Глава 2. Методики расчета токов кз и проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях с системой заземления tn.

В главе 1 показано, что отечественная нормативная база последние годы претерпевала изменения. Введение в действие главы 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-ого издания [10], в которой были ужесточены требования к времени автоматического отключения питания в сетях до 1 кВ, привело к недопустимости использований на практике методик, основанных на требованиях предыдущих изданий ПУЭ. Эти факторы привели к необходимости разработки новых методик, отвечающих требованиям современной нормативной базы.

Для разработки методики обеспечения защиты при косвенном прикосновении необходимо верное определение источника питания для поврежденного участка и точное определение минимального значения тока короткого замыкания. Это позволяет грамотно отстраивать применяемые аппараты защиты и на практике выполнять требования новой нормативной базы.

Как уже отмечалось выше, в отечественной практике, как правило, применяется система заземления типа ТN 10. В этой главе будут рассмотрены методики проверки обеспечения защиты при косвенном прикосновении в системе ТN при питании через понижающий трансформатор [6] и при питании от ИБП статического типа [8], разработанные на кафедре ЭПП МЭИ (ТУ).

2.1. Методика расчёта токов короткого замыкания и проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях tn при питании через понижающий трансформатор

2.1.1. Расчет токов однофазного короткого замыкания в сетях tn.

Согласно ГОСТ 28249-93 [24] расчет токов несимметричных КЗ выполняется с использованием метода симметричных составляющих. Если электроснабжение электроустановки до 1 кВ осуществляется от сети через понижающий трансформатор, то начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы рассчитывается по формуле (2.1)

, (2.1)

где U_ср.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В;

r_I∑ , x_I∑ - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм. Эти сопротивления равны:

r_I∑ = r_т + r_p + r_ТА + r_кв + r_к + r_ш + r_0кб + r_1кб + r_вл + r_д

и x_1∑ = x_с + x_т + x_р + x_ТА + x_кв + x_ш + x_1кб + x_вл ,

где r_т и x_т - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм;

r_ТА и x_ТА - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока, мОм;

х_с - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения;

r_р - активное и индуктивное сопротивления реакторов, мОм;

r_кв и x_кв - активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматических выключателей, мОм;

r_ш и x_ш - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов, мОм;

r_к - суммарное активное сопротивление различных контактов, мОм;

r_1кб, r_вл и x_1кб, x_вл - активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности кабельных и воздушных линий, мОм;

r_0∑ и x_0∑ - суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ, мОм. Эти сопротивления равны:

r_0∑ = r_0т + r_p + r_ТА + r_кв + r_к + r_0ш + r_0кб + r_0вл + r_д

и x_0∑ = x_от + x_р + x_ТА + x_кв + x_0ш + x_0кб + x_0вл ,

где r_0т и x_0т - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности понижающего трансформатора;

r_0ш и x_0ш - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности шинопровода;

r_0кб и x_0кб - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности кабеля;

r_0вл и x_0вл - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности воздушной линии (r_0вл = r_1вл, x_0вл » 3x_1вл).

В [6,25,26,27,28] для сетей типа ТN предложена упрощенная методика расчета тока повреждения и тока однофазного КЗ I_K⁽¹⁾. Методика действительна для сетей, питающих конечные электроприемники (I-й, II-й уровень системы электроснабжения), находящиеся достаточно далеко от источника питания.

Выражение для тока однофазного КЗ имеет вид:

(2.2)

где R_ph, R_PE – соответственно активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводника, Ом.

Выражения (2.2) является приближенным, так как в нём имеется ряд допущений:

• предполагается, что участок цепи КЗ выше рассматриваемого щита (сборки) представляет 20% от суммарного сопротивления петли фаза-нуль. Другими словами, напряжение между фазой и PE (PEN) проводником составляет 80% номинального фазного напряжения.

• Не учитывается реактивное сопротивление кабельных линии сечением S 120 мм².

• Не учитывается сопротивление дуги, контактов и т.д.