3.4 Расчёт токов короткого замыкания при питании от ибп статического типа на участке it

Как было показано ранее, при установке в сети источника бесперебойного питания 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 [26] 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 КЗ.

3.4.1 Расчет тока кз в инверторном режиме и режиме работы от сети в сетях с нераспределенной нейтралью

В инверторном режиме работы ток двухфазного КЗ в сетях с системой заземления IT и нераспределенной нейтралью рассчитывается по формуле (3.18):

, (3.18)

где U_{ном.вых.ИБП} – номинальное выходное фазное 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 (3.18) приобретает следующий вид (3.19):

, (3.19)

При питании от ИБП в режиме работы от сети расчет тока КЗ аналогичен расчету тока КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор.

3.4.2 Расчет тока двухфазного кз в инверторном и режиме работы от сети в сетях с распределенной нейтралью

В инверторном режиме работы ток двухфазного КЗ в сетях с системой заземления IT и распределенной найтралью рассчитывается по формуле (3.20):

, (3.20)

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

Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (3.20) приобретает следующий вид (3.21):

, (3.21)

При питании от ИБП в режиме работы от сети расчет тока КЗ аналогичен расчету тока КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор.

3.5 Проверка эффективности работы защиты при косвенном прикосновении при питании от ибп статического типа

В случае работы ИБП в инверторном режиме рассчитанный по формулам (3.16) или (3.18) ток двухфазного КЗ необходимо сравнить с величиной ограниченного тока применяемого ИБП.

В случае, когда рассчитанный ток однофазного КЗ меньше ограниченного тока ИБП (условие (3.22)),

I_к ≤ I_огр, (3.22)

то необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока двухфазного КЗ I_к, то есть убедиться, что I_к больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток двухфазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [9], то есть выполняется условие (3.3)(рисунок 3.1, а):

Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_к превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя (3.22). В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 3.1, б):

, (3.22)

Для определения максимально допустимой длины кабеля L_m в сетях IT с нераспределенной нейтралью, при которой обеспечивается требуемый уровень токов двухфазного КЗ для гарантированного автоматического отключения питания используется формула (3.23):

(3.23)

Для определения максимально допустимой длины кабеля L_m в сетях IT с распределенной нейтралью получим формулу (3.24)

(3.24)

Для случая, когда I_к ≤ I_огр и защитным аппаратом является автоматический выключатель проведены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе IT при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 3.10.

Если рассчитанный ток КЗ больше ограниченного тока ИБП (3.25),

I_к ≥ I_огр (3.25)

то применяемый аппарат защиты необходимо отстраивать от величины ограниченного тока I_огр, так как в этом случае отсутствует зависимость величины тока от длины проводника. В случае применения в качестве аппарата защиты предохранителя необходимо убедиться, что выполняется условие (3.3) (рисунок 3.1, а). Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_огр превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [9] (рисунок 3.1, б):

I_огр ≥ I_отс

Таблица 3.10

Максимальная длина (м) кабельной линии на участке IT к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от инвертора, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.

S, сечение проводников, мм2	Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А
	50	63	80	100	125	160	200	250	320	400	500	560	630	700
1,5	104	82	66	52	42	32	26	21	16	14	10	10	9	7
2,5	173	137	108	87	69	54	43	35	27	22	17	16	14	12
4	277	220	173	139	111	87	69	55	43	35	28	25	22	20
6	416	329	260	208	166	130	104	83	66	52	42	37	33	30
10			433	346	277	217	173	139	108	87	69	62	55	50
16					443	346	277	222	173	139	111	99	88	79
25							433	346	270	217	173	155	137	124
35								485	379	303	242	217	192	173
50									541	433	346	310	275	248
70												433	385	346
95														469

В режиме работы от сети необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока КЗ I_K. То есть убедиться, что I_K больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [9], то есть выполняется условие (3.3) (рисунок 3.1, а). Если защитный аппарат – автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина I_K превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя.

Для случая, когда защитным аппаратом является автоматический выключатель выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе IT при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП в режиме работы от сети, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 3.11.

Таблица 3.11

Максимальная длина(м) кабельной линии на участке IT к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от сети, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.

S, сечение проводников, мм2	Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А
	50	63	80	100	125	160	200	250	320	400	500	560	630	700	800
1,5	87	68	55	43	35	27	22	17	14	11	9	8	7	6	5
2,5	145	114	90	72	58	45	36	29	23	18	15	13	11	10	9
4	231	184	145	115	93	72	58	46	36	29	23	21	18	16	15
6	346	275	217	173	139	108	87	69	55	43	35	31	28	25	22
10			361	288	231	180	145	115	90	72	58	52	46	42	36
16					370	288	231	184	145	115	93	82	74	66	58
25							361	288	225	180	145	129	114	103	90
35								404	316	253	202	180	160	145	126
50									451	361	288	258	229	206	180
70												361	320	288	253
95														391	343

Общий алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении в сетях IT при питании нагрузки от ИБП аналогичен алгоритму для сетей TN [26], представленному на рисунке 3.3.