Требования к выбору аппаратуры,защит и кабелей

     3. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫБОРУ АППАРАТУРЫ, ЗАЩИТ И КАБЕЛЕЙ

     В сети 0,4 кВ выбор коммутационной аппаратуры, защит и кабелей взаимосвязан. Для любого присоединения должны быть обеспечены:
     1. Нормальный режим работы. Номинальные напряжения и токи аппаратов, и допустимые токи кабелей должны соответствовать номинальному напряжению и длительному расчетному току нагрузки. Исполнение аппаратов и типы кабелей должны соответствовать условиям их эксплуатации.
     2. Стойкость при коротком замыкании. Аппараты и кабели должны быть стойкими при коротком замыкании, а аппараты защиты — надежно отключать расчетные токи короткого замыкания.
     3. Защита от всех видов короткого замыкания. Параметры аппаратов защиты и кабелей должны обеспечивать достаточную чувствительность защиты ко всем видам короткого замыкания в конце защищаемой зоны. Рекомендуется применять автоматические включатели с комбинированным расцепителем, элемент зависимой характеристикой которого является резервной защитой. Должны обеспечивать селективность (отключение только поврежденного участка), надежность срабатывание при появлении условий на срабатывание (несрабатывание при их отсутствии), быстродействие защиты. Быстрое отключение короткого замыкания обеспечивает стойкость аппаратов и кабелей к термическому действию токов короткого замыкания, снижает длительность перерывов питания электроприемников, облегчает последующий самозапуск электродвигателей, обеспечивает безопасность обслуживающего персонала, предотвращает возможность нарушения синхронной параллельной работы маломощных аварийных генераторов, а также синхронных электродвигателей.
     4. Защита от ненормальных режимов — длительной перегрузки электродвигателей, подверженных перегрузкам по технологическим причинам, а также проводов и кабелей в случаях, предусмотренных правилами [13]. При пуске и самозапуске электродвигателей аппараты защиты не должны отключать цепь, а сечение кабелей должно обеспечивать достаточный для разворота электродвигателей уровень напряжения на их зажимах.
     Кроме того, набор аппаратуры и ее конструктивное исполнение в цепи любого присоединения должны обеспечивать возможность вывода в ремонт присоединения или аппарата защиты без остановки основного технологического процесса.
     Выбор аппаратуры, защиты и кабелей данного присоединения выполняют в следующем порядке.
     Определяют нагрузки присоединения, место подключения, составляют предварительную схему присоединения и ближайшего участка питающей сети.
     Предварительно выбирают сечение кабеля присоединения по условиям нагрева в нормальном режиме, проверяют его достаточность по условиям потери напряжения при нормальном режиме и при пуске электродвигателей, рассчитывают токи короткого замыкания.
     Предварительно выбирают тип и номинальные параметры защитного аппарата присоединения по условиям нормального режима, стойкости и селективности при коротком замыкании.
     Рассчитывают уставки защиты, по результатам расчета уточняют тип и номинальные параметры аппарата защиты. Проверяют чувствительность защиты. При не достаточной чувствительности осуществляют специально, описанные в последующих главах мероприятия, по которым может измениться сечение или конструкция кабеля, схема присоединения, номинальный ток автоматического выключателя. При этом все расчеты выполняются заново.
     Если присоединение предназначено для защиты сборки, то проверяют стойкость при коротком замыкании аппаратов, установленных на этой сборке.
     Проверяют защиту электродвигателя и кабеля от перегрузки (при необходимости) с возможным уточнением уставок защиты или сечения кабеля.
     Проверяют селективность защиты с выше- и ниже стоящими защитными аппаратами с помощью построения карты селективности.

     4. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ И ДЛИН КАБЕЛЕЙ

     Условия выбора сечений и длин кабелей. Выбор сечений и длин кабелей выполняется по рассматриваемым ниже условиям. Окончательно принимаются те параметры кабеля, которые удовлетворяют всем этим условиям.
     Условие допустимого нагрева. В нормальном режиме нагрев кабеля не должен превышать допустимого. Исходя из этого выбор сечения кабелей производят по таблицам ПУЭ [13], в которых приводятся значения сечений и соответствующие им допустимые длительные токи нагрева: нагрузки для кабелей различных конструкций. Значения допустимых длительных токов указаны для определенных (нормальных) условий работы кабелей и их прокладки. При отклонении от этих условий значения допустимых длительных токов, приведенные в таблицах, должны быть умножены на приводимые в ПУЭ поправочные коэффициенты, учитывающие характер нагрузки (при повторном не кратковременном и кратковременном режиме работы электроприемников), отклонение температуры окружающей среды от расчетной кабеля, количество совместно проложенных кабелей и тепловые характеристики грунта, в котором проложен кабель.
     Условия обеспечения нормального напряжения на зажимах электродвигателей и других электроприемников. В нормальном режиме сечение и длина кабеля должны обеспечивать отклонение напряжения на зажимах электродвигателей не более ±0,05 UН.ДВ. Падение напряжения кабеле определяется по выражению

U_ост ≥ 0.7U_Н.ДВ (33)

     I – ток нагрузки, А; φ — угол нагрузки, ...°; остальные обозначения такие же, как в выражении (6).
     Поскольку на шинах О.4 кВ должно поддерживаться напряжение 1,05 U_Н.ДВ. (т. е. 400 В), то при напряжении а зажимах электродвигателя 0,95% U_Н.ДВ.=0.95·380=361 В общее падение напряжения в сети может составить 10%. Учитывая это обстоятельство, из выражения (33) можно найти предельную длину кабеля для любого конкретного случая или уточнить его сечение.
     Условия пуска электродвигателя. Сечение и длина кабеля должны обеспечивать нормальный пуск электродвигателей. Пусковые токи создают увеличенную по сравнению с нормальным режимом потерю напряжения в питающем кабеле, в результате чего напряжение на зажимах двигателя снижается. Возможность разворота двигателя определяется значением остаточного напряжения U_ост на его зажимах. Считается, что пуск электродвигателей механизмов с вентиляторным моментом сопротивления и легкими условиями пуска (длительность пуска 0,5 – 2 с.) обеспечивается при

U_ост ≥ 0,7 U_Н.ДВ. (34)

Это условие выполняется, если (что удобно для практической проверки) I_к.мин.⁽³⁾/I_{пуск.дв}, где I_к.мин.⁽³⁾ – ток трехфазного металлического короткого замыкания на зажимах электродвигателя при минимальном режиме работы питающей системы; I_{пуск.дв} – пусковой ток электродвигателя (каталожное значение). Пуск электродвигателей механизмов с постоянным моментом сопротивления или тяжелыми условиями пуска (длительность пуска 5-10 с.) обеспечивается при

U_ост ≥ 0,8 UН.ДВ. (35)

     Это условие выполняется, если (что удобно для практической проверки).
     Условия при коротком замыкании. Кабели должны обладать достаточной термической стойкостью при коротком замыкании в начале кабеля, что обеспечивается как быстродействием защиты, так и соответствующим сечением кабеля.

     Таблица 15. — Постоянная С для кабелей [16]

Изоляция и конструкция кабеля	Материалы жилы	Постоянная С, А·с^0.5/мм²
Кабели со сплошными жилами и бумажной пропитанной изоляцией	алюминий медь	92 140
Кабели с многопроволочными жилами и бумажной пропитанной изоляцией	алюминий медь	98 147
Кабели с поливинилхлоридной изоляцией	алюминий медь	75 114
Кабели с полиэтиленовой изоляцией	алюминий медь	62 94

Примечание. Ввиду отсутствия точных данных при напряжении 0.4 кВ значения постоянной С приняты такими же, как при напряжении 6 кВ.

Практика эксплуатации показывает, что целесообразно выполнять ссответствующую проверку термической стойкости кабеля хотя по ПУЭ для сетей 0,4 кВ этого в настоящее время не требуется. Минимальное допустимое сечение кабеля (в квадратных миллиметрах) по этому условию составляет

S_мин = [√B_к/C]·1000 ≈ [I_к.мин.⁽³⁾/C]·1000√(t_отк+Tа.ср) (36)

      где С — постоянная, принимается по табл. 15, А·с^0.5/мм² остальные обозначения такие же, как в выражении (15).
     Кроме того, при построении схемы учитывают, что токи короткого замыкания в конце кабеля 0,4 кВ значительно снижаются. Поэтому, с одной стороны, при питании сборок подбором сечения кабеля можно обеспечить уровень токов короткого замыкания, соответствующий стойкости установленных на сборках выключателей. С другой стороны, при недостаточной чувствительности защитных аппаратов сборок, электродвигателей и других электроприемников к токам короткого замыкания в конце кабеля ее увеличение часто достигается увеличением сечения кабеля (но не более чем на 1 - 2 ступени), так как это приводит к увеличению токов короткого замыкания.
     Обеспечение защиты кабелей от перегрузок. Защиты от перегрузки требуют все сети 0,4 кВ, выполненные проложенными открыто незащищенными изолированными проводами с горючей оболочкой внутри любых помещений; все осветительные сети независимо от конструкции и способа прокладки проводов или кабелей в жилых и общественных зданиях, в служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, в пожароопасных зонах, все сети для питания бытовых и переносных электроприборов; все силовые сети в промышленных предприятиях, жилых и общественных помещениях, если по условиям технологического процесса может возникнуть длительная "перегрузка проводов и кабелей; все сети всех видов во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных установках независимо от режима работы и назначения сети.
     Например, защиту от перегрузки требуют кабели питания двигателей транспортеров, так как эти механизмы подвержены перегрузкам; не требуют защиты от перегрузки кабели питания центробежных насосов с легкими условиями пуска (установленные в невзрывоопасных помещениях), так как по технологическим причинам эти механизмы не перегружаются.
     Для защиты проводников и кабелей от перегрузки должны быть обеспечены следующие соотношения между допустимым током проводника I ДОП. ПРОВ. (определяется по таблицам ПУЭ) и током срабатывания защиты.
     При применении выключателей только с электромагнитными расцепителями и током срабатывания отсечки I С. О.:
     для проводников поливинилхлоридной, резиновой другой аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией внутри помещений

I_с.о. ≤ 0.8I_{доп.пров.} (37)

для невзрывоопасных производственных помещений, также кабелей с бумажной изоляцией допускается

I_с.о. ≤ I_{доп.пров.} (38)

При применении выключателей с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой для проводников всех марок

I_н.расц. ≤ I_{доп.пров.} (39)

     Где I_н.расц. — номинальный ток расцепителя.
      При применении выключателей с регулируемой зависимой от тока характеристикой и током срабатывания защиты от перегрузки I С. П:
      для проводников с резиновой, поливинилхлоридной и аналогичной изоляцией

I_с.п. ≤ I_{доп.пров.} (40)

для кабелей с бумажной изоляцией или изоляцией вулканизированного полиэтилена

I_с.п. ≤ 1.25 I_{доп.пров.} (41)

При применении предохранителей с номинальным током плавкой вставки I _{Н.
ВС.}:

I_н.вс. ≤ kI_{доп.пров.} (41)

      где к — коэффициент, для проводников с резиновой, и поливинилхлоридной и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией, прокладываемых внутри помещений, принимается равным 0.8. Для всех проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях, а также для кабелей с бумажной изоляцией в любых помещениях к=1.

     5. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

      Параметры и характеристики, по которым выбирают автоматические выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротком замыкании или ненормальных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также для нечастого включения и отключения токов нагрузки. Отключение выключателя при перегрузках и коротких замыканиях выполняется встроенным в выключатели автоматическим устройством, которое называется максимальным расцепителем тока, или сокращенно — расцепителем. Выключатели по заказу могут поставляться следующими дополнительными устройствами: нулевым или минимальным расцепителям, отключающим выключатель при снижении напряжения соответственно (0,1—0,35)UН и до (0,35—0,7)UН (напряжение срабатывания не регулируется); независимым расцепителем (электромагнитом отключения) для дистанционного отключения выключателя; электродвигательным или электромеханическим приводом для дистанционного управления выключателем; свободными вспомогательными контактами, а выключатели серии ВА — также сигнальными контактами автоматического отключения; выдвижным устройством с вставными контактами главных вспомогательных цепей — для выключателей выдвижного исполнения.
      Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие выключатели.
      Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток короткого замыкания в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
      Токоограничивающие выключатели ограничивают знание тока короткого замыкания с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления электрической дуги (в первый же полупериод, до того, как ток короткого замыкания значительно возрастет) и последующего быстрого отключения короткого замыкания, при этом ток короткого замыкания, при этом ток короткого замыкания не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения. Например, в токоограничивающих автоматических выключателях серий АЭ700Б при больших ожидаемых токах короткого замыкания контакты, имеющие специальную конструкцию, сразу же отбрасываются электродинамическими силами, вводя в цепь сопротивление дуги, и затем уже не соприкасаются, так как своевременно срабатывает электромагнитный расцепитель. При малых токах короткого замыкания контакты не отбрасываются, а отключение производиться также электромагнитным расцепителем.
      Номинальным током IН. В. и напряжением UН. В выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдерживать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя I Н. РАСЦ может отличаться от номинального тока выключателя, поскольку в выключатель могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током. Например выключатель АВМ-4 с номинальным током 400А может иметь катушки расцепителя на номинальные токи 120, 150, 200, 250, 300, 400 А.
      Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) называют максимальное значение тока которое выключатель способен включить и отключить и сколько раз, оставаясь в исправном состоянии. Обычно заводские испытания на ПКС выполняют в цикле О—пауза—ВО—пауза—ВО, где О — операция отключения цепи короткого замыкания данным выключателем после ее включения вспомогательным аппаратом, ВО — операция включения и отключения цепи короткого замыкания данным выключателем. Некоторые аппараты дополнительно испытывают на наибольшую включающую способность. Испытания выполняют в цикле В, что означает включение цепи данным выключателем и автоматическое отключение вспомогательным.
      Одноразовой ПКС (ОПКС) называют наибольшее значение тока, которое выключатель может отключить один раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется, может потребоваться его капитальный ремонт или замена. Например, для выключателей серии А3100 значение ОПКС принимают равным значению ПКС выключателя данного типа с расцепителем, имеющим наибольший номинальный ток. Так, выключатели А3110 имеют номинальный ток расцепителей от 15 до 1 А, а значение ПКС — от 3,2 до 12 кА (амплитуда). Однако значение ОПКС принимают равным 12 кА для всех выключателей АЗ110. Аналогично ОПКС принимается равным для выключателей А3120 — 23 кА, А3130 — 30, А3140 — 50 кА. При отключении этих токов может повредиться тепловой элемент или измениться его уставка однако отключение короткого замыкания безусловно обеспечивается, так как электромагнитный расцепитель имеет малое время срабатывания и успевает дать импульс на отключение, а собственно контактная система способна отключать предельный для своего типоисполнения ток короткого замыкания.
      Значения ПКС и ОПКС соответствуют ожидаемому току короткого замыкания, который возникает в цепи при отсутствии данного выключателя и токоограничения.
      Понятия ПКС и ОПКС относятся к процессу отключения. Однако выключатель во включенном состоянии должен пропускать протекающий по нему ток короткого замыкания, оставаясь в исправном состоянии, независимо от того, должен ли он или другой аппарат отключить этот ток. Это качестство выключателя характеризуется понятием электродинамической и термической стойкости.
      Электродинамическая стойкость характеризуется амплитудой ударного тока короткого замыкания, который способен пропускать выключатель без остаточных деформаций деталей и недопустимого отброса контактов, приводящего к их свариванию или выгоранию. Если значение электродинамической стойкости в каталоге не приводиться, то это означает, что стойкость, выключателя определяется его коммутационной способностью.
      Термическая стойкость характеризуется допустимым значением так называемого «джоулева интеграла», отражающего количество тепла, которое может быть выделено в выключателе за время действия тока короткого замыкания. В каталогах термическая стойкость задается величиной, измеряемой в А·с^0.5/мм². Если термическая стойкость в каталоге отсутствует, то это означает, что выключатель является термически стойкам при всех временах отключения, определяемых его защитной характеристикой.
      Собственное время отключения выключателя — время срабатывания распределителей и механизма выключателя до, начала, расхождения силовых контактов (используется при выборе выключателей по предельной коммутационной способности). Полное время отключения выкючателя — время срабатывания расцепителей, механизма выключателя, расхождения силовых контактов и окончания гашения дуги в дугогасительных камерах (используется при проверке селективности защиты).
      Автоматические выключатели могут иметь следующие защитные характеристики (рис.8):
      зависимую от тока характеристику времени срабатывания; такие выключатели имеют только тепловой расцепитель; применяются редко вследствие недостаточной предельной коммутационной способности и быстродействия;
      не зависимую от тока характеристику времени срабатывания; такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненные с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
      ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику времени срабатывания; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени; в зоне токов короткого замыкания выключатель отключается токовой отсечкой с не зависимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет тепловой и электромагнитный (комбинированный) расцепитель, либо двухступенчатый электромагнитный выключатель АВМ), либо полупроводниковый расцепитель.
      трехступенчатую защитную характеристику. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов короткого замыкания — с независимой , заранее установленной, выдержкой времени (для селективной отсечки), а при близких коротких замыканиях — без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких коротких замыканиях. Так выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.

      Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0.4 кВ. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. — 176 с.: ил. (Биб-ка электромантера; Вып. 617) — (с. 44 — 55).

Биография| Реферат| Библиотека |Отчёт о поиске| Индивидуальное задание

ДонНТУ >Портал магистров ДонНТУ