В большинстве случаев защита кабельной линии выполняется автоматическими выключателями (или как их обычно называют, автоматами). Автоматический выключатель защищает кабельную линию двумя способами: от перегрузки (тепловая отсечка) и от короткого замыкания (электромагнитная отсечка).
И если перед вами стоит проблема правильного выбора автоматического выключателя, то выбрать его по перегрузке достаточно просто. Вы знаете (или можете посчитать) ток нагрузки. Номинал автоматического выключателя должен быть больше тока нагрузки. С этим всё просто.
С номиналом автомата разобрались, осталось выбрать его характеристику срабатывания. Всего бывает пять характеристик срабатывания автомата: B, C, D, K, Z. Автоматы с кривыми срабатывания K и Z очень редко используются, в основном применяются автоматы с характеристиками срабатывания B, C, D. Наиболее распространены автоматы с характеристикой C. Кривые срабатывания имеют схожую форму и отличаются только величиной электромагнитной отсечки или кратностью срабатывания. Кратность срабатывания — отношение величины аварийного тока, при котором происходит отключение автомата, к номинальному току автомата. Iк/Iном. Для автоматов с характеристикой B эта величина колеблется в пределах 3...5. Для автоматов с характеристикой C - 5...10. Для автоматов с характеристикой D - 10...20.
Рассмотрим автомат с характеристикой C. Производитель гарантирует, что автомат сработает, если ток короткого замыкания превысит номинальный ток автомата в 10 раз. Но может сработать и при превышении в 5 раз. Это зависит от внешних условий: температуры окружающей среды; был ли автомат под нагрузкой, когда произошло КЗ, или был отключен и его включили на КЗ из «холодного» состояния.
Что будет, если величина тока короткого замыкания меньше отсечки? Автомат всё равно может отключиться, т.к. уже сработает тепловая отсечка. Но это произойдёт не мгновенно, а спустя некоторое время. Допустимое время срабатывания автомата строго регламентировано Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ) и зависит от величины фазного напряжения. Согласно требованиям п.1.7.79 наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения при фазном напряжении 220/230 В для системы заземления TN не должно быть более 0,4 с.
Итак, необходимо проверить время срабатывания автоматического выключателя. Еще данный расчет называют «расчет петли фаза-нуль». Для примера выполним проверку автомата с номинальным током 16 А с характеристикой C. Автомат установлен в групповом щите. Щит питается от ГРЩ, а ГРЩ от трансформаторной подстанции.
Параметры трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.
Параметры питающей линии:
Гр.27 от ЩО 1.2 – 60 м кабель 1х[ВВГнг LS 3x2,5],
ЩО 1.2 от ГРЩ3 – 80 м кабель 1х[АВВГнг LS 5x50],
ГРЩ3 от ТП 1126 – 217 м кабель АВВГнг 2x (4×185).
Параметры выключателя:
Номинальный ток автоматического выключателя Iном = 16 А
Кратность отсечки K = 10.
Реактивное сопротивление трансформатора:
Xт = 13,628 мОм
Активное сопротивление трансформатора:
Rт = 3,064 мОм
Активное сопротивление кабеля:
Rк = 580,38 мОм
Реактивное сопротивление кабеля:
Xк = 17,36 мОм
Сопротивление энергосистемы:
Xc = 1,00 мОм
Суммарное реактивное сопротивление участка:
XΣ=Xc+Xт+Xк=31,984 мОм
Суммарное активное сопротивление участка:
RΣ=Rт+Rк=583,444 мОм
Полное суммарное сопротивление:
RΣ=583,444 мОм
Ток однофазного короткого замыкания:
IK1=190 А > IминК1 = 10×16 = 160 А
Следовательно, автоматический выключатель отключится мгновенно (сработает электромагнитная отсечка, время отключения.
Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:
Весь расчет занял две с половиной минуты.
А откуда взяли х0 = 1 мОм?
Эквивалентное сопротивление энергосистемы рассчитывается двумя способами:
1. На основе известных параметров энергосистемы: напряжения на стороне ВН, тока КЗ на стороне ВН;
2. Если данные неизвестны, то вместо тока КЗ на стороне ВН принимают номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне ВН.
Так про это и вопрос — каким образом было рассчитано эквивалентное сопротивление в данном случае?
Получается что у нас нет данных что бы посчитать Xc ни по первой, ни по второй формуле.
Величины токов КЗ в точке подключения вам могут выдать в энергоснабжающей организации.
Обычно в сети 10кВ величина тока трехфазного КЗ не превышает 10кА. Например, на одном из последних объектов ток КЗ был равен 6,805кА.
Если подставить в формулу 10кА, то получим Xс около 1мОм. Вот оттуда 1мОм и появился
Вот оно!
Добрый день!
Подскажите, как можно реализовать расчёт в среде Word? Меня интересует с точки зрения автоматизации своих расчётов не только ОКЗ.
Буду благодарен за ссылку на обучающую книгу. Спасибо!
Андрей, добрый день.
Обучающий курс (видео и/или книга) у меня в разработке. Подписывайтесь на обновления сайта, чтобы не пропустить момент выхода курса.
Одно могу сказать сразу: расчеты автоматизировать можно либо встроенными средствами без использования программирования, либо с использованием программирования.
В случае со встроенными средствами любые расчеты реализовать не получится, т.к. в Word не реализовано вычисление сложных функций, например логарифмов.
Спасибо большое за оперативный ответ, подписываюсь на обновление сайта незамедлительно!
И теперь у меня возник ещё один вопрос-просьба: считаете ли Вы токи КЗ по ГОСТ 28249-93? Если да, то не могли бы Вы сделать небольшую статью подобную этой, в которой мы сейчас общаемся. Я интересуюсь с целью повысить точность своих расчётов, т.к. заметил отличие полученных результатов по ГОСТ и по упрощённой методике «фаза-ноль».
Посмотрите статью Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ
Я её позже планирую дополнить для большей понятности.
Здравствуйте. В формуле расчета реактивного сопротивления трансформатора напряжение короткого замыкания
должно быть в квадрате.
Исправил опечатку, спасибо.
Добрый день.
Можно как-то скачать этот файл?
Отправил по email
а мне можно на почту прислать расчет проверки срабатывания автоматов — saychenko@mail.ru
Отправил
Вячеслав, добрый день! Сайт интересный. Подписался. Сам проектировщик в Беларуси. Програмка по проверке времени срабатывания автоматов вещь хорошая. Данные расчеты отнимают иногда много времени. Особенно когда длинная цепочка из щитов. Молодец! Поделитесь со мной тоже. Заранее благодарен! Vitalybz@tut.by
Отправил пример расчёта из статьи на почту.
А можно посмотреть этот ворд-документ?
Отправил на почту
Добрый вечер! Мне можно расчет проверки срабатывания автоматов на почту?
Все примеры и шаблоны можно скачать у телеграмм-бота.