8.8.3. Определение расчетной величины тока короткого замыкания

Сечение нулевого провода должно быть подобрано таким образом, чтобы оно удовлетворяло условию срабатывания максимальной токовой защиты. Для быстрого и надежного отключения поврежденной электроустановки от сети необходимо, чтобы ток короткого замыкания I_кз превышал номинальный ток плавкой вставки предохранителя или уставку автомата I_b

Iк.з > к* I_b

где k - коэффициент надежности.

В соответствии с правилами устройства электроустановок [9] коэффициент надежности принимается равным:

а) не менее 3 при защите плавкими вставками или автоматами, имеющими расцепители с обратнозависимой от тока характеристикой;

б) не менее 1,4 для автоматов с номинальным током до 100 А и 1,25 для прочих автоматов;

в) во взрывоопасных установках: не менее 4 при защите плавкими вставками и не менее 6 при защите автоматами.

При этом полная проводимость нулевого провода во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного провода.

Значение I_к.ззависит от фазного напряжения сетиU_фи со­противлений цепи, в том числе от полных сопротивлений транс­форматораz_т , фазного проводникаz_ф,нулевого защитного провод­никаz_н, внешнего индуктивного сопротивления петли (контура) фазный проводник—нулевой защитный проводник (петли фаза-нуль)Х_п,а также от активных сопротивлений заземлений нейтрали обмоток источника тока (трансформатора) г₀и повторного заземле­ния нулевого защитного проводника r_п(рис. П.40, а). Посколькуr₀иr_П, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями цепи, можно не принимать во внимание параллельную ветвь, обра­зованную ими. Тогда расчетная схема упростится .

Расчетная величина тока короткого замыкания в петле "фаза -нуль" [9]

где U_ф- фазное напряжение сети;

Z_т - расчетное сопротивление трансформатора; Z_n- полное сопротивление петли "фаза - нуль". Расчетные значения сопротивления трансформаторов приведены в табл. 8.11 и 8.12 .

Таблица 8.11 - Расчетные сопротивления сухих трансформаторов при вторичном напряжении 400/230 В

Мощность трансформатора, кВ*А	Схема соединения обмоток	Zт/3, См	Мощность трансформатора, кВ*А	Схема соединения обмоток	Zт/3, См
160	/Y	0,055	560	Y/Y	0,0434
180	Y/Y	0,151	630	/Y	0,014
250	/Y	0,0354	750	Y/Y	0,0364
320	Y/Y	0,0847	1000	/Y	0,009
400	/Y	0,022

Полное сопротивление петли «фаза-нуль»

где R_ф- активное сопротивление фазного провода; R_н- активное сопротивление нулевого провода; X_n- индуктивное сопротивление петля "фаза - нуль".

Активное сопротивление фазного и нулевого проводов из цветных металлов

где _пров - удельное сопротивление металла, равное для меди 0,0175 и для алюминия 0,028 Ом-мм²/м;l - длина проводника одного сечения, м;S- сечение проводника, мм .

Таблица 8.12 – Расчетные сопротивления масляных трансформаторов при вторичном напряжении 400/240 В

Мощность трансформатора, кВ-А	Первичное напряжение , кВ	Схема соединения обмоток	Zт/3 Ом
25	6-10	Y/Y	1,040
40	6-10	Y/Y	0,650
63	6- 10	Y/Y	0,413
63	20	Y/Y	0,378
100	6-10	Y/Y	0,260
100	20-35	Y/Y	0,254
160	6-10	Y/Y	0,164
160	20-35	Y/Y	0,1595
250	6- 10	Y/Y	0,104
250	20-35	Y/Y	0,102
400	6-10	Y/Y	0,065
400	20-35	Y/Y	0,0646
400	6-Ю	/Y	0,022
630	6- 10	Y/Y	0,043
630	20-35	Y/Y	0,0404
630	6-10	/Y	0,014
1000	6-10	Y/Y	0,027
1000	20-35	Y/Y	0,0267
1000	6-10	/Y	0,0087
1000 _______________________________________________________________________________________	20-35	/Y	0,0103

Для определения активного сопротивления стального провода определяется поверхностная плотность тока

Где p - периметр сечения провода, см.

По табл. 8.13 [IC], зная величину q_п , определяем условное значение сопротивления Rусл. Фактическое значение активного сопротивления проводника

Где к – коэффициент

Здесь l - длина проводника, см; f - частота тока, Гц.

Таблица 8.13 - Значения условных значений активного и индуктивного сопротивлений стальных проводников

Плотность тока, qn А/см	Условное активное сопротивление Rусл, 10-5 Ом*С0'5	Условное индуктивное сопротивление xусл ,10-5Ом*С 0,5
10	3,35	2,0
15	2,95	1,75
20	2,55	1,50
25	2,30	1,37
30	2,12	1,25
32,5	2,0

Индуктивное сопротивление петли "фаза - нуль"

X_n=x_ф+x_н+x`_n

Где x_ф и x_н - индуктивные сопротивления соответственно фазного и нулевого проводов;

x`_n - сопротивление взаимоиндукции между нулевыми и фазными проводами (внешнее сопротивление).

Индуктивные сопротивления медных и алюминиевых проводов малы и ими можно пренебречь. Индуктивное сопротивление стальных проводов определяется так же, как и активное сопротивление, т.е., например,

x_ф=к*x_усл

Здесь Хусл - условное значение индуктивного сопротивления, определенное по табл. 8.13 с учетом величины поверхностной плотности тока.

Обычно принимают сопротивление взаимоиндукции при отдельно проложенных нулевых проводах X _n  0,6 Ом/км, при прокладке кабелем или в стальных трубах значением X `_n можно пренебречь.

В практике проектирования принято величины z_т/3, z_n складывать арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5 %) в сторону уменьшения тока короткого замыкания, т.е. в сторону запаса.

Если расчетная величина тока короткого замыкания окажется меньше требуемой для надежного и быстрого отключения поврежденной электроустановки, то необходимо изменить сечение нулевого провода и снова произвести расчет. Это делается до тех пор, пока не будет выполнено условие надежности и быстроты отключения поврежденной электроустановки.