2.2. Методика расчёта токов короткого замыкания и проверки защиты при косвенном прикосновении в сетях tn при питании от ибп статического типа.

В первой главе показаны режимы работы ИБП статического типа топологии двойного преобразования. Можно выделить два варианта питания нагрузки: через инвертор или минуя последний. В [8] приведена классификация режимов работы ИБП статического типа всех топологий с точки зрения защиты при косвенном прикосновении. В таблице 2.5 приведены режимы работы ИБП топологии двойного преобразования.

Таблица 2.5

Режим работы ИБП с точки зрения защиты при косвенном прикосновении

Топология ИБП	Режим работы в соответствии с классификацией стандарта	Режим питания нагрузки
ИБП с двойным преобразованием (double conversion)	нормальный режим работы	инверторный
	автономный режим работы	инверторный
	байпас	от сети

Как видно из таблицы 2.5 нагрузка может питаться либо от инвертора, либо от сети. Следовательно, при создании методики обеспечения защиты при косвенном прикосновении автоматическим отключением питания нужно учитывать оба варианта питания нагрузки, так как каждый из них имеет свои особенности.

В [22] описаны различия этих режимов, которые приводят к тому, что ток однофазного КЗ рассчитывается по-разному. Следовательно, необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от меньшего из ожидаемых токов однофазного КЗ.

2.2.1 Расчет тока однофазного кз в сетях tn в инверторном режиме работы.

В инверторном режиме работы ток однофазного КЗ рассчитывается по формуле (2.8), схема замещения для расчета тока однофазного КЗ в первый момент времени представлена на рисунке 2.2 [31]:

Рисунок 2.2 – Схема замещения для расчета тока однофазного КЗ в первый момент времени

, (2.8)

где U_{ном.вых.ИБП} – номинальное выходное напряжение ИБП; R_ph, R_PE – активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводника соответственно.

Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (2.8) приобретает следующий вид:

, (2.9)

где L – длина проводника; ρ – удельное сопротивление, принимаемое по таблице 2.1 в зависимости от целей расчета; S – сечение фазного проводника; m=S/ S_PE.

Выражения (2.8) и (2.9) для определения тока однофазного КЗ являются приближенными, так как в них имеется ряд допущений:

• Не учитывается реактивное сопротивление кабельных линии сечением

S 120 мм². При больших сечениях для учета реактивного сопротивления в [25] предлагается увеличивать активное сопротивление следующим образом:

S = 150 мм2	R + 15% R
S = 185мм2	R + 20% R
S = 240мм2	R + 25% R

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

2.2.2 Расчет тока однофазного кз в сетях tn в режиме работы от сети.

В режиме работы от сети расчет тока однофазного КЗ аналогичен расчету тока однофазного КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор. Следовательно, ток однофазного КЗ может рассчитываться по точной формуле (2.1) или по упрощенной формуле (2.5):

Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, то получим:

, (2.10)

где L – длина проводника; ρ – удельное сопротивление, принимаемое по таблице 2.1 в зависимости от целей расчета; S – сечение фазного проводника, m=S/ S_PE.

Выражения (2.5), (2.6) и (2.10) для определения тока повреждения и максимально допустимой длины кабеля являются приближенными, так как в них 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. При больших сечениях для учета реактивного сопротивления в [6,25] предлагается увеличивать активное сопротивление следующим образом:

S = 150 мм2	R + 15% R
S = 185мм2	R + 20% R
S = 240мм2	R + 25% R

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

Выражения (2.9) и (2.10) применимы если:

• питающий данную установку трансформатор имеет схему соединений Д/Yо или Y/Z;

• PE (PEN) проводник проложен в непосредственной близости от фазных проводников (например, если в качестве защитного проводника используется четвертая жила кабеля).

Выражения (2.9) и (2.10) позволяют при отсутствии характеристик питающей сети определять минимальные токи однофазного КЗ (I⁽¹⁾_K, I_f) и достаточно просто получать максимально допустимую длину линии L, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.