Мельников М.А. Внутрицеховое электроснабжения

RA = 0,0004 Ом, XA = 0,00099 Ом; Xc - сопротивление питающей системы, принимается равным 0,0032 Ом при мощности КЗ системы 100 и 200 МВА; X’ - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль, принимается равным 0,6 Ом/км; X” - внутреннее индуктивное сопротивление проводов зануления. Учитывается только для проводов, выполненных из стали:

X”= 0,6 Rст,

где Rст - величина активного сопротивления для различных профилей стали, определяется по кривым [13] при токах кI. Некоторые данные по сопротивлению труб приведены в приложении (Табл.П.4.2 и П.4.2,а). Значение плотности тока в этих таблицах определяется как отношения тока, приведенные в табл.П.4.2 и П.4.2,а, к сечению трубы, в которой проложены провода. Например, плотность тока в трубе 3/4 , в которой проложен провод, защищенный плавкой вставкой с Iнвст = 100 А, будет равен

Примеры расчета тока КЗ в сети до 1 кВ приведены в [2, 13].

Из рассмотренной методики определения токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ следует:

-ток КЗ в сети напряжением до 1 кВ определяется сопротивлением (мощностью) трансформатора цеховой ТП, сопротивлениями элементов цеховой электрической сети и переходными сопротивлениями (включая сопротивление дуги в месте КЗ);

-поскольку цеховые ТП выпускаются комплектными, то все их оборудование (шкафы высокого и низкого напряжений с установленными в них автоматами, трансформаторами тока, шинами и другими элементами) рассчитано на длительный нормальный режим работы и отвечает требованиям устойчивости к токам КЗ в сети низкого напряжения трансформатора данной мощности;

-если в цеховой электрической сети применяются комплектные магистральные и распределительные шинопроводы, то выбор их по номинальному току позволяет, как правило, удовлетворять и требованиям устойчивости

кдействию тока КЗ.

Таким образом, во многих случаях отпадает необходимость в проверке оборудования напряжением до 1 кВ на устойчивость к токам КЗ.

61

каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ

и т.п.

Менее опасны для линии перегрузки. Небольшие по величине и кратковременные перегрузки проводников не представляют для них непосредственно опасности, однако длительные перегрузки ведут к старению изоляции

иснижению ее изоляционных свойств. В результате возможны травмы в случае прикосновения человека к проводу с поврежденной изоляцией или КЗ с указанными выше последствиями.

Защита от токов КЗ является обязательной для всех элементов сети, время ее действия должно быть минимальным для уменьшения термического

идинамического эффектов от тока КЗ и необходимо, чтобы обеспечивалась селективность (избирательность) ее действия.

Перегрузка является менее опасной и в ряде случаев допускается отказ от применения защиты проводников от перегрузки.

Согласно ПУЭ защита от перегрузки обязательна:

-для сетей внутри помещений, выполненных открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией;

-осветительных сетей в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных ЭП, а также в пожароопасных зонах;

-силовых сетей на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях - только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;

-проводников силовых, осветительных и вторичных цепей в сетях напряжением до 1 кВ во взрывоопасных зонах классов В-1, В-1а, В-П и В-Па.

Автоматами защиты электродвигателей, проводников и шинопроводов от воздействия больших токов в сетях напряжением до 1 кВ обычно служат плавкие предохранители (с набором плавких вставок) и автоматические выключатели с электромагнитными, полупроводниковыми или комбинированными расцепителями - устройствами, обеспечивающими отключение автомата при ненормальных по току режимах в сети.

4.6.1. Защита плавкими предохранителями

Предохранитель состоит из корпуса, в котором находится металлическая пластинка или нить, являющаяся искусственным ослабленным звеном в цепи тока. Ток, превышающий нормальный, нагревает плавкую вставку, вызывая ее расплавление.

Чем больше ток, тем быстрее повышается температура вставки и тем меньше требуется времени, чтобы вставка расплавилась.

63

каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ

По конструктивным признакам предохранители на напряжение до 1 кВ разделяются на две группы:

-без наполнителя разборные (ПР-1, ПР-2):

-с наполнителем (насыпные) не разборные и разборные (НПН-2, ПН-2). По материалу вставки различают предохранители:

-с большой тепловой инерцией (свинец, его сплавы), выдерживающие значительные кратковременные перегрузки по току (рис.4.4,а);

-безынерционные, с малой тепловой инерцией, т.е. с ограниченной способностью к перегрузкам (медь, серебро, цинк).

Предохранители обладают по сравнению с другими аппаратами защиты (автоматическими выключателями) рядом преимуществ, а именно:

-простота и надежность в эксплуатации, большая отключающая способность, быстродействие, токоограничивающая способность, меньшая стоимость.

К недостаткам предохранителей следует отнести недостаточную надежность защиты от токов перегрузки, возможность работы ЭП на двух фазах при перегорании предохранителя в одной фазе, одноразовость действия плавкой вставки.

Принцип действия предохранителей рассмотрим на примере ПР - разборный газогенерирующий предохранитель. Рабочая часть ПР состоит из фибровой трубки, внутри которой находится плавкая вставка специальной формы из цинкового сплава (рис.4.4,б). При расплавлении вставки в местах меньшего сечения возникает несколько электрических дуг и под действием высокой температуры некоторая часть внутренней части фибровой трубки

разлагается, превращаясь в газ. Большое количество газа при высоком давлении (80-100 кг/см2) способствует деионизации дуговых промежутков, вследствие чего дуга быстро гаснет. Процесс нагревания вставки различен при небольших токах (перегрузках) и токах КЗ. При перегрузке вставка нагревается сравнительно медленно, поэтому она не успевает расплавиться, если длительность перегрузки невелика. При токах КЗ узкие места вставки быстро на-

греваются до Топл = 420оС и все одновременно расплавляются. Вследствие появления нескольких дуг происходит активное выделение газа и дуга быстро гасится.

Примерное размещение предохранителей в радиальных схемах цеховых сетей показано на рис.4.5. Выбор предохранителей для всех точек сети должен обеспечивать селективность (избирательность) их действия. При этом, естественно, предполагается размещение предохранителей по все убывающим величинам номинальных токов вставок.

На рис.4.6 приведены защитные характеристики плавких вставок предохранителей типа ПН-2 напряжением 500 В, т.е. зависимость времени плавления вставки (медная) от проходящего по ней тока. Корпус ПН-2 заполнен кварцевым песком, что способствует быстрому гашению дуги.

65

67

каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ

отключения, что позволяет автоматизировать управление цеховыми ЭП. Ряд серий автоматов (А3700, ВА62, «Электрон») вместо теплового расцепителя максимального тока содержат полупроводниковый (может быть также и электромагнитный расцепитель).

Автоматы выпускаются двухполюсными для постоянного тока напряжением до 440 В включительно, двух- и трехполюсными для переменного тока напряжением до 660 В включительно.

Номинальные токи автоматов - от 50 до 5000 А, и отключают токи КЗ в сетях 0,4 кВ от 10 кА до 65 кА (серии «Электрон»), что соответствует мощности трансформатора до 2500 кВА.

В осветительных сетях 220-380 В, имеющих глухозаземляющую нейтраль, желательно применять однополюсные автоматы. В этом случае при замыкании на землю отключается только треть светильников.

Автоматические выключатели обеспечивают защиту от перегрузок:

-с помощью тепловых расцепителей, действующих с выдержкой времени, обратно зависимой от тока перегрузки;

-расцепителями с часовым механизмом (с обратно зависимой от тока характеристикой);

-с помощью полупроводниковых расцепителей (с обратно зависимой от тока характеристикой);

-комбинированными расцепителями, обеспечивающими защиту от перегрузок (с обратно зависимой от тока характеристикой) и токов КЗ мгновенного действия и с выдержкой времени, обеспечивающей селективность действия.

Комбинированный расцепитель автомата (П тип расцепителя) - это может быть тепловой, с часовым механизмом и полупроводниковый с обратно зависимой от тока характеристикой и электромагнитный максимального тока (серии А3100, А3700, ВА50) или полупроводниковый (серии А3700, «Электрон» и др.), обеспечивающий защиту как от перегрузок, так и от токов КЗ (см.рис.П.4.3 в приложении).

Автоматические выключатели для защиты только от токов КЗ имеют один расцепитель максимального тока - электромагнитный или полупроводниковый с мгновенным действием при КЗ (I тип расцепителя) или с выдержкой времени для обеспечения селективности действия (Ш - тип расцепителя), а также имеют регулировку уставки срабатывания выключателя (А3700 и др.).

Приведем классификацию выключателей серии ВА53-41, ВА55-41 и ВА56-41 и их различия.

Указанные выключатели различаются: по максимально токовой защите (ВА53 - токоограничивающие с полупроводниковыми максимальными расцепителями тока для защиты в зоне токов перегрузки и короткого замыкания и для защиты от однофазных КЗ; ВА55 - с полупроводниковыми максимальными расцепителями тока с выдержкой времени для защиты в зоне токов перегрузки и КЗ и для защиты от однофазных КЗ; ВА56 - автоматические без

69