Некоторые характеристики автоматических выключателей

Харак­тери­стика	Область применения	Минимальный ток срабатывания теп­лового расцепи­теля	Минимальный ток срабатывания элек­тромагнитного расце­пителя
B	активная нагрузка	от 1,13I н до 1,45I н	от 3I н до 5I н
С	активная нагрузка	от 1,13I н до 1,45I н	от 5I н до 10I н
D	Активно-индуктивная нагрузка, эл. двигатели	от 1,13I н до 1,45I н	от 10I н до 20I н
Харак­тери­стика	Область применения	Минимальный ток срабатывания теп­лового расцепи­теля	Минимальный ток срабатывания элек­тромагнитного расце­пителя
K	Активно-индуктивная нагрузка, эл. двига­тели, трансформаторы	от 1,05I н до 1,2I н	от 8I н до 14I н
Z	электроника	от 1,05I н до 1,2I н	от 2I н до 3I н

Примечание: 1. I _н – номинальный ток автоматического выключателя;

2. Автоматические выключатели с характеристикой D выпускаются как с комбинированным, так и только с тепловым расцепителем, остальные автоматические выключатели выпускаются только с комбинированным расцепителем.

    Разброс значений токов срабатывания объясняется, во-первых, не­возмож­ностью создания абсолютно идентичных аппаратов, во-вторых, тем, что срабатывание может происходить как из «холодного» состоя­ния, т.е. сразу после включения аппарата, так и из «горячего», т.е. перед срабатыва­нием чувствительный элемент теплового расцепителя автома­тического вы­ключателя был нагрет протекающим по нему рабочим то­ком.

    При оценке эффективности защитного зануления мы должны рас­сматри­вать наихудший вариант, поэтому для случая срабатывания тепло­вого расцепителя необходимо пользоваться верхней кривой харак­теристики. Если же ток короткого замыкания находится в интервале ми­нимальных токов срабатывания ЭМР, то необходимо рассчитывать время отключения по ха­рактеристике теплового расцепителя, т.к. ЭМР может не сработать. Гарантированное срабатывание ЭМР автоматиче­ского выключателя происходит только в случае превышения током ко­роткого замыкания большего из минимальных токов срабатывания ЭМР. Для примера рассмотрим реакцию автоматического выключателя типа «С» с номинальным током 25А на токи различной величины, протекаю­щие через него (см. табл. 3.5).

Таблица 3.4

 

Реакция автоматического выключателя типа «С» с номинальным током 25А на токи различной величины

Значение	Кратность	Реакция расцепителя		Время	Примечание
тока, А	тока	ТР	ЭМР	отключения
20	0,8	не срабо­тает	не срабо­тает	отключения не произойдет	нормальный режим работы
27	1,08	не срабо­тает	не срабо­тает	отключения не произойдет	допустимая перегрузка
75	3	сработает	не срабо­тает	От 4,5 до 14 с	для расчета берем время 14 с
200	8	сработает	срабатыва­ние воз­можно	по ТР: 1,5 с по ЭМР: 0,01 с	для расчета берем время 1,5 с
275	11	-	сработает	0,01 с	для расчета берем время 0,01 с

 

4.Контрольные вопросы

 

1. Принцип действия защитного зануления и область его применения.

2. Назначение нулевого защитного проводника.

3. Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока.

4. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника.

5. Распределение потенциала по длине нулевого защитного проводника при замыкании фазного проводника на зануленный корпус потребителя.

6. Требования нормативных документов к системе защитного зануления.

7. Расчет зануления на отключающую способность.

Пример расчета

Исходные данные:

Мощность потребителя P = 12 кВт

Количество потребителей n=6

Длина питающего кабеля от распределительного щита до потребителя (кабель Б) L=150 м (все кабели проложены в одном коробе)

Длина питающего кабеля от трансформатора до распределительного щита (кабель А) Lтр=200 м (кабель проложен открыто в воздухе)

Материал провода – медь (r=0,018 Ом*мм²/м)

Трансформатор S=100 кВА

Коэффициент использования К_И=0,5

Категория автоматического выключателя – D

 

1. Определяем ток нагрузки

 

1.1. Рабочий ток одного потребителя

 

I _н = P /3* U _ф * cos j * h = 23,77 А ,  (5.1)

 

где P- мощность, Вт

U _ф- фазное напряжение 220 В

I _н – рабочий ток одного потребителя

cos j - 0,85 (для асинхронных двигателей)

h - КПД 0,9 (для асинхронных двигателей)

1.2. Рабочий ток группы потребителей (ток, протекающий по ка­белю от трансформатора к распределительному щиту)

 

I _S = I _н * n *К_И=71,3 А ,                (5.2)

 

где I _н – рабочий ток одного потребителя;

n – количество потребителей;

К_И – коэффициент использования;

I _S - рабочий ток группы потребителей

 

2. Определяем сечение провода.

 

В соответствии с требованиями ПУЭ на допустимый длительный ток для трехжильных проводов и кабелей, проложенных в воздухе (см. приложение 1, табл. П.2.) определяем сечение фазных жил кабеля А:

 

Сечение кабеля А: S _А=16 мм²

 

В соответствии с требованиями ПУЭ на допустимый длительный ток для трехжильных проводов и кабелей, проложенных в коробе (см. приложение 1, табл. П.3., П.4.) определяем сечение фазных жил кабеля Б (провода могут быть проложены многослойно и пучками (см. примечание к табл. П.3., П.4., приложение 1) :

 

Сечение фазной жилы кабеля Б: S_Б=4 мм²

 

Сечение нулевых защитных (PE) проводников будет равно сечению фаз­ных жил, как для кабеля А, так и для кабеля Б (см. табл. 3.2)

 

3. Определяем номинальные токи автоматических выключателей

 

Выбираем из существующего ряда номиналов: 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40 (А)

 

Номинальный ток автоматического выключателя : 25 А

 

4. Расчет активного и индуктивного сопротивления проводников.

 

    4.1. Расчет диаметра жил

    По формуле 3.8 получим:

Для кабеля А: d _{А L} = d _{А PE}=4,5 мм

Для кабеля Б : d _{Б L} = d _{Б PE}=2,3 мм

 

    4.2. Расчет расстояния между жилами

    По формуле 3.9 получим:

Для кабеля А: D _А= 7,9 мм

Для кабеля Б: D _Б= 5,7 мм

 

4.3. Расчет активного сопротивления жилы

По формуле 3.5 для медного кабеля с учетом увеличения сопро­тивления при нагреве, получим:

Для кабеля А : r _{А L} = r _{А PE}=0,27 Ом

Для кабеля Б : r _{Б L} = r _{Б PE}=0,81 Ом

Так как сечение фазных и нулевых защитных проводников равны, то и их сопротивления, то же будут равны.

 

4.4. Расчет индуктивного сопротивления жилы

По формуле 3.6 рассчитаем внутреннее индуктивное сопротивле­ние кабеля, по формуле 3.10 – внутреннее индуктивное сопротив­ление кабеля, а суммарное индуктивное сопротивление по формуле 3.11:

Для кабеля А: X _А=0,020 Ом

Для кабеля Б: X _Б=0,022 Ом

 

    4.5. Расчет полного сопротивления петли «фаза-нуль»

    По формуле 3.4 получим:

 

z _П=2,16 Ом.

 

5. Расчет тока короткого замыкания

    По формуле 3.3 получим (z_т – сопротивление обмоток трансформа­тора (определяется по мощности трансформатора и схеме соединения обмоток в данном случае z_т=0,226 Ом (см. приложение 1, табл. П.1.))):

 

I к=98,4 А.

 

6. Определение времени отключения

Находим кратность тока короткого замыкания к номинальному току автоматического выключателя: I к/ I ном=4,14.

Время срабатывания автоматического выключателя типа «D» при такой кратности тока короткого замыкания к номинальному составит от 3 до 8 с (сработает только тепловой расцепитель) (см. приложение 2, рис П.3.). Время отключения, обеспечивающее безопасность человека, составляет 0,4 с (см. табл. 3.1). Можно сделать вывод о неэффективности, в данном случае, системы защитного зануления.

 

7. Расчет ожидаемого напряжения прикосновения.

 

    Ожидаемое напряжение прикосновения – это напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек их не касается.

    В случае зануленного корпуса в сети типа TN и отсутствия повтор­ного заземления НЗП ожидаемое напряжение прикосновения будет равно напряжению на зануленном корпусе, относительно земли. Это напряже­ние можно рассчитать по формуле 2.3

 

    7.1. Расчет полного сопротивления участка нулевого защитного про­водника, обтекаемого током I к

 

=1,08 Ом.

 

    7.2. Расчет ожидаемого напряжения прикосновения

 

=106,3 В

 

    Время, в течение которого человек может находиться под воздейст­вием такого напряжения, составляет менее 0,5 с (см. приложе­ние 1, табл. П.5.). Отключение же поврежденной электроустановки про­изойдет за время от 3 до 8 с (см. п. 6).

Вывод: безопасность человека в рассматриваемой сети не обеспечена.

 

8. Расчет значения сопротивления повторного заземления нулевого за­щитного проводника

 

    На основании формул 2.5 – 2.7

. (4.3)

 

    Для U пр.доп_.= 50 В и r ₀=4 Ом получим r _п£ 3,55 Ом

 

    Одной из возможных мер, позволяющих обеспечить безопасность человека, является повторное заземление нулевого защитного провод­ника.

 

 

6. Задание Для проведения практического занятия

 

Электрическая сеть (см. рис 6.1.), состоящая из силового трансформа­тора (Тр-р), распределительного щита (РЩ) и 10 потребителей (№1-№10). Длина ка­беля от трансформатора до распределительного щита – Lт (см. табл. 6.1.) (кабель проложен открыто в воздухе), длина кабеля от распределительного щита до первого потребителя (см. табл. 6.1.) – L, до второго – 0,9L, и т.д. Кабели от распределительного щита до потребителей проложены совместно в одном коробе. Известно так же, что потребители представляют со­бой асинхронные электродвигатели одинаковые по мощности. Заданы сле­дующие характеристики двигате­лей: мощность (см. табл. 6.1.) (P), КПД h=0,9, cosj = 0,85. Кроме того за­дана мощность силового трансформатора (Sтр) и ко­эффициент использования. Защита потребителей выполнена автоматическими выключа­телями типа «D».

Для своего варианта задания:

1. Выбрать сечение кабелей, исходя из рабочих токов;

2. Оценить эффективность системы зануления для потребителей 1-10;

3. Рассчитать ожидаемое напряжение прикосновения для потребите­лей 1-10;

Если система зануления не обеспечивает безопасность человека при кос­венном прикосновении, то:

1. Рассчитать значение сопротивления повторного заземления нуле­вого за­щитного проводника, обеспечивающего значение напряже­ния при­косновения ниже допустимого;

2. Предложить меры для рассмат­риваемой сети, обеспечивающие безо­пасность человека при косвенном прикосновении.

рис. 6.1. Схема электрической сети

Таблица 6.1.

Варианты задания

№ п/п	P, Вт	L,м	Lт, м	Sтр, кВА	коэффициент использования
1	2000	90	200	100	0,7
2	2500	90	200	100	0,7
3	3000	90	200	100	0,7
4	3500	90	200	100	0,7
5	4000	90	200	100	0,7
6	2000	110	190	63	0,8
7	2500	110	190	63	0,8
8	3000	110	190	63	0,8
9	3500	110	190	63	0,8
10	4000	110	190	63	0,8
11	4500	110	190	63	0,8
12	2000	120	150	40	0,6
№ п/п	P, Вт	L,м	Lт, м	Sтр, кВА	коэффициент использования
13	2500	120	150	40	0,6
14	3000	120	150	40	0,6
15	3500	120	150	40	0,6
16	4000	120	150	40	0,6
17	2000	130	180	160	0,7
18	2500	130	180	160	0,7
19	3000	130	180	160	0,7
20	3500	130	180	160	0,7
21	4000	130	180	160	0,7
22	4500	130	180	160	0,7
23	5000	130	180	160	0,7
24	2000	100	250	100	0,9
25	2500	100	250	100	0,9
26	3000	100	250	100	0,9
27	3500	100	250	100	0,9
28	4000	100	250	100	0,9
29	2000	170	190	63	1
30	3000	170	190	63	1

 

 

Приложение 1

 

Таблица П.1.

Приближенные значения расчетных полных сопротивлений (Zт) обмоток масляных трехфазных трансформаторов с обмотками низшего напряже­ния 400/230 В, Ом

Мощность трансформатора,	Номинальное напря­жение обмоток выс­шего напряжения,	Zт при схеме соединения об­моток
кВ*А	кВ	Y/Yн	r/Yн
25	10(6)	3,110	0.906
40	10(6)	1,949	0,562
63	10(6)	1,237	0,360
	35(20)	1,136	0,407
100	10(6)	0,799	0,226
	35(20)	0,764	0,327
160	10(6)	0,487	0,141
	35(20)	0,478	0,203
250	10(6)	0,312	0,090
	35(20)	0,305	0,130
400	10(6)	0,195	0,056
	35(20)	0,191	-
630	10(6)	0,129	0,042
	35(20)	0,121	-
1000	10(6)	0,081	0,027
	35(20)	0,077	0,032
1600	10(6)	0,054	0,017
	35(20)	0,051	0,020

 

Таблица П.2.

Длительно допустимые токи для трехжильных проводов и кабелей,

про­ложенных открыто

Сечение проводя­щей	Ток, А
жилы, мм2	алюминиевая жила	медная жила
1,5	-	19
2,5	19	25
4	27	35
6	32	42
10	42	55
16	60	75
25	75	95
35	90	120
50	110	145
70	140	180

 

Таблица П.3.

Длительно допустимые токи для многожильных проводов и кабелей с алюминиевой жилой, про­ложенных в коробе

Сечение	Ток, А
проводя­щей	Количество кабелей проложенных в коробе
жилы,	Многослойно и пучками1						Однослойно2
мм2	До 4	5-6	7-9	10-11	12-14	15-18	2-4	5
1,5	-	-	-	-	-	-	-	-
2,5	19	16	14	13	12	11	13	11
4	27	23	20	19	18	16	18	16
6	32	27	24	22	21	19	21	19
Таблица П.3. (продолжение)
Сечение	Ток, А
проводя­щей	Количество кабелей проложенных в коробе
жилы,	Многослойно и пучками1						Однослойно2
мм2	До 4	5-6	7-9	10-11	12-14	15-18	2-4	5
10	42	36	32	29	27	25	28	25
16	60	51	45	42	39	36	40	36
25	75	64	56	53	49	45	50	45
35	90	77	68	63	59	54	60	54
50	110	94	83	77	72	66	74	66
70	140	119	105	98	91	84	94	84

 

 

Таблица П.4.

Длительно допустимые токи для многожильных проводов и кабелей с медной жилой, про­ложенных в коробе

Сечение	Ток, А
проводя­щей	Количество кабелей проложенных в коробе
жилы,	Многослойно и пучками						Однослойно
мм2	До 4	5-6	7-9	10-11	12-14	15-18	2-4	5
1,5	19	16	14	13	12	11	13	11
2,5	25	21	19	18	16	15	17	15
4	35	30	26	25	23	21	23	21
6	42	36	32	29	27	25	28	25
10	55	47	41	39	36	33	37	33
16	75	64	56	53	49	45	50	45
25	95	81	71	67	62	57	64	57
35	120	102	90	84	78	72	80	72
Таблица П.4. (продолжение)
Сечение	Ток, А
проводя­щей	Количество кабелей проложенных в коробе
жилы,	Многослойно и пучками						Однослойно
мм2	До 4	5-6	7-9	10-11	12-14	15-18	2-4	5
50	145	123	109	102	94	87	97	87
70	180	153	135	126	117	108	121	108

Примечание: 1. Допустимо прокладывать провода и кабели в коробе многослойно и пучками только для питания отдельных электроприемников с коэффициентом использования до 0,7.

2. Для питания групп электроприемников и отдельных приемников с коэффициентом использования более 0,7 следует применять однослойную прокладку кабелей и проводов в коробе.

 

Таблица П.5.

Допустимые значения напряжения прикосновения и токов, проходящих через тело человека

	Время воздействия, с
	0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	свыше 1
U, В	550	340	180	135	120	105	95	85	75	65	60	20
I, мА	550	400	190	150	140	125	105	90	75	65	50	6

 

Приложение 2.

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: