Селективность защитных компонентов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Целью обеспечения селективности является то, чтобы короткое замыкание или перегрузку отключил всегда только тот защитный компонент, который находится ближе всего к месту неисправности, и остаток инсталляции, чтобы остался далее работоспособным.

Селективности двух защитных компонентов (см. рисунок 22) - входного (1) и выходного (2) можно оценить как путем сравнивания характеристик отключения, так и при помощи специальной функции, выполняющей оценку селективности на основании таблиц селективности, указанных в каталоге силовых автоматических выключателей.

Рисунок 22 - Селективности двух защитных компонентов

Селективность - сравнивание двух автоматических выключателей, выбранных из базы данных. Программа позволяет оценить селективности двух автоматических выключателей на основании таблиц селективности независимо от редактируемой схемы соединения. Не нужно ничего рисовать, только выбираются два устройства из базы данных, и далее изобразится селективность с соответствующим комментарием. Пример расчета показан на рисунке 23.

Рисунок 23 – Пример расчета селективности

Щелкните иконку «Расчет» на панели инструментов. В перечне расчетных алгоритмов, в группе «Все расчеты», два раза щелкните строку «Селективность» (сравнивание двух автоматических выключателей, выбранных из базы данных). В далее открытом диалоговом окне (см. рисунок 24) выберите входной автоматический выключатель после щелчка кнопки «База данных». Выберите выходной автоматический выключатель после щелчка кнопки «База данных».

Рисунок 24 – Сравнивание двух автоматических выключателей,

выбранных из базы данных

Поиск комбинации выбранных автоматических выключателей будет выполняться в таблицах селективности, и будет изображен результат и комментарий к нему (или же ограничивающие условия).

Порядок выполнения работы

1. Создайте схему соединения сети (топологию).

Электрическая схема цеха, для которого необходимо провести расчеты, включает два сухих трансформатора 10/0, 4 кВ мощностью 400 кВА. К каждой системе шин подключено по 10 потребителей. Нагрузка на шине не должна быть более 300 кВА (при среднем коэффициенте мощности 0, 85). 1-я и 2-я системы шин соединяются секционным выключателем, который в нормальном режиме отключен. При пропадании напряжения на одной из секций шин работает АВР и включает секционный выключатель. Часть выключателей подключаемой секции должна быть отключена, чтобы на трансформаторе нагрузка была не более ее номинальной. Это потребуется сделать для обеспечения длительной работы трансформатора на нагрузку двух шин.

В рамках сети даны собственные компоненты, которые уже определены (путем выбора из базы данных), и не требуется их расчет - у этих компонентов переключатель «Рассчитывать автоматически»должен быть выключенным.

Двигатель в трехфазном исполнении выбирается из базы данных, по его заданной нагрузке и напряжению 400 В. Если в базе на эту нагрузку и напряжение нет двигателя, то выбирается ближайший в сторону уменьшения, но на напряжении 400 В. При описании общей нагрузки указывается нагрузка в кВт и напряжение.

Следующий этап – выбор параметров кабелей и защитных выключателей.

Параметры собственных компонентов (проводки, защитные компоненты) не заданы, но у каждого компонента должен быть включенным переключатель «Рассчитывать автоматически».

Проектирование начинается с первой ветви. Длины кабелей выбираются произвольно в пределах 10-15 м. Тип кабеля определяется его токовой нагрузкой. Для ветви трансформатор-шина номинальную токовую нагрузку определяют из его паспортных данных. Номинальная нагрузка кабеля должна быть больше номинальной нагрузки трансформатора. Используются комбинации из 2-3 кабелей, чем один кабель большого сечения. Затем необходимо проверить допустимую токовую нагрузку.

При выборе автоматического выключателя, его номинальный ток должен быть больше номинальной нагрузки ветви, но меньше по току расцепителя номинальной нагрузки кабеля.

Расчеты должны быть выполнены для варианта с отключением трансформатора №2 (трансформатор №1 в работе) и трансформатора №1 (трансформатор №2 в работе).

Затем выполните расчет «Проверка напряжения и распределение нагрузки» в однотрансформаторном варианте.

2. Настройте параметры автоматического расчета при помощи функции «Настройка программы».

3. Щелкните значок «Расчет»на панели инструментов. В перечне вычислительных алгоритмов в группе «Основные расчеты»два раза щелкните строку «Расчет кабелей и защитных приборов».

4. Сейчас будет выполнен расчет. Если невозможно найти соответствующий компонент в таблице данных, установленной в «Настройке программы», то алгоритм даст осечку. В этом случае необходимо выполнить расчет параметров компонента вручную, выключить переключатель «Рассчитывать автоматически»и повторить пункт 3.

5. В конце расчета будет выполнена комплексная проверка всей сети, всех компонентов, невзирая на то, были они или не были рассчитаны на достаточно завышенные параметры. Результаты отдельных проверок показаны в диалоговых окнах (каждое окно закроется крестиком в правом верхнем углу или нажатием клавиши Esc).

6. На основании результатов проверки можно выполнить модификацию проекта сети с целью максимальной оптимизации.

Примечания:

- До начала расчета проверьте правильность настройки времени отключения точки неисправности от источника у всех защитных приборов. Технически необоснованные слишком низкие значения могут вести к отказам алгоритма.

- Не рекомендуется определять автоматически параметры соединения у ячеистых сетей.

7. После того, как схема соединения сети (топология) определена, и все компоненты сети рассчитаны на достаточно завышенные параметры, щелкните значок «Расчет»на панели инструментов. В перечне вычислительных алгоритмов в группе «Основные расчеты»два раза щелкните строку «Падения напряжения и распределение нагрузки».

8. Автоматически определяется тип сети. Для радиальных сетей автоматически используется алгоритм, учитывающий коэффициенты одновременности.

Для ячеистой сети выписана информация об игнорировании коэффициентов одновременности. При продолжении расчета будет использован алгоритм, использующий метод матриц проводимости, или расчет может быть завершен, и пригодным изменением рабочего состояния - выключением – некоторых коммутационных компонентов может являться ячеистая сеть, измененная в радиальную.

9. Выполните расчет и следующие отдельные проверки:

- Проверка падений напряжения в узлах по отношению к напряжению источника питания. Не соответствуют узлы, где падение напряжения превышает предел, настроенный при добавлении компонента.

- Проверка падений напряжения в ветвях. Не соответствуют ветви, где падение напряжения превышает предел, настроенный при добавлении компонента.

- Проверка автоматических выключателей и предохранителей на номи -

нальный ток. Не соответствуют компоненты, где ток в ветви превышает номинальный ток компонента (произойдет отключение уже при номинальном состоянии).

- Проверка выключателей на номинальный ток, проверка входной защиты выключателей.

- Проверка шин на нагрузку номинальным током. Не соответствуют компоненты, где ток в ветви превышает номинальный ток компонента. Номинальный ток компонента установлен с учетом укладки.

- Проверка кабелей на нагрузку номинальным током. Не соответствуют компоненты, где ток в ветви превышает номинальный ток компонента (установленный с учетом укладки, температуры окружающей среды, группирования кабелей, и т. д.).

- Проверка защиты кабелей от перегрузок. Номинальный ток защитного компонента должен быть меньше токовой нагрузочной способности кабеля, установленной с учетом укладки и температуры окружающей среды. Должно быть выполнено так же и второе условие согласно стандарту IEC относительно защиты кабеля от перегрузок: . Ампер-секундная характеристика повышения температуры кабеля должна находиться выше характеристики отключения автоматического выключателя.

- Проверка нагрузки и защиты трансформатора и генератора.

- Компоненты в ветви с трансформатором проверяются на номинальный ток трансформатора, невзирая на актуальную нагрузку.

Результаты проверок показаны в диалоговом окне (окно закрывается крестиком в правом верхнем углу или нажатием клавиши Esc).

10. На основании результатов проверки можно выполнить модификацию проекта сети и повторить данную функцию. Результаты расчета показаны в схеме соединения сети.

11. Сохранить сбалансированный расчет для варианта 1 и 2 в формате Автокада. Результаты расчета сохранить в формате Excel. Создать перечень компонентов с результатами расчета, и экспортировать в файл данных.

Данную схему распечатать.

Примечания:

- В том случае, если в сети находится хотя бы одно 1-фазное потребление, то расчет выполняется отдельно для каждой фазы. Падения напряжения и токи показаны для каждой фазы отдельно в порядке L1, L2, L3 и N. Таким образом, можно проверить распределение нагрузки на отдельные фазы. Все проверки выполняются с учетом самой нагруженной фазы.

- В 3-фазных узлах сети, образованных компонентом шина в распределительном щите, автоматически определен коэффициентмощности ( cos φ ) (в случае использования алгоритма для общих сетей, использующего метод матриц проводимости). Программа не позволяет ввести целевой коэффициент мощности, требуемый размер компенсации необходимо определить опытным путем постепенным включением конденсаторов различной величины. С преимуществом можно использовать возможности менять рабочее состояние коммутационных и защитных компонентов, и так постепенно присоединять отдельные конденсаторы. Вставка компонента «Компенсация».

- Коэффициент одновременности учитывается только в радиальных сетях. В ячеистых сетях можно менять рабочее состояние автоматических выключателей (включено/выключено), и таким образом проверять поведение сети в различных рабочих состояниях.

- В случае неуравновешенных сетей с 1-фазными отборами напряжение на мало нагруженной или отключенной фазе может быть больше напряжения источника.

- При помощи функции «Настройка программы»можно:

-включить изображение реальной и мнимой составляющей токов (показывать токи как комплексные числа);

-подавить выделение ошибочных компонентов в схеме;

-включить изображение матриц проводимости и других промежуточных результатов расчета.

12. Произвести расчет токов короткого замыкания (трехфазного и однофазного) для варианта 1 и 2 на секции шин, присоединенной секционным выключателем (сохраняйте схему для распечатки! ). Скорректируйте секционный выключатель, если выбранный не проходит по токам КЗ.

Для этого щелкните значок «Расчет» на панели инструментов. В перечне вычислительных алгоритмов в группе «Основные расчеты» два раза щелкните строку, соответствующую требуемому типу короткого замыкания.

Отключите секционный выключатель. Включите отключенные выключатели. Выполните расчеты для схемы 1-й секции и 2-й секции шин.

Выберите алгоритм, рассчитывающий короткое замыкание в выбранном Вами узле с минимальной присоединенной нагрузкой, в котором произойдет короткое замыкание. Два раза щелкните проектное обозначение компонента, образующего узел с коротким замыканием. Изобразится диалоговое окно с определением каскадов, закроете его нажатием Esc. Будет выполнен расчет.

В случае 3-фазного симметричного короткого замыкания, в выбранном узлу сети, изобразится форма волны тока короткого замыкания во времени. Сохраните ее для распечатки. Окно закроется крестиком в правом верхнем углу или нажатием клавиши Esc, этим перейдете к следующей проверке. Изображение графика можно выключить в «Настройке программы».

13. Выполните следующие отдельные проверки:

- Проверка автоматических выключателей и предохранителей на отключающую способность. Не соответствуют компоненты, где отключаемый ток короткого замыкания в ветви превышает отключающую способность компонента. Отключающая способность компонента определена значением Ics или Icu у автоматических выключателей – согласно настройке переключателя «Рассчитывать на...», или значением Icn у плавких предохранителей. Если был определен каскад (т. е. для каждого узла, образованного компонентом «Шина в распределительном щите», были определены защитные компоненты, расположенные вверх по течению (на вводах), и защитные компоненты, расположенные вниз по течению (на выходах), то отключающая способность защитных компонентов, расположенных вниз по течению, оценивается с учетом компонентов, расположенных вверх по течению (соблюдается ограничение тока короткого замыкания плавким предохранителем и взаимодействие авт. выключателей).

- Проверка выключателей на нагрузку током короткого замыкания. Выключатель не будет отключать короткое замыкание, а должен кратковременно выдержать ток короткого замыкания. Несоответствующими компонентами являются те, где эффективный ток повышения температуры в ветви в течение 1 с превышает кратковременно выдерживаемый ток Icw(1s) компонента.

- Защита перед опасным напряжением на частях, неведущих ток (проверка на время отключения неисправности от источника питания). Она проводится только у 1-фазных коротких замыканий. Непригоден компонент, находящийся ближе всего к точке короткого замыкания, где время отключения больше предела, настроенного при вставке компонента.

- Проверка кабелей/шин на нагрузку током короткого замыкания. Не соответствуют компоненты, где эффективный ток повышения температуры в ветви в течение 0, 1с превышает кратковременно выдерживаемый ток Icw(0.1s) компонента.

Результаты каждой из проверок показаны в диалоговом окне (окно закроется крестиком в правом верхнем углу или нажатием клавиши Esc, этим перейдете к следующей проверке).

14. На основании результатов проверки можно выполнить модификацию проекта сети и повторить эту функцию. Результаты расчета показаны в схеме соединения сети. Сохранить сбалансированный расчет для варианта 1 и 2 в формате Автокада. Результаты расчета сохранить в формате Excel. Создать перечень компонентов с результатами расчета, и экспортировать в файл данных. Данную схему распечатать.

Примечания:

- В случае IT сетей несимметричное короткое замыкание на землю рассчитывается при второй неисправности.

- В случае TT сетей необходимо ввести сопротивление заземления узла трансформатора Rt и сопротивление заземления в узле сети, где произошло короткое замыкание Ra.

- При расчете времени отсоединение точки неисправности от источника питания (для 1- фазного короткого замыкания) применен установленный стандартом коэффициент безопасности 1, 25, повышающий импеданс короткого замыкания цепи.

- Если время отсоединения точки неисправности от источника не соответствует, то можно изменить настройки расцепителей защитного компонента (если компонент позволяет это) или необходимо увеличить сечение проводки в ветви.

- Оценка устойчивости к короткому замыканию защитных приборов, присоединенных к компоненту «Шина в распределительном щите»: предполагается, что короткое замыкание, которое защитный компонент на выходе должен выдержать, может возникнуть не только в конце им защищаемой проводки, но также и непосредственно после автоматического выключателя. Отключающая способность компонента, следовательно, оценивается с учетом тока короткого замыкания, возникшего в узле, к которому защитный компонент присоединен. Это решение в направлении большей безопасности. Изображение характеристик отключения защитных компонентов с целью оценки селективности возможно при помощи модуля «Характеристики отключения».

При помощи функции «Настройка программы» можно:

- подавить выделение ошибочных компонентов в схеме;

- включить изображение матриц проводимости и других промежуточных результатов расчета.

15. Проверить селективность выключателя, защищающего трансформатор и соединительного из базы данных.

Программа позволяет выполнить оценку селективности автоматических выключателей, подключенных к одному узлу, образованному компонентом «Шина в распределительном щите».

Щелкните иконку «Расчет» на панели инструментов. В перечне расчетных алгоритмов, в группе «Все расчеты», 2 раза щелкните строку «Селективность» (сравнивание двух автоматических выключателей, в проекте).

Если для проекта не были определены каскады, то изобразится диалоговое окно с требованием на их определение. Для каждого узла, где происходит ответвление сети (узел, образованный компонентом «Шина в распределительном щите»), должен быть определен входной автоматический выключатель. Для радиальных сетей каскады настроены автоматически. Если каскады уже были определены, то изобразится диалоговое окно с результатами. Для каждого узла, где происходит ответвление сети (узел, образованный компонентом «Шина в распределительном щите»), рассматриваются все пары входной автоматический выключатель - выходной автоматический выключатель. Закройте диалоговое окно щелчком кнопки «Закрыть».

Сохранить сбалансированный расчет для варианта 1 и 2 в формате Автокада. Результаты расчета сохранить в формате Excel. Создать перечень компонентов с результатами расчета, и экспортировать в файл данных.

Данную схему распечатать.

При помощи функции «Сохранить» сохраните изменения в файл на диске, чтобы они были сохранены на случай какой-либо аварии и для использования в будущем.

Примеры решения приведены в электронном виде в компьютерном классе кафедры «ЭПП».

Список литературы

1. xSpider версия 2.8, Справочное руководство. Ing. Petr Slavata, Doc. Ing. Jiř í Rez, CSc., Ing. Michal Kř í ž, Ing. Františ ek Š tě pá n, 2010.

2. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. - М.: Форум: Инфра-М, 2006.

3. Маньков В.Д. Основы проектирования систем электроснабжения. Справочное пособие. – СПб.: НОУ ДПО " УМИТЦ " Электро Сервис", 2010.

4. Гужов Н. П., Ольховский В. Я., Павлюченко Д. А. Системы электроснабжения. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008.

5. Справочная книга электрика./ Под ред. В.И. Григорьева.- М.: Колос, 2004.

6. Электрические аппараты. Справочник Автор: Алиев И. И., Абрамов М. Б. Издательство: РадиоСофт, 2004.

7. Анастасиев П.И., Бранзбург Е.З., Коляда А.В. Проектирование кабельных сетей и проводок. Под общ. ред. Хромченко Г. Е. - М.: " Энергия", 1980.

8. Правила устройства электроустановок. РК. Издание 7. 2008.

9. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования.- Москва: «Издательство НЦ ЭНАС», 2002.

10. ГОСТ Р 52735-2007. Расчёт токов короткого замыкания.

11. IEC 60364-5-523 Электрическое оборудование. Часть 5: Выбор и построение электрического оборудования. Глава 52: Выбор систем и конструкция проводки. Раздел 523: Допустимые токи.

Свод. план 2011 г., поз. 80

Ольга Николаевна Ефимова

⇐ Предыдущая 1 23