи замыкании фазы А на корпус имеет вид, приведенный на рис. 6. Здесь Z_тр– комплекс полного сопротивления фазы трансформатора; Z_Ф1 = R_Ф1+jX_Ф1 и Z_Ф2 = R_Ф2+jX_Ф2- комплексы полных сопротивлений фазных проводов первого и второго участков;

Z_Н1 = R_Н1+jX_Н1 и Z_Н2 = R_Н2+jX_Н2 – комплексы полных сопротивлений нулевых защитных проводников соответствующих участков; - сопротивление взаимной индукции между фазными нулевым защитными проводами. Длина проводов 1-го участка 50 м, 2-го – 30м.

Рис. 6. Схема замещения однофазного короткого замыкания

2. Расчет номинального тока

3. Сечения проводов.

S_Ф1 = 30мм²; S_Н1 = 25 мм²; сечение фазного провода определяется по номинальному току двигателя S_Ф2 = 4 мм² (алюминий). Это же сечение принято и для нулевого защитного провода S_Н1 = 4 мм².

4. Определение активных сопротивлений фазных и нулевых защитных проводников.

R_Ф1= 1,2 _Ф1L₁ /S_Ф1 = 1,2·0,0305·50/30 = 0,061 Ом;

R_Н1= 1,2 _Н1L₁ /S_Н1 = 1,2·0,0305·50/25 = 0,0732 Ом;

R_Ф2= 1,2·0,0305·30/4 = 0,2745 Ом;

R_Н2= 0,2745 Ом.

Индуктивными сопротивлениями моно пренебречь (провода из цветного металла).

5. Z_Т= 0,195 Ом;

6. Тогда в соответствии с формулой (5) определяется ток короткого замыкания:

7. По напряжению прикосновения = 102,2 В определяется максимальное время срабатывания защиты = 0,5 с.

8. Выбор аппарата защиты.

Исходные данные:U_Ф = 220в, I_Н = 21 А, I_К = 294 А.

Ближайший номинальный ток автоматов с электромагнитным расцепителем I_НЭР равен 25 А. Кратность тока короткого замыкания K Из табл. 4 выбираем автомат АЕ-2540, который надежно отключит двигатель почти мгновенно (меньше 0,1 с).