Text
                    Библиотечка электротехника № 6.2012
Т. В. Анчарова
М. А. Рашевская
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
ЗДАНИЙ
(Часть 2)
ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ
©НЕРГВТИК

Вниманию специалистов Вышли в свет следующие выпуски «Бпбппотечкп эпектротехнпка»: Самородов Ю. Н. Риски повреждения турбогенераторов (части 1-2) Пупин В. М. Устройства защиты от провалов напряжения Костюшко В. А Анализ расчетных и экспериментальных оценок потерь мощности на корону на воздушных линиях электропереда- чи переменного тока Арцишевский Я. Л., Задкова Е. А., Кузнецов Ю. П. Техперевооруже- ние релейной защиты и автоматики систем электроснабжения предприятий непрерывного производства Долгополов А. Г Релейная защита управляемых шунтирующих реакторов Беляков Ю. С Распределенные параметры в расчетах режимов электрических систем Киреева Э. А. Современные приборы и устройства для измере- ния и контроля состояния коммутационного электрооборудования в системах электроснабжения: Справочные материалы Киреева Э. А. Современные приборы и устройства для контроля работоспособности электрооборудования о системах электро- снабжения: Справочные материалы (части 1 и 2) Каргин С В. Краснова А. Н., Бекбулатов Р. Р. Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях общего назначения Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по объединенному каталогу «ПРЕССА РОССИИ». Том 1. Российские и зарубежные газеты и журналы, а также в РЕДАКЦИИ. Подписной индекс «Библиотечки электротехника» — приложения к журналу «Энергетик» 88983 Адрес редакции журнала «Энергетик»: 115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23. Телефон (495) 675-19-06. E-mail: energetick@mail.ru
Библиотечка электротехника Приложение к журналу «Энергетик» Основана в июне 1998 г. Выпуск 6 (162) Т. В. Анчарова, М. А. Рашевская ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ (Часть 2) Москва НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик» 2012
УДК 621.311.4(07) ББК 31.29-05 А 64 Главный редактор журнала «Энергетик» А. Ф. ДЬЯКОВ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ «Библиотечки электротехника» И. И. Батюк (зам. председателя), К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев, В. А. Забегалов, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев, Н. В. Лисицын, В. И. Пуляев, А. И. Таджибаев Анчарова Т. В., Рашевская М. А. А 64 Электроснабжение зданий. Ч. 2. — М.: НТФ «Энергопро- гресс», 2012. — 76 с.: ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик». Вып. 6 (162)]. В брошюре рассматриваются вопросы электроснабжения админист- ративных и общественных зданий и некоторых производственных объ- ектов. На основании анализа нормативно-технической документации (ПУЭ, СНиПы, ГОСТы, СП, СН и др.), а также опыта проектирования предлагаются рекомендации по проектированию электроустановок зда- ний, способы принятия решений на разных ступенях системы электро- снабжения указанных объектов, приведены примеры решения задач. Брошюра выпускается в двух частях. Предназначена для специалистов в области проектирования и экс- плуатации электроснабжения самого широкого спектра объектов, от производственных и административно-общественных до коммуналь- ных, работающих на напряжении ниже 1 кВ. ISSN 0013-7278 © НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2012
Предисловие В настоящее время в энергобалансах территорий увеличивает- ся доля непроизводственных мощностей. Это электроэнергия, за- трачиваемая на функционирование систем водоснабжения и ка- нализации, общественного электрического транспорта, ЖКХ. В городах значительная часть потребляемой электроэнергии при- ходится на различные административно-общественные здания: торгово-развлекательные комплексы, предприятия обществен- ного питания, офисные комплексы, учебные заведения, здания различных муниципальных служб. Электроустановки административно-общественных зданий активно развиваются, все увеличивается их ассортимент, число и суммарная мощность. Самая большая часть электроэнергии тра- тится на климатические системы: тепловые завесы, системы кон- диционирования и вентиляции, единичная мощность которых может превышать 250 кВ А, и т. д. Значительную лепту вносят различные лифтовые и эскалаторные установки, сантехническое оборудование и оборудование систем пожаротушения. На осве- щение расходуется также значительная часть потребляемой элек- троэнергии. Кроме того, электроэнергия затрачивается на элек- троснабжение оборудования общепита (кафе, расторанов), а так- же разнообразной оргтехники. Нормативно-технической базой проектирования электроснаб- жения являются Правила устройств электроустановок (ПУЭ), различные нормы и правила (СНиПы, ГОСТы, СП, СН и др.), в которых регламентированы отдельные разделы, относящиеся к электроустановкам административных и общественных зданий. Это большой объем материала, и в практических условиях как при обучении студентов, так и при проектировании пользование всей нормативно-технической базой затруднено. 3
В настоящей работе авторами на основании анализа норматив- но-технической документации, а также опыта проектирования предлагаются рекомендации по проектированию электроустано- вок административных и общественных зданий. Предлагаются способы принятия решений на разных ступенях системы электро- снабжения указанных объектов, приведены примеры решения от- дельных задач. В соответствии с ГОСТ 19431—84 в электроснабжении принята следующая терминология. Электроснабжение (энергоснабжение) — обеспечение потре- бителей энергией (электроэнергией). Структура электроснабжения — долевое распределение сум- марного электропотребления по типам потребителей. Энергетический баланс — количественная характеристика поо- изводства, потребления и потерь энергии или мощности за уста- новленный интервал времени для определенной отрасли хозяйст- ва, зоны энергоснабжения, предприятия, установки. Потребитель электрической энергии — предприятие, организа- ция, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электроэнергии присоединены к электрической сети и используют электроэнергию. В более совре- менной трактовке под потребителем электроэнергии понимают юридическое или физическое лицо, осуществляющее использо- вание и оплату электроэнергии. Электроустановка — энерогоустановка, предназначенная для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления энергии. Система энергоснабжения (электроснабжения) — совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих энерго- снабжение (электроснабжение) района, города, предприятия. Приемник электроэнергии (электроприемник) — устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. Группа электроприемников — совокупность электроприемни- ков, характеризующаяся одинаковыми требованиями к надежно- сти электроснабжения, например электроприемники операцион- ных, родильных отделений и др. В отдельных случаях в качестве группы электроприемников могут рассматриваться потребители в целом, например водопроводная насосная станция, здание и др. 4
Режим работы энергоустановки — характеристика энергетиче- ского процесса, протекающего в энергоустановке и определяемо- го значениями изменяющихся во времени основных параметров этого процесса. График нагрузки энергоустановок—кривая изменения во време- ни нагрузки потребителя энергии. Брошюра предназначена специалистам, работающим в облас- ти электроснабжения, а также студентам электротехнических спе- циальностей, изучающих вопросы электроснабжения. Замечания и пожелания по брошюре просьба направлять по адресу: 115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23. Редакция журнала «Энергетик» Авторы
ГЛАВА ТРЕТЬЯ Расчет токов короткого замыкания в сетях до 1 кВ 3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Основными документами, регламентирующими порядок рас- чета токов короткого замыкания, являются: • ГОСТ 28249—93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряже- нием до 1 кВ»; • Руководящие указания по расчету токов короткого замыка- ния и выбору электрооборудования — РД 153-34.0-20.527—98 РАО ЕЭС России (2002 г.). Расчеты токов короткого замыкания (КЗ) выполняются: • для выбора и проверки электрооборудования по электроди- намической и термической стойкости; • для определения уставок и обеспечения селективности сра- батывания защиты на вводах в объект. Это в первую очередь относится к выбору автоматических вы- ключателей. При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходи- мо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех эле- ментов короткозамкнутого контура, включая силовые трансфор- маторы, трансформаторы тока, кабельные линии и проводки, шинопроводы, реакторы, токовые катушки автоматических вы- ключателей, разъемные и вторичные контакты аппаратов, дуги в месте КЗ. Общее активное сопротивление цепи КЗ может состав- лять более 30 % ее индуктивного сопротивления. Часто необходи- мо также учитывать изменение активного сопротивления провод- ников в короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при корот- ком замыкании. 6
При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступе- ни напряжения сети, на которой находится точка КЗ. При расчетах токов КЗ допускается максимально упрощать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ, представив ее сис- темой бесконечной мощности с нулевым сопротивлением. На- пряжение на стороне высокого напряжения трансформатора счи- тается неизменным. Это выполняется, если мощность системы во много раз больше мощности силового трансформатора на вводе в объект. В противном случае нужно знать мощность питающей системы или технические данные выключателя питающей линии. Коэффициенты трансформации трансформаторов допускает- ся принимать равными отношению средних номинальных напря- жений тех ступеней напряжения, которые связывают трансфор- маторы. Значения средних номинальных напряжений: 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ. В электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, принято считать, что понижающие транс- форматоры подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы. Значение сопротивлениях,., приведенное к ступени низ- шего напряжения сети, рассчитывают по формуле, мОм: U1 СрЛ ЛОМ ^З^К.В^Ср.ВЛОМ и2 СрЛ ЛОМ IQ-3 ’ (3.1) где С/ н ном — среднее номинальное напряжение сети, подключен- ной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В; Ucp в ном — среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке высшего напряжения трансформатора, В; /к в = /пОв — действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА; 5К — условная мощность короткого замыкания у выводов обмотки вы- сшего напряжения трансформатора, МВ-А. При отсутствии указанных данных эквивалентное индуктив- ное сопротивление системы допускается рассчитывать по форму- ле, мОм: и2 _______ср.н.ном______ ^3/от.ном. ^ср.в.ном (3.2) 7
где /от ном — номинальный ток отключения выключателя, установ- ленного на стороне высшего напряжения понижающего трансфор- матора, кА. В случаях, когда понижающий трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную или кабельную ли- нию (длиной более 1 км), необходимо учитывать не только индук- тивные, но и активные сопротивления этих элементов. Суммарное сопротивление цепи КЗ в большой степени опреде- ляется сопротивлением понижающего трансформатора, установ- ленного на вводе в объект, поэтому можно отметить следующее: • параллельная работа двух трансформаторов приводит к уд- воению мощности КЗ системы, что повышает требования к ус- тойчивости электрических сетей и коммутационной аппаратуры на стороне до 1 кВ к действию токов КЗ; • рост единичной мощности трансформатора также ведет к увеличению токов КЗ в сети до 1 кВ, поэтому к сетям предъявля- ются более жесткие требования по устойчивости к действию КЗ; • влияние сопротивления системы на результат расчета токов КЗ на стороне до 1 кВ невелико, поэтому в практических расчетах сопротивлением системы часто пренебрегают. Расчеты токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется производить в именованных единицах. Расчет для отдельных элементов осуществляется по паспортным или спра- вочным данным. 3.2. СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ КЗ Активное и индуктивное сопротивления понижающего транс- форматора приведенные к ступени низшего напряжения сети, рассчитываются по формулам, мОм: U2 : н.ном С2 ° т.ном •106; 7/2 н.ном . £04 ° т.ном где 5Т ном — номинальная мощность трансформатора, кВ-А; Рк—по- тери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; Uu ном — номи- 8
нальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформато- ра, кВ; t/K — напряжение короткого замыкания трансформатора, %. В табл. 3.1 даны активные и индуктивные сопротивления трансформаторов, приведенные к напряжению 0,4 кВ, а в табл. 3.2 — сопротивления прямой и нулевой последовательно- стей, а также току однофазного КЗ петли «фаза—нуль» трансфор- маторов. Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов опре- деляются по формулам ^0ш4п’ где Л^и А'ощ — удельное активное и реактивное сопротивления ши- нопровода, Ом/м; /ш — длина шинопровода, м. Сопротивления комплектных шинопроводов заводского изго- товления серий ШРА и ШМА приведены в табл. 3.3, а в табл. 3.4 даны основные технические характеристики шинопроводов ти- пов ШМА4. Шинопроводы допускается применять в пожароопасных зонах классов П-1 (при применении шинопровода в пожароопасных зо- нах класса П-1 максимально допустимый ток составляет 65 % но- минального) и П-Па; они не предназначены для эксплуатации в химически активных средах и взрывоопасных зонах. Климатиче- ское исполнение — УЗ и ТЗ по ГОСТ 15150. В табл. 3.5 приведены характеристики шинопроводов серий ШРМ-75 и ШРА-73 При отсутствии данных сопротивление шинопровода от транс- форматора к автоматическому выключателю можно принять ори- ентировочно: = 0,5 мОм, = 0,25 мОм. Активное и индуктивное сопротивления воздушных линий (ВЛ): • активное сопротивление, Ом Лвл=р4> 0-4) Г 9
Таблица 3.1. Технические характеристики трансформаторов серий ТМ и ТМГ Тип Номи- нальная мощ- ность, кВт Номинальное напряжение, кВ Схема и группа соединения обмоток Потери, Вт Напря- жение КЗ, % Ток XX, % вн НН XX КЗ ТМГ-16/10-У1(ХЛ1) 16 6; 10 0,4 у/ун-0 120 500 4,0 3,2 ТМГ-25/10-УЦХЛ1) 25 6; 10 0,4 у/ун-о 130 600 4,0 3,2 690 ТМГ-40/10-УЦХЛ1) 40 6; 10 0,4 у/ун-0 200 850 4,0 3 y/ZH-ll 990 ТМГ-63/10-У1(ХЛ1) 63 6; 10 0,23 У/Ун-0 Д/Ун-и 260 1270 4,0 2,8 0,4 у/ун-0 y/ZH-ll 1270 1470 4,0 4,5 ТМГ-100/10-УЦХЛ1) 100 6; 10 0,23 у/ун-0 400 1800 4,5 2,6 0,4 у/ун-0 y/ZH-ll 1800 2000 4,5 5,0 ТМГ-160/10-УЦХЛ1) 160 6; 10 0,23 у/ун-0 600 2550 4,5 2,4 0,4 У/Ун-0 y/ZH-ll 2500 2800 4,5 4,7 Д/Ун-11 2800 4,5 ТМГ-250/10-У1(ХЛ1) 250 6; 10 0,23 Д/Ун-п 800 3650 4,5 2,3 0,4 У/Ун-0 Д/Ун-11 3650 4150 ТМГ-400/10-УЦХЛ1) 400 6; 10 0,4 У/Ун-0 Д/Ун-11 1000 5400 5600 4,0 2,1 ТМГ-630/10-УЦХЛ1) 630 6; 10 0,4 у/ун-0 Д/Ун-11 1700 8500 4,5 2 ТМГ-1000/10-У1 1000 6; 10 0,4 У/Ун Д/Ун-п 2200 10800 5,5 ТМГ-1250/10-У1 1250 6; 10 0,4 У/Ун-о Д/Ун-Н 1650 12400 6 ТМГ-1600/10-У1 1600 6; 10 0,4 У/Ун-0 Д/Ун-П 1950 15800 6 ТМ-2500/10 2500 6:10 0,4 Д/Ун-11 2800 6 0,8 10
Таблица 3.2. Сопротивления прямой, нулевой последовательности и току од- нофазного КЗ (петли «фаза—нуль») трансформаторов Мощность и схема соединения Сопротивления, мОм прямой последовательности нулевой после- довательности току однофазного КЗ актив- ное индук- тивное полное актив- ное индук- тивное актив- ное индук- тивное полное 25У/УН 154 244 288 1650 1930 — — 3110 25Y/ZH 177 243 300,6 73 35,4 — — 906 40У/Ун 88 157 180 952 1269 — — 1944 40У/2н 100 159 187,8 44 13,4 — — 562 63У/УН 52 102 114,5 504 873 — — 1237 63 y/zH 59 105 120,4 28 12 — — 360 100 У/Ун 31,5 65 72,2 254 582 — 779 iooy/zH 36,3 65,7 75,1 15,6 10,6 — — 226 16ОУ/УН 16,6 41,7 45 151 367 184 450 486 16ОД/УН 16,6 41,7 45 16,6 41,7 49,8 125 135 250 У/Ун 9.4 27,2 28,7 96,5 235 115 289 311 250Д/Ун 9,4 27,2 28,7 9,4 27,2 28,2 81,6 86,3 400 У/Ун 5,5 17,1 18 55,6 149 66,6 183 195 400Д/Ун 5,9 17 18 5,9 17 17,7 51 54 630У/Ун 3,1 13,6 14 30,2 95,8 36,4 123 128 630Д/Ун 3,4 13,5 14 3,4 13,5 10,2 40,5 42 1000 У/Ун 1,7 8,6 8,8 19,6 60,6 2,3 77,8 81 1000Д/Ун 1,9 8,6 8,8 1,9 8,6 5,7 25,8 26,4 1600 У/Ун 1 5,4 5,5 16,3 50,0 18,3 60,8 63,5 1600 Д/Ун 1,1 5,4 5,5 1,1 5,4 3,3 16,2 16,5 2500 Д/Ун 0,64 3,46 3,52 0,64 3,46 1,92 10,38 10,56 И
где р — удельное сопротивление материала провода, для меди р = 0,0178 Ом-мм2/м, для алюминия р = 0,0294 Ом-мм2/м; /—длина линии, м; F— сечение провода, мм2; • индуктивное сопротивление на фазу, мОм/м, определяется по формуле Хф =0,1451g %-, (3.5) «пр где а — расстояние между проводниками, мм; Jnp — диаметр про- водника, мм. Активное и индуктивное сопротивления кабелей с алюминие- выми и медными жилами приведены в табл. 3.6 — 3.12. Индуктивное сопротивление петли «фаза—нуль», мОм/м, при фазном и нулевом проводниках, выполненных из круглых прово- дов одинакового сечения и проложенных параллельно, определя- ется по формуле *ф.н=0,2918-^-. (3.6) «пр Полные сопротивления петли «фаза—нуль» воздушных линий и кабелей приведены в табл. 3.13, а сопротивления петли «фаза- нуль» без учета заземляющих устройств — в табл. 3.14. Таблица 3.3. Значения сопротивлений комплектных шинопроводов Тип Номиналь- ный ток, А Сопротивление фазы, мОм/м Сопротивление нулевого проводника, мОм/м активное индуктивное активное индуктивное ШМА4-1250 1250 0,034 0,016 0,054 0,053 ШМА4-1600 1600 0,03 0,014 0,037 0,042 ШМА4-3200 3200 0,01 0,005 0,064 0,035 ШМА68Н 4000 0,013 0,015 0,007 0,045 ШРА73 250 0,21 0,21 0,21 0,21 ШРА73 400 0,15 0,17 0,162 0,164 ШРА73 630 0,1 0,13 0,162 0,164 12
Таблица 3.4. Основные технические характеристики шинопроводов серии ШМА4 Показатель ШМА4-1250 ШМА4-1600 ШМА4-2000 ШМА4-2500 ШМА4-3200 ШМА4-4000 Номинальный ток, А, для исполнения: УЗ 1250 1600 2000 2500 3200 4000 ТЗ 1100 1400 1750 2200 2800 3500 Амплитудное значение тока КЗ, кА присоединительные секции 70 100 100 140 140 140 прямые секции 50 70 50 100 100 100 Сопротивление фазы (среднее) при номинальном токе и установив- шемся режиме, Ом/км: 0,033 0,030 0,022 0,017 0,015 0,011 активное 0,018 0,014 0,018 0,008 0,005 0,009 индуктивное 0,038 0,033 0,028 0,019 0,016 0,014 Полное сопротивление петли «фаза—нуль» (наибольшее значение), Ом/км 0,112 0,095 0,053 0,092 0,083 0,046 Потеря напряжения надлине 100 м при номинальном токе и нагрузке, сосредо- точенной в конце линии (coscp = 0,8), В 8,1 9,1 10,1 8,2 8,3 10,2 Число шин и размеры сечения шины на фазу, мм 1(8x140) 1(8x160) 1(12x160) 2(8x140) 2(8x160) 2(12x160)
Таблица 3.5. Основные технические характеристики распределительных ши- нопроводов серий ШРМ-75 и ШРА-73 Параметр Шинопровод ШРМ-75 ШРА-73 Номинальное напряжение, В 380/220 380/220 380/220 380/220 Номинальный ток, А 100 250 400 630 Электродинамическая стойкость к ударному току КЗ, кА 10 15 25 35 Размеры шин, мм 3,55x11,2 35x5 50x5 80x5 Сопротивление на фазу, Ом/км: активное — 0,2 0,13 0,085 индуктивное — 0,1 0,1 0,075 полное — 0,24 0,16 0,11 Линейная потеря напряжения, В, на длине 100 м, при cos<p = 0,8 — 9,5 11,5 12,5 Степень защиты IP32 IP32 IP32 IP32 Примечание. Заводы изготовляют распределительные шинопроводы ШРА-У-2-I, ШРА-У-4-I, ШРА-У-6-I на номинальные токи соответственно 250, 400, 630 А, напряжение 500 В со степенью защиты IP20. Таблица 3.6. Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке Сечение кабеля, мм2 Сопротивление четырехжильного кабеля в непроводящей оболочке, мОм/м *1=*2 Xt=X2 «о ЛЬ 3x4 + 1x2,5 9,61 0,098 11,71 2,11 3x6 +1x4 6,41 0,094 8,71 1,968 3x10 + 1x6 3,84 0,088 5,9 1,811 3x16+ 1x10 2,4 0,084 4,39 1,558 3x25 + 1x16 1,54 0,072 3,42 1,258 3x35 + 1x16 1,1 0,068 2,97 1,241 3x50 + 1x25 0,769 0,066 2,449 0,949 3x70 + 1x35 0,549 0,065 2,039 0,741 3x95 + 1x50 0,405 0,064 1,665 0,559 3x120 + 1x50 0,32 0,064 1,54 0,545 3x150 + 1x70 0,256 0,063 1,276 0,43 14
Таблица 3.7. Параметры трехжильного кабеля с медными жилами в стальной оболочке* Сечение токо- проводящей жилы, мм2 Сопротивление трехжильного кабеля, мОм/м, при температуре жилы 65 °C Л! = Л2 *1=*2 «0 Л) 3x6 3,54 0 094 4,07 1,69 3x10 2,13 0,088 2,66 1,65 3x16 1,33 0,082 1,86 1,61 3x25 0,85 0,082 1,38 1,57 3x35 0,61 0,079 1,14 1,54 3x50 0,43 0,078 0,96 1,51 3x70 0,3 0,065 0,83 1,48 3x95 0,22 — — — Таблица 3.8. Параметры четырехжильного кабеля с медными жилами в сталь- ной оболочке Сечение токо- проводящей жилы, мм2 Сопротивление четырехжильного кабеля, мОм/м, при температуре жилы 65 °C Л, - Л2 %!=А-2 «0 *0 3x6 +1x4 3,54 о,1 4,19 1,55 3x10 + 1x6 2,13 0,095 2,82 1,46 3x16 + 1x10 1,33 0,09 2,07 1,31 3x25 + 1x16 0,85 0,089 1,63 1,11 3x35 + 1x16 0,61 0,086 1,37 1,09 3x50 + 1x25 0,43 0,086 1,18 0,88 3x70 + 1x25 0,3 0,073 1,05 0,851 3x70 + 1x35 0,3 0,074 1,01 0,654 3x95 + 1x35 0,22 0,072 0,92 0,69 3x95 + 1x50 0,22 0,072 0,84 0,54 3x120+ 1x35 — — 0,88 0,68 3x120 + 1x70 0,18 0,07 0,7 0,47 3x150 + 1x50 — — 0,74 0,54 3x150 + 1x70 0,14 0,07 0,66 0,42 15
Окончание табл. 3.8 Сечение токо- проводящей жилы, мм2 Сопротивление четырехжильного кабеля, мОм/м, при температуре жилы 65 °C Л, - Я2 *|=*2 *0 Л) 3x185 + 1x50 — — 0,7 0,54 3x185 +1x95 0,115 0,069 0,54 0,34 4x6 3,54 0,1 4,24 1,49 4x10 2,13 0,095 2,88 1,34 4x16 1,33 0,09 2,12 1,14 4x25 0,85 0,089 1,63 0,91 4x35 0,61 0,086 1,33 0,74 4x50 0,43 0,086 1,05 0,58 4x70 0,3 0,073 0,85 0,42 4x95 0,22 0,072 0,66 0,35 4x120 0,18 0,07 0,54 0,31 4x150 0,14 0,07 0,45 0,28 4x185 0,115 0,069 0,37 0,27 Таблица 3.9. Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке Сечение кабеля, мм2 Сопротивление трехжильного кабеля в непроводящей оболочке, мОм/м Я] - Я2 ^=Х2 «о Л) 3x4 9,61 0,092 11,7 2,31 3x6 6,41 0,087 8,51 2,274 3x10 3,84 0,082 5,94 2,24 3x16 2,4 0,078 4,5 2,2 3x25 1,54 0,062 3,64 2,17 3x35 1,1 0,061 3,3 2,14 3x50 0,769 0,06 2,869 2,08 3x70 0,549 0,059 2,649 2,07 3x95 0,405 0,057 2,505 2,05 3x120 0,32 0,057 2,42 2,03 3x150 0,256 0,056 2,36 2,0 16
Таблица 3.10. Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке Сечение кабеля, мм2 Сопротивление четырехжильного кабеля в алюминиевой оболочке, мОм/м Л, = Я2 *1=*2 Л) 3x4 + 1x2,5 9,61 0,098 10,87 0,57 3x6 +1x4 6,41 0,094 7,6 0,463 3x10 + 1x6 3,84 0,088 4,94 0,401 3x16 + 1x10 2,4 0,084 3,39 0,336 3x25 +1x16 1,54 0,072 2,41 0,256 3x35 + 1x16 1,1 0,068 1,94 0,232 3x50 + 1x25 0,769 0,066 1,44 0,179 3x70 + 1x35 0,549 0,065 1,11 0,145 3x95 + 1x50 0,405 0,064 0,887 0,124 Таблица 3.11. Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке Сечение кабеля, мм2 Сопротивление трехжильного кабеля в алюминиевой оболочке, мОм/м Я, = Л2 %,=%2 «о х0 3x4 9,61 0,092 10,95 0,579 3x6 6,41 0,087 7,69 0,523 3x10 3,84 0,082 5,04 0,461 3x16 2,4 0,078 3,52 0,406 3x25 1,54 0,062 2,63 0,359 3x35 1,1 0,061 2,07 0,298 3x50 0,769 0,06 1,64 0,257 3x70 0,549 0,059 1,31 0,211 3x95 0,405 0,057 1,06 0,174 3x120 0,32 0,057 0,92 0,157 3x150 0,256 0,056 0,78 0,135 3x185 0,208 0,056 0,66 0,122 3x240 0,16 0,055 0,553 0,107 17
Таблица 3.12. Параметры кабеля с алюминиевыми жилами в свинцовой оболочке Сечение кабеля, мм2 Сопротивление четырехжильного кабеля в свинцовой оболочке, мОм/м Л,=Л2 Х,=Х2 Ло Л) 3x4 + 1x2,5 9,61 0,098 11,52 1,13 3x6 + 1x4 6,41 0,094 8,28 1,05 3x10 +1x6 3,84 0,088 5,63 0,966 3x16 + 1x10 2,4 0,084 4,09 0,831 3x25 + 1x16 1,54 0,072 3,08 0,668 3x35 + 1x16 1,1 0,068 2,63 0,647 3x50 + 1x25 0,769 0,066 2,1 0,5 3x70 + 1x35 0,549 0,065 1,71 0,393 3x95 + 1x50 0,405 0,064 1,39 0,317 3x120 + 1x50 0,32 0,064 1,27 0,301 3x150 + 1x70 0,256 0,063 1,05 0,248 3x185 + 1x70 0,208 0,063 0,989 0,244 Таблица 3.13. Полные сопротивления петли «фаза—нуль» воздушных проводов и кабелей Сечение провода, мм Материал кабеля или провода Провода на роликах и изоляторах Провода воздушных линий прямого обратно- го медные алюми- ниевые медные алюми- ниевые медные алюми- ниевые 1 1,5 37,8 — — — — — 1,5 1 31,5 — — — — — 1,5 1,5 25,2 — 25,2 — — — 2,5 1,5 20,2 — 20,2 — — — 2,5 2,5 15,1 25,2 15,1 25,2 — — 4 1,5 17,3 — 17,3 — — — 4 2,5 12,2 20,5 12,2 20,5 — — 6 2,5 10,6 17,9 10,6 17,9 — — 6 4 7,71 13,2 7,71 13,2 — — 6 6 6,12 10,5 6,14 10,5 6,16 — 10 4 6,50 Н,1 6,52 11,1 — 18
Окончание табл. 3.13 Сечение провода, мм Материал кабеля или провода Провода на роликах и изоляторах Провода воздушных линий прямого обратно- го медные алюми- ниевые медные алюми- ниевые медные алюми- ниевые 10 6 4,90 8,42 4,92 8,42 4,96 — 10 10 3,68 6,32 3,71 6,32 3,75 — 16 6 4,26 7,24 4,28 7,24 4,32 — 16 10 3,04 5,14 3,08 5,15 3,13 — 16 16 2,40 3,96 2,45 3,99 2,52 4,03 25 10 2,58 4,44 2,62 4,46 2,69 4,50 25 16 1,94 3,26 1,98 3,30 2,08 3,34 25 25 1,49 2,56 1,55 2,60 1,68 2,66 35 10 2,38 4,08 2,42 4,11 2,48 4,15 35 16 1,74 2,90 1,79 2,96 1,87 3,0 35 35 1,09 1,84 1,16 1,90 1,29 1,96 50 16 1,60 2,62 1,65 2,66 1,74 2,70 50 25 1,14 1,92 1,21 1,97 1,32 2,03 50 50 0,793 1,29 0,89 1,36 1,05 1,44 70 25 1,03 1,74 1,11 1,80 1,24 1,88 70 35 0,833 1,39 0,927 1,45 1,08 1,53 70 70 0,58 0,932 0,706 1,03 0,896 1,13 95 35 0,755 1,27 0,856 1,34 1,02 1,42 95 50 0,608 0,99 0,712 1,08 0,915 1,18 95 95 0,428 0,797 0,566 0,815 0,772 0,907 120 50 0,568 0,922 — — 0,858 1,09 120 70 0,461 0,745 • — 0,797 0,945 120 120 0,35 0,561 — — 0,732 0,808 150 50 0,535 0,862 — — — 1,04 150 70 0,43 0,687 — — — 0,808 150 150 0,285 0,446 — — — 0,732 19
Таблица 3.14. Сопротивление петли «фаза—нуль» без учета заземляющих уст- ройств Сечение фазного провода, мм2 Активное (в числителе) и индуктивное (в знаменателе) сопротивления петли, мОм, при сечении нулевого провода, мм2 16 25 35 50 70 16 3,68 0,68 — — — — 25 2,98 0,67 2,28 0,66 — — — 35 — 1,99 0,65 1,70 0,64 — — 50 — 1,73 0,64 1,44 0,63 1,18 0,62 — 70 — — 1,27 0,62 1,01 0,61 0,84 0,60 Значения переходных сопротивлений контактных соединений кабелей, разъемных контактов коммутационных аппаратов и ши- нопроводов приведены соответственно в табл. 3.15 — 3.17. Ука- занные в табл. 3.17 значения сопротивлений автоматических вы- ключателей включают в себя сопротивления токовых кату- шек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов. Следует учитывать, что каждый автоматический выключатель включается в цепь последовательно через два разъемных контак- та. Для приближенного учета переходного сопротивления элек- трических контактов принимают: RK = 0,1 мОм — для контакт- ных соединений кабелей; RK = 0,01 мОм — для шинопроводов; RK — 1,0 мОм — для коммутационных аппаратов. Сопротивления включения токовых катушек расцепителей ав- томатических выключателей приведены в табл. 3.18. При расчетах токов КЗ учитываются активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток всех многовитковых измери- тельных трансформаторов тока (RTA, ХТА), которые имеются в цепи КЗ. Параметры некоторых многовитковых трансформато- ров тока приведены в табл. 3.19. Активным и индуктивным сопротивлением одновитковых трансформаторов (на токи более 500 А) при расчетах токов КЗ можно пренебречь. 20
Таблица 3.15. Сопротивления контактных соединений кабелей Сечение алюми- ниевого кабеля, мм2 16 25 35 50 70 95 120 150 240 Сопротивление контактных со- единений, мОм 0,085 0,064 0,056 0,043 0,029 0,027 0,024 0,021 0,012 Таблица 3.16. Сопротивления контактных соединений шинопроводов Номинальный ток, А 250 400 630 1600 2500 4000 Серия шино- проводов ШРА-73 ШРА-73 ШРА-73 Ш МА-73 ШМА-68Н ШМА-68Н Сопротивление контактного со- единения, мОм 0,009 0,006 0,004 0,003 0,002 0,001 Таблица 3.17. Приближенные значения сопротивлений разъемных контактов коммутационных аппаратов напряжением до 1 кВ Номинальный ток аппарата, А Активное сопротивление, мОм, разъемных соединений автоматического выключателя рубильника разъединителя 50 1,30 — — 70 1,00 — — 100 0,75 0,50 — 150 0,65 — — 200 0,60 0,40 — 400 0,40 0,20 0,20 600 0,25 0,15 0,15 1000 0,12 0,08 0,08 3000 — — — Сопротивление дуги в месте КЗ определяется по выражению: •^пер2 (3.7) где £д — напряженность электромагнитного поля в месте горения дуги, можно принять 1,5 В/мм2; /д—длина дуги, равная удвоенному расстоянию между фазами сети в месте КЗ; /к — ток трехфазного КЗ. Активное сопротивление дуги приведено в табл. 3.20. 21
Таблица 3.18. Сопротивления катушек и контактов автоматических выключателей Номинальный ток выключателя, А Сопротивление катушки и контакта, мОм Лев %кв 50 7 4,5 70 3,5 2 100 2,15 1,2 140 1,3 0,7 200 1,1 0,5 400 0,65 0,17 600 0,41 0,13 1000 0,25 0,1 1600 0,14 0,08 2500 0,13 0,07 4000 0,1 0,05 Примечание. В табл. 3.18 указаны суммарные сопротивления катушек и кон- тактов автоматических выключателей (серий А 3700 «Электрон» и ВА), для которых эти сопротивления зависят от их номинального тока и не зависят от типа выключателя. Таблица 3.19. Сопротивления первичных обмоток многовитковых трансформато- ров тока Коэффициент трансформации трансформатора тока Сопротивление первичной обмотки многовиткового трансформатора, мОм, класса точности 1 3 ХТА rta ХТА rta 20/5 67 42 17 19 30/5 30 20 8 8,2 40/5 17 11 4,2 4,8 50/5 11 7 2,8 3 75/5 4,8 3 1,2 1,3 100/5 2,7 1,7 0,7 0,75 150/5 1,2 0,75 0,3 0,33 200/5 0,67 0,42 0,17 0,19 300/5 0,3 0,2 0,08 0,088 400/5 0,17 0,11 0,04 0,05 500/5 0,07 0,05 0,02 0,02 22
Таблица 3.20. Значения активного сопротивления дуги Хд, мОм Расчетные условия КЗ КЗ за трансформаторами мощностью, кВ-А 250 400 630 1000 1600 2500 КЗ вблизи выводов низшего напряжения трансформатора: • в разделке кабелей напряжением, кВ: 0,4 15 10 7 5 4 3 0,525 14 8 6 4,5 3,5 2,5 0,69 12 7 5 4 3 2 • в шинопроводе типа ШМА напряжением, кВ: 0,4 6 4 3 0,525 — — — 5 3,5 2,5 0,69 — — — 4 3 2 КЗ в конце шинопровода типа ШМА длиной 100 — 150 м напряжением, кВ: 0,4 6-8 5-7 4-6 0,525 — — — 5-7 4-6 3-5 0,69 — — — 4-6 3-5 2-4 В практических расчетах можно пользоваться также значения- ми суммарного переходного сопротивления, приведенными в табл. 3.21, для характерной схемы сети до 1 кВ (рис. 3.1). При аппроксимации указанных в таблице результатов получе- на формула для определения суммарного переходного сопротив- ления при КЗ в точках К2 — К4: 2,5^S^.K2 + 320a Лпер т.ном (3.8) где 5Т ном — номинальная мощность трансформатора; а — расстоя- ние между фазами сети в месте КЗ, мм; К — коэффициент ступени сети. Для первичных цеховых ТП (трансформаторов на вводах), а также на зажимах аппаратов, питаемых по радиальным линиям от щитов подстанций или главных магистралей, К = 2; для 23
Таблица 3.21. Переходные сопротивления сети до 1 кВ Мощность трансформатора, кВА Значения суммарных переходных сопротивлений Дпер, мОм, в точках КЗ К1 К2 КЗ К4 1000 6,41 4,07/5,92 18,38/22,37 1600 8,81 2,72/3,81 12,01/15,95 4,57/5,27 2500 15,42 1,81/3,01 6,92/9,26 3,62/4,59 Примечание. В числителе приведены значения сопротивлений для магистра- льной схемы, в знаменателе — для радиальной. Рис. 3.1. Характерные точки КЗ в сети до 1 кВ вторичных цеховых РП и шкафов на зажимах аппаратов, питае- мых от первичных РП, К= 3; для аппаратуры, устанавливаемой непосредственно у ЭП, питающихся от вторичных РП, К — 4. При магистральной схеме сети переходные сопротивления определя- ются по формуле (3.8), а при радиальной ^пер.р (3.9) Рассмотрим принципы расчета токов трехфазного и однофаз- ного короткого замыкания. Под трехфазным КЗ подразумевается короткое замыкание между тремя фазами в электрической систе- ме. Под однофазным КЗ подразумевается короткое замыкание на 24
землю силовых элементов в трехфазной электрической системе с глухозаземленной нейтралью, при котором с землей соединяется только одна фаза. Наиболее тяжелым режимом считается трех- фазное КЗ. 3.3. РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КЗ При расчетах токов КЗ составляется схема замещения сети со всеми ее элементами, и преобразование схем замещения чаще всего сводится к определению суммарного сопротивления цепи КЗ путем сложения последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений, поскольку сети до 1 кВ имеют од- ностороннее питание. Расчет заключается в определении: • начального действующего значения периодической состав- ляющей тока КЗ; • апериодической составляющей тока КЗ в начальный и про- извольный момент времени; • ударного тока КЗ. При питании потребителя от энергосистемы через понижаю- щий трансформатор начальное действующее значение периоди- ческой составляющей тока КЗ без учета подпитки от электродви- гателей рассчитывается по формуле, кА ' _ ср.н.ном пО"7з7Ж+^’ (3.10) где Ср.н.ном — среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В; /?1£, — соответственно сум- марное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм. Эти сопротивления определя- ются так: Ае А + А+ rta + А.в + Au + А + Акб + Ал + Rn иЛе = А + А + А> + ^ + А<.в + Лд + АК6 + ^ВЛ. где Rj и Х1 — активное и индуктивное сопротивления прямой после- довательности понижающего трансформатора, мОм; RTA и ХТА — активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток транс- форматоров тока, мОм; Хс — эквивалентное индуктивное сопротив- 25
ление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведен- ное к ступени низшего напряжения; — активное и индуктивное сопротивления реакторов, мОм; 7^ в и Хк в — активное и индуктив- ное сопротивления токовых катушек автоматических выключате- лей, мОм; 7?ш и Хш — активное и индуктивное сопротивления ши- нопроводов, мОм; — суммарное активное сопротивление раз- личных контактов, мОм; 7?1кб, 7?вл и У1к6, — активные и индук- тивные сопротивления прямой последовательности кабельных и воздушных линий, мОм; 7?д — активное сопротивление дуги в месте КЗ, мОм, принимаемое по данным табл. 3.20 или рассчитываемое в зависимости от условий КЗ. Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи мес- та КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, то начальное действующее значение пе- риодической составляющей тока КЗ с учетом подпитки от элек- тродвигателей или комплексной нагрузки следует определять как сумму токов от энергосистемы и от электродвигателей или ком- плексной нагрузки. Начальное действующее значение периодической составляю- щей тока КЗ от синхронных электродвигателей 7п0СД, кА, рассчи- тывается по формуле 7п0СД = I £фСД --------------> (3.12) ^+Х1^ + (Есд + Е1^ где Е" — сверхпереходная ЭДС синхронного электродвигателя фСД (фазное значение), В; и — соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, мОм; %lz и — суммарное индуктивное и суммарное активное сопро- тивления прямой последовательности цепи, включенной между электродвигателем и точкой КЗ, мОм. Для синхронных электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходная ЭДС Е", В, рассчитывает- фС-Д ся по формуле £'фсд=7(£/Ф|о| + 7|о|^ sin<p|0|)2 + (7|0|^ cos <р]0|)2, (3.13) 26
где С7ф|0] — фазное напряжение на выводах электродвигателя в мо- мент, предшествующий КЗ, В; /|0] — ток статора в момент, предше- ствующий КЗ, А; ф|0|—угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, град.; х% — сверхпереходное сопротивление по продольной оси синхронного электродвигателя, мОм. Для синхронных электродвигателей, работавших до КЗ с недо- возбуждением, сверхпереходная ЭДС Е", В, рассчитывается по фСД формуле ^сд=Мо| sin<р|0|)2 + (7|0]^ cosф|0|)2. (3.14) Начальное действующее значение периодической составляю- щей тока КЗ от асинхронных электродвигателей /п0АД, кА, рас- считывается по формуле Лоад-т ^ФАД (3-15) ^(л^д + %п;)2 + (/?Ад + 2?lz)2 где и Лдц — соответственно сверхпереходное индуктивное и ак- тивное сопротивления электродвигателя, мОм; — сверхпере- ходная ЭДС асинхронного электродвигателя, которую можно рас- считать по формуле ^ФАд~-^(^Ф|о] cosф|0| 7|0|Ддд)2 + (^ф|о| sin ф|0|—7|0|л£д )2. (3.16) При приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени при радиаль- ной схеме электроснабжения используют кривые, приведенные на рис. 3.2. Значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени отнесены к начальному значению этой составляющей, т. е. ?ГАД ~ ^шАД Л10АД (3.17) 27
Рис. 3.2. Изменение периодической составляющей тока КЗ от асинхронных дви- гателей при различных значениях I „оион Удаленность точки КЗ от асинхронного электродвигателя ха- рактеризуется отношением действующего значения периодиче- ской составляющей тока этого электродвигателя в начальный мо- мент КЗ к его номинальному току /пОном = 7^- <318) АД ном Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от асинхронного электродвига- теля /П/ЛД (или нескольких асинхронных электродвигателей, на- ходящихся в одинаковых условиях по отношению к точке КЗ) рас- считывается по формуле Л1/АД = Т/АД IпОном Лдном (3.19) 28
Влияние АД, подключенных непосредственно к месту КЗ, можно также ориентировочно учесть увеличением значения тока /к на4,5/дд (/дд — суммарный номинальный ток двигателей). При этом значение /к увеличивается не более чем на 15 %. Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ от АД за первый период определяется по формуле г _0»9/ддном УкАД ~ > *АД где 0,9 — расчетная относительная ЭДС АД, т. е. начальное значе- ние сверхпереходной ЭДС двигателя; хдд — относительное сверх- переходное сопротивление двигателя. В среднем можно принять: ?ад — тогда /кдд — 4,5/адном, /у =V2(fcyfl/K + 4,57MHOM) = V2*ya/K + 6,5/MHOM. (3'20) Предполагают, что сопротивления соединительных проводов или кабелей в цепи КЗ не превышают 10 % сопротивления двига- телей. Необходимость учета влияния электродвигателей и комплекс- ной нагрузки на ток при металлическом КЗ в точке К1 (на шинах), определяется следующим образом: если суммарный номиналь- ный ток двигателей больше, чем 1 % периодической составляю- щей тока КЗ без учета двигателей, то асинхронные двигатели нуж- но учитывать 4аД - °’01/п0- Это верно и в отношении комплексной нагрузки. В электроустановках с автономными источниками электро- энергии начальное действующее значение периодической состав- ляющей тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей /п0, кА, рассчитывается по формуле (3-21) 29
где /?1Е и Х^ — соответственно суммарное активное и суммарное ин- дуктивное сопротивления цепи КЗ, мОм. Эти сопротивления опре- деляются так: = rta +/?к.в + + + + Л1кб + ЛВЛ> /о = ^ + *ТА + + Л) + Лп + *1кб + *вл, где — эквивалентная сверхпереходная ЭДС (фазное значение), В; значение этой ЭДС следует рассчитывать так же, как и для синхро- нных электродвигателей (см. §3.3). При необходимости учета синхронных и асинхронных элек- тродвигателей или комплексной нагрузки в автономной электри- ческой системе начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ следует определять как сумму токов от ав- тономных источников и от электродвигателей или комплексной нагрузки. Наибольшее значение апериодической составляющей тока КЗ равно амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ, т. е. 4о=М7- (3.23) В радиальных сетях апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени zat рассчитывается по формуле 4/=4о₽"'/7’-. (3.24) где t — время, с; Та — постоянная времени затухания апериодиче- ской составляющей тока КЗ с, равная где XL и — результирующие индуктивное и активное сопротивле- ния цепи КЗ, мОм; ®с — синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с. Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, незави- симые друг от друга ветви, то апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени следует определять как 30
X— индуктивное сопротивление цепи КЗ; Я — активное сопротивление цепи КЗ сумму апериодических составляющих токов отдельных ветвей по формуле 4r =EU-e"'/Ta/> (3-26) i=l где т — число независимых ветвей схемы; zaOZ—начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в z-й ветви, кА. Ударный ток трехфазного КЗ /уд в электроустановках с одним источником энергии (энергосистема или автономный источник) рассчитывается по формуле /уд = V2/n0(l+sin /г“) = 727п0£уд, (3.27) где куд = (1 + sin /уд ) — ударный коэффициент, который мо- жет быть определен по кривым (рис. 3.3); Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ; фк — угол сдвига по фазе напряжения или ЭДС источника и периодической состав- ляющей тока КЗ, который рассчитывается по формуле Фк =arctgX1E / (3.28) /уд — время от начала КЗ до появления ударного тока, с. равное tya =o)oi2I/.2 + (Pk 71 (3.29) 31
При расчете ударного тока КЗ на выводах автономных источ- ников, а также синхронных и асинхронных электродвигателей до- пускается считать, что: • ударный ток наступает через 0,01 с после начала КЗ; • амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент времени t = 0,01 с равна амплитуде этой составляющей в началь- ный момент КЗ. Ударный ток от асинхронного электродвигателя /уддд, кА, рас- считывается с учетом затухания амплитуды периодической со- ставляющей тока КЗ по формуле г- ( 0.01 0,01 > ,ФудАД _'*2/п0Ад1 е Тр +е 1> (3.30) где Тр — расчетная постоянная времени затухания периодической составляющей тока статора, с; Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока статора, с. При этом Тр и Та допускается рассчитывать по формулам у, _ЛАД . у, ЛАД 1к6 ₽ m D а ®с я2 (3.31) где о>с — синхронная угловая частота, рад/с; R{ и R2 — соответствен- но активное сопротивление статора и активное сопротивление ро- тора, приведенное к статору. Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, не зави- симые друг от друга ветви, то ударный ток КЗ /уд определяется как сумма ударных токов отдельных ветвей по формуле <уд=£^2/110,.(1+е,^/7’«'), (3.32) z=i где m — число независимых ветвей схемы; Тп0(- — начальное действу- ющее значение периодической составляющей тока КЗ в z-й ветви, кА; tygJ — время появления ударного тока в z-й ветви, с; Taj — посто- янная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в z-й ветви, с. 32
3.4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ При расчете периодической составляющей тока КЗ, обуслов- ленного асинхронными электродвигателями напряжением до 1 кВ, необходимо учитывать не только их индуктивные, но и ак- тивные сопротивления. Суммарное активное сопротивление, характеризующее асин- хронный электродвигатель в начальный момент КЗ Рдд, мОм, определяется по формуле Ядд = Bi +0,96 R2, (3.33) где Ri — активное сопротивление статора, мОм; R2 — активное со- противление ротора, приведенное к статору, при этом R2, мОм, рас- считывается по формуле Т?2 = ~ ’ п С ном । MX^Ю6, (3.34) {п ^номС-5ном) где Мп — кратность пускового момента электродвигателя по отно- шению к его номинальному моменту; Рном — номинальная мощ- ность электродвигателя, кВт; Рт — механические потери в электро- двигателе (включая добавочные потери), кВт; 1п — кратность пус- кового тока электродвигателя по отношению его номинальному току; /ном — номинальный ток электродвигателя, A; sHOM — номина- льное скольжение, отн. ед. Активное сопротивление статора электродвигателя Р15 мОм, если оно не задано изготовителем, рассчитывается по формуле I* = ^НОМ ^homCOS<P НОМ 35) 1 100 Р ’ X w л ном где $ном — номинальное скольжение асинхронного электродвига- теля, %. Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного электродвигателя х^, мОм, рассчитывается по формуле (3.36) где l/ф ном — номинальное фазное напряжение электродвигателя, В. 33
3.5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ НАГРУЗОК При расчете токов КЗ от комплексных нагрузок следует учиты- вать их параметры прямой, обратной и нулевой последовательно- стей. Рекомендуемые значения сопротивлений прямой Zt и об- ратной Z2 последовательностей отдельных элементов комплекс- ной нагрузки приведены в табл. 3.22. В приближенных расчетах для узлов, содержащих до 70 % асин- хронных двигателей, значения модулей полных сопротивле- ний комплексной нагрузки допускается принимать равными Z, = Z, = 0,4;Zn =3,0. Значения модулей полных сопротивлений прямой Z1Hr, обрат- ной Z2Hr и нулевой Z0Hr последовательностей некоторых узлов на- грузки в зависимости от их состава допускается определять, как указано ниже. 1. В состав комплексной нагрузки могут входить асинхронные и синхронные электродвигатели, преобразователи, электротер- мические установки, конденсаторные батареи, лампы накалива- ния и газоразрядные источники света. 2. При определении начального значения периодической со- ставляющей тока КЗ комплексную нагрузку в схему прямой по- следовательности следует вводить эквивалентной сверхпереход- ной ЭДС £"г и сопротивлением прямой последовательности Z1Hr, а в схему обратной и нулевой последовательностей — сопротивле- ниями обратной Z2Hr и нулевой Z0Hr последовательностей. Таблица 3.22. Параметры элементов комплексной нагрузки Потребители комплексной нагрузки Обозна- чения на схемах COS<pHOM Значения сопротивлений, отн. ед. Асинхронные электродвигатели АД 0,8 0,07+у0,18 О,О7+уО,18 Синхронные электродвигатели сд 0,9 0,03 +J 0,16 0,03+у 0,16 Лампы накаливания лн 1,0 1,0 1,33 Газоразрядные источники света лг 0,85 0,86 + у 0,53 0,38 + у 0,24 Преобразователи п 0,9 0,9 + у 0,44 1,66+у 0,81 Электротермические установки ЭУ 0,9 1 + у 0,49 0,4 + у'0,2 34
Асинхронные двигатели, лампы накаливания Асинхронные двигатели, преобразовательные устройства б) о) Асинхронные двигатели, электротермические установки в) Асинхронные двигатели, г) Рис. 3.4. Зависимость параметров комплексной нагрузки Z1Hr, Z^, Zgm, от ее состава 35
0,2 0,16 0,12 0,08 0,04 0 Р * Л.Н Электротермические установки, лампы накаливания, выпрямители 0,2 0,16 0,12 0,08 0,04 0 р л Л.Н е) д) Электротермические установки, лампы накаливания, 0,2 0,16 0,12 0,08 0,04 0 Рп ж) Рис. 3.4. (окончание) 36
3. Значения модулей полных сопротивлений Z1Hr, Z2Hr, Z0Hr, а также эквивалентной сверхпереходной ЭДС комплексной на- грузки Е"г в относительных единицах при отсутствии других, бо- лее полных данных, могут быть определены по кривым, приве- денным на рис. 3.4, а, б — е в зависимости от относительного со- става потребителей узла нагрузки Р,/Р^, где — суммарная номинальная активная мощность нагрузки, кВт; —установлен- ная мощность /-го потребителя нагрузки, кВт (РАД — мощность асинхронных двигателей; Рсд — мощность синхронных двигате- лей; Рл н — мощность ламп накаливания; Рэ у — мощность элек- тротермических установок; Рлт — мощность газонаполненных ламп; РАД — мощность преобразователей). Сопротивление прямой (обратной, нулевой) последовательно- сти Z 1Ш-.НОМ (Z 2нг.ном, Z Онг ном) в относительных единицах при но- минальных условиях допускается рассчитывать по формуле ^1нг.ном = ----, (3.37) где Ru и Ху — активная и индуктивная составляющие сопротивле- ния прямой (обратной, нулевой) последовательности /-го потреби- теля, включая составляющие сопротивления элементов, связываю- щих потребителя с шинами узла (до 1 кВ); их значения в относите- льных единицах при суммарной номинальной мощности 5^, кВА, и среднем номинальном напряжении той ступени напряжения сети, где она присоединена, приведены в табл. 3.22; — полная установ- ленная мощность /-го потребителя нагрузки, кВ А. Пример расчета трехфазного КЗ Для компрессорной подстанции рассчитать токи КЗ в точках К1 и КЗ (рас. 3.5). Исходные данные. Силовой трансформатор: 5= 1000 кВ-A; «к = 5,5 %; ДРК = 15кВт. Асинхронный двигатель: Д,..,. = 200 кВт; КПД = 94 %; (/ , = 380 В; cos <р = 0,91. Все двигатели работают одновременно. Кабель к осветительному щитку: СБГ 3x25,1 = 200 м. 37
Автоматический выключатель АЗ 134, /ном = 600 А. Трансформаторы тока типа ТКФ-3 600/5 А установлены в двух фазах. Рубильник Р1 рассчитан на ток 600 А; Р2 — на 400 А. Шины ЦП: ШМА 1250 8х 140, длина секции 1500 мм, длина 7,5 м. Шины Ш2: ШРА 73(630 А) (участки сборных шин между от- ветвлениями), сечение 10x80 мм2, /= 0,77м, на всех участках шины расположены в одной плоскости. Решение: 1) Короткое замыкание в точке К1. Активное и индуктивное сопротивления трансформатора оп- ределяются по формулам, мОм Р 172 R. = ^н.ном..106. т.ном тт2 н.ном -104; с м т.ном 38
Рис. 3.6. Схема замещения Лт=Ц^106 = 2,4мОм; т 10002 Y L2 <10015? 0,421П4 fi,7 п лт=,5,52---------------10 -8,47 мОм. т V I 1000 ) 1000 Сопротивления шин Ш1 /?и]1 = /г0 = 7,5-0,034 = 0,255 мОм; = ~ 7,5-0,016 = 0,12 мОм. Переходное сопротивление контактов рубильника Р1 (см. табл. 3.17) Лр! = 0,15 мОм. Схема замещения для точки К1 (рис. 3.6) состоит из ряда после- довательно включенных сопротивлений = /?г + «ш! + Лр! = 2,4 + 0,25 + 0,15 = 2,8 мОм; \ + Аш1 = 8,47 + 0,12 = 8,59 мОм; Zx = № + Х1 = д/2,82 + 8,592 =9,035 МОм. Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1 ! _^ноМ_ 400 к V3zE л/3-9,035 = 25,44 кА. Если не учитывать сопротивление шин и контактов на стороне низшего напряжения, т. е. учитывать сопротивление только трансформатора, то ток КЗ получится больше на 3 %: 400 7< 7 . к = । = 2о,2кА. -Уз?2,42+8,472 39
Определим ударный ток КЗ от системы. По кривым на рис. 3,3, б найдем ударный коэффициент в зависимости от соотношения X/R: *£=3,06, 2,8 тогда Луд = 1,36. Следовательно, ударный ток КЗ без учета электродвигателей /уд = куд 421К = 1,36-72- 25,44 = 48,93кА. Действующее значение полного тока КЗ за 1-й период /уд = /кА/1+ 2(Луд -I)2 = 25,4471 +2(1,36-I)2 = 25,44 -Ц22 = 28,54кА. Определим ударный ток КЗ с учетом электродвигателей. Со- противления элементов цепи от двигателей до точки КЗ К1 не учитываются. Номинальный ток двигателей т 3/ддном£ 3 • 200 . ~, Т АДном = ~г=— ----= ~г=------------= 1>06 кА. АДно“ ТзЦ^соырт] Л-380-0,94-0,91 Поскольку суммарный номинальный ток электродвигателей больше, чем 0,011К (периодической составляющей тока КЗ), элек- тродвигатели надо учитывать. Тогда значение ударного тока с уче- том двигателей /уд =Т2Луд7к+6,57ддном =48,93 + 6,5-1,06 =55,82кА, т. е. при учете двигателей ударный ток больше на 12 %. 2) Короткое замыкание в точке КЗ. Сопротивление кабеля по табл. 3.8 = 0,85-200 = 170 мОм, Хк = 0,089-200 = 17,8 мОм. Переходное сопротивление контактов рубильника Р2 по табл. 3.17 Rp2 = 0,2 мОм. Вычисляем: ^ = ^ + ^ + ^ + 7^2 + ^ + ^ = = 2,4 + 0,255 + 0,15 + 0,077 + 0,2 + 170 = 173,08 мОм; xz = xI + xVi^xva + xK= = 8,47 + 0,12 + 0,1 + 17,8 = 26,49 мОм; 40
400 K V37173,082 + 26,492 = 1,334 кА. При^ = -—49 =0,15/с= 1,0. F г£ 173,08 уд Тогда /уд =кул411к =1,0 -Л 1,334 = 2,74кА. Действующее значение тока КЗ 1уд = 7кЛ/1+2(Агуд -I)2 = 2,74кА. Ток КЗ от двигателей не учитываем, вследствие большой уда- ленности их от места КЗ. Поскольку в данном случае сопротивле- ние трансформатора и кабеля много больше, чем остальные со- противления цепи КЗ, то сопротивление остальных элементов цепи можно не учитывать. Пример расчета тока КЗ с учетом комплексной нагрузки Для схемы, приведенной на рис. 3.7, определить максимальные и минимальные значения токов при трехфазном КЗ в точках К1 иК2. Исходные данные. Система С: Гсрв = 10,5 кВ; /откл ном = 11 кА. Трансформатор Т. ТС-1600/10; 5ТНОМ = 1600 кВ А; £/в = 10,5 кВ; 1/и = 0,4 кВ; Ркном = 16 кВт; = 5,5 %. Шинопроводы ШГ. ШМА4-3200; /ном = 3200 А; Д]ш = 0,01 мОм/м; Х1ш = 0,005 мОм/м; /t = 10 м. Измерительные трансформаторы тока ТАГ. 1нои — 500 A; RTA1 = = 0,05 мОм; ХТА1 = 0,07 мОм. Болтовые контактные соединения: \ = 0,03 мОм; число со- единений и = 4. Автоматические выключатели QF1, QF4 типа «Электрон»: 4ом = 1000 А, ^B1 = дк в4 = 0,25 мОм; %к в1 = Хк в4 = 0,1 мОм. Комплексная нагрузка КН: суммарная активная мощность Р£ = 350 кВт; cos<p = 0,8. В состав нагрузки входят асинхронные двигатели, лампы накаливания, преобразователи со следующими данными: Рдд =175 кВт, Рл н = 35 кВт, Рп = 140 кВт. Расчет параметров схемы замещения (рис. 3.7, б). Сопротивле- ние системы Хс, рассчитанное по формуле (3.2) 41
а) б) Рис. 3.7. Расчетная схема (а) и схема замещения (6) участка цепи х _(400)2-10“3 с 3-11-10,5 =0,8 мОм. Активное Rj. и индуктивное X? сопротивления трансформато- ров, рассчитанные по формулам (3.3) 160,4^Ю6=1,0мОм; (1600)2 42
100.16? 1600 J О 42 —-----104 =5,4 мОм. 1600 Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов III 1 Я^ = 0,01-10 = 0,1 мОм; 2Гш1 = 0,005 10 = 0,05 мОм; Расчет параметров комплексной нагрузки. Параметры ком- плексной нагрузки определяют по кривым на рис. 3.4, а, при этом, отн. ед. ’ —-05Р - — -ОГР -140 -Q 4 м " 350 ” л н " 350 ” •" " 350 “ ” ?1нг=03^2нг=0,35;£"нг =0,75, или в именованных единицах ^1 нг 0 3 38О-1О3 ’ V3-630 = 104 мОм; Z2hi.=121mOm; Я"г = 285 В. Расчет токов трехфазного КЗ. Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К1 без учета влияния электродвигателей и комплексной на- грузки Rlz = Яг + Яш1 + Я* = 1,0 + 0,1 + 0,012 = 1,11 мОм; Я;у = + Яг+ A1I1 = 0>799 + 5,4 + 0,05 = 6,25 мОм; Я1"£ = Я]£ + Яд = 1,11 + 4 = 5,11 мОм. Для расчета минимального тока КЗ учитывается также сопро- тивление дуги Яд в месте КЗ /пОт“=Д/'1,Хб,252=33’38кА; /n0n,in=37W6^=28,6KA; 'уд шах = V2 • 33,38 • 1,55 = 47,48 кА; '’уд шт =V2-28,6 1,10 = 44,9 кА; 43
4omax = М45 • 33’38 = 47,2кА; /aOmin = 40,45 кА. Необходимость учета влияния комплексной нагрузки на ток при металлическом КЗ в точке К1, показывает, что больше, чем 0,01-36380 = 363,8 А. Поэтому при расчете суммарного тока КЗ в точке К1 следует учитывать влияние комплексной нагрузки. Такой же вывод следу- ет и при условии учета электрической дуги. Рассчитаем составляющие тока КЗ в точке К1 от комплексной нагрузки: Я|у в| 4" F tai + ^ш4 + в4 = 0,25 + 0,05 + 5,0 + 0,25 +0,0126 = 5,56 мОм; = Л<.в1 + ХТА1 + Ли4 + Лсв4 = = 0,1 + 0,07 + 6,5 + 0,1 = 6,77 мОм; Я"Е = + Яд = 5,56 + 4 = 9,56 мОм; Лонгтах = г- ! 73^(104 0,8 + 5,56)2 + (104 -0,6 +6,77)2 'аОвгтах = ^2 • 1,46 = 2,06 кА; 1улмгт1л = V2 • 1,0 • 1,46 = 2,06 кА; т ________________________285_________________ 42 пОнгтт Д8 + 9 5Q2 + (104 Д6+6>77)2 'aOHrmin = V2 • 1,42 = 2,0 кА; /уднг min = V2 1,42 • 1,0 = 2,00 кА. Тогда суммарная периодическая составляющая максимально- го тока КЗ 4отах = 33,38 + 1,46=34,84 кА. Ударный максимальный ток КЗ /уд шах ‘ 47,48 + 2,06 кА = 49,54 кА. Суммарная периодическая составляющая минимального тока КЗ 4omin = 28,6+1,42 = 30,02 кА. 44
Ударный минимальный ток КЗ 'уд мп = 44,9 + 2,0 кА = 46,9 кА. 3.6. РАСЧЕТ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В сетях до 1 кВ расчет токов однофазного КЗ выполняется для обеспечения надежной работы защиты при минимальных значе- ниях тока КЗ в конце защищаемой линии. Линии до 1 кВ в сетях с глухим заземлением нейтрали должны быть проверены согласно требованиям гл. 1.7 «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) на обеспечение надежного автоматиче- ского отключения поврежденного участка при однофазных ко- ротких замыканиях. Расчетная точка однофазного КЗ — электрически наиболее удаленная точка участка сети, защищаемая выключателем. В соответствии с требованиями ПУЭ для надежного отключе- ния поврежденного участка сети наименьший расчетный ток КЗ должен превышать номинальный ток плавкой вставки или номи- нальный ток расцепителя автоматического выключателя, защи- щающего этот участок сети, с обратнозависимой от тока характе- ристикой не менее чем в 3 раза. Если автоматический выключатель имеет только мгновенно действующий расцепитель (отсечку), то наименьший расчетный ток КЗ должен превышать уставку отсечки не менее чем в 1,4 раза. По сравнению с расчетом токов трехфазных КЗ, расчет токов однофазных КЗ является более сложным, так как в этом случае помимо учета сопротивления в прямой цепи КЗ (в фазе) необхо- дим учет сопротивления и в цепи зануления (в обратной цепи). Когда для зануления используются стальные трубы, обрамления кабельных каналов и другие строительные конструкции, в реше- нии вопроса о сопротивлении цепи короткого замыкания появля- ется много неопределенностей. Кроме того, однофазные КЗ относятся к несимметричным, что вносит в расчет дополнительные сложности. Расчет токов однофазных КЗ можно выполнять методом сим- метричных составляющих или по сопротивлению петли «фаза- нуль». 45
Метод симметричных составляющих предложен для упроще- ния расчетов несимметричных КЗ. Сущность этого метода состо- ит в замене несимметричной системы токов трехфазной сети при однофазном КЗ тремя симметричными системами: прямой, об- ратной и нулевой последовательности. Симметричные системы являются достаточно простыми для теоретического расчета. При практическом использовании этого метода часто возникают за- труднения из-за отсутствия справочных материалов по сопротив- лениям нулевой последовательности для принятого варианта вы- полнения цепи зануления. При расчете токов однофазного КЗ по сопротивлению петли «фаза—нуль» используется закон Ома, но встречаются те же за- труднения с исходными данными. Оба метода должны давать один и тот же результат и теоретиче- ски могут быть выведены один из другого. Точность расчета опре- деляется только точностью исходных данных. В ГОСТ 28249—93 в основу расчета токов однофазных КЗ поло- жен метод симметричных составляющих, который более подроб- но рассматривается ниже. Расчет однофазного КЗ методом симметричных составляющих производят по формуле ^З^ср.юм /(,) = -=^_—_=_=, )2 + (2^1 х + -^ое)2 (3.38) где Ц — действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ, кА; Ucp ном — среднее номинальное (линейное) на- пряжение сети, В; /?1Х — суммарное активное сопротивление фаз- ной цепи КЗ (сопротивление прямой последовательности), мОм; — суммарное активное сопротивление цепи КЗ для тока нулевой последовательности (сопротивление нулевой последовательности), мОм; Xlz — суммарное индуктивное сопротивление фазной цепи короткого замыкания (сопротивление прямой последовательно- сти), мОм; >Y0Z — суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ для тока нулевой последовательности (сопротивление нулевой по- следовательности), мОм. Сопротивления обратной последовательности равны сопро- тивлениям прямой последовательности и в приведенной формуле учитываются коэффициентом 2 перед Я1£и Xlz. Суммарное актив- 46
ное и суммарное индуктивное сопротивления фазной цепи корот- кого замыкания определяются по формулам ^1т + ^1ВЛ + ^ТА + + + и (3.39) = ^1т + ВЛ + %ТА + Ха> где Я1т и Х1т — сопротивления прямой последовательности понижа- ющего трансформатора, мОм; Я1ВЛ и Xt вл — сопротивления прямой последовательности линии (фазного проводника), мОм; RtamXta — сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока, мОм; R^ и Ха — сопротивления автоматических выключателей, мОм; RK — суммарное активное сопротивление различных контактов в фазной цепи КЗ, мОм; Яд — активное сопротивление электриче- ской дуги в месте КЗ, мОм. Суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи КЗ для тока нулевой последовательности определяются по формулам Л)Е = ^От + Кр + ^ТА + Лев + Л< + Л)ш + Л)кб + Л)ВЛ + Ля и (3.40) = Л)г + Хр + % ТА + Лев + Л)ш + Л)кб + Л)ВЛ’ где Rfr и — сопротивления нулевой последовательности понижа- ющего трансформатора, мОм; R^^ и .¥()ВЛ — сопротивления нуле- вой последовательности линии (сопротивления шинопроводов, проводов, кабелей с учетом цепи зануления), мОм; RTA, ХТА, Ra, Ха, Як и Яд — сопротивления фазной цепи КЗ, мОм. Сопротивление нулевой последовательности линии равно сум- ме сопротивления фазного проводника и утроенного сопротивле- ния цепи зануления: Лвл = Л вл + ЗЯ„; Л)вл = Л вл + 3^н> (3.41) где Яи и %н — эквивалентные сопротивления цепи зануления (нуля) от точки КЗ до трансформатора с учетом всех зануляющих элемен- тов (нулевого провода, оболочки кабеля, стальных труб и т. д.), мОм. Увеличение в 3 раза сопротивления цепи зануления для тока нулевой последовательности поврежденной фазы вызвано тем. 47
что в соответствии с методом симметричных составляющих через цепь зануления замыкаются равные по значению токи нулевой последовательности всех трех фаз. Таким образом, Л)£ = Ль + ЛвЛ + + ^ТА + + Лс + ^д’ (3-42) Л)Е = Л>г + ЛвЛ + 3Л< + %ТА + Лг При определении минимальных значений токов однофазных КЗ для проверки чувствительности защиты рекомендуется учиты- вать увеличение активного сопротивления проводников в резуль- тате нагревания их током КЗ. Для этого сопротивления проводни- ков сечением до 16 мм2 (включительно) рекомендуется приводить к температуре 120 °C, сечением 25—95 мм2 — к температуре 145 °C, сечением 120—140 мм2 — к температуре 95 °C. Такие (ори- ентировочные) значения температуры проводников в конце КЗ получены в результате расчетов с учетом реальных времятоковых характеристик аппаратов защиты и при условии адиабатического процесса нагрева жил проводников. Допускается принимать для всех сечений значение температурного коэффициента электриче- ского сопротивления равным 1,5, что соответствует температуре 145 °C. Но проводники крупных сечений до такой температуры за время КЗ практически не нагреваются. Температурный коэффи- циент для приведения сопротивления проводника при 20 °C к сопротивлению при конечной температуре вычисляется по фор- муле Кт = 1 + 0,004(6^ - 20), (3.43) где 0КОН — температура жилы проводника в конце КЗ, °C. Сопротивление проводника при конечной температуре *koh = Vp (3-44) где R20 — сопротивление проводника при температуре 20 °C. Ток мгновенного отключения автоматического выключателя выбирают по минимальному току короткого замыкания. Мини- мальный ожидаемый ток цепи КЗ — это ток, соответствующий короткому замыканию в самой отдаленной точке защищаемой цепи, при коротком замыкании между фазой и нейтралью, или, если нейтраль не распределена, между фазами. При отсутствии 48
данных для расчета токов КЗ могут быть сделаны следующие до- пущения: • принимается, что сопротивление электропроводки увеличе- но на 50 % по отношению к его значению при 20 °C из-за нагрева проводников током КЗ; • если полное сопротивление цепи со стороны источника пи- тания неизвестно, то принимается, что напряжение источника питания снижено до 80 % номинального напряжения. Расчет минимального тока КЗ в этом случае ведется по упро- щенным формулам. Для трехфазных сетей с нераспределенной нейтралью ожидаемый ток КЗ между фазами 0Ж l,5p-2Z/F’ (3.45) где Un—линейное напряжение источника питания, В; р — удельное электрическое сопротивление жилы кабеля, Ом-мм2/м; L — длина защищаемой линии; F— площадь поперечного сечения жилы кабе- ля, мм2. Для трехфазных сетей с распределенной нейтралью ожидае- мый ток КЗ между фазой и нейтралью 0Жф 1,5р(1+m)L/ F’ (2.46) где 17ф — фазное напряжение источника питания, В; р — удельное электричес сое сопротивление жилы кабеля, Ом-мм2/м; L — длина защищаемой линии; F— площадь поперечного сечения жилы кабе- ля, мм2; т — отношение между сопротивлением нейтрального про- водника и сопротивлением фазного проводника (либо их сечения- ми, если они сделаны из одного материала). Для проводников сечением выше 95 мм2 должно учитываться также индуктивное сопротивление. Пример расчета тока однофазного КЗ Рассчитать ток КЗ для торгового зала (пример расчета нагру- зок 1) в системе TN. Минимальный ожидаемый ток однофазного КЗ для участка питающей линии ЩР11-ЩС при отсутствии достаточно опреде- ленной информации рассчитывается по формуле 49
Z1 _ °’8t/0 K 1,5у(1+/и)£/ F’ где t/ф — номинальное напряжение источника питания между фа- зой и нейтралью, В; £ — длина защищаемой кабельной линии, м; р — удельное электрическое сопротивление жилы кабеля, Ом-мм2/м; т — отношение между сопротивлением нейтрального проводника и сопротивлением фазного проводника; F — площадь поперечного сечения жилы кабеля, мм2; 0,8 — принимается, что если полное со- противление цепи со стороны источника питания неизвестно, то напряжение источника питания снижено до 80 % номинального на- пряжения; 1,5 — принимается, что сопротивление кабеля увеличено на 50 % по отношению к значению при 20 °C из-за нагрева провод- ников током короткого замыкания. Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.23. Таблица 2.23. Исходные данные для расчета Марка кабеля NYM 5x35 Длина защищаемой линии, м 75 Материал жил Си р, Ом-мм2/м 0,018 т 1 F, мм2 35 220 Соответственно, ток однофазного замыкания 0,8-220 к ”1,5-0,018(1+1)-75/35 = 1520,99А. Пример расчета токов трехфазного, двухфазного и однофазного КЗ Определить токи КЗ при замыкании на шинах НН трансфор- матора (рис. 3.8). Исходные данные. Мощность короткого замыкания системы 5К = 200 MB-А; Uc = 6 кВ. Трансформатор: 5 тном = 1000 кВ-A; UB = 6 кВ; UH = 0,4 кВ; АРК= 11,2 кВт;ик = 5,5 %. 50
Автоматический выключатель «Электрон»: Ркв = = 0,14 мОм; Хк в = 0,08 мОм. Шинопровод ШМА-74: / = 10 м; = = 0,031 мОм/м; Хш = 0,017 мОм/м; = 0,041 мОм/м; = 0,081 мОм/м. Болтовое соединение: R* = 0,0034 мОм; число соединений п = 4 Решение. 1. Расчет параметров схемы замещения прямой по- следовательности. Сопротивление системы Рис. 3.8. Расчет- ная схема цепи КЗ х _ _ 4002 с 5К 200-103 = 0,8 мОм. Сопротивления трансформатора R _ &Рки% _ 11,2 103-4002 Т"\2ном“ 10002-106 = 1,79 мОм. . 9 100 ДР^ t/2- V V *JT.HOM 7 ° т.ном |552 (100-11,2? ’ I 1000 J 0 42 —— = 8,62 мОм. 1000 Сопротивления шинопровода Лщ = 0,031 10 = 0,31 мОм; А^ = 0,017-10 = 0,17 мОм. Сопротивление болтовых соединений R* — 0,0034-4 = 0,0136 мОм. Активное сопротивление дуги Лд = 6 мОм. 2. Расчет токов трехфазного КЗ. Ъ “ Л+ + ^к.в + = = 1,79 + 0,31 + 0,14 + 0,0136 = 2,25 мОм; х1 = а; + аш + ак.в + л: = = 8,62 + 0,17 + 0,08 + 0,8 = 9,62 мОм. 51
и,в l,Wt-JU,UB U,31U.U130 Рис. 3.9. Схема замещения прямой последовательности С учетом сопротивления дуги в точке КЗ =/?х + 1?д =2,25+6 =6,25 мОм. Тогда периодические составляющие максимального и мини- мального токов трехфазного КЗ соответственно _ U _ 400 потах=^2 252+9 672 =^6кА, _ U _ 400 я nOmin 73Z' Л78,252+9,672 ’ ’ Ударный ток короткого замыкания 'удтах = Л/п(Луд =Л-23,2-1,45 = 47.7 кА; /уд min = Л/пОтйЛуд = Л-18Д7-1,45 = 27,7кА. Схема замещения для расчета трехфазного КЗ представлена на рис.3.9. 3. Расчет токов однофазного КЗ. Определим параметры схемы замещения нулевой последова- тельности (рис. 3.10). Сопротивление трансформатора = 19,1 мОм; Xfr = 60,6 мОм. Сопротивление шинопровода РОш — 0,041-10 = 0,41 мОм; ZOlu = 0,081-10 = 0,81 мОм. 52
Нн=>—Ь-СО—HZZ1—н 19,1+760,6 0,14 +70,08 0,41 +>0,81 0,0136 Рис. 3.10. Схема замещения нулевой последовательности Тогда сопротивления нулевой последовательности цепи КЗ Л)е = Л)т + 3Л)ш + Дев + = = 19,1 + 3-0,41 + 0,14 + 0,0136 = 20,5 мОм; Л)Е = Л)т + ЗА0ш + Лев = 60>6 + 3’°>81 + °’08 = 63»11 мОм- С учетом сопротивления дуги Ли = Ли + Л = 20,5+6 = 26,5 мОм. Тогда максимальный и минимальный токи однофазного КЗ jd) = V3t/ ПОПИХ 7(2Л + «ое)2+(2^+^)2 л/З-400 • 2,25+9,67 )2 + (2 9,67 + 63,11)2 4зи nOmi” V(2^ + ^x)2 + (24V'+Xox)2 • 8,25+9,67 )2 + (2 9,67 + 63,11)2 4. Расчет токов двухфазных КЗ. /пОтах г^Л2+ Х2 272,252+9,672 20,14 (2) _____________________________400___________ j nOmin 27(Л£ + /^/2)2 + Х2 27(2,25+3)2+9,672 " 53
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ Типы систем заземления Низковольтные сети выполняются, как правило, четырех- и пяти проводными, что связано с требованиями безопасности. По требованиям ПУЭ для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении: • защитное заземление — электрическое соединение ка- кой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с за- земляющим устройством; • автоматическое отключение питания; • уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов; • выравнивание потенциалов — понижение разности потен- циалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству или путем применения специальных покрытий земли; • двойная или усиленная изоляция; • сверхнизкое (малое) напряжение — до 50 В переменного и 120 В постоянного тока; • защитное электрическое разделение цепей — отделение од- ной электрической цепи от других цепей в электроустановках на- пряжением до 1 кВ с помощью двойной изоляции; основной изо- ляции и защитного экрана; усиленной изоляции; • изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки. Применение двух и более мер защиты в электроустановке не должно оказывать взаимного влияния, снижающего эффектив- ность каждой из них. 54
Защиту при косвенном прикосновении следует выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока. В помещениях с по- вышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может по- требоваться при более низких напряжениях, например 25 В пере- менного и 60 В постоянного тока или 12В переменного и 30 В по- стоянного тока при наличии требований соответствующих глав ПУЭ. Защита от прямого прикосновения не требуется, если электро- оборудование находится в зоне системы уравнивания потенциа- лов, а наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В пере- менного или 60 В постоянного тока в помещениях без повышен- ной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока — во всех случаях. По международной классификации система заземления сети обозначается двумя буквами: первая указывает на характер зазем- ления источника питания, вторая — на характер заземления от- крытых проводящих частей электроустановки. В обозначениях используются начальные буквы французских слов: Т (terre — земля) — заземлено; N (neuter — нейтраль) — присоединено к нейтрали источника (занулено); I (isole) — изолировано. В ГОСТ введены обозначения нулевых проводников: N — нулевой рабочий проводник; РЕ — нулевой защитный проводник; PEN — совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник. Предусмотрены три системы заземления сетей: TN — нейтраль источника заземлена. Открытые проводящие части электроустановки присоединены к этой точке посредством нулевых защитных проводников; ТТ — нейтраль источника заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электри- чески независимому от заземлителя нейтрали источника питания; IT — нейтраль источника изолирована, а открытые проводя- щие части электроустановки заземлены. Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, обществен- ных и промышленных зданий и наружных установок должны, как 55
Рис. 4.1. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе TN-C правило, получать питание от источника с глухозаземленной ней- тралью с применением системы TN. Система TN, в свою очередь, может быть трех видов: TN-C — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике по всей системе (С — combin- ed — объединенный) (рис. 4.1); TN-S -- нулевой рабочий и нулевой защитный проводники ра- ботают раздельно по всей системе (S — separated — раздельный) (рис. 4.2); TN-C-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике в части сети (рис. 4.3, 4.4). При типе системы заземления TN-С открытые проводящие части электроустановки здания и, в частности, нетоковедущие части электроприемников класса 1 имеют непосредственную связь с точкой заземления источника питания (нейтралью трансформа- тора подстанции). Для обеспечения этой связи в питающей элек- трической сети и в электроустановках здания используется PEN-проводник, в котором объединены функции нулевого за- щитного и нулевого рабочего проводников. В электроустановке здания открытые проводящие части присоединяются к PEN-npo- воднику. PEN-проводник, питающий электроустановку здания, в свою очередь, присоединяется к соответствующей нулевой за- 56
Рис. 4.2. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе TN-S Рис. 4.3. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе TN-C-S при разделении на вводе в здание щитной и нулевой рабочей шине (PEN-шине) трансформаторной подстанции. При системе заземления TN-C-S, в отличие от системы TN-C, функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике не по всей электроустановке здания, а только в ее части. PEN-проводник в электроустановке 57
Рис. 4.4. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе TN-C-S при разделении на РЕ-шиие РУ здания всегда разделяется на два проводника — нулевой защит- ный проводник (РЕ) и нулевой рабочий проводник (N). Причем PEN-проводник может разделяться на вводе в здание, например на нулевой защитной шине (РЕ) ВРУ или в какой-то точке элек- троустановки здания, например на PE-шине РУ. В первом случае, во всей электроустановке здания применяют- ся два проводника — нулевой защитный и нулевой рабочий. Во втором случае, в головной (по ходу электроэнергии) части электроустановки здания используется PEN-проводник, после точки его разделения — два нулевых проводника: защитный и ра- бочий. Открытые части электроустановки здания присоединяют- ся к нулевому защитному проводнику (при пятипроводной систе- ме) или к PEN-проводнику (при четырехпроводной системе). В стационарных установках функцию защитного и нулевого рабочего провода можно совместить в одном проводнике (PEN) при условии выполнения следующих требований (ГОСТ Р50571.3—94): если его сечение не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию и рассматриваемая часть электроустановки не защищена устройствами защитного отключения, реагирующи- ми на дифференциальные токи; если, начиная с какой-нибудь точки установки нулевой рабочий и нулевой защитный проводни- ки разделены, запрещается объединять их за этой точкой. В точке разделения необходимо предусмотреть раздельные зажимы или 58
шины нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. PEN-проводник, совмещающий функции рабочего и защитного, должен подключаться к зажиму, предназначенному для защитно- го проводника. Сторонние проводящие части не могут быть ис- пользованы в качестве единственного PEN-проводника. В системе TN могут использоваться: устройства защиты от сверхтока; устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток. Следует отметить, что в системе TN-С не должны применяться устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток. Кроме того, когда устройство защиты, реагирующее на диффе- ренциальный ток, применяют для автоматического отключения в системе TN-C-S, PEN-проводник не должен использоваться на стороне нагрузки. Присоединение защитного проводника к PEN-проводнику должно осуществляться на стороне источника питания по отношению к устройству защиты, реагирующему на дифференциальный ток. Когда УЗО используют для автоматического отключения цепи вне зоны действия основной системы уравнивания потенциалов, открытые проводящие части не должны быть связаны с сетью сис- темы TN, но защитные проводники должны присоединяться к за- землителю, имеющему сопротивление, обеспечивающее сраба- тывание этого устройства. Цепь, защищенная таким образом, мо- жет рассматриваться как система ТТ. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых прово- дящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспе- чены (рис. 4.5). Для защиты при косвенном прикосновении в та- ких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие: АЛ <50 в, где /а — ток срабатывания защитного устройства; А — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при при- менении УЗО для защиты нескольких электроприемников — зазем- ляющего проводника наиболее удаленного электроприемника. 59
Рис. 4.5. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе ТТ В системе ТТ все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защит- ным проводником к одному заземляющему устройству. В сетях системы ТТ применяются следующие защитные устройства: • устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток; • устройства защиты от сверхтока. По типу системы ТТ запитываются мобильные здания из ме- талла или имеющие металлический каркас и предназначенные для уличной торговли и быстрого обслуживания населения (тор- говые павильоны, киоски, палатки, кафе, будки, фургоны, боксо- вые гаражи и т. п.) в соответствии с ГОСТ Р 50669—94. Сопротив- ление заземляющего устройства нулевого защитного проводника (РЕ) должно быть ЛРЕ < 286 Ом. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на откры- тые проводящие части, связанные с системой уравнивания потен- циалов (рис. 4.6). В таких электроустановках для защиты при кос- венном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключаю- 60
Рис. 4.6. Схема питания электроустановок здания от источника с заземлением по системе IT щим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном за- мыкании на землю должно быть выполнено автоматическое от- ключение питания. В системе IT электроустановка должна быть изолирована от земли или связана с ней через достаточно большое сопротивле- ние. Токоведущий проводник установки не должен быть напря- мую соединен с землей. Открытые проводящие части должны быть заземлены отдельно, группами или все вместе. В сетях системы IT могут применяться: устройства контроля изоляции; устройства защиты от сверхтока; устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток. Устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверх- тока, относятся к дополнительным видам защиты человека от по- ражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту челове- ка при косвенном прикосновении путем отключения автоматиче- скими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус. При малых то- ках замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника шнуление недостаточно эффек- 61
тивно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным сред- ством защиты человека от электропоражения. В основе действия защитного отключения, как электрозащит- ного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого от- ключения) продолжительности протекания тока через тело чело- века при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех из- вестных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей. Другим, не менее важным свойством УЗО является его способ- ность осуществлять защиту от возгорания и пожаров, возникаю- щих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования. По данным ВНИИПО МВД РФ, более трети всех пожаров про- исходят по причине возгорания электропроводки в результате на- грева проводников по всей длине, искрения, горения электриче- ской дуги на каком-либо элементе, вызванных токами короткого замыкания. Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. Устройство защитного отключения, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев провод- ников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание. В отдельных случаях энергии, выделяемой в месте по- вреждения изоляции при протекании токов утечки, достаточно для возникновения очага возгорания и, как следствие, пожара. По данным различных отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки. В зави- симости от материала и срока службы изоляции эта мощность со- ставляет всего 40 — 60 Вт. Это означает, что своевременное сраба- тывание УЗО противопожарного назначения с установкой 300 мА предупредит выделение указанной мощности, и, следовательно, не допустит возгорания. Следует отметить, что термин «устройст- во защитного отключения», принятый в отечественной специаль- ной литературе, наиболее точно определяет назначение данного 62
устройства и его отличие от других коммутационных электриче- ских аппаратов — автоматических выключателей, выключателей нагрузки, магнитных пускателей и т. д. За рубежом приняты следующие обозначения: • в Германии, Австрии — Fehlerstrom-Schutzschalter (Fehler- strom-Schutzeinrichtung). Сокращенно: FI-Schutzschalter (F-Fehler— повреждение, неисправность, утечка, I — символ тока в электро- технике, Schutzschalter — защитный выключатель, Schutzein- richtung — защитное устройство); • во Франции — DD (disjoncteur differentiel — дифференциаль- ный выключатель); • в Великобритании — e.l.c.b. (earth leakage circuit breaker — выключатель тока утечки на землю); • в США — GICI (Ground Fault Circuit Interrupter — размыка- тель тока утечки на землю). В настоящее время действует международная классификация УЗО, разработанная международной электротехнической комис- сией (МЭК). Принято общее название — RCD (residual current protective device). Точный перевод — защитное устройство по раз- ностному (дифференциальному) току. Согласно ГОСТ Р 50807—95 нормируются следующие парамет- ры УЗО: • номинальное напряжение (t/n) — действующее значение на- пряжения, при котором обеспечивается работоспособность УЗО: Un = 220, 380 В; • номинальный ток нагрузки (7И) — значение тока, которое УЗО может пропускать в продолжительном режиме работы: 1п — 6; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125 А; • номинальный отключающий дифференциальный ток (/Дл) — значение дифференциального тока, которое вызывает отключе- ние УЗО при заданных условиях эксплуатации: /Дл = 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А; • номинальный неотключающий дифференциальный ток (7Дл0) — значение дифференциального тока, которое не вызывает отклю- чение УЗО при заданных условиях эксплуатации: /Дл0 = 0,5/Дл; • предельное значение неотключающего сверхтока (Глт) — ми- нимальное значение неотключающего сверхтока при симметрич- ной нагрузке двух- и четырехполюсных УЗО или несимметричной нагрузке четырехполюсных УЗО: 1пт = 6/л; 63
• сверхток — любой ток, который превышает номинальный ток нагрузки; • номинальная включающая и отключающая способность (ком- мутационная способность) (Zm) — действующее значение ожидае- мого тока, который УЗО способно включить, пропускать в тече- ние своего времени размыкания и отключить при заданных усло- виях эксплуатации без нарушения его работоспособности. Минимальное значение 1т = 10/л или 500 А (выбирается боль- шее значение); • номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току (/Дт) — действующее значение ожидае- мого дифференциального тока, которое УЗО способно включить, пропускать в течение своего времени размыкания и отключить при заданных условиях эксплуатации без нарушения его работо- способности. Минимальное значение 1&т = 10/п или 500 А (выбирается боль- шее значение). • номинальный условный ток короткого замыкания (/пс) — дей- ствующее значение ожидаемого тока, которое способно выдер- жать УЗО, защищаемое устройством защиты от копотких замыка- ний, при заданных условиях эксплуатации, без необратимых из- менений, нарушающих его работоспособность: 1пс = 3000; 4500; 6000; 10 000 А; • номинальный условный дифференциальный ток короткого за- мыкания (7Дс) — действующее значение ожидаемого дифференци- ального тока, которое способно выдержать УЗО, защищаемое уст- ройством защиты от коротких замыканий при заданных условиях эксплуатации без необратимых изменений, нарушающих его ра- ботоспособность: /Дс = 3000; 4500; 6000; 10 000 А; • номинальное время отключения Тп — промежуток времени между моментом внезапного возникновения отключающего диф- ференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах. Стандартные значения максимально допустимого времени от- ключения УЗО типа АС при любом номинальном токе нагрузки и заданных нормами значениях дифференциального тока не долж- ны превышать приведенных ниже: Дифференциальный ток............... /д„ 2/д„ 51м 500 А Предельное время срабатывания УЗО Тп, с.. . 0,3 0,15 0,04 0,04 64
Табл и ца 4.1. Технические характеристики УЗО Параметр Значение Номинальное напряжение U„, В 220, 380* Частота.4, Гц 50 Номинальный ток нагрузки А 16, 25,40,63,80* Номинальный отключающий дифференциальный ток (установка) /Ди, мА 10, 30, 100, 300* Номинальный неотключающий дифференциальный ток 0,5/д„ Номинальная включающая и отключающая (коммутационная) способность 1т, А 1500 Номинальный условный ток КЗ (термическая стойкость) при последовательно включенной плавкой вставке 63 А 1пс, А 10000 Номинальное время отключения при номинальном дифференциальном токе Тп, мс, не более 30 Диапозон рабочих температур, 'С -25 ч- +40 Максимальное сечение подключаемых проводов, мм2 25,50* Срок службы, циклов, не менее: электрических механических 4000 10000 * В зависимости от модификации устройства. В качестве примера исполнения УЗО, отвечающего всем требо- ваниям ГОСТ Р 50807—95, в табл. 4.1 приведены технические ха- рактеристики АСТРО-УЗО производства ОПЗ МЭИ. Максимальное время отключения распространяется также на УЗО типа А. При этом испытания УЗО типа А проводят при значе- ниях токов /Дл, 27Дл, 5/Дл и 500 А с коэффициентом 1,4 (при Гд„ > 0,01 А) и с коэффициентом 2 (при /Дл < 0,01 А). Стандартные значения допустимого времени отключения и не- отключения для УЗО типа S при любом номинальном токе нагруз- ки свыше 25 А и значениях номинального дифференциального тока свыше 0,03 А не должны превышать приведенных ниже: Дифференциальный ток................. Максимальное время отключения, с..... Минимальное время неотключения, с.... Л» 27Дя 0,5 0,2 0,13 0,06 5/Дя 500 А 0,15 0,15 0,05 0,04 65
Список литературы 1. Указания по расчету электрических нагрузок РТМ 36.18.32.4—92: Технический циркуляр ВНИПИ Тяжпромэлектропроект № 359-92 от 30 июля 1992 г. 2. ГОСТ 28249—93. Короткие замыкания в электроустановках. Ме- тоды расчета в электроустановках переменного тока напряжени- ем до 1 кВ. 3. РД 153-34.0-20.527—98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РАО ЕЭС России, 2002 г. 4. Федеральный закон об электроэнергетике от 26.03.03 № 35-ФЗ. 5. Межгосударственный стандарт «Короткие замыкания в электро- установках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». Дата введения 01.01.95. 6. Проектирование электроснабжения промышленных предприя- тий. Нормы технологического проектирования. М.: Тяжпром- электропроект им. Ф. Б. Якубовского, 1994. 7. Епанешников М. М. Электрическое освещение: Справочная кни- га по светотехнике. М.: Энергия, 1973. 8. СНиП 31.110—2003. Проектирование и монтаж электроустано- вок жилых и общественных зданий. 9. Мешков В. В., Епанешников М. М. Осветительные установки. М.: Энергия, 1972. 10. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985. 11. Проект норм МГСН 2.01—98. Разд. 4. Искусственное освещение зданий. 12. Айзенберг Ю. Б., Рожкова Н. В. Энергосбережение в светотехни- ческих установках // Новости светотехники. 1999. Вып. 4 (16). 13. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышлен- ных предприятий: Учебник для вузов по специальности «Элект- роснабжение и автоматизация промышленных установок». М.: Высшая школа, 1986. 14. Справочник по проектированию электрических сетей и электро- оборудования / Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиз- дат, 1991. 15. Федоров А. А., Каленева В. В. Основы электроснабжения про- мышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиз- дат, 1984. 66
СОДЕРЖАНИЕ Выпуск 5 (161). Часть 1 Предисловие .......................................... 3 ГЛАВА ПЕРВАЯ. Характеристики режимов электропотребления объектов..........................6 1.1. Категории электроприемников....................6 1.2. Расчет нагрузок общественных зданий............12 1.3. Расчет нагрузок промпредприятий................34 ГЛАВА ВТОРАЯ. Совместный выбор защитно-коммутационной аппаратуры и сечений проводников в низковольтных сетях .... 42 2.1. Общие сведения.................................42 2.2. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры.......43 2.3. Принципы выбора коммутационной аппаратуры.......51 2.4. Выбор сечения токопроводящей жилы.............55 2.5. Совместный выбор сечения токоведущей жилы и коммутационно-защитной аппаратуры................61 2.6. Проверка проводников по потере напряжения.....70 Список литературы.....................................82 Выпуск 6 (162). Часть 2 Предисловие............................................3 ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Расчет токов короткого замыкания в сетях до 1 кВ......................................6 3.1. Общие положения................................6 3.2. Сопротивления элементов цепи КЗ................8 3.3. Расчет токов трехфазного КЗ...................25 3.4. Расчет параметров асинхронных электродвигателей.33 3.5. Расчет параметров комплексных нагрузок........34 3.6. Расчет токов однофазных КЗ....................45 ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Типы систем заземления...............54 Список литературы.....................................66 67
Для заметок
РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА 115280, Москва, Автозаводская ул., д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.energy-journals.ru/cncrgetik E-mail: eneigetick@mail.ru gHlPFlTW УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ! Напоминаем вам, что ГККЫЧСЛ' Оформить подписку на журналы «Энергетик», «Библиотечка электротехника» и «Энергетика за рубежом» можно в любом отделении связи по объ- единенному каталогу «Подписка-2012. Пресса Рос- сии (Российские и зарубежные газеты и журналы)» или в режиме on-line. Подписной индекс журнала «Энергетик» по каталогу — 71108, подписка в режиме on-line: www.akc.ru/goods/1558087429/ Подписной индекс приложения «Энергетика за рубежом» по каталогу — 87261, подписка в режиме on-line: www.akc.ru/goods/1558087431/ Подписной индекс приложения «Библиотечка электротехника» по каталогу — 88983, подписка в режиме on-line: www.akc.ru/goods/1558087430/ Оформить подписку на журналы можно с любого месяца. Читатели из ближнего и дальнего зарубежья могут оформить подписку на журнал «Энергетик» с до- ставкой по любому адресу в любой стране по ката- логу ЗАО «МК-Периодика» или он-лайн на сайте www.periodicals.ru. Адрес: 129110, Москва, ул. Гиляровского, 39 Тел.: (495) 684-50-08,681-20-41,681-91-37, 681-33-22,681-38-09 Факс: (495)681-37-98
®и1₽пзтаис РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА 115280, Москва, Автозаводская ул., Д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.encigy-joumals.ru/energetik E-mail: encrsctick@mail.ru ДОРОГИЕ ЧИТАТЕЛИ! Вы можете также оформить подписку на журна- лы «Энергетик», «Библиотечка электротехника», «Энергетика за рубежом» через редакцию журнала «Энергетик». Подписанные журналы можно получить в редакции или почтовым отправлением. Наименование издания Подписной индекс Цена одного экземпляра во II полугодии 2012 г., в рублях (без учета почтовых расходов) без НДС с НДС Журнал «Энергетик» 71108 700,00 770,00 «Библиотечка электротехника» — приложение к журналу «Энергетик» 88983 460,00 506,00 «Энергетика за рубежом» — прило- жение к журналу «Энергетик» 87261 475,00 522,50 По вопросам подписки и приобретения журналов просим обра- щаться по тел. (495) 234-74-21.
РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА II5280, Москва, Автозаводская ул., д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.eneixy-joumals.nj/energetik E-mail: energctick@mail.ru Заказать интересующий Вас номер журнала «Библиотечка электро- техника» — приложение к журналу «Энергетик», можно через ре- дакцию журнала. ВЫШЛИ В СВЕТ В 2009 ГОДУ № 1 Иноземцев Е. К. Восстановление работоспособности роторов вы- соковольтных электродвигателей. Ч. 1 № 2 Иноземцев Е. К. Восстановление работоспособности роторов вы- соковольтных электродвигателей. Ч. 2 № 3 Соловьев А. Л. Защита генераторов малой и средней мощности терминалами «СИРИУС-ГС» № 4 Трофимов В. М. Выбор и проверка надежности функционирования устройств выпрямленного оперативного тока подстанций: БПТ-1002, БИНС (УПНС-М) № 5 Хромченко Ф. А. Сварочные технологии ремонта элементов трубо- проводов (справочные материалы) № 6 Шмурьев В. Я. Реле времени полупроводниковые № 7 Захаров О. Г., Козлов В. Н. Цифровые устройства центральной сигнализации. Ч. 1 № 8 Захаров О. Г., Козлов В. Н. Цифровые устройства центральной сигнализации. Ч. 2 № 9 Беляев А. В. Вторичная коммутация в распределительных устрой- ствах, оснащенных цифровыми РЗА. Ч. 1 № 10 Беляев А. В. Вторичная коммутация в распределительных устрой- ствах, оснащенных цифровыми РЗА Ч. 2 № 11 Киреева Э. А., Цырук С. А. Измерительные трансформаторы тока и напряжения с литой изоляцией (справочные материалы). Ч. 1 № 12 Киреева Э. А., Цырук С. А. Измерительные трансформаторы тока и напряжения с литой изоляцией (справочные материалы). Ч. 2
РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА 115280, Москва, Автозаводская ул., Д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.cneiBy-joumals.ru/energetik E-mail: energetick@mail ru tHgFTllT» ВЫШЛИ В СВЕТ В 2010 ГОДУ № 1 Алексеев Б. А. Крупные силовые трансформаторы (контроль состояния в работе и при ревизии) Ns 2 Хромченко Ф. А. Диагностика для продления ресурса трубо- проводов ТЭС (справочные материалы) Ns 3 Хромченко Ф. А. Особенности и причины повреждений свар- ных соединений трубопроводов ТЭС (справочные материалы) Ns 4 Захаров О. Г. Поиск дефектов в релейно-контактных схемах. Ч. 1 Ns 5 Захаров О. Г. Поиск дефектов в релейно-контактных схемах. Ч. 2 Ns 6 Беляев А. В. Защита, автоматика и управление на электро- станциях малой энергетики. Ч. 1 Ns 7 Беляев А. В. Защита, автоматика и управление на электро- станциях малой энергетики. Ч. 2 Ns 8 Беляев А. В. Защита, автоматика и управление на электро- станциях малой энергетики. Ч. 3 Ns 9 — 10 Стандарты организации ОАО «ФСК ЕЭС»: Руководство по обеспечению электромагнитной совместимо- сти вторичного оборудования и систем связи электросетевых объектов. СТО 56947007-29.240.043—2010. Введен 21.04.2010 Методические указания по обеспечению электромагнитной со- вместимости на объектах электросетевого хозяйства. СТО 56947007-29.240.044-2010. Введен 21.04.2010 Ns 11 Беляков Ю. С. Актуальные вопросы определения мест повреж- дения воздушных линий электропередачи Ns 12 Хромченко Ф. А. Расчет на прочность сварных соединений экс- плуатирующихся трубопроводов ТЭС (справочные материалы)
РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА 115280, Москва, Автозаводская ул., д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.cnergy-joLimals.ru/cncTgetik E-mail: cnergetick@mail.ru ©НРГГПЖ ВЫШЛИ В СВЕТ В 2011 ГОДУ № 1 Хромченко Ф. А. Расчет на прочность сварных соединений экс- плуатирующихся трубопроводов ТЭС (справочные материалы) №2 Захаров О. Г. Источники питания для схем с цифровыми устройствами релейной защиты №3 Самородов Ю. Н. Риски повреждения турбогенераторов. Ч. 1 № 4 Самородов Ю. Н. Риски повреждения турбогенераторов. Ч. 2 №5 Пулин В. М. Устройства защиты от провалов напряжения №6 Костюшко В. А. Анализ расчетных и экспериментальных оце- нок потерь мощности на корону на воздушных линиях электро- передачи переменного тока №7 Арцишевский Я. Л., Задкова Е. А, Кузнецов Ю. П. Техпере- вооружение релейной защиты и автоматики систем электро- снабжения предприятий непрерывного производства №8-9 Долгополов А. Г. Релейная защита управляемых шунтирую- щих реакторов № 10 Беляков Ю. С. Распределенные параметры в расчетах режи- мов электрических систем № 11 Зайцев Б. С., Николаев А. Н., Чесноков В. Ф. Высокочастот- ный пост «ПВЗУ-Е» и его диагностика с применением комп- лекса «Ретом-ВЧм». Ч. 1 № 12 Зайцев Б. С., Николаев А. Н., Чесноков В. Ф. Высокочастот- ный пост «ПВЗУ-Е» и его диагностика с применением комп- лекса «Ретом-ВЧм». Ч. 2
РЕДАКЦИЯ ЖУРНАЛА 115280, Москва, Автозаводская ул., д. 14/23 Тел. (495) 675-19-06; тел./факс: (495) 234-74-21 http://www.energy-journals.nj/enefgeiik E-mail: energetick@mail.ru ВЫШЛИ В СВЕТ В 2012 ГОДУ № 1 Киреева Э. А. Современные приборы и устройства для контро- ля работоспособности электрооборудования в системах элект- роснабжения (справочные материалы) № 2 Киреева Э. А. Современные приборы и устройства для измере- ния и контроля состояния коммутационного электрооборудования в системах электроснабжения (справочные материалы). Ч. 1 № 3 Киреева Э. А. Современные приборы и устройства для из- мерения и контроля состояния коммутационного электро- оборудования в системах электроснабжения (справочные материалы). Ч. 2 № 4 Каргин С. В., Краснова А. Н., Бекбулатов Р. Р. Управле- ние качеством электроэнергии в распределительных сетях общего назначения № 5 — 6 Анчарова Т. В., Рашевская М. А. Электроснабжение зданий ГОТОВЯТСЯ К ВЫПУСКУ: Рэстик Г. В. Продление живучести турбогенераторов Анчарова Т. В., Рашевская М. А. Электроосвещение зданий Николаев В. Г., Ганага С. В., Перминов Э. М. Состояние и перспек- тивы развития мировой и отечественной ветроэнергетики. В 2-х частях Захаров О. Г. Цифровые устройства релейной защиты электродвига- телей. Алгоритмы и уставки Беляков Ю. С. Многополюсник и его применение для моделирования электрических энергосистем Алехнович А. Н. Топочно-горелочные устройства пылеугольных котлов Алехнович А. Н. Шлакование пылеугольных энергетических котлов Бускунов Р. Ш., Марушкин В. М. Регенеративный подогрев и терми- ческая обработка воды на электростанциях
ISSN 0013-7278 ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННО-МАССОВЫЙ ЖУРНАЛ Издается с 1928 года ,Т. J & Сё-Зайцеа'• с. э. . Д, С'.дЦ/аЛиЙэа ПРО ,ПАНЕЛИ ЭПЗ-1638 С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА РЕТОМ-51 эыо'гт Ежемесячный производственно-массовый журнал «Энергетик» тиражом 4 000 экземпля- ров освещает разнообразные практические ас- пекты организационного, эксплуатационного и ремонтного обслуживания энергетических предприятий и объединений, опыт их эконо- мической и рыночной деятельности, научно- технические достижения и социальные проб- лемы электроэнергетики. «Энергетик» входит в Перечень рецензиру- емых журналов ВАК. Журнал предназначен для специалистов всех отраслей электроэнергетики и смежных отра- слей промышленности. Им пользуются инже- неры и техники, мастера, бригадиры и рабочие электростанций и сетей, руководители энерго- предприятий и их подразделений, профсоюз- ные работники и студенты. Приложения журнала «Энергетик»: «Энергетика за рубежом» и «Библиотечка электротехника». Журнал активно публикует рекламу про- дукции и услуг для отрасли. Подписку на журнал и его приложения можно оформить через издательство, или в любом почтовом отделении связи по объединенному каталогу «Пресса России». Том 1. Российские и зарубежные газеты и журналы. Подписные индексы: 71108 — журнал «Энергетик»; 88983 — «Библиотечка электротехника»; 87261 — «Энергетика за рубежом». Адрес издательства: 115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23. Телефон (495) 675-19-06. Телефон/ факс (495) 234-74-21. www.energetik.energy-joumals.ru; e-mail: energetick@mail.ru
Библиотечка электротехника Приложение к производственно-массовому журналу «Энергетик» ТАТЬЯНА ВАЛЕНТИНОВНА АНЧАРОВА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА РАШЕВСКАЯ Электроснабжение зданий (Часть 2) АДРЕС РЕДАКЦИИ: 115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23 Тел. (495) 675-19-06, тел./факс 234-74-21 Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская Худож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева Корректор Г. И. Эрли Сдано в набор 02.05.12. Подписано в печать 22.06.12. Формат 60x84 Де- Печать офсетная. Печ. л. 4,75. Заказ БЭТ/06(162)-2012. Макет выполнен издательством «Фолиум»: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58. Отпечатано типографией издательства «Фолиум»: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.
Журнал «Энергетика за рубежом» Приложение к журналу «Энергетик» Подписывайтесь на специальное приложение к жур- налу «Энергетик» — «Энергетика за рубежом». Это приложение выходит один раз в два месяца. Журнал «Энергетика за рубежом» знакомит читателей с важнейшими проблемами современной зарубежной электроэнергетики: — развитие и надежность энергосистем и энерго- объединений; — особенности и новшества экономических и рыночных отношений в электроэнергетике; — опыт внедрения прогрессивных технологий в энерге- тическое производство; — модернизация и реконструкция (перемаркировка) оборудования электростанций, электрических и теп- ловых сетей; — распространение нетрадиционных и возобновляе- мых источников энергии; — энергосбережение, рациональное расходование топлива и экологические аспекты энергетики. Подписку можно оформить в любом почтовом от- делении связи по объединенному каталогу «ПРЕССА РОССИИ». Том 1. Российские и зарубежные газеты и журналы. Подписной индекс журнала «Энергетика за рубежом» — приложения к журналу «Энергетик» 87261
06 авторах Анчарова Татьяна Валентиновна окончила Московский энергетический инсти- тут в 1967 г. В 1972 г. поступила в аспиранту- ру на кафедру «Электроснабжение промыш- ленных предприятий» МЭИ и в 1975 г. защи- тила кандидатскую диссертацию. С тех пор преподает на этой кафедре. Под ее руковод- ством защищены десять кандидатских дис- сертаций, опубликованы более пятидесяти статей в научных журналах, учебные и мето- дические материалы. Возглавляет на кафед- ре направления, связанные с электрическим освещением и электрическими сетями низко- го напряжения. Рашевская Марина Александровна окончила Московский энергетический инсти- тут в 1984 г., поступила в аспирантуру на ка- федру «Общая физика и ядерный синтез» МЭИ и в 1996 г. защитила кандидатскую дис- сертацию. В настоящее время работает до- центом кафедры электроснабжения МЭИ. Ведет курс «Электроснабжение промпред- приятий и электрооборудование», автор ряда статей по теме, а также соавтор учебного по- собия и справочника по электроснабжению. На основании анализа нормативно-технической документации, а также опыта проектирования предлагаются примеры решения задач по расчету электроустановок зданий